JPH0513401B2 - - Google Patents

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JPH0513401B2
JPH0513401B2 JP61209956A JP20995686A JPH0513401B2 JP H0513401 B2 JPH0513401 B2 JP H0513401B2 JP 61209956 A JP61209956 A JP 61209956A JP 20995686 A JP20995686 A JP 20995686A JP H0513401 B2 JPH0513401 B2 JP H0513401B2
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JP
Japan
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polarized
polarization
piezoelectric ceramic
vibration
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JP61209956A
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JPS6365708A (ja
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Sosuke Miura
Kan Ishizuka
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Yamaichi Electronics Co Ltd
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Yamaichi Electronics Co Ltd
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は長さ方向の電気的歪変化(長さ振動)
を厚み方向の機械的振動に転換する異方向複屈曲
形振動子に関する。
従来技術 電圧印加によつて長さ振動する圧電セラミツク
の特性を利用し、長さ振動を厚み方向の機械的振
動に変換するものとして、圧電セラミツクに金属
板を貼り合せた圧電バイモルフが知られている。
又、二枚の圧電セラミツクを電圧印加時の伸縮
方向が逆方向となるように貼り合せ、一方に伸
び、他方に縮みを交互に生じさせることによつて
も厚み方向の機械的振動に転換することが可能で
ある。
何れの場合も圧電セラミツクの製造においては
自発分極を持つ強誘電セラミツクに、高電圧を印
加し分極方向を一方向に固定する、所謂分極処理
(ポーリング処理)が不可欠となるが、該分極処
理は常に単分極処理、即ち一個のセラミツクに対
して一方向の分極処理のみが考えられている。
発明が解決しようとする問題点 而して上記圧電セラミツクは単分極構成であ
り、電圧印加時の厚み方向の振動動作は単純なベ
ンデイング運動である。
従つて、上記圧電セラミツクはベンデイング運
動を振動源とする用途、例えば電気音響交換機や
圧電形フイルター等の限定された用途に狭められ
ている。
上記の如く従来の圧電セラミツク振動子は、基
本的には単なるベンデイング運動による厚み方向
の振動か、又は長さ振動、或は径方向振動等の振
動モードに限られていたが、本発明は上記圧電セ
ラミツクに異方向複屈曲性を具有させ、圧電セラ
ミツクが厚み方向の一方に部分屈曲すると同時
に、厚み方向の他方に部分屈曲する、所謂捻れ振
動を生起させるようにした固有の振動モードを有
する異方向複屈曲形振動子を提供せんとするもの
である。
これによつて、従来想定されていなかつた上記
捻れ振動モードを利用する新分野への圧電セラミ
ツクの用途拡張を図り、例えば粘度検出素子等の
検出用振動子としての実用化を可能としたもので
ある。
問題点を解決するための手段 矩形の圧電セラミツクの対角となる二象限内を
厚み方向であつて且つ正方向の分極領域にすると
共に、他の対角となる二象限内を厚み方向であつ
て且つ負方向の分極領域とし、上記構成の複分極
圧電セラミツク相互を各分極領域が各象限毎に対
向するように貼り合せ体にし、各象限における各
対向する分極領域の電圧印加時の長さ振動方向が
互いに逆方向となる対極構造とした異方向複屈曲
形振動子を構成したものである。
作 用 本発明によれば、複分極圧電セラミツクの振動
モードが、一方の対角となる二象限内の正分極領
域で縮みを生じた時他方の対角となる二象限内の
負分極領域で伸びを生じ、逆に一方の対角となる
二象限内の正分極領域で伸びを生じた時他方の対
角となる二象限内の負分極領域で縮みを生じ、各
区分された分極領域において相反する方向の伸縮
振動モードが複合して生ずる。従つてこの複分極
圧電セラミツク相互を前記の如き対極構造で貼り
合せた場合には、各対向する一組の分極領域にお
いては一方では伸びを、他方では縮みを生じ、又
他の組の分極領域では一方では縮みを、他方では
伸びを生じ、前者においては厚み方向の一方へ屈
曲し、後者においては厚み方向の他方へ屈曲する
こととなる。この動作を各象限における各対向す
る分極領域において交互に生ずることにより、所
謂複屈曲振動、即ち良好な捻れ振動を誘起する。
実施例 以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。
前記の如く圧電セラミツクは強誘電セラミツク
に分極処理(ポーリング処理)を施して圧電性が
付与される。
分極処理は前記の如く分極方向を一方向に固定
する処理であり、その分極方向によつて正電圧又
は負電圧に対する伸び又は縮み方向(長さ振動方
向)が逆方向となる。この異なる振動モードを示
