JPH0314057Y2 - - Google Patents
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- JPH0314057Y2 JPH0314057Y2 JP1985134911U JP13491185U JPH0314057Y2 JP H0314057 Y2 JPH0314057 Y2 JP H0314057Y2 JP 1985134911 U JP1985134911 U JP 1985134911U JP 13491185 U JP13491185 U JP 13491185U JP H0314057 Y2 JPH0314057 Y2 JP H0314057Y2
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- piezoelectric
- bimorph
- piezoelectric material
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Description
【考案の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本考案は、圧電材料の歪み率の劣化を防止する
ことができる異種の圧電材料を貼合わせたバイモ
ルフに関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a bimorph made by laminating different types of piezoelectric materials that can prevent deterioration of the strain rate of the piezoelectric materials.
（従来の技術）
従来の圧電材料を用いたバイモルフは、同一材
料からなる薄板状の圧電材料を２枚貼合わせた構
造であつた。(Prior Art) A conventional bimorph using a piezoelectric material has a structure in which two thin plate-shaped piezoelectric materials made of the same material are bonded together.
第３図は、バイモルフに使用される圧電材料の
変形状態を説明するための図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining the deformed state of the piezoelectric material used in the bimorph.
第３図において、１１は圧電材料、１１ａは双
極子、１３，１４は電極である。 In FIG. 3, 11 is a piezoelectric material, 11a is a dipole, and 13 and 14 are electrodes.
圧電材料は、ボーリングにより双極子１１ａが
一定の傾向に整列させられるが（第３図ａ）、ボ
ーリングと同方向電圧を印加すると電界方向と垂
直の方向に縮み（第３図ｂ）、ボーリングと逆方
向電圧を印加すると電界方向と垂直の方向に伸び
る（第３図ｃ）。 In the piezoelectric material, the dipoles 11a are aligned in a certain direction by boring (Fig. 3a), but when a voltage in the same direction as the boring is applied, they contract in the direction perpendicular to the electric field direction (Fig. 3b), When a reverse voltage is applied, it expands in a direction perpendicular to the direction of the electric field (Figure 3c).
この際に、ボーリング方向と逆方向の電圧を印
加すると、双極子１１ａの整列状態は第３図にお
ける水平方向に変化しようとする。 At this time, if a voltage is applied in the direction opposite to the boring direction, the alignment state of the dipoles 11a tends to change in the horizontal direction in FIG. 3.
（考案が解決しようとする問題点）
前述のように、双極子１１ａの向きが水平方向
を向くと、歪みが減少してしまう。この減少の度
合は、材料の固有の性質と、電界の強さと経過時
間により決まつている。バイモルフに使用する場
合に、このような劣化があると変形量の減少を招
くという問題があつた。圧電材料の歪み率の劣化
を防止するためには、印加電圧を下げるか、また
は、歪み率は小さいが逆電圧に対して劣化しにく
い圧電材料を使用することも考えられるが、共
に、バイモルフの変形量を減少させることにな
る。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, when the dipole 11a is oriented horizontally, the distortion is reduced. The degree of this reduction is determined by the inherent properties of the material and the strength and elapsed time of the electric field. When used in bimorphs, there was a problem in that such deterioration led to a decrease in the amount of deformation. In order to prevent the deterioration of the strain rate of piezoelectric materials, it is possible to lower the applied voltage or use a piezoelectric material that has a small strain rate but is resistant to deterioration due to reverse voltage. This will reduce the amount of deformation.
また、バイモルフを中立面に対して両振り動作
をさせると、圧電材料が疲労しやすいという問題
点もあつた。 Another problem was that when the bimorph was made to swing in both directions relative to the neutral plane, the piezoelectric material was easily fatigued.
本考案の目的は、圧電材料の性質を損なうこと
なく最大限に引出して、変形量が大きくしかも経
時劣化を非常に小さくでき、かつ、疲労の少ない
異種の圧電材料を貼合わせたバイモルフを提供す
ることにある。 The purpose of this invention is to maximize the properties of piezoelectric materials without impairing them, to provide a bimorph that can have a large amount of deformation and very little deterioration over time, and that has less fatigue and is made by bonding different types of piezoelectric materials. There is a particular thing.
