JPH0384974A - 圧電アクチュエター - Google Patents
圧電アクチュエターInfo
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- JPH0384974A JPH0384974A JP1222041A JP22204189A JPH0384974A JP H0384974 A JPH0384974 A JP H0384974A JP 1222041 A JP1222041 A JP 1222041A JP 22204189 A JP22204189 A JP 22204189A JP H0384974 A JPH0384974 A JP H0384974A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric element
- displacement
- force
- piezoelectric actuator
- piezoelectric
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 28
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- 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〕
本発明は圧電素子を駆動源とする圧電アクチュエータに
関する。
関する。
一般に、圧電素子は電気・機械エネルギ変換効率が高く
、低電力で駆動できるとともに、発熱量が少く磁気干渉
もしないため、各種アクチュエータに使用されている。
、低電力で駆動できるとともに、発熱量が少く磁気干渉
もしないため、各種アクチュエータに使用されている。
しかも、この圧電素子は圧縮力に対して強く、引張力に
対しては非常に弱いという性質を有するため、通常アク
チュエータとして使用する場合は圧電素子に引張力が作
用しないようにしている。
対しては非常に弱いという性質を有するため、通常アク
チュエータとして使用する場合は圧電素子に引張力が作
用しないようにしている。
第３図はかかる従来の一例を示す圧電アクチュエータの
側面図である。
側面図である。
第３図に示すように、かかる圧電アクチュエータは圧電
素子１２をフレーム１２の内側に圧入した構造であり、
圧電素子１２に常に圧縮力を作用させることにより、圧
電素子１２の信頼性を高めたものである。
素子１２をフレーム１２の内側に圧入した構造であり、
圧電素子１２に常に圧縮力を作用させることにより、圧
電素子１２の信頼性を高めたものである。
上述した従来の圧電アクチュエータは、フレームが圧電
素子に対して線形のばねとして作用するため、圧電素子
の発生変位が大きくなるに比例してフレームからの反力
も大きくなる。その結果、圧電素子の変位量はフレーム
を使用しない場合のそれと比較して小さくなる。例えば
、フレームのばね定数と圧電素子のばね定数とが等しい
場合には、圧電素子の変位量はフレームを使用しない場
合の１／２に減少する。すなわち、従来例では、圧電素
子の発生変位が大幅に減少するという欠点がある。
素子に対して線形のばねとして作用するため、圧電素子
の発生変位が大きくなるに比例してフレームからの反力
も大きくなる。その結果、圧電素子の変位量はフレーム
を使用しない場合のそれと比較して小さくなる。例えば
、フレームのばね定数と圧電素子のばね定数とが等しい
場合には、圧電素子の変位量はフレームを使用しない場
合の１／２に減少する。すなわち、従来例では、圧電素
子の発生変位が大幅に減少するという欠点がある。
また、圧電素子の変位量を減少させないためには、印加
電圧を大きくしなければならないという問題がある。
電圧を大きくしなければならないという問題がある。
本発明の目的は、かかる圧電素子の変位量の増大と、駆
動印加電圧の低電圧化および低コスト化を実現する圧電
アクチュエータを提供することにある。
動印加電圧の低電圧化および低コスト化を実現する圧電
アクチュエータを提供することにある。
本発明の圧電アクチュエータは、フレームに一端を支持
された圧電素子と、前記圧電素子の他端に取付けられ且
つ前記圧電素子の伸縮方向に力を作用するとともにその
力に対する変位の特性が負特性を示す非線形ばねとを有
して槽底される。
された圧電素子と、前記圧電素子の他端に取付けられ且
つ前記圧電素子の伸縮方向に力を作用するとともにその
力に対する変位の特性が負特性を示す非線形ばねとを有
して槽底される。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例を示す圧電アクチュエータの
断面図である。
断面図である。
第１図に示すように、本実施例は伸縮方向の一端に外部
に変位を伝達するためのロッド１を設けた圧電素子２と
、圧電素子２に力を作用する負特性の非線形ばね３およ
び４と、圧電素子２．負特性ばね３および４を固定する
フレーム５とから構成されている。この圧電アクチュエ
ータにおける負特性ばね３および４は板状の座屈ばねで
あり、その軸方向の力および変位の関係は非線形の負特
性、すなわち変位が大きくなると力の増分が減少する特
性を有している。
に変位を伝達するためのロッド１を設けた圧電素子２と
、圧電素子２に力を作用する負特性の非線形ばね３およ
び４と、圧電素子２．負特性ばね３および４を固定する
フレーム５とから構成されている。この圧電アクチュエ
ータにおける負特性ばね３および４は板状の座屈ばねで
あり、その軸方向の力および変位の関係は非線形の負特
性、すなわち変位が大きくなると力の増分が減少する特
性を有している。
第２図は第１図に示す負特性非線形ばねの変位・力持性
図である。
図である。
第２図に示すように、ここでは圧電素子の変位・力持性
６Ａ（電圧○）、６Ｂ（ｉｔ圧Ｖｌ）、６Ｃ（電圧Ｖ２
）と、線形ばねの変位・力持性７と、負特性の非線形ば
ねの変位・力持性８とを示している。この圧電素子特性
線６八〜６Ｂと°、ばね特性線７，８の交点が動作点で
ある。また、この圧電素子特性線６Ａ、６Ｂはそれぞれ
電圧Ｏの場合と所定の電圧■ｌの場合を示し、その中間
