JPH0389570A - 圧電たわみ素子 - Google Patents
圧電たわみ素子Info
- Publication number
- JPH0389570A JPH0389570A JP1224507A JP22450789A JPH0389570A JP H0389570 A JPH0389570 A JP H0389570A JP 1224507 A JP1224507 A JP 1224507A JP 22450789 A JP22450789 A JP 22450789A JP H0389570 A JPH0389570 A JP H0389570A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric field
- piezoelectric ceramic
- piezoelectric
- field side
- ceramic plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 230000028161 membrane depolarization Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 5
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 241000274582 Pycnanthus angolensis Species 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
Landscapes
- 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〕
本発明は、圧電セラ壽ツクス板への電圧印加による該圧
電セラミックス板の伸縮を利用する圧電たわみ素子に関
する。
電セラミックス板の伸縮を利用する圧電たわみ素子に関
する。
従来、圧電セラミックス仮に電圧を印加することにより
該圧電セラミックス板を伸縮させ、この圧電セラミック
ス板のたわみ運動を駆動源として利用する圧電たわみ素
子が知られている。圧電たわみ素子をアクチエエータと
して使用する場合、所定の変位量と力量が必要で、例え
ば光路開閉装置等に用いる場合には、遮光板の移動量と
共に、その移動速度を大きくする必要があった。遮光板
の移動速度を大きくしようとする場合、遮光板を含む機
械的伝達系の全重量を軽減することも必要ではあるが、
特に圧電たわみ素子の応答速度を大きくすることが重要
である。
該圧電セラミックス板を伸縮させ、この圧電セラミック
ス板のたわみ運動を駆動源として利用する圧電たわみ素
子が知られている。圧電たわみ素子をアクチエエータと
して使用する場合、所定の変位量と力量が必要で、例え
ば光路開閉装置等に用いる場合には、遮光板の移動量と
共に、その移動速度を大きくする必要があった。遮光板
の移動速度を大きくしようとする場合、遮光板を含む機
械的伝達系の全重量を軽減することも必要ではあるが、
特に圧電たわみ素子の応答速度を大きくすることが重要
である。
素子自体の共振周波数を大きくすることが考えられるが
、その場合、必要な変位量と力量が得られなくなる。又
圧電セラミックス板や金属性シム材の厚みを増せば素子
の剛性が高まり、共振周波数は上るが、逆に変形しにく
くなり、必要な変位量が得られなくなるといった問題点
があった。
、その場合、必要な変位量と力量が得られなくなる。又
圧電セラミックス板や金属性シム材の厚みを増せば素子
の剛性が高まり、共振周波数は上るが、逆に変形しにく
くなり、必要な変位量が得られなくなるといった問題点
があった。
本発明者らは以上のごとき従来技術の問題点を解決する
ために鋭意研究を行った結果本発明に至った。
ために鋭意研究を行った結果本発明に至った。
本発明は、圧電セラミックス板と弾性を有する金属製シ
ム材とを複数枚交互に接着した圧電たわみ素子において
、逆電界側の圧電セラミックス板が１枚であり、順電界
側の圧電セラミックス板が複数枚であることを特徴とす
る圧電たわみ素子に関する。
ム材とを複数枚交互に接着した圧電たわみ素子において
、逆電界側の圧電セラミックス板が１枚であり、順電界
側の圧電セラミックス板が複数枚であることを特徴とす
る圧電たわみ素子に関する。
以下に本発明を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の一実施態様を示す圧電たわみ素子の
縦断面である。
縦断面である。
本図において、圧電たわみ素子は、電極が配設された圧
電セラ逅ツクス板１．２ａ、２ｂと弾性を有する金属製
シム材３ａ、３ｂとを複数枚交互に接着した構成となっ
ている。
電セラ逅ツクス板１．２ａ、２ｂと弾性を有する金属製
