KR910008718B1 - 적층형 변위 소자 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

적층형 변위 소자

제1도는 본 발명의 일실시예에 따르는 적층형 변위소자의 사시도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따르는 적층형 변위소자의 버퍼 부분을 도시한 확대 단면도.

제3도는 다른 실시예에 따르는 적층형 변위 소자의 버퍼 부분을 도시한 확대 단면도.

제4도는 또다른 실시예에 따르는 적층형 변위 소자의 버퍼 부분을 도시한 확대 단면도.

제5도는 다른 실시예에 따르는 버퍼 부분을 도시하는 확대 단면도.

제6도는 다른 실시예에 따르는 버퍼 부분을 도시하는 확대 단면도.

제7도는 또다른 실시예에 따르는 버퍼 부분을 도시하는 확대 단면도.

제8도는 또다른 실시예에 따른 내부 전극 및 절연층으로 코팅된 박판을 도시하는 확대 단면도.

제9도는 변위량과 인가 전압사이의 관계를 도시한 그래프.

제10도는 변위량과 가동 회수 사이의 관계를 도시한 그래프.

제11내지 14도는 종래의 적층형 압전 소자를 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 박판 2a, 2b : 내부 전극

3a, 3b : 외부 전극 7 : 구멍

8 : 절연층 12, 13, 14 : 박판

본 발명은 공업용 로보트의 가동기, 초음파 모터등에 사용하는 전기 기계 변화기에 관한 것으로서, 특히 더 큰 변위량을 갖도록 내부 전극으로 적층된 전기 기계변환 물질로 이루어진 다수의 박판으로 구성된 적층형 변위 소자에 관한 것이다.

종래에, 위치 선정 메카니즘에 사용되는 적측형 변위 소자원 XY스테이지의 브레이크는 직접 또는 유기접착제가 제공되는 금속 박판을 통하여 접합되고 편극되며 전극이 제공되는 예정된 형태로된 압전형 세라믹 물질로 이루어진 박판에 의해 구성된다. 그러나 박판이 접착제의 의해 적층되는 적층형 변위 소자에서, 압전 소자의 진동에 의한 변위는 특정한 상태에서 접착제에 의해 흡수되며, 접착제는 장시간 사용이나 고온에서 열화된다.

최근에, 적층형 칩 커패시터와 같은 이러한 구조의 적층형 압전 소자는 실제로 사용된다. 특히, 일본 특허공보 제59-32040호에 기술된 바와 같이, 압전세라믹 물질로된 페이스트를 제공하기 위하여 개시 물질파우더가 바인더와 혼합되며, 내부 전극을 형성하도록 좌, 우측에 은-팔라듐과 같은 전기 도전 물질로 코팅된다. 그렇게 코팅된 박판의 예정된 수가 적층되어, 압압되며 예정된 형태로 구성되어 소결된다. 그렇게 이루어진 적층은 그 양측에 외부 전극이 설치된다. 상기 구조의 적층형 압전 소자는 내부 전극과 압전 세라믹 물질로 이루어진 박판 사이에 뛰어난 접착성을 가지며 고온에서 사용할 수 있는 내구성을 가지도록 뛰어난 열적 안정성을 가지며 장기간 사용에 따른 노화를 최소화시킨다.

그러나 이 적층형 압전 소자는 압전 변위 효율 및 다른 점에서 몇가지 문제점을 갖는다. 즉, 제11도에 도시된 바와 같이 , 적층형 압전 소자는 정극성 및 부극성 내부 전극이 교대로 적층된 압전 세라믹 물질로 이루어진 박판(1, 1,...)으로 구성되며 각 내부 전극(2a,2b)는 외부 전극(3a,3b)에 접속된다. 이 경우에 편형 부분 A는 내부 전극으로 코팅된 박판(1, 1,...)으로 구성되고 비편향 부분 B는 내부 전극(2a,2b) 접착되지 않은 구성된 박판(1. 1,...)으로 이루어진 적층의 주변 부분에서 형성된다. 이러한 구조로 인하여, 전압이 외부 전극(3a,3b)에 인가될 때, 전계 강도는 편향 부분 A에서만 매우 크며, 비편향 부분 B에서는 적다. 결과적으로 압전 소자의 변형은 감추어진다. 따라서, 압전 세라믹 물질의 고유의 큰 변위로 얻어질수 없다. 또한, 큰 변형이 변향 부분 A와 비편향 부분 B사이의 경계에 집중되므로, 박판 또는 전체 소자가 파괴되기 쉽다.

