JPS6289370A - 圧電バイモルフ装置 - Google Patents
圧電バイモルフ装置Info
- Publication number
- JPS6289370A JPS6289370A JP60228588A JP22858885A JPS6289370A JP S6289370 A JPS6289370 A JP S6289370A JP 60228588 A JP60228588 A JP 60228588A JP 22858885 A JP22858885 A JP 22858885A JP S6289370 A JPS6289370 A JP S6289370A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bimorph element
- piezoelectric bimorph
- force
- magnet
- piezoelectric
- Prior art date
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- Granted
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- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧電バイモルフ装置に関し、特に例えば圧電バ
イモルフ素子の屈曲変形を種々の装置の微小動作の駆動
源として用いる圧電アクチュエータに関する。
イモルフ素子の屈曲変形を種々の装置の微小動作の駆動
源として用いる圧電アクチュエータに関する。
圧電アクチュエータは一定の入力電圧による動作の場合
、変形と力の関係は変形Ｏのとき力は最大であり、変形
が最大になったときは逆に変形方向の力はＯとなる。そ
こで、圧電バイモルフ素子の自由端の動作をそのままリ
レーの接点の開閉に用いる圧電リレー等を構成する場合
、接点を閉じている力はきわめて弱く実用性を欠く。そ
こで。
、変形と力の関係は変形Ｏのとき力は最大であり、変形
が最大になったときは逆に変形方向の力はＯとなる。そ
こで、圧電バイモルフ素子の自由端の動作をそのままリ
レーの接点の開閉に用いる圧電リレー等を構成する場合
、接点を閉じている力はきわめて弱く実用性を欠く。そ
こで。
通常は、力の大きい変形小の部分の微少変形でスナップ
機構を駆動させる方式や、最大変形時に永久磁石の吸引
力で弱い力を補強する方法がとられていた。後者の構成
１作用について第６図を参照して説明する。
機構を駆動させる方式や、最大変形時に永久磁石の吸引
力で弱い力を補強する方法がとられていた。後者の構成
１作用について第６図を参照して説明する。
圧電バイモルフ素子１の先端近くに鉄の如き強磁性体２
ｆ：取シ付け１強磁性体２の下方には永久磁石３を配設
している。図中実線で示す矢印の方向に屈曲するような
電圧を加え否と、バイモルフ素子１の屈曲に伴い強磁性
体２は永久磁石３に接し吸着される。
ｆ：取シ付け１強磁性体２の下方には永久磁石３を配設
している。図中実線で示す矢印の方向に屈曲するような
電圧を加え否と、バイモルフ素子１の屈曲に伴い強磁性
体２は永久磁石３に接し吸着される。
第７図はこの過程におけるバイモルフ素子１先端の力を
説明するもので、横軸にバイモルフ素子１の変形量δ、
縦軸に力ｆ’ｘ示している。第７図において、直線ａは
バイモルフ素子自身が発生する力を示し、変形に伴い力
は直線的に減少して最大変位δｍａｘになったときその
力はＯとなる。一方。
説明するもので、横軸にバイモルフ素子１の変形量δ、
縦軸に力ｆ’ｘ示している。第７図において、直線ａは
バイモルフ素子自身が発生する力を示し、変形に伴い力
は直線的に減少して最大変位δｍａｘになったときその
力はＯとなる。一方。
曲線すは永久磁石３が強磁性体２を介してバイモルフ素
子１を下向きに引き寄せる力を示し１強磁性体２が近づ
くにつれで急激に増大し接したとき最大の力ｆｍになる
。そこで、バイモルフ素子先端の力は素子そのものが発
生する力と永久磁石の作用による力と全合成した値とな
り１図中曲線Ｃで示す変化をする。したがって、最大変
形の位置においても永久磁石の力ｆｍで下向きに力が作
用している。また、バイモルフ素子１が第６図中破線の
