JPH02162782A - バイモルフ型変位素子の駆動方法 - Google Patents
バイモルフ型変位素子の駆動方法Info
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- JPH02162782A JPH02162782A JP63318282A JP31828288A JPH02162782A JP H02162782 A JPH02162782 A JP H02162782A JP 63318282 A JP63318282 A JP 63318282A JP 31828288 A JP31828288 A JP 31828288A JP H02162782 A JPH02162782 A JP H02162782A
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明はバイモルフ型の変位素子の駆動方法に関する
。
。
(従来の技術)
バイモルフ型の変位素子は、強誘電性磁器基板を2枚貼
合せたものであり、たとえば、パラレル型のものは、2
枚の強誘電性磁器基板の間にある電極に一方の電位を与
え、2枚の強誘電性磁器基板の間外表面側の−2つの電
極に他方の電位を与えて駆動するものである。
合せたものであり、たとえば、パラレル型のものは、2
枚の強誘電性磁器基板の間にある電極に一方の電位を与
え、2枚の強誘電性磁器基板の間外表面側の−2つの電
極に他方の電位を与えて駆動するものである。
この変位素子によれば、一方の磁器板の電界が加わると
同時に、他方の磁器板のは一方の磁器板とは逆方向の電
界が加えられることになり、もしこの磁器板に抗電界以
上の電界が加えられると、伸びる方向から逆に縮む方向
に変形することになり、結果的には全体の変位量が小さ
くなるという問題がある。
同時に、他方の磁器板のは一方の磁器板とは逆方向の電
界が加えられることになり、もしこの磁器板に抗電界以
上の電界が加えられると、伸びる方向から逆に縮む方向
に変形することになり、結果的には全体の変位量が小さ
くなるという問題がある。
このような問題を解決するために、特開昭62−139
369号に開示されているように、強誘電性圧電板と電
界を印加すると反強誘電体から強誘電体へ相転移する反
強誘電体板とを電極層を介して積層したものがある。
369号に開示されているように、強誘電性圧電板と電
界を印加すると反強誘電体から強誘電体へ相転移する反
強誘電体板とを電極層を介して積層したものがある。
このタイプのバイモルフ型変位素子の駆動原理は、強誘
電性圧電板と反強誘電体板に電界を加えると、反強誘電
体板の相転移を起こす臨界電界強度以下の電界では、強
誘電性圧電板のみによって変位し、ざらに反強誘電体板
の臨界電界強度を越えると、との反強誘電体板によって
変化が急激に発生するというものである。
電性圧電板と反強誘電体板に電界を加えると、反強誘電
体板の相転移を起こす臨界電界強度以下の電界では、強
誘電性圧電板のみによって変位し、ざらに反強誘電体板
の臨界電界強度を越えると、との反強誘電体板によって
変化が急激に発生するというものである。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、このタイプのバイモルフ型の変位素子は
、反強誘電体板が有する臨界電界強度以上で駆動させる
ことに特徴があるが、強誘電性圧電板の分極方向に対し
て順方向に電界が加えられ、分極反転が起こらない電界
レベルでの駆動を利用したものであり、しかも変位のた
めの電界が正方向にのみ加えられるため、実際の利用に
おいて大きな変位量を得るまでに至っていないのが現状
である。
、反強誘電体板が有する臨界電界強度以上で駆動させる
ことに特徴があるが、強誘電性圧電板の分極方向に対し
て順方向に電界が加えられ、分極反転が起こらない電界
レベルでの駆動を利用したものであり、しかも変位のた
めの電界が正方向にのみ加えられるため、実際の利用に
おいて大きな変位量を得るまでに至っていないのが現状
である。
(発明の目的)
したがって、この発明は従来にくらべてさらに大きな変
位量が得られるバイモルフ型の変位素子を提供すること
を目的とする。
位量が得られるバイモルフ型の変位素子を提供すること
を目的とする。
(発明の構成)
すなわち、この発明は内部電極を介挿して強誘電性磁器
板と反強誘電性磁器板が接合され、強誘電性磁器板と反
強誘電性磁器板の両外表面に外部電極が形成されたバイ