이 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인은 제12도(일본 특허공개 62-200778)에 도시된 구조를 가지는 적층형 압전 소자를 고안했다. 제12도에서, 동일 참조번호가 제11도에 도시된 동일 부분에 사용된다. 각 박판은 양측에 한쌍의 돌출부(1a)를 가진다. 따라서 내부전극(2a,2b)이 박판(1)에 적층된 편향 부분 A는 비교적 크다. 이 구조는 제11도의 구조에 비하여 20내지 30%의 동일 구동 전압에 의해 변위는 증가한다. 그러나, 비편향 부분 B를 포함하므로, 편향 부분 A와 비편향 부분 B사이의 경계를 따라 박판이 파괴되는 문제점을 완전히 제거하는 것을 불가능하다.

제11, 12도에 도시된 비반사 부분 B의 존재에 기인하는 압전 변환 효율의 감소를 방지할 수 있는 다른 구조로서는 제13도에 도시된 적층형 압전 소자가 제안되었다(일본 특허공개 58-196068). 제13도에서, 동일참조번호는 제11, 12도의 동일 부분과 같이 사용한다.

제13도에서 내부 전극(2a,2b)의 예정된 수는 내부 전극(2a,2b)에 의해 덮혀지는 전체 표면을 갖는 박판(1)과 교대로 적층된다. 한쌍의 절연 부재(4)는 이들이 교대로 내부 전극(2a,2b)(각 측면에 하나씩)의 단부와 접촉하며, 도전 물질로 이루어진 외부 전극(3a)이 서로 접속되는 방식으로 상기 구조를 가지는 적층의 양 측면에 접촉된다. 이 구조에 의해, 내부 전극(2a,2b)는 각 박판(1)의 전체 표면에 존재하여, 소자에 편향 부분 A를 최대화시킨다.

그러나, 이 구조는 절연 부재(4)라 내부 전극(2a,2b)의 전체 폭에 걸쳐서 인가되야 하는 것을 요구하므로, 적층형 압전 소자를 구성하는 복잡한 과정이 필요하다. 또한, 절연 부재(4)는 내부 전극(2a,2b)의 중심에 할당된다. 그러나, 내부 전극(2a,2b) 및 박파(1)의 두께의 오차 및 변동은 정확하게 예정된 위치에서 절연 부재(4)를 위치시키기 어렵게 하고, 절연 파괴가 발생하기 쉽다. 또한, 박판(1)이 100㎛나 그 이하일 때, 교대로 된 내부 전극(2a,2b)에 인가되야 하는 절연 부재(4)가 인접 내부 전극(2a,2b)를 덮기 쉽도록 되어서, 외부 전극(3a,3b)에 접속되는 것을 차폐한다.

전체 전극형 적층 압전 소자의 개선점으로서 본 출원인은 제14도(일본 특허공개 62-211974)에 도시된 적층형 압전 소자를 제안했다. 제14도에서, 동일 참조 번호는 제11내지 13도에 도시된 동일 부분과 같이 사용된다. 제14도에서, 적층형 압전 소자는 리드 부분(6a,6b)를 가지는 외부 전극(6a,6b)가 제공되는 한쌍의 절연 부재(3a,3b)가 한쪽에 포함된다. 리드 부분(6a,6b)는 다른 내부 전극(2a,2b)에 접속된다. 이 실시예에서, 리드 부분(6a)이 외부 전극(2a)에 전기 접속되고, 리드 부분(6b)는 외부 전극(2b)에 접속된다. 이구조는 제13도와는 달리 절연 파괴를 방지하도록 사용되며, 리드 부분 (6a,6b)을 위치시키는 어려운 문제가 있다.

본 발명의 목적은 높은 압전 변환 효율과 신뢰성을 가지며 종래 소자의문제점을 해결하는 적층형 변위소자를 제공하는 것이다.