（問題点を解決するための手段）
前記目的を達成するために本考案による異種の
圧電材料を貼合わせたバイモルフは、電圧の印加
方向により伸縮する板状の第１および第２の圧電
材料を２枚貼合わせて、前記第１の圧電材料には
縮む方向の電圧を印加し、前記第２の圧電材料に
は伸びる方向の電圧を印加することにより曲げ変
形を生ずるバイモルフにおいて、前記第１の圧電
材料は大きな圧電定数の圧電材料を用い、前記第
２の圧電材料は前記第１の圧電材料の圧電定数よ
り小さい圧電定数の圧電材料を用いて構成されて
いる。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the bimorph according to the present invention, which is made by laminating different types of piezoelectric materials, has plate-shaped first and second piezoelectric materials that expand and contract depending on the direction of voltage application. In the bimorph, which causes bending deformation by laminating two piezoelectric materials and applying a voltage in a shrinking direction to the first piezoelectric material and a voltage in an elongating direction to the second piezoelectric material, the first piezoelectric material The piezoelectric material is constructed using a piezoelectric material having a large piezoelectric constant, and the second piezoelectric material is constructed using a piezoelectric material having a piezoelectric constant smaller than the piezoelectric constant of the first piezoelectric material.
（実施例）
以下、図面等を参照して、実施例について本考
案を詳細に説明する。(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the drawings and the like.
第１図は、本考案による異種の圧電材料を貼合
わせたバイモルフの実施例を示した図である。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a bimorph in which different types of piezoelectric materials are bonded together according to the present invention.
第１図において、１１，１２は圧電材料、１
３，１４は電極、１５はシム材であらる。 In FIG. 1, 11 and 12 are piezoelectric materials;
3 and 14 are electrodes, and 15 is a shim material.
圧電材料１１は、縮み側の圧電材料であつて、
伸びる方向の電圧を印加すると歪み率の劣化を生
じやすくても、電圧に対して歪み率の大きい材料
が用いられている。 The piezoelectric material 11 is a piezoelectric material on the contraction side,
Even though the strain rate tends to deteriorate when a voltage is applied in the stretching direction, a material that has a large strain rate with respect to the voltage is used.
圧電材料１２は、伸び側の圧電材料であつて、
電圧に対して歪み率は小さいが、伸びる方向の電
圧を印加しても歪み率の劣化を生じにくい材料が
用いられている。 The piezoelectric material 12 is an elongated piezoelectric material, and
A material is used that has a small strain rate relative to the voltage, but whose strain rate does not easily deteriorate even when a voltage is applied in the stretching direction.
具体的には、圧電材料１１，１２はチタン酸ジ
ルコン酸塩PZT）系の磁器が用いられており、
縮み側の圧電材料１１としては長さ方向の等価圧
電定数が−120〜−130×10-12ｍ／Ｖの材料が適
しており、伸び側の圧電材料１２としては長さ方
向の等価圧電定数が−195〜−300×10-12ｍ／Ｖ
の材料が適している。 Specifically, the piezoelectric materials 11 and 12 are porcelain based on zirconate titanate (PZT),
A material with an equivalent piezoelectric constant in the length direction of -120 to -130×10 -12 m/V is suitable for the piezoelectric material 11 on the contraction side, and a material with an equivalent piezoelectric constant in the length direction as the piezoelectric material 12 on the expansion side. is -195 to -300×10 -12 m/V
materials are suitable.
このような異種の圧電材料１１，１２をシム材
１５を介して２枚貼合わせている。なお、シム材
１５を用いずに電極を介して直接接続することも
できる。 Two such different types of piezoelectric materials 11 and 12 are pasted together with a shim material 15 interposed therebetween. Note that it is also possible to connect directly via electrodes without using the shim material 15.
この構造にすれば、歪率の変化が小さくなるこ
とは勿論である。 With this structure, it goes without saying that the change in distortion rate becomes smaller.
電圧を低くする方法よりも出力が大きくなる。
この理由は、電圧を低くするには順方向許容電圧
の1/2程度までに押さえなければならず、本考案
のバイモルフよりも劣ることは明白である。ま
た、両側に逆電圧に強い材料を用いる方法も本考
案のバイモルフよりも劣ることは明白である。 The output is greater than the method of lowering the voltage.
