JPS6065968A - 湾曲型圧電アクチユエイタ− - Google Patents
湾曲型圧電アクチユエイタ−Info
- Publication number
- JPS6065968A JPS6065968A JP16936783A JP16936783A JPS6065968A JP S6065968 A JPS6065968 A JP S6065968A JP 16936783 A JP16936783 A JP 16936783A JP 16936783 A JP16936783 A JP 16936783A JP S6065968 A JPS6065968 A JP S6065968A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- curved
- piezo
- piezoelectric actuator
- curved piezoelectric
- electrodes
- 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
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 5
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/004—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
- F16K31/005—Piezoelectric benders
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (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】
本発明は圧電アクチェエイターの改良に係り、高感度の
アクチェエイターを提供することを目的とする。
アクチェエイターを提供することを目的とする。
従来の圧電アクチェエイターには、積層型とバイモルフ
型とがあった。積層型は厚さ方向に分極された薄型を積
層し、電圧の印加によって厚さ方向の変位じ生させる素
子である。変化する力はきわめて強いが変位量が小さく
、厚さの0.3%が限度である。一方、バイモルフ型は
変位量は大きいが、変位力がきわめて小さく、保持力も
小さいので耐振性ば悪し、しかも、電気機械変換効率も
低いという欠点があった。
型とがあった。積層型は厚さ方向に分極された薄型を積
層し、電圧の印加によって厚さ方向の変位じ生させる素
子である。変化する力はきわめて強いが変位量が小さく
、厚さの0.3%が限度である。一方、バイモルフ型は
変位量は大きいが、変位力がきわめて小さく、保持力も
小さいので耐振性ば悪し、しかも、電気機械変換効率も
低いという欠点があった。
また本発明者らは先に湾曲型のセラミックスビーカーを
開発しオーディオ電気信号に対する高感度のスピーカー
を提案したが、アクチュエイターとしての駆動力は弱く
しかも音が邪魔になる。
開発しオーディオ電気信号に対する高感度のスピーカー
を提案したが、アクチュエイターとしての駆動力は弱く
しかも音が邪魔になる。
この発明は上述した従来技術の欠点を解消するもので、
表裏両面に電極を有する圧電薄板を湾曲変形させ、その
外周部を枠体に嵌合した構造にし、電極間に印加された
電気信号で面に垂直な変位を発生することを特徴とする
湾曲型圧電アクチーエイターによって目的を達成したも
のである。以下本発明の実施例を図面に従って説明する
。
表裏両面に電極を有する圧電薄板を湾曲変形させ、その
外周部を枠体に嵌合した構造にし、電極間に印加された
電気信号で面に垂直な変位を発生することを特徴とする
湾曲型圧電アクチーエイターによって目的を達成したも
のである。以下本発明の実施例を図面に従って説明する
。
実施例1
第1図に示すよ5K、直径40龍、厚さ0.5 mmの
分極済圧電セラミック円板1をR= 250 tnmの
曲率半径を有する部分球殻状に変形した。圧電セラミッ
クはPb (Zr Ti ) 0.系で、圧電定数ds
、= 280pm/%rの電!2の付いた円板1である
。球殻変型した凸面板を外径44龍、内径40smt厚
さ2朋のステンレスリング3に嵌合し、田辺に沿って接
着剤で固定し、両面の電極20周辺部にそれぞれリード
線4および5を半田付けした。セラミック円板1の凹面
側力ら、直径44酎、厚さ0.2 mのステンレス円板
6を接着固定して、湾曲型圧電アクチュエイターができ
上った。リード線4,5間に交流10ボルト程度の電圧
を印加すると凸面板が振動し、表面に粉体なのせるとこ
れを吹き上げることができる。