상기 목적에 따라 연구한 결과, 비편향 부분에서 편향 부분까지 연속적으로 변하는 변위량을 가지는 버퍼부분이 제공된 내부 전극과 전자 기계 변환 물질로 만들어진 박판으로 구성된 적층을 제공하여 극히 높은앞전 변환 효울이 얻어질 수 있다는 것을 알았다. 본 발명은 이것을 기초로 한다.

따라서, 적층형 변위 소자는 적층을 형성하기 위하여 박판의 거의 전 부분을 덮는 내부 전극이 교대로 제공된 전자 기계 변환 물질로 이루어진 복수의 박판과, 적층 양쪽에 교대로 내부 전극에 접속된 한쌍의 외부전극과 적층내에 위치한 편향 부분과 적층의 측면에 인접한 비편향 부분 사이에서 연장된 버퍼 부분으로 이루어지며, 이 버퍼 부분은 비편향 부분에 인접한 위치에서 0%로부터 편향 위치에 인접한 위치의 100%까지 단계적으로 증가하는 변위량을 가진다.

제1도를 참조하면, 적층형 변위 소자는 내부 전극(2a,2b)가 교대로 적층된 복수의 박판(1)을 포함한다. 정극성 및 부극성 내부 전극(2a,2b)은 교대로 배열된다. 박판(1)과 내부 전극(2a,2b)으로 구성된 적층은 양측에 한쌍의 돌출부(1a)를 가진다. 각 돌출부는 외부 전극(3a,3b)에 인접한 측면에서 비편향 부분B와 박판(1)의 보디로 구성된 편향 부분 A사이에서 연장되는 버퍼 부분 C를 포함한다.

제2내지 4도를 참조하면, 버퍼 부분 C은 다양한 구조를 가진다. 먼저 제2도에 도시된 제1실시예에서, 버퍼 부분 C는 적층의 측면에 평행으로 배열된 복수의 분리된 연장 전극편(21b)으로 구성된 부분전극(21)에 의해 구성된다. 내부 전극(2a), (2b)과 부분 전극(21)은 형태를 명료히 표시하기 위해 제2도에 엣치표시한다. 부분 전극(21)에서, 연장 전극편(21b)은 돌출부(1a)의 선 단부로부터 내부 전극(2a)(2b)에 인접한 루트 단부까지 증가하는 폭을 가지며, 연장된 전극편(21b)는 이들에 수직으로 연장된 도전 부재(21a)를 경유하여 내부 전극(2a), (2b)까지 연결된다.

이 구조 때문에, 버퍼 부분은 연장된 전극편(21b)의 폭에 비례하여 변위된다. 연장 전극편(21b)의 폭이 내부 전극(2a), (2b)을 향하여 점점 증가하므로, 변위량은 내부 전극(2a), (2b)에 인접한 루트 부분에서 팁 단부 부분까지 점점 감소된다. 따라서, 버퍼 부분은 편향 부분 A과 비편향 부분 B사이의 변형을 해결하도록 작동한다.

제3도는 제2실시예에 따른 버퍼 부분 C을 도시한다. 이 버퍼 부분 C는 내부 전극으로부터 연장된 복수의 연장 3각 전극 부분(21c)을 포함한다. 연장된 3각 전극 부분(21c)의 폭이 내부 전극(2a), (2b)에 인접한 루트 부분에서 팁 단부까지 점점 감소하므로, 이 연장 삼각 전극 부분(21c)을 포함하는 버퍼 부분(21)의 변위양이 점점 감소한다. 제4도는 제3실시예에 따르는 버퍼 부분 C을 도시한다. 버퍼 부분 C은 버퍼 부분c의 루트 부분으로부터 팁 부분가지 점점 감소하는 직경을 가지는 복수의 원형 전극편(21d)을 포함한다. 원형 전극편(21d)은 도전 부재(21a)를 경유하여 내부 전극(2a), (2b)에 그리고 서로 접속된다. 이 구조에서 버퍼 부분 C는 루트 부분에서 선단부 부분으로 점점 감소하는 변위량을 가진다.