シム材３ａ、３ｂとを複数枚交互に接着した構成となっ
ている。
図中、１は逆電界側の圧電セラミックス板であり、２ａ
、２ｂは順電界側の圧電セラミックス板である。
、２ｂは順電界側の圧電セラミックス板である。
順電界側の圧電セラミックス板は、複数枚、好ましくは
２〜４枚積層される。該圧電セラミックス板の厚みは、
電圧印加時においても脱分極が起こることがないため、
大きな変形量を得るために逆電界側の圧電セラミックス
板よりも薄いものが選択される。また順電界側の圧電セ
ラミックス板の圧電ｄ□定数は、抗電界値を考慮する必
要がなく、大きな変形量を得るために逆電界側の圧電ｄ
、Ｉ定数よりも大きい材料が通常選択される。
２〜４枚積層される。該圧電セラミックス板の厚みは、
電圧印加時においても脱分極が起こることがないため、
大きな変形量を得るために逆電界側の圧電セラミックス
板よりも薄いものが選択される。また順電界側の圧電セ
ラミックス板の圧電ｄ□定数は、抗電界値を考慮する必
要がなく、大きな変形量を得るために逆電界側の圧電ｄ
、Ｉ定数よりも大きい材料が通常選択される。
本発明の圧電たわみ素子は例えば以下に示す方法により
製造することができる。
製造することができる。
各圧電セラミックス板の両面に銀ペーストを塗布し、焼
き付けて電極を形成した後、分極処理を行い、次いで第
１図の構造になるように該各圧電セラξツクス板と弾性
を有する金属製シム材とを交互に接着する。
き付けて電極を形成した後、分極処理を行い、次いで第
１図の構造になるように該各圧電セラξツクス板と弾性
を有する金属製シム材とを交互に接着する。
本発明のように圧電セラミックス板と金属製シム材とを
交互に積層した複層構造体とすることにより、素子の剛
性が上がり、たわみ変形量は多少減少するものの、所定
距離変形する時間はむしろ短縮でき、応答速度を上げる
ことができる。
交互に積層した複層構造体とすることにより、素子の剛
性が上がり、たわみ変形量は多少減少するものの、所定
距離変形する時間はむしろ短縮でき、応答速度を上げる
ことができる。
以下に本発明の一製造例を示し、本発明についてさらに
詳しく説明する。
詳しく説明する。
製造例１
圧電セラミックス材料として第１表に示す圧電（１ｓｔ
定数と厚みのＰＺＴ系圧電磁器を使用した。
定数と厚みのＰＺＴ系圧電磁器を使用した。
第１表
逆電界側の圧電セラ逅ツクス板１枚（サイズ：１０１０
ｍＸ３０及び順電界側の圧電セラミックス板２枚（サイ
ズ＝ １０ ｍ Ｘ ３０ ｍ） ノ各Ｍ、（Ｄ両面に
Ａｇペーストを塗布し、焼付後、分極処理を行って、第
１図の構造になるように圧電セラミックス板と厚さ４０
ａｍのリン青銅板からなるシム材とを接着した（試料１
）、シム材の厚みを４０μｍとした理由は、複層構造と
することで素子の剛性を上げ、かつ、不動体となるシム
材の厚みを減じることで素子のたわみ変形量の低下を最
低限におさえるためである。
ｍＸ３０及び順電界側の圧電セラミックス板２枚（サイ
ズ＝ １０ ｍ Ｘ ３０ ｍ） ノ各Ｍ、（Ｄ両面に
Ａｇペーストを塗布し、焼付後、分極処理を行って、第
１図の構造になるように圧電セラミックス板と厚さ４０
ａｍのリン青銅板からなるシム材とを接着した（試料１
）、シム材の厚みを４０μｍとした理由は、複層構造と
することで素子の剛性を上げ、かつ、不動体となるシム
材の厚みを減じることで素子のたわみ変形量の低下を最
低限におさえるためである。
比較例として、第２図及び第３図に示すような２種類（
試料２、試料３）の圧電たわみ素子を以下のような方法
により作成した。
試料２、試料３）の圧電たわみ素子を以下のような方法
により作成した。
第１表の逆電界側の圧電セラ逅ツクス板ｉ（サイズ１０
鵬Ｘ３０ｍ）と順電界側の圧電セラ逅ツクス板２ａ（サ
イズ１０＋＋ｍＸ３０＋＋ａ）とを厚さ８０μｍのリン
青銅板の両側に接着し、更に順電界側圧電セラミックス
板２ａの上に、順電界圧電セラξツクス板２ｂ（サイズ
１０１１０１１１Ｘ２０を接着し、シム材が１枚のみの
複層圧電たわみ素子を作成した（試料２）。
鵬Ｘ３０ｍ）と順電界側の圧電セラ逅ツクス板２ａ（サ
イズ１０＋＋ｍＸ３０＋＋ａ）とを厚さ８０μｍのリン
青銅板の両側に接着し、更に順電界側圧電セラミックス
板２ａの上に、順電界圧電セラξツクス板２ｂ（サイズ
１０１１０１１１Ｘ２０を接着し、シム材が１枚のみの
複層圧電たわみ素子を作成した（試料２）。
又、第１表の逆電界側圧電セラミックス板ｆ（サイズ１
０ｆｆＩＩｌ×３０１１ＩＩｌ）と順電界側の圧電セラ
ミックス板２ａ（サイズ１０ｍｎ＋Ｘ３０ｍｍ）とを厚
さ８０ｔＩｍのリン青銅板３ａの両側に接着し、従来公
知のバイモルフ構造の圧電たわみ素子を作成した（試料
３）。
０ｆｆＩＩｌ×３０１１ＩＩｌ）と順電界側の圧電セラ
ミックス板２ａ（サイズ１０ｍｎ＋Ｘ３０ｍｍ）とを厚