方向に屈曲するような電圧を印加した場合、逆向きに発
生する力が永久磁石の力ｆｍ より犬であれば永久磁石
から離すことができ反対の方向に変形させることができ
る。なお、４はバイモルフ素子１の固定支持部である。
子１を下向きに引き寄せる力を示し１強磁性体２が近づ
くにつれで急激に増大し接したとき最大の力ｆｍになる
。そこで、バイモルフ素子先端の力は素子そのものが発
生する力と永久磁石の作用による力と全合成した値とな
り１図中曲線Ｃで示す変化をする。したがって、最大変
形の位置においても永久磁石の力ｆｍで下向きに力が作
用している。また、バイモルフ素子１が第６図中破線の
方向に屈曲するような電圧を印加した場合、逆向きに発
生する力が永久磁石の力ｆｍ より犬であれば永久磁石
から離すことができ反対の方向に変形させることができ
る。なお、４はバイモルフ素子１の固定支持部である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、一般的に・ぐイモルフ素子の発生力と磁
石の吸引力との微妙なバランス関係をとって一定電圧条
件下で駆動するようにするためには。
石の吸引力との微妙なバランス関係をとって一定電圧条
件下で駆動するようにするためには。
きわめて調整に手間を要する問題があった。
本発明はこのような問題を解決しようとするもので、単
純な操作で圧電バイモルフ素子の駆動条件を調整できる
圧電バイモルフ装置を提供することを目的とする。
純な操作で圧電バイモルフ素子の駆動条件を調整できる
圧電バイモルフ装置を提供することを目的とする。
本発明によれば、圧電バイモルフ素子の中間金属板とし
て強磁性金属を用い、該圧電バイモルフ素子に隣接して
永久磁石を配置することにより圧電セラミックを通して
前記中間金属板に作用する吸引力を、該圧電バイモルフ
素子の変形時における力の補強に利用する構成であって
、圧電バイモルフ素子の変形時の板面に沿って前記永久
磁石を可動とすることにより前記補強の力を連続的に調
整できるようにしたことを特徴とする。
て強磁性金属を用い、該圧電バイモルフ素子に隣接して
永久磁石を配置することにより圧電セラミックを通して
前記中間金属板に作用する吸引力を、該圧電バイモルフ
素子の変形時における力の補強に利用する構成であって
、圧電バイモルフ素子の変形時の板面に沿って前記永久
磁石を可動とすることにより前記補強の力を連続的に調
整できるようにしたことを特徴とする。
以下２本発明の詳細な説明する。
第３図は本発明に用いる圧電バイモルフ素子の構成を示
し２表裏面にそれぞれ電極膜６を形成した２枚のセラミ
ック薄板５の間に中間金属板７を挾んでいる。中間金属
板７としては強磁性体９例えばパーマロイ、強磁性アモ
ルファス等を用いる。
し２表裏面にそれぞれ電極膜６を形成した２枚のセラミ
ック薄板５の間に中間金属板７を挾んでいる。中間金属
板７としては強磁性体９例えばパーマロイ、強磁性アモ
ルファス等を用いる。
第４図は本発明の基本構成を示すもので、圧電バイモル
フ素子１の変形時の板面に沿って移動可能に永久磁石８
を配置している。磁石８を矢印の方向に動かすことによ
シ、磁石８がバイモルフ素子１に作用する位置で調整で
き、磁石８の影響力をコントロールできる。結果として
最大変形時のバイモルフ素子の補強の力をコントロール
できる。
フ素子１の変形時の板面に沿って移動可能に永久磁石８
を配置している。磁石８を矢印の方向に動かすことによ
シ、磁石８がバイモルフ素子１に作用する位置で調整で
き、磁石８の影響力をコントロールできる。結果として
最大変形時のバイモルフ素子の補強の力をコントロール
できる。
第５図はこの関係を示したもので、横軸はバイモルフ固
定部からバイモルフ素子の長さ方向への距離を示し、縦
軸は３種の力の関係を示している。
定部からバイモルフ素子の長さ方向への距離を示し、縦
軸は３種の力の関係を示している。
図中２曲線ｅはバイモルフ素子の発生する力を示し、先
端ムにおいて最小で、固定部に近づくにつれて増大する
。直線ｄは磁石がＯから４の間の任意の位置Ｘにある場
合、磁石がバイモルフ素子の先端に及ぼす力ｆ−ｔ、示
している。磁石がバイモルフ素子のセラミック板を通し
て中間金属板全吸引する力はバイモルフ素子の位置に関
係なく一定であり、これヲＦ。とする。固定部からＸだ