상술한 바와 같이, 버퍼 부분 C는 편향 부분 A과 비편향 부분 B사이에서 발생하는 큰 변형을 방지하도록 작용하여, 박판(1)또는 전체 소자가 응력의 집중 때문에 파괴되는 것을 막도록 한다. 이것은 변위 또는 편향이 비편향 부분 B(선단부)에 인접한 위치에서 0이며 편향 부분(박판 몸체) A가까이에서 증가한다.

제1도내지 제4도에 도시된 상기 실시예에 부가하여 본 발명은 제11도에 도시된 적층형 변위소자에도 적용할 수 있다.

제5도는 본 발명의 제4실시예에 따른 버퍼부분 C를 도시한다. 본 실시예는 제1도에서와 같은 한쌍을 돌출부를 갖지 않는 제11도에 도시된 적층형변위 소자에도 적용할 수 있다. 본 실시예에서, 내부 전극 2a, (2b)은 그 밀도가 내부 전극 2a, (2b)의 측면을 향해 증가하도록 배열된 다수의 구멍(7)을 각 측면 부분에서 갖는다. 상기 측면 부분은 버퍼 부분 C을 구성한다. 따라서,버퍼 부분 C에서, 변위량은 편향 부분 A에 인접한 내부로부터 내부 전극 2a(2b)을 갖지 않는 비편향 부분 B에 인접한 외부로 점진적으로 증가한다.

제5도에서, 모든 구멍(7)은 동일한 직경을 갖지만 이 구멍들은 상이한 직경을 갖을 수도 있는데, 이것은 제6도에 도시되어 있다. 즉, 제8도에 도시된 본 발명의 제5실시예에 따른 구멍(7)은 버퍼 부분 C에서 내부로부터 외부로 점진적으로 증가한 직경을 갖는다. 따라서, 제5도에서와 같이 동일한 이론에 근거하여, 제8도에서의 버퍼 부분 C은 편향 부분 A에 인접한 내부로부터 비편향 부분 B에 인접한 외부로 점진적으로 감소하는 변위량을 갖는다. 말하자면, 제5도 및 6도의 특성이 변위량을 감소시키는 비율을 증가시키도록 조합될 수도 있다.

이와 같은 구멍(7)은 상기 구멍(7)에 대응하는 부분에서 각각의 박판을 마스킹하고, 스크린 인쇄 방법등에 의해 각각의 박판에 은-팔라듐 페이스트와 같은 전극 페이스트를 인가하고 그 다음에 마스크를 제거함으로서 만들어질 수 있다.

제7도는 본 발명의 제6실시에에 따른 버퍼 부분 C을 도시한다. 편향 부분 A와 비편향 부분 B사이에 뻗은 버퍼 부분 C은 다수의 측방으로 길게 뻗은 박판(12,13,14)을 포함한다. 상기 박판(12,13,14)은 박판(1)의 압전 변형 상수 d1과 박판(11)의 압전 변형 상수 d11에 대해 다음 관계를 갖는 압전 변형 상수 d12, d13, d14를 갖는다.

Figure kpo00001

여기서 d11은 거의 0이다.

일반적으로 버퍼 부분 C가 n박판 12-(11+n)으로 구성때 각각의 박판은 다음 관계식을 만족하는 압전변형 상수를 갖는다.

Figure kpo00002

그러므로 수효 "n"이 클수록 인접한 얇은 판사이의 압전 변형 상수에 있어서의 차이는 작아진다. 이와 같은 구조에 의해, 버퍼 부분 C는 내부로부터 외부로 계단형이나 또는 거의 연속해서 감소하는 변위량을 갖는다.

말하자면, 박판 사이의 압전 변형 상수에서의 차는 그 두께를 변화시킴으로써 이루어질 수 있다. 예를 들어 상이한 두께로 압전 세라믹 블록을 접착시키고 그 두께가 내부로부터 외부로 감소하도록 박판을 배열함으로써, 버퍼 부분 C가 제조될 수 있다.

