JPH09270539A - 積層型圧電アクチュエータ - Google Patents
積層型圧電アクチュエータInfo
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- JPH09270539A JPH09270539A JP8104196A JP10419696A JPH09270539A JP H09270539 A JPH09270539 A JP H09270539A JP 8104196 A JP8104196 A JP 8104196A JP 10419696 A JP10419696 A JP 10419696A JP H09270539 A JPH09270539 A JP H09270539A
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- external electrode
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- laminated piezoelectric
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Links
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 連続的に使用しても導通不良を発生しない積
層型圧電アクチュエータ素子を提供する。 【解決手段】 電歪効果を示す材料と内部電極とが交互
に積層され、該内部電極が一層おきに一対の帯状外部電
極と接続されてなる積層型圧電アクチュエータにおい
て、波形線状の導電体が外部電極と並列に配置されると
共に、外部電極の積層方向の両端及び外部電極との接触
部位に固着されてなることを特徴とする。
層型圧電アクチュエータ素子を提供する。 【解決手段】 電歪効果を示す材料と内部電極とが交互
に積層され、該内部電極が一層おきに一対の帯状外部電
極と接続されてなる積層型圧電アクチュエータにおい
て、波形線状の導電体が外部電極と並列に配置されると
共に、外部電極の積層方向の両端及び外部電極との接触
部位に固着されてなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は積層型圧電アクチュ
エータに関するものである。
エータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】積層型圧電アクチュエータは、電歪効果
を示す材料と内部電極が交互に積層され、この積層体の
両側面で外部電極が一層おきに接続されて構成されるも
ので、内部電極が交互に積層体の一方の側面に露出して
外部電極と接続されるいわゆる交互電極型と、内部電極
が積層体の両側面に露出するように形成され、一層おき
に絶縁材料で被覆されて外部電極に接続されるいわゆる
全面電極型がある。どちらも外部電極は導電性ペースト
を焼き付けて帯状に形成している。この外部電極にリー
ド線を接続して得られるのが積層型圧電アクチュエータ
である。
を示す材料と内部電極が交互に積層され、この積層体の
両側面で外部電極が一層おきに接続されて構成されるも
ので、内部電極が交互に積層体の一方の側面に露出して
外部電極と接続されるいわゆる交互電極型と、内部電極
が積層体の両側面に露出するように形成され、一層おき
に絶縁材料で被覆されて外部電極に接続されるいわゆる
全面電極型がある。どちらも外部電極は導電性ペースト
を焼き付けて帯状に形成している。この外部電極にリー
ド線を接続して得られるのが積層型圧電アクチュエータ
である。
【０００３】従来の積層型圧電アクチュエータは外部電
極とリード線の接続に半田などの低融点合金による点付
けがおこなわれている。この方法では半田付け部の強度
が不十分であるので外部電極から剥離しやすかった。ま
た、圧電アクチュエータに電圧を印加又は解除して積層
体を伸縮させる時には、外部電極は薄い（１０マイクロ
メーター程度）ので積層体の伸縮により外部電極が破断
し内部電極と導通不良となり、素子の変位量が減少しさ
らには素子が破壊に至ることがある。
極とリード線の接続に半田などの低融点合金による点付
けがおこなわれている。この方法では半田付け部の強度
が不十分であるので外部電極から剥離しやすかった。ま
た、圧電アクチュエータに電圧を印加又は解除して積層
体を伸縮させる時には、外部電極は薄い（１０マイクロ
メーター程度）ので積層体の伸縮により外部電極が破断
し内部電極と導通不良となり、素子の変位量が減少しさ
らには素子が破壊に至ることがある。
【０００４】又、特開昭６３ー９２０６８の特許公報に
は、リード線を直線的に積層方向のほぼ全域にわたって
配置するとともに、積層方向ほぼ全域にわたって外部電
極に接続し、接合部の強度を増大させるとともに外部電
極とリード線の間の電気的接続を確保する方法が開示さ
れている。しかしながら、この方法では、リード線を積
層方向のほぼ全長にわたって外部電極と半田接合してい
るため素子の変位が阻害される。又リード線自体も破断
することがある。
は、リード線を直線的に積層方向のほぼ全域にわたって
配置するとともに、積層方向ほぼ全域にわたって外部電
極に接続し、接合部の強度を増大させるとともに外部電
極とリード線の間の電気的接続を確保する方法が開示さ
れている。しかしながら、この方法では、リード線を積
