JPS6155838A - 圧電形駆動機構 - Google Patents

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」 本発明は低電圧駆動が可能で比較的小形な圧電形駆動機
構に関するものである。

「従来の技術」 従来の圧電形駆動機構、例えば圧電形継電器の場合、コ
イルレス継電器の代表であり、小形軽債に設計ができる
特徴を持ちながら、いまだ実用に供せられない重要理由
の一つに低電圧駆動のものが実現できない点があげられ
る。

すなわち近年、回路の電子化にともなって、継電器にお
いても半導体による直接駆動など、数Ｖで駆動可能なも
のが要求されるようになってきた。しかるに継電器とし
て必要な接点ギャップや接触力を得るためには、圧電材
料の寸法および材料常数から勘案して数Ｖの電源ては、
工不ルギ不足を生じ、また非常に能率の悪い大形なもの
とならざるを得なかった。

「発明が解決しようとする問題点」 以上のように従来の圧電形駆動機構で低電圧駆動しよう
とすれば工不ルギー不足を生じ、また能率の悪い大形な
ものとならさるを得ないと云う問題があるので、これを
解決しようとするものである。

「問題点を解決するための手段」 本発明はこれらの問題点を解決するため、電磁吸引力を
併用することによって工不ルギー不足を補い、且つ小形
な低電圧駆動機構の実現を図ろうとするものである。

本発明は一般的な圧電形機構、すなわぢ圧電体そのもの
の伸び縮みを利用する機構にも適用でき、また金属板な
どに圧電体をはりつけてバイモルフ形式とし、曲げ動作
に変換した圧電形機構にも適用できることは勿論である
が、ここではバイモルフ形式の圧電形開閉機構に適用し
た場合を説明する。

「実施例」 第１図はリード継電器様式に本発明を適用した実施例を
示す。１は圧電素子、２は金属板でこの場合例えばパー
マロイなどの強磁性体で作られている。金属板２の片面
には圧電素子１が貼り合わされ、先端部には接点機構６
が設けられてリード部４を構成している。

リード部５はリード部４と同一構成で、両者は互に対向
する２つの固定部６，７に互に逆向きに固定され、両者
の接点機構３，３は互に対向している。８はマグネット
でリード部４および５と並行に配置され、全体として圧
電形リード継電器２が構成されている。マクネット８は
電磁石としても良いことは勿論である。

圧電形リード継電器ｇの動作を説明すれば、リード部４
とリード部５の端子ａ、ｂにそれぞれ同極性の電圧を印
加すればリード部４，５が歪曲し、リード部４とリード
部５の遊端部が互に矢印の方向に変位して接点機構５，
６が近接する。一方マグ不ント８の発生する磁束は’Ｊ
　−ド部４，５の強磁性体金属片２，２を通って帰るの
で、リード部４，５の対向する遊端部には同磁束による
吸引力が作用し、これが前記圧電素子１，１による変位
力に相加して接点機構３．５は接触する。

第５図、第６図は原理説明図で、本発明の場合はマグネ
ットによる吸引力１Ｇとバイモルフのスチフィス１１の
関係において、定常位置８点でつり合っている。

前述したように第１図において端子ａ、ｂに電圧が印加
されるとバイモルフが変位し接点機構６が接触する。こ
の場合一般の圧電形継電器においては第６図に示すよう
に必要な接点間隔Ｘ１接触力ＦＯの場合、エネルギーは
ΔＡＣＥ相当分が必要である。最も能率のよいのはｘｏ
　　’＝ｘ＋、ＦＤ＝Ｆ２の場合であることは勿論であ
る。

しかるに第１図の場合接点機構６が接触するまで変位す
れば、すなわち変位的には第゛５図のＤ点まで変位すれ
ばリード部４，５のもどろうとするスチフネスによる力
は０であるから、第５図のＤＦに相当する分（Ｆｌ）だ
け接触力が得られることとなる。つまり第６図における
ΔＢＣＤのエネルギーでＦｌの接触力が得られることに
なる。