제8도는 본 발명의 제7실시예에 따른 버퍼 부분C를 도시한다. 본 실시예에서, 전기 기계적 변환물질로 이루어진 박판(1)은 내부 전극 2a(2b)과 절연층(8)으로 코팅되고, 버퍼 부분 C에서, 상기 박판(1)과 절연층(8)은 절연층(8)이 내부로부터 외부로 두꺼워지면서 박판이 점점 얇게 되도록 서로 중복되어 있다. 버퍼 부분 C에서 절연층이 두께 t1을 갖고 막판(1)이 두께 t2를 갖는다고 하고, 박판(1)이 편향 부분 A에서 두께 t를 갖는다고 하면, 다음 관계가 성립된다.

t1+t2=t

이와 같은 구조 때문에 내부 전극 2a(2b)의 두께 t2는 비편향 부분 B에 인접한 위치에서의 0으로부터 편향 부분 A에 인접한 위치에서의 t로 연속적으로 변화한다. 다시말해 절연층(8)의 두께 t1은 0으로부터 t로 역으로 연속적으로 변화한다. 따라서 변위량은 내부로부터 외부로 버퍼 부분 C에서 연속적으로 변화한다. 말하자면, 내부 전극 2a(2b)의 두께t2가 계단형으로 변화될 수 있다.

버퍼 부분 C의 다양한 구조가 제2도 내지 제8도를 참조하여 설명되었으나, 변위량이 편향 부분 A에 인접한 위치로부터 비편향 부분 B으로 버퍼 부분 C에서 연속적으로 또는 계단형으로 감소하는 것이 만족되는 한 어떤 변형도 가능하다는 것을 주목하자.

상기 버퍼 부분 C에서, 변위량이 비편향 부분 B에 인접한 위치에서의 0%로부터 편향 부분 A에 인접한 위치에서의 100%까지 점진적으로, 즉 연속적으로 또는 계단형으로 변화하기 때문에, 버퍼 작용은 편향 부분 A와 비편향 부분 B사이의 변위량에서의 차에 기인하여 발생하는 변형을 경감하도록 실현될 수 있다. 따라서, 편향 부분 A와 비편향 부분 B를 접속하는 부분에서 파열 또는 고장 등의 문제를 야기하지 않고 전체 소자에 결쳐 보다 큰 변위가 얻어질 수 있다.

내부 전극 2a, 2b과 외부 전극 3a, 3b 및 부분전극은 판금 방법, 증기 침착 방법, 코팅 방법 등 스크린인쇄 방법이 아닌 어떤 다른 방법에 의해서도 제조될 수 있다.

본 발명에 사용될 수도 있는 전기 기계적 변화 물질은 압전 세라믹 물질 이외에도, 불필요한 분극을 만드는 실내 온도보다 낮은 큐리(Curie)온도를 가지며 또는 큰 변위와 작은 히스테리시스를 갖는 전기 일그러짐 물질을 호함한다. 상기 전기 일그러짐 물질의 특정에는 (Pb0.916La0.084)(Zr0.65Ti0.35)O3, (Pb0.85Sr0.15)(Zr0.51Ti0.34Zn0.0125Ni0.0375Nb0.10)O3, (Pb0.85Sr0.15)(Zn0.50Ti0.30Zn0.05Ni0.05Nb0.10)O3이다.

[실시예 1]

Pb(Zr, Ti)C3분말을 유기 결합제로서 폴리비닐부티랄, 가소제로서 부틸 프탈릴 글리콜레이트 및 유기 용매로서 트리클로로에틸렌과 혼합하고, 얻어진 혼합물을 조절기 칼을 사용하여 두께가 200㎛인 시트의 형태로 성형한다. 생성 압전 시트는 그 다음에 전체 표면에 걸쳐 내부 전극을 형성하도록 스크린 인쇄 방법에 의해 은-팔라듐 페이스트로 코팅되었다. 이 경우에 제2도에 도시된 부분 전극 조각이 한쌍의 버퍼 부분을 형성함으로써 그 양측면으로부터 돌출한 부분에서 압전시트상에 형성되었다. 이런 구조의 50시트가 적층되었고 예정된 크기를 갖도록 프레스되고 가공되었다. 결합제를 제거한 후에, 생성 적층은 10㎜×10㎜×10㎜의 적층형 압전 소자를 제공하기 위해 2시간 동안 1050내지 1200℃에서 구워졌다. 다음에, 온페이스트로 이루어진 외부 전극 3a, 3b이 돌출부에 인가되었다. 말하자면, 부분 전극 조각이 5였고 그 폭은 100㎛으로부터 10㎛까지 동일하게 계단형으로 감소되었다.

