JPS61124183A - 積層型圧電体 - Google Patents
積層型圧電体Info
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- JPS61124183A JPS61124183A JP59246430A JP24643084A JPS61124183A JP S61124183 A JPS61124183 A JP S61124183A JP 59246430 A JP59246430 A JP 59246430A JP 24643084 A JP24643084 A JP 24643084A JP S61124183 A JPS61124183 A JP S61124183A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
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- H10N30/871—Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
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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。
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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)。
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。
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
。
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
。
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。
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 (1)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59246430A JPS61124183A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 積層型圧電体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59246430A JPS61124183A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 積層型圧電体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61124183A true JPS61124183A (ja) | 1986-06-11 |
Family
ID=17148360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59246430A Pending JPS61124183A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 積層型圧電体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61124183A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1984
- 1984-11-20 JP JP59246430A patent/JPS61124183A/ja active Pending
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EP3340324B1 (de) | 2016-12-13 | 2019-06-19 | Piezocryst Advanced Sensorics GmbH | Messelementstapel zum messen von kräften oder drücken und verfahren zur herstellung eines derartigen messelementstapels |
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