分極済圧電セラミック円板1をR= 250 tnmの
曲率半径を有する部分球殻状に変形した。圧電セラミッ
クはPb (Zr Ti ) 0.系で、圧電定数ds
、= 280pm/%rの電!2の付いた円板1である
。球殻変型した凸面板を外径44龍、内径40smt厚
さ2朋のステンレスリング3に嵌合し、田辺に沿って接
着剤で固定し、両面の電極20周辺部にそれぞれリード
線4および5を半田付けした。セラミック円板1の凹面
側力ら、直径44酎、厚さ0.2 mのステンレス円板
6を接着固定して、湾曲型圧電アクチュエイターができ
上った。リード線4,5間に交流10ボルト程度の電圧
を印加すると凸面板が振動し、表面に粉体なのせるとこ
れを吹き上げることができる。
この効果は印加電圧の周波数が共振周波数になるときわ
めて激げしくなるが、共振周波数が2 KHz附近であ
るため大きな音の出るのが欠点である。
めて激げしくなるが、共振周波数が2 KHz附近であ
るため大きな音の出るのが欠点である。
実施例2
第1図に示した実施例1の湾曲型圧電アクチェエイター
2個を、凸面の中心部同志で接着するとステンレス円板
6でサンドイッチされた2個のリング状のバネになる。
2個を、凸面の中心部同志で接着するとステンレス円板
6でサンドイッチされた2個のリング状のバネになる。
ただし、片面のステンレス板6は直径が50鮎でケース
7を兼用している。ケース7の深さは内側で4.5 y
x*であり、ケースの縁は直径60朋の円板状になって
おり4ケ所にネジ孔がおいている。他面のステンレス板
6の中心部には直径2關高さ1.2關の突起8が設けら
れ、厚さ1 mmの壁板lOの孔に嵌め込んだ状態でネ
ジ9で同定した。突起8は常時壁面より約0.1m出て
いるので壁面に沿ったスライドピン11をフックしてい
るが、アクチュエイターに電圧を印加するとフックが瞬
時にはずれ、ピン11が約lO朋スライドし壁面上の板
12を移動できた。
7を兼用している。ケース7の深さは内側で4.5 y
x*であり、ケースの縁は直径60朋の円板状になって
おり4ケ所にネジ孔がおいている。他面のステンレス板
6の中心部には直径2關高さ1.2關の突起8が設けら
れ、厚さ1 mmの壁板lOの孔に嵌め込んだ状態でネ
ジ9で同定した。突起8は常時壁面より約0.1m出て
いるので壁面に沿ったスライドピン11をフックしてい
るが、アクチュエイターに電圧を印加するとフックが瞬
時にはずれ、ピン11が約lO朋スライドし壁面上の板
12を移動できた。
実施例3
上述したステンレスリング3KM曲変形した圧電セラミ
ック円板1を凹面が向き合うように、両側から嵌合固定
し、凸面が外側を向いた湾曲型圧電アクチュエイターを
作った。これは多段重ねのアクチュエイターの基本ユニ
ットであり例えば第3図に示すように3個重ね、さらに
その両側から第1図のアクチュエイターでサンドインチ
し、凸面板の中心部を接着した。両側のステンレス板6
゜7を強く圧すとバネが縮み全体で11i+mの高さに
なる。ここでステンレス板6は直径44龍、厚さ0.5
朋であり、ステンレス板6は外径46闘のケース7を兼
ねた0、5 +u+厚の板であり、2分割してアクチュ
エイターを挿入する。ステンレス板6の外周とケース7
0間にゴム質のクッション13を用いる。
ック円板1を凹面が向き合うように、両側から嵌合固定
し、凸面が外側を向いた湾曲型圧電アクチュエイターを
作った。これは多段重ねのアクチュエイターの基本ユニ
ットであり例えば第3図に示すように3個重ね、さらに
その両側から第1図のアクチュエイターでサンドインチ
し、凸面板の中心部を接着した。両側のステンレス板6
゜7を強く圧すとバネが縮み全体で11i+mの高さに
なる。ここでステンレス板6は直径44龍、厚さ0.5
朋であり、ステンレス板6は外径46闘のケース7を兼
ねた0、5 +u+厚の板であり、2分割してアクチュ
エイターを挿入する。ステンレス板6の外周とケース7
0間にゴム質のクッション13を用いる。
これで液体ポンプ用モーターができたわけで、50 H
z 100ボルトの電圧を印加するとステンレス板6が
振動板となり振幅数ミIJの振動が得られ、ポンプ用に
利用できる超薄型モータとして有用である。ケースに入
れたことにより必要以上の振動変位が生じないよう規制
されたので、セラミック板が割れることがなくなり、さ
らにゴムクッション13によるプリストレスは、直流電
圧の繰り返し印加に対する変位の大きな履歴現象を削減
した。
z 100ボルトの電圧を印加するとステンレス板6が
振動板となり振幅数ミIJの振動が得られ、ポンプ用に
利用できる超薄型モータとして有用である。ケースに入
れたことにより必要以上の振動変位が生じないよう規制
されたので、セラミック板が割れることがなくなり、さ