적층형 압전 소자는 10분 동안 400V의 전압을 인가함으로써 분극되었다. 상기 적층형 압전 소자는 그 다음에 변위량에 대해 측정되었으며 그 결과는 제9도 및 제10도에 도시되어 있다.

[비교예 1]

제12도에 도시된 적층형 압전 소자를 제조하기 위해 부분 전극 조각을 생략하는 것을 제외하고 예 1에서와 동일한 절차가 반복되었다. 동일한 측정이 유도되었고 그 결과는 제9도 및 제10도에 도시되었다.

제9도는 변위량과 전압 사이의 관계를 도시하는데 여기서 A는 본 발명의 적층형 압전 소자를 나타내고, B는 종래의 적층형 압전 소자를 나타낸다. 본 발병의 적층형 압전 소자가 종래의 적층형 압전 소자보다 20내지 30%만큼 높은 변위량을 보인다는 것은 제9도로부터 명백하다.

제10도는 변위량과 가동 회수 사이의 관계를 도시하는데, 종래의 적층형 압전 소자는 점 B1에서 절연파괴로 실험되었으며, 이것은 본 발명의 적층형 압전 소자가 종래의 적층형 압전 소자보다 더 긴 서비스 수명을 가지고 있다는 것을 의미한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 적층형 변위량은 편향 부분(압전 얇은 판 몸체)과 비편향 부분(선단부 또는 측면 부분)사이에 존재하는 버퍼 부분 때문에 응력접중이나 변형 증가 등에 기인하는 파괴로부터 자유롭다. 따라서 높은 신뢰도를 갖고 그 서비스 수명이 길다.

Claims (8)