The reason for this is that in order to lower the voltage, it is necessary to suppress it to about 1/2 of the forward permissible voltage, which is clearly inferior to the bimorph of the present invention. Furthermore, it is clear that the method of using materials resistant to reverse voltage on both sides is also inferior to the bimorph of the present invention.
第２図は、本考案による異種の圧電材料を貼合
わせたバイモルフを用いた電子弁を示した断面図
である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing an electronic valve using a bimorph made by laminating different types of piezoelectric materials according to the present invention.
弁本体２は中央部には、空気空間２００が形成
されている。また、本体２にはインポートIN，
アウトポートOUT，排気ポートEXHが設けられ
ている。インポートINは、流路２０１を介して
円環状の空気空間２０２に連通している。アウト
ポートOUTは、空気空間２００に直接連通して
いる。排気ポートEXHは流路２０６を介して円
環状の空気空間２０７に連通している。 An air space 200 is formed in the center of the valve body 2. In addition, main unit 2 also has import IN,
Out port OUT and exhaust port EXH are provided. The import IN communicates with an annular air space 202 via a flow path 201 . The outport OUT is in direct communication with the air space 200. The exhaust port EXH communicates with an annular air space 207 via a flow path 206.
本体２には弁座部材２１，２２が設けられてい
る。弁座部材２１，２２は先端に弁座２１ａ，２
２ａを有する円筒形の部材であつて、円透外周に
ねじ部２１ｂ，２２ｂが設けられ、これらのねじ
部２１ｂ，２２ｂに接着剤が塗布されて、封止さ
れている。弁座部材２１，２２の後端は埋ねじ２
３，２４で封止されており、内部に空気空間２０
４，２０９を形成し、空気空間２０４，２０９に
は外周の空気空間２０２，２０７にそれぞれ連通
する流路２０３，２０８と弁座２１ａ，２２ａの
開口に連通する路２０５，２１０が設けられてい
る。 The main body 2 is provided with valve seat members 21 and 22. The valve seat members 21 and 22 have valve seats 21a and 2 at their tips.
It is a cylindrical member having a diameter 2a, and threaded portions 21b and 22b are provided on the circular outer periphery, and an adhesive is applied to these threaded portions 21b and 22b to seal them. The rear ends of the valve seat members 21 and 22 have embedded screws 2
3 and 24, and there is an air space 20 inside.
4, 209, and the air spaces 204, 209 are provided with channels 203, 208 communicating with the outer peripheral air spaces 202, 207, respectively, and channels 205, 210 communicating with the openings of the valve seats 21a, 22a. .
弁座部材２１，２２はＯリング２５，２６を介
して本体２に気密を保ちながら、ねじ部２１ｂ，
２２ｂで位置決め固定されている。このとき、イ
ンポートINに連通する空気空間２０２は弁座部
材２１の流路２０３，空気空間２０４，流路２０
５を介して本体２の空気空間２００に連通する。
同様に、排気ポートEXHに連通する空気空間２
０７は弁座部材２２の流路２０８，空気空間２０
９，流廊２１０を介して本体２の空気空間２００
に連通する。なお、弁座部材２１，２２の弁座２
１ａ，２２ａは対面して設けられている。 The valve seat members 21 and 22 are connected to the main body 2 through O-rings 25 and 26 while maintaining airtightness to the threaded portions 21b and 22.
It is positioned and fixed at 22b. At this time, the air space 202 communicating with the import IN includes the flow path 203 of the valve seat member 21, the air space 204, and the flow path 20.
5 to the air space 200 of the main body 2.
Similarly, air space 2 communicating with exhaust port EXH
07 is the flow path 208 of the valve seat member 22 and the air space 20
9. Air space 200 of main body 2 via flow corridor 210
communicate with. In addition, the valve seat 2 of the valve seat members 21 and 22
1a and 22a are provided facing each other.