らにゴムクッション13によるプリストレスは、直流電
圧の繰り返し印加に対する変位の大きな履歴現象を削減
した。
実施例4
上述の実施例はすべて円板を用いたが、アクチーエイタ
ーとしては角板をかまぼこ状に湾曲した圧電板を用いた
ものも有用であり、第4図に40m1+X 20 m
X O,5龍のセラミック板1を用いた単一素子〔同図
(a)参照〕、2枚一対の素子〔同図(b)参照〕。
ーとしては角板をかまぼこ状に湾曲した圧電板を用いた
ものも有用であり、第4図に40m1+X 20 m
X O,5龍のセラミック板1を用いた単一素子〔同図
(a)参照〕、2枚一対の素子〔同図(b)参照〕。
多段重ねの素子〔同図(C)参照〕を例示した。
以上説明したように、表裏両面に電極を有する圧電薄板
を湾曲変形させその外周部を枠体に嵌合した構造にし、
電極間に印加された電気信号で面に垂直な変位を発生さ
せる構成にしたから、座屈バネの変位拡大化機構の原理
にもとづき、比較的低電圧で大変位を得る効果がある。
を湾曲変形させその外周部を枠体に嵌合した構造にし、
電極間に印加された電気信号で面に垂直な変位を発生さ
せる構成にしたから、座屈バネの変位拡大化機構の原理
にもとづき、比較的低電圧で大変位を得る効果がある。
しかも、バネとして見たとき周辺固定型であるから、バ
ネ定数が大きく硬いバネとして作用するので静止保持力
が強く、外部振動の影響を受けに(い点か特徴である。
ネ定数が大きく硬いバネとして作用するので静止保持力
が強く、外部振動の影響を受けに(い点か特徴である。
また、多段重ね型で、ゴム質のバネなどで予衿抑圧され
ているプリストレス型の場合は、印加電圧に対する変位
の応当に履歴現象の少ないことが特徴である。さらに、
大振幅動作を行わせた場合、負荷が急変したときなど振
幅が大きくなり過ぎて、セラミック湾曲板が割れてしま
う現象がしばしば見られるが、ケースなどを用いて振幅
が一定値以上に広がらないように制限することKよって
セラミックが割れる事故を防止することができる。
ているプリストレス型の場合は、印加電圧に対する変位
の応当に履歴現象の少ないことが特徴である。さらに、
大振幅動作を行わせた場合、負荷が急変したときなど振
幅が大きくなり過ぎて、セラミック湾曲板が割れてしま
う現象がしばしば見られるが、ケースなどを用いて振幅
が一定値以上に広がらないように制限することKよって
セラミックが割れる事故を防止することができる。
第1図(a) * (b)は本発明による円板型湾曲圧
電アクチユエイタ−の原理説明図、第2図は本発明によ
る湾曲型圧電アクチュエイターを7ツクバネに応用した
例を示す説明図、第3図は本発明による湾曲型圧電アク
チュエイターを多段に重ねた一実施例を示す断面図、第
4図(a) 、 (b) * (C)は本発明による湾
曲型圧電アクチーエイターの別の各実施例を示す説明図
である。 1・・・・・・圧電セラミック板、2・・・・・・電極
、3・・・・・・リング、6・・・・・・ステンレス板
、7・・・・・・ケース。 ′t 1 口 才 2r:1I 73 悶 す 4 躬
電アクチユエイタ−の原理説明図、第2図は本発明によ
る湾曲型圧電アクチュエイターを7ツクバネに応用した
例を示す説明図、第3図は本発明による湾曲型圧電アク
チュエイターを多段に重ねた一実施例を示す断面図、第
4図(a) 、 (b) * (C)は本発明による湾
曲型圧電アクチーエイターの別の各実施例を示す説明図
である。 1・・・・・・圧電セラミック板、2・・・・・・電極
、3・・・・・・リング、6・・・・・・ステンレス板
、7・・・・・・ケース。 ′t 1 口 才 2r:1I 73 悶 す 4 躬
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)表裏両面に電磁を有する圧電薄板を湾曲変形させ
、その外周部を枠体に嵌合した構造にし、電極間に印加
された電気信号で面に垂直な変位を発生することを特徴
とする湾曲型圧電アクチェエイター。 (2、特許請求の範囲第(1)項記載の湾曲型圧′成ア
クチェエイター2個をそれぞれ凸面中心部同志接合する
ことにより、電気信号に対してより大きな枠体間隔の変
位を生じさせることを特徴とする湾曲型圧電アクチェエ
イター。 (3)特許請求の範囲第(2)項記載の湾曲型圧電アク
チェエイターの複数個を枠体同志結合し、両端の枠体の
最外部同志間に、電気信号に対する大きな変位を生じさ
せることを特徴とする多段重ねの湾曲型圧電アクチーエ
イター。 (4)特許請求の範囲第(3)項記載の多段重ねの湾曲
型圧電アクチェエイターにおいて枠体間の距離が必要以
上に拡がり、セラミックが破壊することのないよう伸び