さ８０ｔＩｍのリン青銅板３ａの両側に接着し、従来公
知のバイモルフ構造の圧電たわみ素子を作成した（試料
３）。
次いで前記試料１、試料２及び試料３を片持ばり支持と
し、圧電たわみ素子の共振周波数を測定するために±２
５Ｖのサイン波を印加し、素子先端振幅の最大となる周
波数を共振周波数とした。
し、圧電たわみ素子の共振周波数を測定するために±２
５Ｖのサイン波を印加し、素子先端振幅の最大となる周
波数を共振周波数とした。
又、素子の先端に１５ｇの重りを下げ、２００Ｖの直流
電圧を印加した時の素子先端変位量を求めた。
電圧を印加した時の素子先端変位量を求めた。
次に、各素子の先端に１０ｇの重りを下げ、２００ｖま
でｌ ｍ５ｅｃで昇圧した時、素子先端が５００μｍ移
動するのに要した所要時間を求めた。これらの結果を第
２表に示す。
でｌ ｍ５ｅｃで昇圧した時、素子先端が５００μｍ移
動するのに要した所要時間を求めた。これらの結果を第
２表に示す。
第２表
第２表に示すように圧電セラミックス板とシム材とを交
互に積層した複層構造の素子は５００ａｍ変位するのに
必要な所要時間が短く、応答速度が向上することは明ら
かである。複層構造とすることで変位量は低下するが、
応答速度の向上が達成できる。
互に積層した複層構造の素子は５００ａｍ変位するのに
必要な所要時間が短く、応答速度が向上することは明ら
かである。複層構造とすることで変位量は低下するが、
応答速度の向上が達成できる。
この理由としては、圧電セラ壽ンクス板のヤング率は６
０ＧＰａ、リン青銅板のヤング率は１１８ＧＰａである
ので、ヤング率の大きいリン青銅板が圧電セラミックス
板と複層接着することによって圧電たわみ素子の剛性が
向上するために共振周波数が向上し、結果として５００
μｍ変位に要する時間が短縮したものと考えられる。
０ＧＰａ、リン青銅板のヤング率は１１８ＧＰａである
ので、ヤング率の大きいリン青銅板が圧電セラミックス
板と複層接着することによって圧電たわみ素子の剛性が
向上するために共振周波数が向上し、結果として５００
μｍ変位に要する時間が短縮したものと考えられる。
又、圧電たわみ素子の構成として、積層する順電界側の
圧電セラミックス板の間にシム材を入れない場合（試料
２）には、共振周波数を若干向上させる効果はあるが不
充分である。
圧電セラミックス板の間にシム材を入れない場合（試料
２）には、共振周波数を若干向上させる効果はあるが不
充分である。
本発明の圧電たわみ素子は、応答速度の早さを要求され
る分野の好適に使用することができる。
る分野の好適に使用することができる。
第１図は、本発明に係わる圧電たわみ素子の縦断面図で
ある。 第２図は、シム材が１枚のみの複層素子の縦断面図であ
る。 第３図は従来の圧電たわみ素子の縦断面図である。 １：逆電界側の圧電セラ ｂ：順電界側の圧電セラξ ｂ：シム材、４：支点、５ ξツクス板、２ａ。 ックス板、３ａ、３ ：電源
ある。 第２図は、シム材が１枚のみの複層素子の縦断面図であ
る。 第３図は従来の圧電たわみ素子の縦断面図である。 １：逆電界側の圧電セラ ｂ：順電界側の圧電セラξ ｂ：シム材、４：支点、５ ξツクス板、２ａ。 ックス板、３ａ、３ ：電源
Claims (1)
- 圧電セラミックス板と弾性を有する金属製シム材とを
複数枚交互に接着した圧電たわみ素子において、逆電界
側の圧電セラミックス板が１枚であり、順電界側の圧電
セラミックス板が複数枚であることを特徴とする圧電た
わみ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1224507A JPH0389570A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 圧電たわみ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1224507A JPH0389570A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 圧電たわみ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0389570A true JPH0389570A (ja) | 1991-04-15 |
Family
ID=16814885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1224507A Pending JPH0389570A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 圧電たわみ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0389570A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5715233A (en) * | 1993-03-23 | 1998-02-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cartridge adaptor and a cartridge to be accommodated in the cartridge adaptor |