モルフ型変位素子において、強誘電性磁器板と反強誘電
性磁器板に、前記強誘電性磁器板の抗電界レベルおよび
反強誘電性磁器基板の強誘電体へ相転移する抗電界レベ
ルを越えて、正方向および負方向の電界を印加すること
を特徴とするバイモルフ型変位素子の駆動方法である。
板と反強誘電性磁器板が接合され、強誘電性磁器板と反
強誘電性磁器板の両外表面に外部電極が形成されたバイ
モルフ型変位素子において、強誘電性磁器板と反強誘電
性磁器板に、前記強誘電性磁器板の抗電界レベルおよび
反強誘電性磁器基板の強誘電体へ相転移する抗電界レベ
ルを越えて、正方向および負方向の電界を印加すること
を特徴とするバイモルフ型変位素子の駆動方法である。
また、この発明は内部電極を介挿して強誘電性磁器板と
反強誘電性磁器板が接合され、強誘電性磁器板と反強誘
電性磁器板の両外表面に外部電極が形成されたバイモル
フ型変位素子において、強誘電性磁器板は分極されてお
り、この強誘電性磁器板に抗電界を越えない範囲で、分
極軸と逆方向の電界を加える領域と、 この強誘電性磁器板の分極方向に対して順方向に電界を
加えるるとともに、反強誘電性磁器板が強誘電体へ相転
移する抗電界レベルを越えて反強誘電体磁器板が絶縁破
壊しないまでの電界を加える領域において、 前記強誘電性磁器板と反強誘電性磁器板に、正方向およ
び負方向の電界を印加することを特徴とするバイモルフ
型変位素子の駆動方法である。
反強誘電性磁器板が接合され、強誘電性磁器板と反強誘
電性磁器板の両外表面に外部電極が形成されたバイモル
フ型変位素子において、強誘電性磁器板は分極されてお
り、この強誘電性磁器板に抗電界を越えない範囲で、分
極軸と逆方向の電界を加える領域と、 この強誘電性磁器板の分極方向に対して順方向に電界を
加えるるとともに、反強誘電性磁器板が強誘電体へ相転
移する抗電界レベルを越えて反強誘電体磁器板が絶縁破
壊しないまでの電界を加える領域において、 前記強誘電性磁器板と反強誘電性磁器板に、正方向およ
び負方向の電界を印加することを特徴とするバイモルフ
型変位素子の駆動方法である。
(発明の効果)
以上の構成によれば、強誘電性磁器板が未分極であって
もまた分極されていても、この強誘電性磁器板に電界を
加えるとともに、反強誘電性磁器板に電圧を加えること
により、従来のものにくらべてさらに大きな変位量が得
られることになる。
もまた分極されていても、この強誘電性磁器板に電界を
加えるとともに、反強誘電性磁器板に電圧を加えること
により、従来のものにくらべてさらに大きな変位量が得
られることになる。
(実施例)
以下、この発明を実施例に従って、詳細に説明する。
実施例1
強誘電性磁器板として次に示す組成からなるものを準備
した。
した。
0.40Pb (N i 1/3Wb2/3)03−0
.38PbTiO3−0,22PbZrO3また、反強
誘電性磁器板として次に示す組成のものを準備した。
.38PbTiO3−0,22PbZrO3また、反強
誘電性磁器板として次に示す組成のものを準備した。
PbO,99NbO,02[(Z’0.6Sn0.4)
0.94”0.06]0.98°3これらの各磁器板を
用いて第1図に示すようなバイモルフ型の変位素子を構
成した。
0.94”0.06]0.98°3これらの各磁器板を
用いて第1図に示すようなバイモルフ型の変位素子を構
成した。
第1図において、1は強誘電性磁器板、2は反強誘電性
磁器板であり、それぞれの両生表面に銀の焼付は電極8
.4および5.6を形成した。そして、これらの2枚、
の磁器板をエポキシ系接着剤7で貼合せた。
磁器板であり、それぞれの両生表面に銀の焼付は電極8
.4および5.6を形成した。そして、これらの2枚、
の磁器板をエポキシ系接着剤7で貼合せた。
この変位素子の大きさは、強誘電性磁器板1については
、幅5mm、長さ3Qmm、厚み200μm、また反強
誘電性磁器板2については、幅5mm、長さ25mm、
厚み200μmであり、長いほうの強誘電性磁器板1を
固定台8に接着固定し、振動部分の有効長を20mmと
した。
、幅5mm、長さ3Qmm、厚み200μm、また反強
誘電性磁器板2については、幅5mm、長さ25mm、
厚み200μmであり、長いほうの強誘電性磁器板1を
固定台8に接着固定し、振動部分の有効長を20mmと
した。
この変位素子の駆動は電極8.5を一方の端子とし、電
極4.6を他方の端子としたパラレル接続型として電源
9に電気接続したものである。
極4.6を他方の端子としたパラレル接続型として電源
9に電気接続したものである。