の制限機構をそなえたことを特徴とする多段重ねの湾曲
型圧電アクチェエイター。 (5)特許請求の範囲第(4)項記載の多段重ねの湾曲
型圧電アクチェエイターにおいて、振動板と伸び制限機
能を果すケースなどの間にバネ作用を有する物体を挿入
し、アクチェエイターにプリストレスを与えることによ
り、印加電圧に対する伸びの応答性における履歴現象を
少なくしたことを特徴とした多段重ねの湾曲型圧電アク
チーエイター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16936783A JPS6065968A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 湾曲型圧電アクチユエイタ− |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16936783A JPS6065968A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 湾曲型圧電アクチユエイタ− |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6065968A true JPS6065968A (ja) | 1985-04-15 |
Family
ID=15885267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16936783A Pending JPS6065968A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 湾曲型圧電アクチユエイタ− |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6065968A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6430979A (en) * | 1987-07-24 | 1989-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezo-electric valve |
US4903732A (en) * | 1989-01-19 | 1990-02-27 | A. K. Allen Company | Piezoelectric valve |
US5961096A (en) * | 1996-04-03 | 1999-10-05 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Ferroelectric fluid flow control valve |
FR2864197A1 (fr) * | 2003-12-18 | 2005-06-24 | Eaton Sa Monaco | Vanne hydraulique a rondelle piezoelectrique |
-
1983
- 1983-09-16 JP JP16936783A patent/JPS6065968A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6430979A (en) * | 1987-07-24 | 1989-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezo-electric valve |
US4903732A (en) * | 1989-01-19 | 1990-02-27 | A. K. Allen Company | Piezoelectric valve |
US5961096A (en) * | 1996-04-03 | 1999-10-05 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Ferroelectric fluid flow control valve |
FR2864197A1 (fr) * | 2003-12-18 | 2005-06-24 | Eaton Sa Monaco | Vanne hydraulique a rondelle piezoelectrique |
WO2005061935A1 (fr) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Eaton S.A.M. | Vanne hydraulique a rondelle piezoelectrique |
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