層方向のほぼ全長にわたって外部電極と半田接合してい
るため素子の変位が阻害される。又リード線自体も破断
することがある。
【０００５】さらに、特開平２ー２５１１８５には、リ
ード部材を外部電極のほぼ全長に亘って配設し、少なく
とも上下端を固着させるあるいは、外部電極とリード部
材とを電気的かつ機械的に複数箇所固着する方法が開示
されている。しかしながらこの方法では、アクチュエー
タの伸縮にともない固着部分が剥離し、外部電極の複数
の破断によって内部電極との導通の取れなくなることが
ある。その結果変位量が低下することが避けられない。
ード部材を外部電極のほぼ全長に亘って配設し、少なく
とも上下端を固着させるあるいは、外部電極とリード部
材とを電気的かつ機械的に複数箇所固着する方法が開示
されている。しかしながらこの方法では、アクチュエー
タの伸縮にともない固着部分が剥離し、外部電極の複数
の破断によって内部電極との導通の取れなくなることが
ある。その結果変位量が低下することが避けられない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は積層型
アクチュエータを連続的に駆動させた場合、たとえ外部
電極の一部が破断しても、内部電極の一部が導通不良に
ならず確実に外部電極と電気的に接続され、圧電素子の
変位量が減少することなく又素子が破壊されない積層型
圧電アクチュエータを提供することである。
アクチュエータを連続的に駆動させた場合、たとえ外部
電極の一部が破断しても、内部電極の一部が導通不良に
ならず確実に外部電極と電気的に接続され、圧電素子の
変位量が減少することなく又素子が破壊されない積層型
圧電アクチュエータを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
にこの発明は、電歪効果を示す材料と内部電極とが交互
に積層され、該内部電極が一層おきに一対の外部電極と
接続された積層型圧電アクチュエータにおいて、波形線
状の導電体を外部電極と並列に配置し波形線状の導電体
を外部電極の積層方向の両端及び外部電極との接触部位
に固着したことを特徴とする。
にこの発明は、電歪効果を示す材料と内部電極とが交互
に積層され、該内部電極が一層おきに一対の外部電極と
接続された積層型圧電アクチュエータにおいて、波形線
状の導電体を外部電極と並列に配置し波形線状の導電体
を外部電極の積層方向の両端及び外部電極との接触部位
に固着したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
用いて説明する。図１に示すように、積層体は、電歪効
果を示す材料１と内部電極４とが交互に積層され、該内
部電極４が一層おきに一対の帯状外部電極３と接続さ
れ、さらに外部電極３と並列に波形線状導電体５を配置
するものである。先ず、チタン酸ジルコン酸鉛の微粉末
に市販のアクリル系のバインダー、分散剤、消泡剤、及
び溶剤として水を加え、アトライター等の混合機で分散
後、真空脱泡して得たスラリーをドクターブレイド法に
より厚みが１００マイクロメーターのシートを形成す
る。このシートに内部電極４をＡｇ／Ｐｔペーストでス
クリーン印刷し、１００枚積層し保護層２をつけた後圧
着し、圧着体を脱脂、焼成後、所定の寸法に切断する。
用いて説明する。図１に示すように、積層体は、電歪効
果を示す材料１と内部電極４とが交互に積層され、該内
部電極４が一層おきに一対の帯状外部電極３と接続さ
れ、さらに外部電極３と並列に波形線状導電体５を配置
するものである。先ず、チタン酸ジルコン酸鉛の微粉末
に市販のアクリル系のバインダー、分散剤、消泡剤、及
び溶剤として水を加え、アトライター等の混合機で分散
後、真空脱泡して得たスラリーをドクターブレイド法に
より厚みが１００マイクロメーターのシートを形成す
る。このシートに内部電極４をＡｇ／Ｐｔペーストでス
クリーン印刷し、１００枚積層し保護層２をつけた後圧
着し、圧着体を脱脂、焼成後、所定の寸法に切断する。
【０００９】外部電極３は、積層体１の左右側面にＡｇ
／Ｐｄペーストを焼き付けて形成する。波形線状導電体
５は、波の進行方向が積層アクチュエータの積層方向
（Ｘ方向）となり、波の振幅Ｂが外部電極の横幅Ａより
広く、波の山部８ａと谷部８ｂを除く部分が、外部電極
３と接触するように配置し接触部位を外部電極３の両端
部分９、１０と共に外部電極３に半田６で固着する。半
田６は、外部電極の上部となるように塗布する。 こう
して波形線状導電体５の外部電極３との接触部位は、山
部８ａと谷部８ｂが除かれるので外部電極３を斜めに通
過する直線状とすることができる。素子の変位は、積層
方向（Ｘ方向）に生ずるので外部電極３にはこの変位量
がそのまま負荷されるのに対し、外部電極３と接触する
波形線状導電体５の直線状部分にかかる単位長さあたり
の変位量は小さく、波形線状導電体５への負荷は小さい
ことになる。又、波形線状導体５の波の山部８ａ及び谷
部８ｂは外部電極３に固着されないので変位に伴う応力
は受けない。
／Ｐｄペーストを焼き付けて形成する。波形線状導電体
５は、波の進行方向が積層アクチュエータの積層方向
（Ｘ方向）となり、波の振幅Ｂが外部電極の横幅Ａより
広く、波の山部８ａと谷部８ｂを除く部分が、外部電極
３と接触するように配置し接触部位を外部電極３の両端
部分９、１０と共に外部電極３に半田６で固着する。半