なお、強誘電性磁器板の分極方向は、この場合図面に示
した矢印方向である。
した矢印方向である。
このような構成よりなるバイモルフ型の変位素子につい
て、電極4.6側にまず正の電界が加わるように、第3
図に示す交流電界を加えたところ、第2図に示すような
変位が生じた。
て、電極4.6側にまず正の電界が加わるように、第3
図に示す交流電界を加えたところ、第2図に示すような
変位が生じた。
第2図に示した変位の状態のうち、第3図の正弦波形の
Wl、W2の電界を加えた領域における変位素子の変位
の状態を詳細に説明すると、第1表のようになる。
Wl、W2の電界を加えた領域における変位素子の変位
の状態を詳細に説明すると、第1表のようになる。
なお、第1表において、R1、R2、R8、R4、R5
は第2図に示した変位素子の軌跡を示し、第3図の交流
電界のうち、その正弦波形W1、W2の電界を印加した
場合の変位素子の変位領域を区分したものである。
は第2図に示した変位素子の軌跡を示し、第3図の交流
電界のうち、その正弦波形W1、W2の電界を印加した
場合の変位素子の変位領域を区分したものである。
(以下、余白)
第1表
第2図から明らかなように、この実施例による場合、変
位素子の変位量の絶対値は1.65mff1であった。
位素子の変位量の絶対値は1.65mff1であった。
参考までに、この実施例による変位素子を構成している
各磁器板、つまり、強誘電性磁器板、反強誘電性磁器板
について、それぞれ単独に同じ正弦波形の電界を印加し
たときの変位を第4図、第5図に示した。
各磁器板、つまり、強誘電性磁器板、反強誘電性磁器板
について、それぞれ単独に同じ正弦波形の電界を印加し
たときの変位を第4図、第5図に示した。
また、従来技術の特開昭62−139369号にもとづ
くバイモルフ形の変位素子について、その変位量を測定
したところ、第6図に示すような結果が得られた。
くバイモルフ形の変位素子について、その変位量を測定
したところ、第6図に示すような結果が得られた。
この結果から、従来技術によるものはその変量の絶対値
が1.1mm程度であり、上記したこの発明の変位量の
絶対値の1.65mmはこれに比べて約50%の変量の
増大が計れている。
が1.1mm程度であり、上記したこの発明の変位量の
絶対値の1.65mmはこれに比べて約50%の変量の
増大が計れている。
これは従来技術のものが強誘電性磁器板の分極方向に沿
って順方向にのみ電界を印加していることによるもので
あり、しかも変位のための電界はプラス側のみによるこ
とに起因する。
って順方向にのみ電界を印加していることによるもので
あり、しかも変位のための電界はプラス側のみによるこ
とに起因する。
なお、従来技術の変位素子の構造は第1図のものと同じ
である。
である。
また、従来技術による変位素子を構成している各磁器板
、つまり、強誘電性磁器板、反強誘電性磁器板について
、それぞれ単独に同じ正弦波形の電界を印加したときの
変位を第7図、第8図に示した。
、つまり、強誘電性磁器板、反強誘電性磁器板について
、それぞれ単独に同じ正弦波形の電界を印加したときの
変位を第7図、第8図に示した。
上記したこの発明の実施例の他に、強誘電性磁器基板の
分極方向を第1図に示した方向と同じようにし、第3図
に破線で示したように、印加電圧の正弦波形をマイナス
電位から始まるようにして駆動させてもよい。
分極方向を第1図に示した方向と同じようにし、第3図
に破線で示したように、印加電圧の正弦波形をマイナス
電位から始まるようにして駆動させてもよい。
また、強誘電性磁器基板の分極軸の方向が第1図に示し
た方向とは逆の場合について、第3図に実線または破線
で示した正弦波形の電界を印加して駆動させてもよい。
た方向とは逆の場合について、第3図に実線または破線
で示した正弦波形の電界を印加して駆動させてもよい。
さらに、強誘電性磁器板として、未分極のものを用いて
、この実施例で説明した内容にもとづいても、従来技術
にくらべて大きな変位量が得られる。
、この実施例で説明した内容にもとづいても、従来技術
にくらべて大きな変位量が得られる。
実施例2
この実施例において用いるバイモルフ型の変位素子は、
実施例1で用いた第1図のものと同じである。
実施例1で用いた第1図のものと同じである。
この実施例において、実施例1と大きく異なる点は、次
のような点にある。
のような点にある。
つまり、第10図の実線に示したように、変位素子に印
加する交流電界の波形にある。
加する交流電界の波形にある。