バイモルフ１にはリード線３１，３２が接続さ
れており、２枚の圧電材料の表面側の電極１３，
１４およびシム材１５側に半田付けされている。
バイモルフ１の上端とリード線３１，３２との接
続部は高分子材料３３により、上蓋４１内で一体
的にモールドされている。これはバイモルフ１の
高速作動に対して接触不良や断線などの事故を防
止して電子弁の信頼性を向上させるためである。
上蓋４１はＣリング４３を介してねじ等で本体２
に固定されている。また、本体の下側には、下蓋
４２がＯリング４４を介して気密を保つてねじ等
で固定されている。 Lead wires 31, 32 are connected to the bimorph 1, and electrodes 13, 32 on the surface side of the two piezoelectric materials are connected to the bimorph 1.
14 and the shim material 15 side.
The connection portion between the upper end of the bimorph 1 and the lead wires 31 and 32 is integrally molded within the upper lid 41 using a polymeric material 33. This is to improve the reliability of the electronic valve by preventing accidents such as poor contact and disconnection during high-speed operation of the bimorph 1.
The upper cover 41 is attached to the main body 2 with screws etc. via the C ring 43.
is fixed. Further, a lower cover 42 is fixed to the lower side of the main body with screws or the like via an O-ring 44 to maintain airtightness.
バイモルフ１の先端部分には弁体５１，５２が
弁座部材２１，２２の弁座２１ａ，２２ａに対面
して設けられている。 Valve bodies 51 and 52 are provided at the distal end portion of the bimorph 1 so as to face the valve seats 21a and 22a of the valve seat members 21 and 22.
つぎに、本考案による異種の圧電材料を貼合わ
せたバイモルフを用いた電子弁の動作を説明す
る。 Next, the operation of an electronic valve using a bimorph made by bonding different types of piezoelectric materials according to the present invention will be explained.
リード線３１，３２に通電されていないときに
は、バイモルフ１は歪んでいないので、バイモル
フ１に設けられている弁体５１が弁座２１ａを閉
じている。このため、インポートINから路２０
１，空気空間２０２，流路２０３，空気空間２０
４、流路２０５を介して供給される空気圧は遮断
されている。 When the lead wires 31 and 32 are not energized, the bimorph 1 is not distorted, so the valve body 51 provided on the bimorph 1 closes the valve seat 21a. For this reason, import IN to Road 20
1, air space 202, flow path 203, air space 20
4. Air pressure supplied via the flow path 205 is cut off.
いま、リード線３１，３２に通電されたとする
と、バイモルフ１は右側に歪む。したがつて、バ
イモルフ１に設けられている弁体５１は弁座２１
ａを開き、弁体５２が弁２２ａを閉じる。このた
め、インポートINから流路２０１，空気空２０
２，流路２０３，空気空間２０４，流路２０５を
介して供給されている空気圧は、空気空間２００
を通り、アウトポートOUTに流れる。 If the lead wires 31 and 32 are now energized, the bimorph 1 will be distorted to the right. Therefore, the valve body 51 provided in the bimorph 1 is connected to the valve seat 21.
a is opened, and the valve body 52 closes the valve 22a. For this reason, from the import IN to the flow path 201 and the air space 20
2. The air pressure supplied through the flow path 203, air space 204, and flow path 205 is
and flows to the outport OUT.
リード線３１，３２への通電が停止されると、
バイモルフ１は自らの剛性により元の状態に復帰
する。したがつて、弁体５１が弁座２１ａを閉
じ、弁体５２が弁座２２ａを開く。このため、ア
ウトポートOUTからの空気圧は、空気空間２０
０，流路２１０，空気空間２０９，流路２０８，
空気空間２０７，路２０６を介して排気ポート
EXHから排気される。 When the power to the lead wires 31 and 32 is stopped,
Bimorph 1 returns to its original state due to its own rigidity. Therefore, the valve body 51 closes the valve seat 21a, and the valve body 52 opens the valve seat 22a. Therefore, the air pressure from the outport OUT is
0, flow path 210, air space 209, flow path 208,
Air space 207, exhaust port via channel 206
Exhausted from EXH.
このように、バイモルフ１は片振り状態で使用
される。 In this way, the bimorph 1 is used in a single swing state.