け離れたところを力Ｆ。で吸引している場合、先端のｘ
＝ｔｏの位置に作用する力は、近似的にはてこのなる。
端ムにおいて最小で、固定部に近づくにつれて増大する
。直線ｄは磁石がＯから４の間の任意の位置Ｘにある場
合、磁石がバイモルフ素子の先端に及ぼす力ｆ−ｔ、示
している。磁石がバイモルフ素子のセラミック板を通し
て中間金属板全吸引する力はバイモルフ素子の位置に関
係なく一定であり、これヲＦ。とする。固定部からＸだ
け離れたところを力Ｆ。で吸引している場合、先端のｘ
＝ｔｏの位置に作用する力は、近似的にはてこのなる。
この直線が第５図の直線ｄとなる。
即ち、永久磁石の位置Ｘによりバイモルフ素子の先端を
最大変形時に補強する力ｆが調整できる。
最大変形時に補強する力ｆが調整できる。
第１図は本発明による圧電バイモルフ装置の具体例を示
す。ここでは圧電バイモルフ素子１でリレーの接点を開
閉して圧電リレーとして使用する場合について説明する
。圧電バイモルフ素子１は樹脂製のケース９に収容され
る。ケース９はケース本体９１と蓋体９２とから成り、
圧電・ぐイモルフ素子１はその固定側の端部がケース本
体９１の一端縁と蓋体９２の一端縁とで挾まれて固定さ
れている。ケース本体９１の他端壁には２枚の接点１０
ａ、１０ｂが挿設されており、圧電バイモルフ素子１は
その自由端で接点ＩＱａ、１０ｂｅ開閉するように配設
されている。接点１０ａ、１０ｂには各種の電気回路（
図示省略）が接続される。
す。ここでは圧電バイモルフ素子１でリレーの接点を開
閉して圧電リレーとして使用する場合について説明する
。圧電バイモルフ素子１は樹脂製のケース９に収容され
る。ケース９はケース本体９１と蓋体９２とから成り、
圧電・ぐイモルフ素子１はその固定側の端部がケース本
体９１の一端縁と蓋体９２の一端縁とで挾まれて固定さ
れている。ケース本体９１の他端壁には２枚の接点１０
ａ、１０ｂが挿設されており、圧電バイモルフ素子１は
その自由端で接点ＩＱａ、１０ｂｅ開閉するように配設
されている。接点１０ａ、１０ｂには各種の電気回路（
図示省略）が接続される。
勿論、圧電バイモルフ素子１の自由端のうち接点１０ａ
、１０ｂと係合する部分には電極５は形成されていない
。ケース本体９１の両側壁には、一方の側壁に円弧状の
長穴９１ａが、他方の側壁の内壁に同形状の溝９１．
ｂが形成されている。第２図に示すように、これら長穴
９１ａ、溝９１ｂは圧電バイモルフ素子１の変形時の板
面に沿うように形成されており、長軸方向に直角な方向
に着磁された磁石８が装着される。磁石８は一端に摺動
案内軸８１．他端にはつまみをも兼ねた案内軸８２を有
しており、長穴９１ａ、溝９１ｂに沿って摺動可能であ
る。このことによシ上述した磁石８の位置ｘｆ容易に調
整することができる。勿論１本発明は図示したような圧
電アクチュエータのみに限定されるものではなく、様々
な応用が可能である。
、１０ｂと係合する部分には電極５は形成されていない
。ケース本体９１の両側壁には、一方の側壁に円弧状の
長穴９１ａが、他方の側壁の内壁に同形状の溝９１．
ｂが形成されている。第２図に示すように、これら長穴
９１ａ、溝９１ｂは圧電バイモルフ素子１の変形時の板
面に沿うように形成されており、長軸方向に直角な方向
に着磁された磁石８が装着される。磁石８は一端に摺動
案内軸８１．他端にはつまみをも兼ねた案内軸８２を有
しており、長穴９１ａ、溝９１ｂに沿って摺動可能であ
る。このことによシ上述した磁石８の位置ｘｆ容易に調
整することができる。勿論１本発明は図示したような圧
電アクチュエータのみに限定されるものではなく、様々
な応用が可能である。
以上述べてきたように２本発明によれば圧電バイモルフ
素子の中間金属板に強磁性体を用いることにより、永久
磁石によってどの位置でも吸引でき、構造が簡単となる
。また、圧電バイモルフ素子の変形時の板面に沿って永
久磁石を移動できるようにしたことにより、補強の力を
調整できる利点をもった圧電バイモルフ装置の提供が可
能になった。
素子の中間金属板に強磁性体を用いることにより、永久
磁石によってどの位置でも吸引でき、構造が簡単となる
。また、圧電バイモルフ素子の変形時の板面に沿って永
久磁石を移動できるようにしたことにより、補強の力を
調整できる利点をもった圧電バイモルフ装置の提供が可
能になった。
第１図は本発明の一実施例を分解斜視図で示し。
第２図は第１図の装置の縦断面図、第３図は本発明に用
いる圧電バイモルフ素子の分解斜視図、第４図は本発明
の基本構成を示す図、第５図はその作用を説明するため
の圧電バイモルフ素子長−力の特性図、第６図は従来例
の基本構成を示す図。 第７図はその作用を説明するための変形量−力の特性図
。 図中、１は圧電バイモルフ素子、５はセラミック薄板、
６は電極、７は中間金属板、８は永久磁石、９はケース
、１０ａ、１０ｂは接点。 第３図 Ａ 第５図 第２図
いる圧電バイモルフ素子の分解斜視図、第４図は本発明
の基本構成を示す図、第５図はその作用を説明するため
の圧電バイモルフ素子長−力の特性図、第６図は従来例
の基本構成を示す図。 第７図はその作用を説明するための変形量−力の特性図
。 図中、１は圧電バイモルフ素子、５はセラミック薄板、
６は電極、７は中間金属板、８は永久磁石、９はケース
、１０ａ、１０ｂは接点。 第３図 Ａ 第５図 第２図
Claims (1)
- １、圧電バイモルフ素子の中間金属板として強磁性金属
を用い、該圧電バイモルフ素子に隣接して永久磁石を配
置することにより圧電セラミックを通して前記中間金属
板に作用する吸引力を、該圧電バイモルフ素子の変形時
における力の補強に利用する構成であって、前記圧電バ
イモルフ素子の変形時の板面に沿って前記永久磁石を可
動とすることにより、前記補強の力を連続的に調整でき
るようにしたことを特徴とする圧電バイモルフ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60228588A JPS6289370A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 圧電バイモルフ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60228588A JPS6289370A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 圧電バイモルフ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289370A true JPS6289370A (ja) | 1987-04-23 |
| JPH0319713B2 JPH0319713B2 (ja) | 1991-03-15 |
Family
ID=16878714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60228588A Granted JPS6289370A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 圧電バイモルフ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6289370A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5068567A (en) * | 1990-10-26 | 1991-11-26 | General Electric Company | Apparatus for increasing the recoverable energy of a piezoelectric bender |
-
1985
- 1985-10-16 JP JP60228588A patent/JPS6289370A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5068567A (en) * | 1990-10-26 | 1991-11-26 | General Electric Company | Apparatus for increasing the recoverable energy of a piezoelectric bender |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0319713B2 (ja) | 1991-03-15 |
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