第10図において、波形のWlは、この変位素子に、電
極4.6にまず印加される負方向の電界であり、下方に
向くピーク点は、分極されている強誘電性磁器板の抗電
界を越えない範囲で、分極軸と反対方向の電界を加える
領域に相当する。
極4.6にまず印加される負方向の電界であり、下方に
向くピーク点は、分極されている強誘電性磁器板の抗電
界を越えない範囲で、分極軸と反対方向の電界を加える
領域に相当する。
また、波形のW2は、強誘電性磁器板の分極方向に対し
て順方向に加える領域であるとともに、反強誘電性磁器
板の強誘電体に相転移する抗電界レベルを越えて反強誘
電性磁器板が絶縁破壊しないまでの範囲で電界を加える
領域に相当し、上に向くピーク点が反強誘電性磁器板が
絶縁破壊しないまでの電界である。
て順方向に加える領域であるとともに、反強誘電性磁器
板の強誘電体に相転移する抗電界レベルを越えて反強誘
電性磁器板が絶縁破壊しないまでの範囲で電界を加える
領域に相当し、上に向くピーク点が反強誘電性磁器板が
絶縁破壊しないまでの電界である。
第1図に示したバイモルフ型の変位素子について、第1
0図に示す交流電界を加えたところ、第9図に示すよう
な変位が生じた。
0図に示す交流電界を加えたところ、第9図に示すよう
な変位が生じた。
第9図に示した変位の状態のうち、第10図の波形のW
lおよびW2の電界を加えた領域における変位素子の変
位の状態を詳細に説明すると、第2表のようになる。
lおよびW2の電界を加えた領域における変位素子の変
位の状態を詳細に説明すると、第2表のようになる。
なお、第2表において、R1、R2、R3、R4、R5
、R6は第9図に示した変位素子の軌跡を示し、第10
図の交流電界のうち、その波形W1、W2の電界を印加
した場合の変位素子の変位領域を区分したものである。
、R6は第9図に示した変位素子の軌跡を示し、第10
図の交流電界のうち、その波形W1、W2の電界を印加
した場合の変位素子の変位領域を区分したものである。
第2表
(以下、余白)
第9図から明らかなように、この実施例においても、実
施例1と同様その変位素子の変位量の絶対値は1.55
mmであった。
施例1と同様その変位素子の変位量の絶対値は1.55
mmであった。
また、この実施例のほか、強誘電性磁器板の分極方向が
第1図とは逆の方向であれば、第10図の破線で示す波
形の電界を加えればよい。
第1図とは逆の方向であれば、第10図の破線で示す波
形の電界を加えればよい。
以上の各実施例1.2の他に、さらにまた、上記した各
実施例1.2では、強誘電性磁器板と反強誘電性磁器板
を各1枚ずつ貼合せた例を示したが、それぞれ複数枚積
層したものを用いてもよい。
実施例1.2では、強誘電性磁器板と反強誘電性磁器板
を各1枚ずつ貼合せた例を示したが、それぞれ複数枚積
層したものを用いてもよい。
また、強誘電性磁器板と反強誘電性磁器板を各1枚ずつ
貼合せた例を示したが、電極を含めて一体に焼成して構
成したものを用いてもよい。
貼合せた例を示したが、電極を含めて一体に焼成して構
成したものを用いてもよい。
さらにまた、上記各実施例1.2では、強誘電性磁器板
と反強誘電性磁器板の厚みを同じにしたが、相対的に互
いに厚みを異ならせてもよい。
と反強誘電性磁器板の厚みを同じにしたが、相対的に互
いに厚みを異ならせてもよい。
第1図はこの発明の変位素子の駆動方法を実施するため
のバイモルフ型変位素子の概略構造図である。 第2図はこの発明の一実施例にもとづく駆動方法を実施
したときのバイモルフ型変位素子の変位状態を示す図で
ある。 第3図は第2図に対応したバイモルフ型変位素子を駆動
させたときに加えた電界の正弦波形図である。 第4図、第5図は、この発明の実施例による変位素子を
構成している各強誘電性磁器板、反強誘電性磁器板につ
いて、第3図に示した正弦波形の電界を印加したときの
変位をそれぞれ示した図である。 第6図は、従来技術のバイモルフ型変位素子について、
その変位量を測定した結果を示す図である。 第7図、第8図は、従来技術によるバイモルフ型変位素
子を構成している強誘電性磁器板、反強誘電性磁器板に
ついて、第3図に示た正弦波形の電界を印加したときの
変位をそれぞれ示した図である。 第9図はこの発明の他の実施例にもとづく駆動方法を実
施したときのバイモルフ型変位素子の変位状態を示す図
である。 第10図は第9図に対応したバイモルフ型変位素子を駆
動させたときに加えた電界の波形図である。 1は強誘電性磁器板、2は反強誘電性磁器板、3.4.