田６は、外部電極の上部となるように塗布する。 こう
して波形線状導電体５の外部電極３との接触部位は、山
部８ａと谷部８ｂが除かれるので外部電極３を斜めに通
過する直線状とすることができる。素子の変位は、積層
方向（Ｘ方向）に生ずるので外部電極３にはこの変位量
がそのまま負荷されるのに対し、外部電極３と接触する
波形線状導電体５の直線状部分にかかる単位長さあたり
の変位量は小さく、波形線状導電体５への負荷は小さい
ことになる。又、波形線状導体５の波の山部８ａ及び谷
部８ｂは外部電極３に固着されないので変位に伴う応力
は受けない。
【００１０】波形線状導電体５を矩形波線状とする事に
より外部電極３との接触部分を外部電極３の長さ方向
（Ｘ方向）と直角に交わる方向（Ｙ方向）の直線状とす
ることができる。この時素子の変位にともなう波形線状
導電体５への負荷は最小であり、波形線状導電体５の線
幅は小さいほど、素子の変位による影響を軽減すること
ができる。
より外部電極３との接触部分を外部電極３の長さ方向
（Ｘ方向）と直角に交わる方向（Ｙ方向）の直線状とす
ることができる。この時素子の変位にともなう波形線状
導電体５への負荷は最小であり、波形線状導電体５の線
幅は小さいほど、素子の変位による影響を軽減すること
ができる。
【００１１】又、図２に示すように、波形線状導体５
が、その両端部９、１０及び波の谷部８ｂのみが外部電
極３に接触し固着されるように配置されると、素子の変
位に伴う変位を緩和する効果が大きい。
が、その両端部９、１０及び波の谷部８ｂのみが外部電
極３に接触し固着されるように配置されると、素子の変
位に伴う変位を緩和する効果が大きい。
【００１２】リード線は、波形線状導体５を延長してリ
ード線７とするか、又は、波形線状導体５と外部電極３
との固着部分にリード線７を固着してもよい。こうして
図１、図２に示すように波形線状導体５を外部電極３と
並列に配置し、固着する事によって波形線状導体の剥離
又は破断はさけられる。又外部電極３との接触部位は全
て固着されているので外部電極３の複数の破断にたいし
ても内部電極４との導通が確保されて変位の減少を防ぐ
ことができる。
ード線７とするか、又は、波形線状導体５と外部電極３
との固着部分にリード線７を固着してもよい。こうして
図１、図２に示すように波形線状導体５を外部電極３と
並列に配置し、固着する事によって波形線状導体の剥離
又は破断はさけられる。又外部電極３との接触部位は全
て固着されているので外部電極３の複数の破断にたいし
ても内部電極４との導通が確保されて変位の減少を防ぐ
ことができる。
【００１３】以上説明したこの発明の積層型圧電アクチ
ュエータにおいて、リード線７に駆動電圧を印加する
と、外部電極３を介して積層体１に内蔵された内部電極
４間に電界が発生し、積層型圧電アクチュエータ１は積
層方向（Ｘ方向）に伸びて変位を生ずる。この場合、伸
縮性のない外部電極３に引っ張り応力が生ずるが、たと
えこの応力によって、外部電極３が破断しても外部電極
３に並列に配置された該波形線状導体５によって内部電
極４との導通が保たれる為、素子の変位が減少したり、
素子の破壊に至ることはない。
ュエータにおいて、リード線７に駆動電圧を印加する
と、外部電極３を介して積層体１に内蔵された内部電極
４間に電界が発生し、積層型圧電アクチュエータ１は積
層方向（Ｘ方向）に伸びて変位を生ずる。この場合、伸
縮性のない外部電極３に引っ張り応力が生ずるが、たと
えこの応力によって、外部電極３が破断しても外部電極
３に並列に配置された該波形線状導体５によって内部電
極４との導通が保たれる為、素子の変位が減少したり、
素子の破壊に至ることはない。
【００１４】図１に示す本発明の積層型圧電アクチュエ
ータ素子と図３に示す従来素子をそれぞれ１００素子ず
つサイン波１００ヘルツ、１億回で駆動試験を行ったと
ころ、図３に示す従来素子には導通不良が１１素子あっ
たが、本発明素子には導通不良はなかった。
ータ素子と図３に示す従来素子をそれぞれ１００素子ず
つサイン波１００ヘルツ、１億回で駆動試験を行ったと
ころ、図３に示す従来素子には導通不良が１１素子あっ
たが、本発明素子には導通不良はなかった。
【００１５】
【発明の効果】この発明によれば、積層型圧電アクチュ
エータ素子を連続的に１億回駆動させても内部電極との
導通不良による変位減少及び素子の破壊を最小限に止め
ることができる。
エータ素子を連続的に１億回駆動させても内部電極との
導通不良による変位減少及び素子の破壊を最小限に止め
ることができる。
【図１】この発明の積層型圧電アクチュエータの実施例
を示す概略斜視図である。
を示す概略斜視図である。
【図２】この発明の積層型圧電アクチュエータの実施例
を示す部分断面図である。
を示す部分断面図である。
【図３】従来の積層型圧電アクチュエータを示す概略斜
視図である。
視図である。
１ 電歪材料 ２ 保護層 ３ 外部電極 ４ 内部電極 ５ 波形線状導体 ６ 半田 ７ リード線 ８ａ 波形線状導体の山部 ８ｂ 波形線状導体の谷部 ９ 外部電極３の端部 １０ 外部電極３の端部 Ａ 外部電極の横幅 Ｂ 波形線状導体の波の振幅
Claims (3)
- 【請求項１】 電歪効果を示す材料と内部電極とが交互
に積層され、該内部電極が１層おきに一対の帯状外部電
極と接続されてなる積層型圧電アクチュエータにおい
て、波形線状の導電体が外部電極と並列に配置されると
