JPS61124183A

JPS61124183A - 積層型圧電体

Info

Publication number: JPS61124183A
Application number: JP59246430A
Authority: JP
Inventors: Hiroshige Matsuoka; 松岡　弘芝; Etsuro Yasuda; 悦郎安田; Masahiro Tomita; 正弘富田
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1984-11-20
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1986-06-11

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、圧電素子からなる板状部材を多数積層して形
成され、印加される電圧に応じて伸縮し、アクチュエー
タとして作用する積層型圧電体に関するものである。

（従来の技術）従来の積層型圧電体は、例えば円形を有していて両面に
電極が形成された圧電板と略同形であると共に、周縁に
１個の突起を有する金属板とをそなえ、これらの圧電板
と金属板とは交互に積層されており、各金属板の突起は
隣接するものとは反対方向を向いていて１枚おいた隣り
の金属板の突起と電気的に接続され、正端子および負端
子が形成されている。（例えば特開昭５９−４３５８２
号公報など）（発明が解決しようとする問題点）ところが、このような積層型圧電体では、突起同士の接
続は通常スポット溶接等で行なわれているが、積層型圧
電体を高周波数で作動させると溶接部分がはがれるとい
う問題点があった。さらに圧電体の割れや変位減少を防
止するため金属板にパリ等がないようにしなければなら
ず、加工に放電加工を用いるため、金属板のコストが非
常に高くなってしまうという問題点もあった。

本発明の主な目的は、金属板を使用せずに確実に電気的
に接続される積層型圧電体を作製することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上述問題点を解決するための手段として、圧
電効果を有する板状の圧電板（１）と、この圧電板（１
）において、その表面に形成されて面積の広い正主電Ｆ
ｉＡ（２ａ）、その裏面に形成されて面積の狭い正補助
電極（２Ｃ）及びその沿面にて前記正主電極と正補助電
極を電気的に接続する正沿面電極と、前記圧電板におい
て、その表面に形成されて前記正主電極（２ａ）と電気
的に絶縁される面積の狭い負補助電極（３Ｃ）、その裏
面に形成されて前記正補助電極（２Ｃ）と電気的に絶縁
される面積の広い負主電極およびその沿面にて前記負補
助電極と負主電極とを電気的に接続する負沿面電極（３
ｂ）と備え、上記圧電板をその主電極及び補助電極同士
が電気的に接続されるよう多数板積層型圧電体とすると
共に、前記圧電体の正沿面電極（２ｂ）、負沿面電極（
３ｂ）を各々電極部材で接続したことを特徴とする積層
型圧電体。

（実施例）以下、本発明の第１実施例を第１図、第２図。

第３図に基づいて説明する。

圧電板１は、ジルコン酸鉛、チタン酸船主成分とする一
辺の長さ１５ｍｍ、厚さ０．５　ｍ　ｍの圧電効果を有
する正方形の板状磁器板（以下圧電板と略す）で、第２
図の様にその表面には面積の広い正主電極２ａ１面積の
狭い負補助電極３ｃが形成されており、裏面には表面の
正主電極２ａと負補助電極２ｃに対応する位置即ち同じ
サイドに面積の狭い正補助電極２ｃ、面積の広い負主電
極３ａが形成されている。さらに両サイドには、正主電
極２ａと正補助電極２ｃ及び負主電極３ａと負補助電極
３ｃとの電気的導通ができるように、正路面電極２ｂ及
び負沿面電極３ｂが形成されている。

これらの電極の形成方法は、例えばスクリーン印刷法に
より、銀ペースト等を印刷し、乾燥後、６００℃１０分
程度で焼き付けて、厚さ６μ〜３０μ程度の電極を形成
する。

この電極作製時に、形成される表面の正主電極２ａと負
補助電極３ｃ及び裏面の負主電極３ａと正補助電極２Ｃ
の隙間間隔は０．５ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。

なぜなら、空気中の絶縁破壊電圧はｌ０ＫＶ／ｃｍ程度
であるため、前述の隙間を０．５ｍｍ以下にすると、駆
動電圧である５００Ｖを印加した場合に絶縁破壊を起こ
す危険がある。これに対して、隙間が大きい場合、有効
な主電極面積が減ってしまう。