5.6は銀の焼付は電極、7はエポキシ系接着剤、8は
固定台。
のバイモルフ型変位素子の概略構造図である。 第2図はこの発明の一実施例にもとづく駆動方法を実施
したときのバイモルフ型変位素子の変位状態を示す図で
ある。 第3図は第2図に対応したバイモルフ型変位素子を駆動
させたときに加えた電界の正弦波形図である。 第4図、第5図は、この発明の実施例による変位素子を
構成している各強誘電性磁器板、反強誘電性磁器板につ
いて、第3図に示した正弦波形の電界を印加したときの
変位をそれぞれ示した図である。 第6図は、従来技術のバイモルフ型変位素子について、
その変位量を測定した結果を示す図である。 第7図、第8図は、従来技術によるバイモルフ型変位素
子を構成している強誘電性磁器板、反強誘電性磁器板に
ついて、第3図に示た正弦波形の電界を印加したときの
変位をそれぞれ示した図である。 第9図はこの発明の他の実施例にもとづく駆動方法を実
施したときのバイモルフ型変位素子の変位状態を示す図
である。 第10図は第9図に対応したバイモルフ型変位素子を駆
動させたときに加えた電界の波形図である。 1は強誘電性磁器板、2は反強誘電性磁器板、3.4.
5.6は銀の焼付は電極、7はエポキシ系接着剤、8は
固定台。
Claims (2)
- (1)内部電極を介挿して強誘電性磁器板と反強誘電性
磁器板が接合され、強誘電性磁器板と反強誘電性磁器板
の両外表面に外部電極が形成されたバイモルフ型変位素
子において、 強誘電性磁器板と反強誘電性磁器板に、前記強誘電性磁
器板の抗電界レベルおよび反強誘電性磁器基板の強誘電
体へ相転移する抗電界レベルを越えて、正方向および負
方向の電界を印加することを特徴とするバイモルフ型変
位素子の駆動方法。 - (2)内部電極を介挿して強誘電性磁器板と反強誘電性
磁器板が接合され、強誘電性磁器板と反強誘電性磁器板
の両外表面に外部電極が形成されたバイモルフ型変位素
子において、 強誘電性磁器板は分極されており、この強誘電性磁器板
に抗電界を越えない範囲で、分極軸と逆方向の電界を加
える領域と、 この強誘電性磁器板の分極方向に対して順方向に電界を
加えるるとともに、反強誘電性磁器板が強誘電体へ相転
移する抗電界レベルを越えて反強誘電体磁器板が絶縁破
壊しないまでの電界を加える領域において、 前記強誘電性磁器板と反強誘電性磁器板に、正方向およ
び負方向の電界を印加することを特徴とするバイモルフ
型変位素子の駆動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63318282A JPH02162782A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | バイモルフ型変位素子の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63318282A JPH02162782A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | バイモルフ型変位素子の駆動方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02162782A true JPH02162782A (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=18097464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63318282A Pending JPH02162782A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | バイモルフ型変位素子の駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02162782A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1988
- 1988-12-15 JP JP63318282A patent/JPH02162782A/ja active Pending
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