-
1989
- 1989-09-01 JP JP1224507A patent/JPH0389570A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5715233A (en) * | 1993-03-23 | 1998-02-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cartridge adaptor and a cartridge to be accommodated in the cartridge adaptor |
| US5867476A (en) * | 1993-03-23 | 1999-02-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cartridge adaptor and a cartridge to be accommodated in the cartridge adaptor |
| US5923630A (en) * | 1993-03-23 | 1999-07-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cartridge adaptor and a cartridge to be accommodated in the cartridge adaptor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6605887B2 (en) | Piezoelectric/electrostrictive device and method of manufacturing same | |
| US5276657A (en) | Metal-electroactive ceramic composite actuators | |
| JPS6048112B2 (ja) | 電気・機械変換素子 | |
| JP2001211668A (ja) | 微小位置決めアクチュエータ、薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータ及び該アクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリ | |
| JPH0389570A (ja) | 圧電たわみ素子 | |
| JPH09289342A (ja) | 多層型圧電アクチュエータ | |
| JPS61239682A (ja) | 積層型圧電バイモルフ素子の製造方法 | |
| JP2893765B2 (ja) | マルチモルフ素子の製造方法 | |
| JPS62298189A (ja) | 圧電アクチユエ−タ | |
| JPS6412111B2 (ja) | ||
| JPH04167580A (ja) | 積層圧電アクチュエータ素子 | |
| JPS59177979A (ja) | 圧電アクチユエ−タ | |
| KR200272347Y1 (ko) | 고주파수대역의변위제어용압전바이몰프액츄에이터 | |
| JPH0443684A (ja) | 積層バイモルフ型圧電素子 | |
| JPH01261879A (ja) | 積層型変位素子 | |
| JPH03123088A (ja) | 固体アクチュエータ | |
| JPH03273870A (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| JPH06164009A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH01226187A (ja) | 積層型圧電素子の駆動方法 | |
| JPH03112373A (ja) | 変位発生装置 | |
| JP2003134861A (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| JPH046884A (ja) | 積層ユニモルフ型圧電素子 | |
| JPH0232573A (ja) | 屈曲型圧電変位素子 | |
| JPH046885A (ja) | 積層ユニモルフ型圧電素子 | |
| JPH05304324A (ja) | 圧電式アクチュエータ |