また、正及び負補助電極の大きさは端面から０゜５〜２
ｍｍが良（，０，５ｍ　ｍ以下にすると、積層する際の
上・下の圧電板の電極は接続が回能になる。これに対し
て２ｍｍ以上の場合は、有効な主電極面積が減ってしま
う。

以下、第１図、第３図に基づいて、上述の圧電板１を用
いて積層型圧電体のアクチュエータとして利用する際の
構成例を示す。

前記のような電極を形成した圧電板１を、接し合う上下
の圧電板の主電極面同士、及び補助電極面同士が対向し
、接続するように７０枚〜７５枚積層して、正電極同士
、負電極同士が電気的に接続される積層体を形成する。

この積層体を内寸法（１６Ｘ１８ｍｍ）、肉厚２　ｍ　
ｍ　、深さ４０ｍｍの絶縁物（例えばベークライト等）
になる有底角筒６に収納する。そして、沿面電極２ｂ、
３ｂに接するように幅１５ｍｍ、長手方向４０ｍｍ、短
手方向１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの電極部材即ちＬ字型
金属板（例えば銅等）５ａ、５ｂを設ける。

絶縁ケース６と１字型金属板５ａ、５ｂの間に、コルゲ
ート状のバネ４ａ、４ｂが介在して、金属板５ａ、５ｂ
と沿面電極３ｂ、２ｂとを確実に接触する構成である。

ここで、このバネは弾性体（例えばゴム等）でも代用で
きる。

また、このように積層した圧電板１の最上部には、絶縁
性のＰＰＳ等よりなる直方体のピストン部材７が取り付
けである。

上述の構造で、Ｌ字型金属板５ａを負極、５ｂを正極に
接続して、電圧を印加すると、Ｌ字型金属板５ａ、負沿
面電極３ｂ、負補助電極３Ｃ１負主電極３ａに負電圧が
印加され、Ｌ字型金属板５ｂ、正沿面電極２ｂ、正補助
電極２Ｃ１正主電極２ａに負電圧が加わる。これによっ
て各々の圧電板１は、表面の正主電極２ａ、裏面の負主
電極３ａの間で電圧が印加される。すると圧電板１は印
加電圧に応じた伸縮を行ない、ピストン部材７上下方向
に移動させる。このため、積層型圧電体はアクチュエー
タとして機能する。

次に、主電極、副電極についての他の実施例を説明する
。

正主電極、負主電極は、圧電板１の両面に電圧を印加し
て圧電板１を伸縮させたことを主目的として形成されて
いるため、両電極によって電圧の印加される圧電板、１
の面積が広い方が有利である。

即ち表面の正主電極と裏面の負主電極によって圧電板に
印加される部分が、できる限り広くなるように電極形状
を決定する方向が有利である。

一方、正補助電極、負補助電極は、隣接する圧電板１の
正主電極、負主電極を電気的に接続するために沿面電極
と共に設けられるものであるため、電気的接続が可能で
あれば、その面積の狭い方が有利である。

従って、第４図の第２実施例に示すように、表面の一部
に小面積の正方形の負補助電極３Ｃを、また残りの部分
に大面積の正主電極２ａを形状し、各々を沿面電極３ｂ
、２ｂによって裏面の大面積の負補助電極、小面積の正
補助電極と電気的に接続すると、良好な作動が得られる
。尚、各々の補助電極形状は、上述の様に正方形等の形
状以外の形状、例えば、三角形、円形等であっても良い
ことは言うまでもない。

また、上述の実施例において、圧電板は正方形の形状で
あったが、例えば第５図の第３実施例に示す様な円形状
であってもよい。ただし、多数の圧電板ｌを積層する際
に相互の位置合わせができるように、一部に位置決め様
の切欠部１ａが形成されている。尚、圧電板に形成され
る電極については、上述の実施例とほぼ同様であるため
、同一の符号を付して、その説明は省略する。

さらに、アクチュエータとして利用する際、上述第１実
施例では収納ケース６を使用しているが、圧電板の位Ｗ
（上下の圧電板電極の相対位置がズレないこと）がズレ
なければ、Ｌ字型金属板と伴に、熱硬化性の収縮チュー
ブ等で固定してもよい。