端子ａ、ｂ間の電荷がなくなれば（印加電圧０ではない
、ショートあるいは逆電圧印加による）バイモルフのス
チフネス分が生じ第５図のＢ、Ｆの差によってバイモル
フはもどる。

すなわち、接触力ＦＯ，Ｆｌが等しいとき、第６図にお
ける従来のエネルギーの１／ｌで足りることになり、き
わめて効率のよい圧電形継電器が得られる。

第２図は本発明の他の実施例で並行リード形の場合であ
る。

１２は圧電素子、１６は強磁性体の金属板で一端は固定
部１４に固定され、片面に前記圧電素子１２が貼合わさ
れ、反対面の遊端部に接点機構１５が設けられてリード
部１６．１７を形成し、リード部１６とリード部１７と
は上下逆の構成になっていて、互に並行状態で根本部に
マグネット１８を挾持している。

両リード部１６．１７の端子ａ、ｂに同極性の電圧を印
加すれば、圧電素子１２．１２の歪により遊端部は矢印
方向に変位して接点機構１５　。

１５が接触する。圧電現象による変位力と磁気的吸引力
とが相加する動作原理は第１図と同じである。

第６図は第２図の変形である他の実施例で、マグネット
１８を２分割してマグネット１９゜１９とし金属板ｉｓ
’、ｉ３’の遊端部に固定したものである。この場合金
属板１５′は強磁性体でなくでも良いことは勿論である
。

第６図はバランス型有極構造の実施例である。

特性が互に逆の圧電素子２０．２０’を強磁性体の金属
板２１　の両面に貼合せ、金属板２１の先端部両面に可
動接点２２．２２を設け、可動接点２２に対向して固定
接点２３が設けられている。

金属板２１　に直角にマグネット２４を配置し、マグネ
ット２４の両極に固着されたヨーク２５．２５の磁極部
２６．２６が金属板２１の遊端部に近接対向している。

圧電素子２０，２０′　の端子ａ、ｂと金属板２１の端
子Ｃとの間にそれぞれ同極性の電圧を印加すればリード
部２７は片側に歪曲し、接近した磁極２６との間の磁気
吸引力が相加して可動接点２２と固定接点２３とは接触
する。

端子電圧極性を転換すればリード部２７は反対側に歪曲
し接点は切替わる。

以上説明した圧電形駆動機構は電磁吸引力を併用したも
のであるが、静電吸引刃を併用した圧電形駆動機構も可
能であることは勿論である。

「発明の効果」 以上説明したように本発明によイｔば圧電ハイ・　モル
フに要求されるエネルギーが約１／４ですみ、低電圧駆
動で比較的小形な圧電駆動機構を得ることができる。な
お、本発明の技術思想は実施例に限らず、例えばプリン
タの圧゛底形部＠ｍ構等、特許請求範囲に記載された範
囲内で種々の変形実施が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の実施例を示す圧電形リード継
電器の側面図、第５図、第６図は本発明の原理説明図で
ある。 １．１２，２０．２０’・・・圧電素子、２，１３．１
３’、２１・・・金属板、３，１５・・・接点機構、４
，５，１６゜１７．２７・・・リード部、６，７．１４
・・・固定部、８゜１８．１９．２４・・マグネット、
２２・・可動接点、２６・・・固定接点、２５・・・ヨ
ーク、２６・・・磁極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧電現象を利用した駆動機構において、圧電現象に
   よる変位力と電磁吸引力を併用させたことを特徴とする
   圧電形駆動機構。 ２、圧電現象を利用した駆動機構を、金属板に圧電素子
   を貼り合せた圧電バイモルフ構造とした特許請求の範囲
   第１項記載の圧電形駆動機構。 ３、圧電バイモルフの金属板に強磁性材料を使用した特
   許請求の範囲第２項記載の圧電形駆動機構。