（考案の効果）
以上詳しく説明したように、本考案によれば、
縮み側には印加する電圧に対し歪率の大きい（圧
電定数の大きい）圧電材料を用い、伸び側には縮
み側の圧電材料より小さい歪み率（圧電定数の小
さい）を持つ圧電材料を用いているので、変形量
が大きくしかも経時変化の非常に少ないバイモル
フを実現できるという効果がある。(Effects of the invention) As explained in detail above, according to the invention,
A piezoelectric material with a large strain rate (large piezoelectric constant) with respect to the applied voltage is used on the contraction side, and a piezoelectric material with a smaller strain rate (smaller piezoelectric constant) than the piezoelectric material on the contraction side is used on the expansion side. This has the effect of realizing a bimorph with a large amount of deformation and very little change over time.
また、使用状態が常に片張り状態であるので、
圧電材料の疲労が少なく、電子弁等に使用した場
合の耐久性が著しく向上した。 In addition, since it is always used in a one-sided state,
The piezoelectric material suffers less fatigue and has significantly improved durability when used in electronic valves, etc.
第１図は、本考案による異種の圧電材料を貼合
わせたバイモルフの実施例を示した図である。第
２図は、本考案による異種の圧電材料を貼合わせ
たバイモルフを用いた電子弁を示した断面図であ
る。第３図は、バイモルフに使用される圧電材料
の変形状態を説明するための図である。
１……バイモルフ、１１，，１２……圧電材料、
１３，１４……電極、１５……シム材、２……バ
ルブ本体、２１，２２……弁座部材、２３，２４
……押ねじ、２４，２６……Ｏリング、３１，３
２……リード線、３３……高分子材料、４１……
上蓋、４２……下蓋、４３，４４……Ｏリング、
５１，５２………弁体。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a bimorph in which different types of piezoelectric materials are bonded together according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an electronic valve using a bimorph made by laminating different types of piezoelectric materials according to the present invention. FIG. 3 is a diagram for explaining the deformed state of the piezoelectric material used in the bimorph. 1...bimorph, 11,,12...piezoelectric material,
13, 14... Electrode, 15... Shim material, 2... Valve body, 21, 22... Valve seat member, 23, 24
...Press screw, 24,26...O ring, 31,3
2...Lead wire, 33...Polymer material, 41...
Upper cover, 42...Lower cover, 43, 44...O ring,
51, 52... Valve body.
Claims (1)
び第２の圧電材料を２枚貼合わせて、前記第１の
圧電材料には縮む方向の電圧を印加し、前記第２
の圧電材料には伸びる方向の電圧を印加すること
により曲げ変形を生ずるバイモルフにおいて、前
記第１の圧電材料は大きな圧電定数の圧電材料を
用い、前記第２の圧電材料は前記第１の圧電材料
の圧電定数より小さい圧電定数の圧電材料を用い
て構成したことを特徴とする異種の圧電材料を貼
合わせたバイモルフ。 Two plate-shaped first and second piezoelectric materials that expand and contract depending on the direction of voltage application are pasted together, a voltage in the direction of contraction is applied to the first piezoelectric material, and the second piezoelectric material is
In a bimorph in which bending deformation is caused by applying a voltage in the stretching direction to a piezoelectric material, the first piezoelectric material is a piezoelectric material with a large piezoelectric constant, and the second piezoelectric material is a piezoelectric material with a large piezoelectric constant. A bimorph made of different piezoelectric materials bonded together, characterized in that it is constructed using a piezoelectric material with a piezoelectric constant smaller than the piezoelectric constant of .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985134911U JPH0314057Y2 (en) | 1985-09-03 | 1985-09-03 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985134911U JPH0314057Y2 (en) | 1985-09-03 | 1985-09-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6244455U JPS6244455U (en) | 1987-03-17 |
| JPH0314057Y2 true JPH0314057Y2 (en) | 1991-03-28 |
Family
ID=31036598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985134911U Expired JPH0314057Y2 (en) | 1985-09-03 | 1985-09-03 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0314057Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0227665U (en) * | 1988-08-09 | 1990-02-22 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5919383A (en) * | 1982-07-23 | 1984-01-31 | Omron Tateisi Electronics Co | Piezoelectric bimorph |
-
1985
- 1985-09-03 JP JP1985134911U patent/JPH0314057Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6244455U (en) | 1987-03-17 |
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