また、さらに改良して第６図のように電極を形成した圧
電板どうしを、熱硬化性の導電性接着材８（例えば銀エ
ポキシ等）を用いて、主電極どうしおよび補助電極どう
しを接着する。（この際、隙間に導電性接着材が入りこ
まないよう注意する。）そして、両サイドの沿面電極に
リード線等を、ハンダ等を用いて接続してもよい。

（発明の効果）この様な積層型圧電体では、一番目の圧電板の正主電極
（２ａ）は、正沿面電極（２ｂ）、正補助電極（２Ｃ）
を介して２番目の圧電板の正補助電極（２Ｃ”）と接続
されており、以下同様に全ての正主電極は接続されてお
り、これに対向する負主電極（３ａ）も全て同様に接続
されている。

さらに、圧電板（１）の沿面電極（２ｂ、３ｂ）は、各
々電極部材（５ｂ、５ａ）によって電気的に接続される
構成である。このため、主電極（２ａ、３ａ）同士は、
各々の沿面電極（２ｂ、３ｂ）。

補助電極（２ｃ、３ｃ）を介して接続されるとともに、
各々の主電極（２ａ、　　３　ａ）は各々沿面電極（２
ｂ、３ｂ）を介して電極部材と接続されている。即ち２
重に接続されていることなる。従って、積層型圧電体に
作用する外部からの振動、もしくは圧電体の駆動時など
に起因して上述の電気的接合部分が電気的に断線する可
能性がほとんどなくなる。また、仮に上述の電気的接合
部分の一部に電気的な断線が発生した場合においても、
圧電板（１）の主電極（２ａ、　　３　ａ）は上述の如
く２Ｍに接続されているため、主電極（２ａ、３ａ）は
沿面電極（２ｂ、３ｂ）もしくは補助電極（２ｃ、３ｃ
）の少なくとも一方を介して電極部材（５ａ、　　５　
ｂ）と接続されることになり、確実に作動することがで
き、耐久性及び寿命が向上する。

また、本発明の積層型圧電体は変位量を低下させたり、
圧電板を破損する可能性がある金属板を使用しない構造
であるため、金属板の挿入、電気的接続工程等が省略で
き、信頼性が高く、かつ、安価に製作できる。さらに、
本発明の圧電素子の形状は四角形もしくは円形に位置決
め用切欠部が形成されるいるため、多数板を積層して駆
動しても相対的位置移動が生じない。ゆえに、各圧電素
子に形成された電極間でショートする危険性もなくなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層型圧電体をアクチュエータとして
適用した積層型圧電体を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）に示した積層型圧電体の１−１線に沿う断面図
、第２図は本発明の第１実施例の圧電板を示し、（ａ）
は平面図、（ｂ）は（ａ）に示した圧電板の■−■線に
沿う断面図、第３図は第２図に示した圧電板を積層した
積層型圧電体を示す断面図、第４図は第２実施例を示す
圧電板の平面図、第５図は第３実施例の圧電板を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示した圧電板のｍ−
ｍ線に沿う断面図、第６図は他の実施例を示す積層型圧
電体の断面図である。１・・・圧電板、２ａ・・・正主電極、２ｂ・・・正沿
面電極、２ｃ・・・正補助電極、３ａ・・・負主電極、
３ｂ・・・負補助電極、３ｃ・・・負沿面電極。

Claims

【特許請求の範囲】

　圧電効果を有する板状の圧電板と、この圧電板におい
て、その表面に形成されて面積の広い正主電極、その裏
面に形成されて面積の狭い正補助電極及びその沿面にて
前記正主電極と正補助電極を電気的に接続する正沿面電
極と、前記圧電板において、その表面に形成されて前記
正主電極と電気的に絶縁される面積の狭い負補助電極、
その裏面に形成されて前記正補助電極と電気的に絶縁さ
れる面積の広い負主電極およびその沿面にて前記負補助
電極と負主電極とを電気的に接続する負沿面電極と備え
、上記圧電板をその主電極及び補助電極同士が電気的に
接続されるよう多数板積層型圧電体とすると共に、前記
圧電体の正沿面電極、負沿面電極を各々電極部材で接続
したことを特徴とする積層型圧電体。