共に、外部電極の積層方向の両端及び外部電極との接触
部位に固着されてなることを特徴とする積層型圧電アク
チュエータ素子。 - 【請求項２】 前記波形線状の導電体が、波の進行方向
が積層型アクチュエータの積層方向で、波の振幅が外部
電極の幅よりも広く、波の山部と谷部を除く部分を、外
部電極と接触するように設けられることを特徴とする請
求項１記載の積層型圧電アクチュエータ。 - 【請求項３】 前記波形線状の導電体が、波の進行方向
が積層型アクチュエータの積層方向で、波の谷部のみを
外部電極に接触するように設けられることを特徴とする
請求項１記載の積層型圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8104196A JPH09270539A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 積層型圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8104196A JPH09270539A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 積層型圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09270539A true JPH09270539A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=14374234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8104196A Pending JPH09270539A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 積層型圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09270539A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002542630A (ja) * | 1999-04-20 | 2002-12-10 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧電アクチュエータ |
| WO2004027887A2 (de) * | 2002-09-11 | 2004-04-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezoelektrischer aktor |
| JP2005518676A (ja) * | 2002-02-22 | 2005-06-23 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 構造化された外部電極を備えた圧電アクチュエータ |
| JP2010034271A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子、これを用いた噴射装置及び燃料噴射システム |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP8104196A patent/JPH09270539A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002542630A (ja) * | 1999-04-20 | 2002-12-10 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧電アクチュエータ |
| JP4843143B2 (ja) * | 1999-04-20 | 2011-12-21 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧電アクチュエータ |
| JP2005518676A (ja) * | 2002-02-22 | 2005-06-23 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 構造化された外部電極を備えた圧電アクチュエータ |
| WO2004027887A2 (de) * | 2002-09-11 | 2004-04-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezoelektrischer aktor |
| WO2004027887A3 (de) * | 2002-09-11 | 2004-09-02 | Siemens Ag | Piezoelektrischer aktor |
| US7259504B2 (en) | 2002-09-11 | 2007-08-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezoelectric actuator |
| JP2010034271A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子、これを用いた噴射装置及び燃料噴射システム |
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