の電圧〈Ｖ２）では、上の二本の特性線６Ａと６Ｂとの
間を平行移動する０本実施例では、変位が大きくなるに
したがい、力の増分が小さくなる負特性の非線形ばねを
使用しているので、圧電素子の発生変位はＸ２となり、
従来の線形ばねを使用したときの変位ＸＩよりも大きな
変位が得られる。しかも、圧電素子単位の場合の発生変
位Ｘ３に近い値が得られる。
６Ａ（電圧○）、６Ｂ（ｉｔ圧Ｖｌ）、６Ｃ（電圧Ｖ２
）と、線形ばねの変位・力持性７と、負特性の非線形ば
ねの変位・力持性８とを示している。この圧電素子特性
線６八〜６Ｂと°、ばね特性線７，８の交点が動作点で
ある。また、この圧電素子特性線６Ａ、６Ｂはそれぞれ
電圧Ｏの場合と所定の電圧■ｌの場合を示し、その中間
の電圧〈Ｖ２）では、上の二本の特性線６Ａと６Ｂとの
間を平行移動する０本実施例では、変位が大きくなるに
したがい、力の増分が小さくなる負特性の非線形ばねを
使用しているので、圧電素子の発生変位はＸ２となり、
従来の線形ばねを使用したときの変位ＸＩよりも大きな
変位が得られる。しかも、圧電素子単位の場合の発生変
位Ｘ３に近い値が得られる。
一方、従来の場合と同じ変位量Ｘ１でよい場合には、圧
電素子への印加電圧は■２でよく、従来の場合に必要と
した印加電圧ｖ１よりも小さくて済む。
電素子への印加電圧は■２でよく、従来の場合に必要と
した印加電圧ｖ１よりも小さくて済む。
第１図および第２図で説明したように、本実施例は負特
性を有するばね３，４を用いているので圧電素子２の変
位が大きくなっても、圧電素子２に作用する力はほぼ一
定でそれ程増加しないため、圧電素子２が単体の場合の
発生変位に近い大きな変位量をロッド１を通して取り出
すことができる。また、従来と同程度の変位量でよいな
ら、印加電圧を低くでき、圧電素子２の大きさを従来よ
りも小さくすることができる。この圧電素子２の大きさ
が小さくなければ、低コストの圧電アクチュエータが得
られる。
性を有するばね３，４を用いているので圧電素子２の変
位が大きくなっても、圧電素子２に作用する力はほぼ一
定でそれ程増加しないため、圧電素子２が単体の場合の
発生変位に近い大きな変位量をロッド１を通して取り出
すことができる。また、従来と同程度の変位量でよいな
ら、印加電圧を低くでき、圧電素子２の大きさを従来よ
りも小さくすることができる。この圧電素子２の大きさ
が小さくなければ、低コストの圧電アクチュエータが得
られる。
なお、本実施例では負特性の非線形ばねとして、板状の
座屈ばねの場合を示したが、他の形状あるいは構成のば
ねであっても、その特性が第２図中に示したような負特
性の非線形性を示すものであれば、同様の機能を発揮す
ることができる。
座屈ばねの場合を示したが、他の形状あるいは構成のば
ねであっても、その特性が第２図中に示したような負特
性の非線形性を示すものであれば、同様の機能を発揮す
ることができる。
以上説明したように、本発明の圧電アクチュエータは、
圧電素子に負特性ばねを結合することにより、大きな変
位が得られるほか、従来よりも低電圧駆動が可能となり
、低コスト化できるという効果がある。
圧電素子に負特性ばねを結合することにより、大きな変
位が得られるほか、従来よりも低電圧駆動が可能となり
、低コスト化できるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す圧電アクチュエータの
断面図、第２図は第１図に示す負特性非線形ばね等の変
位・力持性図、第３図は従来の一例を示す圧電アクチュ
エータの側面図である。 １・・・ロッド、２・・・圧電素子、３．４・・・負特
性ばね、５・・・フレーム・
断面図、第２図は第１図に示す負特性非線形ばね等の変
位・力持性図、第３図は従来の一例を示す圧電アクチュ
エータの側面図である。 １・・・ロッド、２・・・圧電素子、３．４・・・負特
性ばね、５・・・フレーム・
Claims (1)
- フレームに一端を支持された圧電素子と、前記圧電素
子の他端に取付けられ且つ前記圧電素子の伸縮方向に力
を作用するとともにその力に対する変位の特性が負特性
を示す非線形ばねとを有することを特徴とする圧電アク
チュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222041A JP2913685B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 圧電アクチュエター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222041A JP2913685B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 圧電アクチュエター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0384974A true JPH0384974A (ja) | 1991-04-10 |
| JP2913685B2 JP2913685B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=16776161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1222041A Expired - Fee Related JP2913685B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 圧電アクチュエター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2913685B2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-29 JP JP1222041A patent/JP2913685B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2913685B2 (ja) | 1999-06-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |