JPH0256832B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0256832B2
JPH0256832B2 JP59066186A JP6618684A JPH0256832B2 JP H0256832 B2 JPH0256832 B2 JP H0256832B2 JP 59066186 A JP59066186 A JP 59066186A JP 6618684 A JP6618684 A JP 6618684A JP H0256832 B2 JPH0256832 B2 JP H0256832B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
vibrator
displacement
diaphragm
piezoelectric bimorph
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59066186A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60208878A (ja
Inventor
Hiromitsu Fujii
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority to JP59066186A priority Critical patent/JPS60208878A/ja
Publication of JPS60208878A publication Critical patent/JPS60208878A/ja
Publication of JPH0256832B2 publication Critical patent/JPH0256832B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2041Beam type
    • H10N30/2042Cantilevers, i.e. having one fixed end

Landscapes

  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 この発明は、電気的小変位より機械的大変位を
得る圧電バイモルフ振動子の改良に係り、圧電体
の所要変位方向の直交方向に振動制止部材を、例
えば複数個を並列固着して固着方向の圧電体の変
位を阻止することで振動子の所要方向の機械的大
変位を得ることができる圧電バイモルフ振動子に
関する。 背景技術 一般に、アクチユエータ、センサー等の素子と
して使用される圧電バイモルフ振動子を用いて、
電気的変位を機械的変位に変換する場合は、例え
ば、第1図に示す如く、一方を支持部8に固定
し、他方を振動自由端とする片持梁構成の圧電バ
イモルフ振動子1は、幅w×長さlの矩形板圧電
磁器3の両主面に全面電極5,6を付設した圧電
磁器振動子(以下、圧電体という)2を振動板4
に貼着して構成され、厚みt方向に分極された圧
電体2の各々の電極5,6より電気信号を入力す
ることで、圧電体2がl方向に変位し、該l方向
の変位に基づき、圧電バイモルフ振動子1の振動
自由端を上下方向(図中x方向)に変位させるも
のである。 圧電バイモルフ振動子1のx方向に大きな機械
的変位を大にする必要があり、圧電定数d31(電極
に直角方向に分極してその分極方向と直角方向に
振動した場合の圧電定数)の大きな圧電磁器を使
用すればよいが、かかる要求を満足する圧電磁器
材料は開発されておらず、圧電バイモルフ振動子
の構成を工夫し、実質的な圧電定数d31を大きく
する必要があつた。 発明の目的 この発明はかかる問題点に鑑み、圧電バイモル
フ振動子において、小さな電気変位で得られる機
械的変位量を大幅に増大させ得る圧電バイモルフ
振動子を目的とし、また、さらに、1枚の圧電バ
イモルフ振動子だけでなく、積層型の振動子とし
ても適している圧電バイモルフ振動子を目的とし
ている。 発明の開示 すなわち、この発明は、圧電磁器よりなる矩形
板の両主面に電極を設けた圧電体を、振動板の少
なくとも1主面に固着してなる圧電バイモルフ振
動子において、圧電体および/または振動板の少
なくとも1主面に、圧電体の変位方向、すなわ
ち、主面上における変位を得る方向、例えば長手
方向の直交方向に少なくとも1の振動制止部材を
固着したことを特徴とする圧電バイモルフ振動子
であり、また、かかる特徴を有する圧電体を積層
して、少なくとも振動板の1主面に固着した圧電
バイモルフ振動子である。 この発明は、第1図に示す矩形の圧電バイモル
フ振動子1のl方向の機械的変位を増大させるた
め、種々検討した結果、圧電バイモルフ振動子1
の圧電体2は長さl方向及び幅w方向に変位する
が、幅w方向の変位は圧電バイモルフ振動子1の
x方向の変位の要因となるl方向の変位量の増大
には何ら寄与せず、この幅w方向の変位を阻止、
抑制することにより、x方向の機械的エネルギー
を大幅に増大させることx方向を増大させること
ができることを知見し、電気的小変位により機械
的大変位を得ることができる圧電バイモルフ振動
子を完成したものである。 この発明において、圧電体および/または振動
板の少なくとも1主面に、固着または多数並列固
着する振動制止部材は、固着する方向の圧電体の
変位を阻止、抑止する機能を有するもので、適当
な剛性を有する部材が望ましく、その形状、寸
法、圧電バイモルフ振動子での配置、数量、並列
間隔等の条件は、圧電バイモルフ振動子の圧電体
および/または振動板の長さl、幅w、厚みt、
材質、所要変位量等に応じて適宜選定する。ま
た、振動制止部材の固着方法は接着やろう付けの
ほか、いかなる方法でもよい。 また、圧電バイモルフ振動子の電極は、所謂、
全面電極のほか部分電極でもよく、圧電磁器固有
の性質や所要条件に応じて選定すればよい。振動
制止部材を電極を介して固着する場合、黄銅、鉄
等の金属導電体やアルミナ磁器、木片、骨材、ア
クリル、プラスチツク、合成樹脂等の絶縁体のい
ずれでもよく、振動制止部材を直接圧電磁器に固
着する場合は、電極の電気的接続を考慮して導電
体を用いたり、電気的接続を分断しないように配
置を考慮すればよい。 また、圧電バイモルフ振動子の振動板は、説明
において矩形状を例にしているが、円板状等の他
形状でもよく、その大きさも圧電体と同一にする
必要はない。さらに、この発明は片持梁構成の圧
電バイモルフ振動子に限定されるものでなく、他
の支持方法の振動子にも有効である。 図面に基づく発明の開示 以下に、この発明を図面に基づいて詳述する。
ここでは片持梁構成の圧電バイモルフ振動子の場
合について説明する。第2図はこの発明による圧
電バイモルフ振動子の正面図と側面図であり、第
3図はこの発明の効果を示す振動制止部材数と変
位量との関係のグラフであり、第4図から第6図
はこの発明による圧電バイモルフ振動子の正面図
と側面図である。第7図は圧電体を、2枚、振動
板の片面に積層した構成の圧電バイモルフ振動子
の振動制止部材の配置を示す側面図である。 この発明による圧電バイモルフ振動子10は、
長さl、幅w、厚みt1寸法の振動板4の片面に貼
着した圧電体2が、圧電磁器3の両主面に全面電
極5,6を形成し、長さl、幅w、厚みt寸法か
らなり、第2図では、長さx方向の変位を増大さ
せる目的で、断面t2×l2、長さw2の角棒状の振動
制止部材7を、圧電体2の外側主面に等間隔で、
4本の同部材の長手方向を振動子の幅w方向に接
着してある。 上記の構成の圧電バイモルフ振動子10におい
て、 圧電体2;l/w=4、t/w=0.03、 振動板4;l/w=4、t1/w=0.01、 l2/l=1/1000、w2/w=1、t2/t=0.3の
条件からなる振動制止部材7を、等間隔pピツチ
で複数個並列固着し、全面電極5,6間に直流電
界を0.4kV/mmの強度で印加したときの、圧電バ
イモルフ振動子10のx方向の変位量△x1を測定
した。また、同様に、同一寸法条件の従来の圧電
バイモルフ振動子における変位量△xを測定し、
これらの測定結果に基づき、△x1/△xを縦軸に
取り、p/w(振動制止部材の数量+1に逆比例)
を横軸に取つたグラフ(第3図)にてこの発明の
効果を評価した。 第3図から明らかなように、振動制止部材7の
数が増すほど、すなわち、p/wが小さいほど、
より大きな機械的変位を得ることができる。 ここでは、圧電体2の長さl/幅wの比が4の
場合を示したが、通常多用されるl/wが1〜20
の範囲では、第3図と同傾向にある。 また、振動制止部材の長さw2は、圧電体の幅
方向の変位を制止するために、少なくとも該圧電
体の幅wの1/3以上であることが望ましく、圧電
体の長さl方向の断面長さl2は、圧電体の長さ方
向の変位を阻害しないようにできるだけ小さいほ
うが望ましく、また、圧電体の厚みt方向の断面
長さt2は、圧電バイモルフ振動子の取り扱い等を
考慮して、必要以上に大きくすることは好ましく
なく、該振動子の厚み(t+t1)の5倍以下が望
ましい。 以下に、この発明による圧電バイモルフ振動子
の他の実施様態を説明する。 第4図に示す振動子20は、振動子20の両
面、すなわち、圧電体2と振動板4の外主面に、
各々第2図の場合と同様に振動制止部材7を固着
した構成である。 第5図に示す振動子30は、振動板4の両面に
圧電体2,2を貼着し、各圧電体2の外主面に振
動制止部材7を、第2図と同様に、振動子の30
の幅方向に並列固着した構成である。 第6図に示す振動子40は、振動板4の片面
に、幅w方向に振動制止部材4を並列介在させ
て、圧電体2を固着する構成である。 上記のいずれの構成の振動子も、前記の第2図
の振動子10と同様の効果が得られる。 次にこの発明による圧電体積層型の圧電バイモ
ルフ振動子を説明する。 第7図に示す積層型圧電バイモルフ振動子50
は、振動板4の片面に、2枚の圧電体2,2を積
層し、外側の圧電体2の主面に、4個の振動制止