  1. 적층을 형성하도록 박판의 거의 전 부분을 덮고 있는 내부 전극과 교호로 적층된 전기 기계적 변환 물질로 이루어진 다수의 박판과, 상기 적층의 양 측면상의 상기 내부 전극에 접속된 한쌍의 외부 전극 및 상기 적층내에 위치된 편향 부분과 상기 적층의 각각 측 표면에 근처에 위치된 비편향 부분 사이에서 뻗은 버퍼 부분을 구비하며, 상기 버퍼 부분이 상기 비편향 부분에 인접한 위치에서의 0%로부터 상기 편향 부분에 인접한 위치에서의 100%까지 점진적으로 증가하는 변위량을 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 변위 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 부분이 상기 비편향 부분에 인접한 위치에서의 0%로부터 상기 편향 부분에 인접한 위치에서의 10%까지 점진적으로 증가하는 비율로 상기내부 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 변위소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 부분은 압전 변형 상수 d를 가진 물질로 이루어지고 상기 박판은 압전변형 상수 d0를 가진 물질로 이루어졌으며, 비율 d/(수식없음)는 상기 비편향 부분에 인접한 위치에서의 d/d0으로부터 상기 편향 부분에 인접한 위치에서의 1까지 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 적층형 변위 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 부분을 구성하는 상기 박판은, 두께 t1, t2가 내부 전극의 두께 t와의 관계가 t1+t2=t인 관계를 만족하고, 절연층의 두께 t1이 상기 비편향 부분에 인접한 위치에서의 t로부터 상기 편향 부분에 인접한 위치에서의 0까지 연속적으로 감소하는 칫수로 두께 t1을 가진 절연층과 두께 t2를 가진 전극층으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 적층형 변위 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전기 기계적 변환 물질이 압전 세라믹 물질인 것을 특징으로 하는 적층형 변위 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전기 기계적 변환 물질이 전기 일그러짐 물질인 것을 특징으로 하는 적층형 변위 소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 내부 전극이 스크린 인쇄 방법에 의해 상기 박판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 변위 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 절연층 및 상기 전극층이 스크린 인홰 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 변위 소자.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2965602B2 (ja) * 1990-02-26 1999-10-18 日立金属株式会社 積層型変位素子
GB9021121D0 (en) * 1990-09-28 1990-11-14 Cookson Group Plc Multilayer ceramic structures
JP3045531B2 (ja) * 1990-10-01 2000-05-29 日立金属株式会社 積層型変位素子
JPH04159785A (en) * 1990-10-23 1992-06-02 Nec Corp Electrostrictive effect element
DE4201937C2 (de) * 1991-01-25 1997-05-22 Murata Manufacturing Co Piezoelektrisches laminiertes Stellglied
US5300852A (en) * 1991-10-04 1994-04-05 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Piezoelectric ceramic laminate device
JP3432321B2 (ja) * 1995-01-31 2003-08-04 キヤノン株式会社 積層セラミックス圧電体素子
DE19648545B4 (de) 1996-11-25 2009-05-07 Ceramtec Ag Monolithic multilayer actuator with external electrodes
DE19715488C1 (de) 1997-04-14 1998-06-25 Siemens Ag Piezo actuator with new contacts and manufacturing process
JPH11341838A (ja) * 1998-05-20 1999-12-10 Tokin Ceramics Corp 積層型圧電アクチュエータ
DE19855221A1 (de) * 1998-11-30 2000-05-31 Marco Systemanalyse Entw Piezoaktuatorisches Kippelement
DE19909452C1 (de) * 1999-03-04 2000-03-23 Bosch Gmbh Robert Piezoelektrischer Aktor
US20050127789A1 (en) * 2001-03-08 2005-06-16 Magnussen Bjoern B. Piezoelectric motors and methods for the production and operation thereof
US6664714B2 (en) * 2000-03-23 2003-12-16 Elliptec Resonant Actuator Ag Vibratory motors and methods of making and using same
DE10016429C2 (de) * 2000-04-01 2002-06-13 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Mehrschicht-Aktoren
DE10055241A1 (de) * 2000-11-08 2002-05-29 Epcos Ag piezo actuator
DE10146703A1 (de) * 2001-09-21 2003-04-10 Elliptec Resonant Actuator Ag Piezomotor mit Führung
DE10146704A1 (de) * 2001-09-21 2003-04-10 Elliptec Resonant Actuator Ag Piezomotoren mit Piezoelementen, hergestellt nach dem Keramikkondensatorverfahren
NZ534848A (en) * 2002-02-06 2005-10-28 Elliptec Resonant Actuator Ag Piezoelectric motor control
US7368853B2 (en) * 2002-04-22 2008-05-06 Elliptec Resonant Actuator Aktiengesellschaft Piezoelectric motors and methods for the production and operation thereof
EP1686633B1 (en) * 2003-10-27 2010-09-08 Kyocera Corporation Multilayer piezoelectric device
DE102004038103A1 (de) 2004-08-05 2006-02-23 Epcos Ag Multi-layer component and method for its production
JP4775372B2 (ja) * 2005-02-15 2011-09-21 株式会社村田製作所 積層型圧電素子
JP5311733B2 (ja) * 2006-10-30 2013-10-09 京セラ株式会社 積層型圧電素子、これを備えた噴射装置、及びこれを備えた燃料噴射システム
CN102473836A (zh) * 2009-08-27 2012-05-23 京瓷株式会社 层叠型压电元件、使用该层叠型压电元件的喷射装置以及燃料喷射系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3154700A (en) * 1961-01-09 1964-10-27 Joseph T Mcnaney Piezoelectric transducer force to motion converter
JPS58140173A (en) * 1982-02-15 1983-08-19 Seiko Epson Corp Solid-state displacement device
EP0094078B1 (en) * 1982-05-11 1988-11-02 Nec Corporation Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses
JPS6317354B2 (ko) * 1982-05-12 1988-04-13 Nippon Electric Co
JPS5932040A (en) * 1982-08-13 1984-02-21 Nec Corp Generator of exponential function
JPS62200778A (en) * 1986-02-28 1987-09-04 Hitachi Metals Ltd Laminated piezoelectric element
JPH055387B2 (ko) * 1986-03-12 1993-01-22 Hitachi Kinzoku Kk
US4803763A (en) * 1986-08-28 1989-02-14 Nippon Soken, Inc. Method of making a laminated piezoelectric transducer
JP3024763B2 (ja) * 1988-07-26 2000-03-21 日立金属株式会社 積層型変位素子

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Publication number Publication date
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DE3832658A1 (de) 1989-04-13
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DE3832658C2 (ko) 1990-04-26
US5073740A (en) 1991-12-17

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