部材7を等間隔で振動子の幅w方向に並列固着し
た構成からなる。 この他、振動板の両面に圧電体を積層し、その
外主面に振動制止部材を固着したり、振動板と圧
電体の間に振動制止部材を並列介在させたり、積
層した圧電体間に振動制止部材を介在させたり、
また、振動板にのみ振動制止部材を固着したり、
種々の構成が採用できる。 上記の構成からなるこの発明による圧電磁器振
動子は、第2図の1枚の圧電板からなるこの発明
の振動子10とほぼ同等の機械的変位量が得ら
れ、第1図に示した従来の振動子1と比較して、
変位量が大幅に向上している。 いずれの構成においても、圧電体の厚みは必ず
しも同厚みとする必要はなく、適宜選定すればよ
く、積層枚数等も適宜選定でき、また、振動制止
部材の形状、寸法、圧電バイモルフ振動子での配
置、数量、並列間隔等の条件は、圧電体、振動板
の長さl、幅w、厚みt、材質、所要変位量等に
応じて適宜選定すればよい。電極の極性は所要変
位方向に応じて適宜選定すればよい。 実施例 以下に実施例を示す。 従来の圧電バイモルフ振動子(第1図と同構
成)として、下記の振動子Aを使用した。 振動板;りん青銅板、長さl;35mm、幅w;10
mm、 厚みt1;0.1mm、 圧電体;ジルコン・チタン酸鉛系圧電磁器、 長さl;35mm、幅w;10mm、厚みt(電極含む);
0.3mm、 電極;両主面にCr−Ni系合金電極を0.5μm厚み
で蒸着。 また、第2図と同構成のこの発明による圧電バ
イモルフ振動子として、下記の振動子Bを使用し
た。 振動板;りん青銅板、長さl;35mm、幅w;10
mm、 厚みt1;0.1mm、 圧電体;ジルコン・チタン酸鉛系圧電磁器、 長さl;35mm、幅w;10mm、厚み(電極含む);
0.3mm、 電極;両主面にCr−Ni系合金電極を0.5μm厚み
で蒸着、 振動制止部材;黄銅製、l20.1mm×t20.1mm×w210
mm、20個を等間隔。 第5図と同構成のこの発明による圧電磁器振動
子として、上記の振動子Bと同一の圧電体と振動
制止部材を使用して組立てた振動子Cを使用し
た。 第7図と同構成のこの発明による圧電振動子と
して、下記の振動子Dを使用した。 振動板;りん青銅板、長さl;35mm、幅w;10
mm、 厚みt1;0.1mm、 圧電体;ジルコン・チタン酸鉛系圧電磁器、 長さl;35mm、幅w;10mm、厚み(電極含む);
0.15mm、2枚、 電極;両主面にCr−Ni系合金電極を0.5μm厚み
で蒸着、 振動制止部材;黄銅製、l20.1mm×t20.1mm×w210
mm、20個を等間隔。 以上の振動子A,B,C,Dを用いて、電極間
に、40V、80V、120Vの直流電圧を印加して長さ
x方向の変位量を測定した結果、第1表に示す変
位量を得た。第1表から明らかなように、この発
明による振動制止部材を有する圧電磁器振動子
は、従来のものと比較して、同一の小電圧変位に
おいて、変位量が大巾に増大していることが分
る。 【表】
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の圧電バイモルフ振動子の正面図
と側面図である。第2図はこの発明による圧電バ
イモルフ振動子の正面図と側面図であり、第3図
はこの発明の効果を示す振動制止部材数比p/w
と変位量比△x1/△xとの関係のグラフであり、
第4図から第6図はこの発明による圧電バイモル
フ振動子の正面図と側面図である。第7図は圧電
体を2枚、振動板の片面に積層した構成の圧電バ
イモルフ振動子の振動制止部材の配置を示す側面
図である。 1,10,30,40,50……圧電バイモル
フ振動子、2……圧電体、3……圧電磁器、4…
…振動板、5,6……電極、7……振動制止部
材、8……支持部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 圧電磁器よりなる矩形板の両主面に電極を設
    けた圧電体を、振動板の少なくとも1主面に固着
    してなる圧電バイモルフ振動子において、圧電体
    および/または振動板の少なくとも1主面に、圧
    電体の変位方向の直交方向に少なくとも1の振動
    制止部材を固着したことを特徴とする圧電バイモ
    ルフ振動子。 2 圧電磁器よりなる矩形板の両主面に電極を設
    けた圧電体の複数を、振動板の少なくとも1主面
    に固着してなる圧電バイモルフ振動子において、
    圧電体および/または振動板の少なくとも1主面
    に、圧電体の変位方向の直交方向に少なくとも1
    の振動制止部材を固着したことを特徴とする圧電
    バイモルフ振動子。
JP59066186A 1984-04-03 1984-04-03 圧電バイモルフ振動子 Granted JPS60208878A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59066186A JPS60208878A (ja) 1984-04-03 1984-04-03 圧電バイモルフ振動子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59066186A JPS60208878A (ja) 1984-04-03 1984-04-03 圧電バイモルフ振動子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60208878A JPS60208878A (ja) 1985-10-21
JPH0256832B2 true JPH0256832B2 (ja) 1990-12-03

Family

ID=13308557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59066186A Granted JPS60208878A (ja) 1984-04-03 1984-04-03 圧電バイモルフ振動子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60208878A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0482338U (ja) * 1990-11-28 1992-07-17
JPH0484739U (ja) * 1990-11-30 1992-07-23

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0482338U (ja) * 1990-11-28 1992-07-17
JPH0484739U (ja) * 1990-11-30 1992-07-23

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60208878A (ja) 1985-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2900536A (en) Design of electro-mechanical transducer elements
JP2540344B2 (ja) 心臓ペ―スメ―カ用活動力センサ
US5034649A (en) Piezoelectric actuator
US7791248B2 (en) Piezoelectric composite based on flexoelectric charge separation
US4638206A (en) Sheet-like piezoelectric element
EP2126992B1 (de) Piezoelektrisches bauelement
JP2015537439A5 (ja)
JP3610762B2 (ja) 圧電振動体の支持構造及びこの圧電振動体の支持構造を有する圧電トランス、ジャイロ並びに積層圧電体部品
EP0069704A2 (en) Monolithic multiple electrode capacitor structures
US4431934A (en) Electrically actuated piezoelectric control element
DE69829941T2 (de) Bilaminares piezoelektrisches bauelement für beschleunigungsmessaufnehmer sowie verfahren zu seiner herstellung
JPH0221711A (ja) 圧電振動部品
JP2007103496A (ja) コンデンサおよび基板アセンブリ
JPS6340491B2 (ja)
KR20020041306A (ko) 종결합 다중 모드 압전 필터
Bowen et al. Piezoelectric properties of internally electroded PZT multilayers
JPH0256832B2 (ja)
JPH0256834B2 (ja)
US6016024A (en) Piezoelectric component
JPH0256833B2 (ja)
JPH0256831B2 (ja)
US20040183406A1 (en) Piezoelectrical bending converter
US6297581B1 (en) Piezoelectric element and electronic component including same
Watanabe et al. Fundamental consideration of piezoelectric multilayer actuators with interdigital-electrode-type structure
US6376970B1 (en) Piezoelectric resonator supporting structure and a piezoelectric component including the same