す分極方向を区別するため、図面上圧電セラミツ
クの一方表面側に(+)ポーリング電極を、他方
表面側に(−)ポーリング電極を有するように分
極処理された領域を正方向分極領域と呼び、逆に
圧電セラミツクの他方表面側に(+)ポーリング
電極を、一方表面側に(−)ポーリング電極を有
するように分極処理された領域を負方向分極領域
と呼称する。
本発明においては、貼り合せ体を形成する圧電
セラミツクが上記正方向分極領域と負方向分極領
域とに区分されている。該区分態様として第1図
等に示すように一枚の圧電セラミツク1を分極方
向が異なる複数の分極領域にポーリング処理し、
正方向と負方向分極領域に区分する。
又他の区分態様として第9図等に示すように、
正方向分極セラミツク片と負方向分極セラミツク
片の複数片の圧電セラミツク1を平面集合して分
極パターンを形成する。
上記各例における分極パターンの適例として各
図に示すように、矩形の圧電セラミツク1を四象
限単位に区分する。該分極処理にて対角となる二
象限に正方向分極領域P2,P3を、他の対角と
なる二象限に負方向分極領域P1,P4を形成す
る。該複分極圧電セラミツク1の対向せる表面に
は全分極領域を覆う駆動電圧印加用の電極3,4
が施されている。
第1図乃至第7図に示すように、上記の如く外
形が矩形の圧電セラミツク1を四象限単位の分極
領域に区分して一方の対角となるコーナを占有す
る二象限に正方向分極領域P2,P3を、他方の
対角となるコーナを占有する二象限に負方向分極
領域P1,P4を夫々配置し、該四分極圧電セラ
ミツク1の相互の貼り合せ体を形成し、各四分極
圧電セラミツク1Aと1Bの各分極領域P1乃至
P4を電圧印加時の長さ振動方向が逆方向となる
ように対向させる。
即ち、並列接続の場合には第5図に示すよう
に、二枚の四分極圧電セラミツク1A,1Bの正
方向分極領域P2同志及びP3同志を対向させ、
且つ負方向分極領域P1同志及びP4同志を対向
させ、電圧印加方向が逆方向となるように貼り合
せる。
又直列接続の場合には第6図、第7図に示すよ
うに、二枚の四分極圧電セラミツク1A,1Bを
一方の正方向分極領域P2,P3と他方の負方向
分極領域P1,P4とを対向させ、一方の負方向
分極領域P1,P4と他方の正方向分極領域P
2,P3とを対向させ、分極方向が逆方向となる
ように貼り合せる。
四分極圧電セラミツク1A,1Bを上記の如き
約束に従い貼り合せた場合には、各対向する一組
の分極領域においては一方では伸びを、他方では
縮みを生じ、又他の組の分極領域では一方では縮
みを、他方では伸びを生じ、前者においては厚み
方向の一方へ屈曲し、後者においては厚み方向の
他方への屈曲することとなる。斯くして同様に複
屈曲振動、即ち捻れ振動を誘起する。
即ち、例えば第8図、第9図に示すように、一
組の正方向分極領域P2,P3において、一方の
四分極圧電セラミツク1Aが伸びx1を生じた時
他方の四分極圧電セラミツク1Bが縮みx2を生
じ、従つて該一組の正方向分極領域P2,P3は
厚み方向の一方に屈曲y1する。
他方、他の一組の負方向分極領域P1,P4に
おいて、一方の四分極圧電セラミツク1Aが縮み
x2を生じた時他方の四分極圧電セラミツク1B
が伸びx1を生じ、従つて該一組の負方向分極領
域P1,P4は厚み方向の他方に屈曲y2する。
又第10図、第11図は振動板2を媒体として
その両面に上記分割形又は非分割形複分極圧電セ
ラミツク1を貼り合せ、上記捻れ振動子を形成し
た場合を示す。
上記の如く、二組の分極領域が交互に逆方向へ
屈曲する運動を繰り返すことにより、厚み方向の
複屈曲振動、即ち捻れ振動を誘起する。
上記した各実施例の単位複分極圧電セラミツク
1は第12図に示すように、同一の区分パターン
から成る複分極圧電セラミツクを複層にし、これ
を二単位以上貼り合せ上記異方向複屈曲形振動子
を形成しても良い。
又、上記実施例においては圧電セラミツクを四
分極処理した場合を示したが、該実施例に従い四
分極領域の単位を複数単位帯状に並設して上記捻
れ振動を連続的に行わせる場合を含む。
発明の効果 本発明によれば、各複分極圧電セラミツクは一
方の対角となる二象限内の正分極領域で縮みを生
じた時他方の対角となる二象限内の負分極領域で
伸びを生じ、逆に一方の対角となる二象限内の正
分極領域で伸びを生じた時他方の対角となる二象
限内の負分極領域で縮みを生じ、各区分された分
極領域において相反する方向の伸縮振動モードが
複合して生ずる。従つて、この複分極圧電セラミ
ツクを各象限の分極領域が夫々対向し、且つ各対
向する分極領域の長さ振動方向が互いに逆方向と
なる対極構造にして貼り合せたので、一方の対角
となる二象限内に存在する各対向する一組の分極
領域においては一方の圧電セラミツクの二象限で
伸びを、他方の圧電セラミツクの二象限では縮み
を夫々複合して生じて厚み方向の一方への屈曲を
助長し、又他方の対角となる二象限内に存在する
他の組の分極領域では一方の圧電セラミツクの二
象限で縮みを、他方の圧電セラミツクの二象限で
は伸び夫々複合して生じて厚み方向の他方への屈
曲を助長し、この動作を各象限における各対向す
る分極領域において交互に惹起することにより、
活性且つ効率の良好な捻れ振動を誘起することが
できる。
これによつて、従来想定されていなかつた上記
捻れ振動モードを利用する新分野への圧電セラミ
ツクの用途拡張を図り、例えば粘度検出素子等の
検出用振動子等、新たな工業的利用の展開を可能
としたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る異方向複分極圧電セラミ
ツクの実施例を複分極圧電セラミツク相互の貼り
合せ体にて形成した分解斜視図、第2図は同貼り
合せ体の斜視図、第3図は第2図A−A線断面
図、第4図は同B−B線断面図、第5図は同貼り
合せ体の並列接続例を示す側面図、第6図は上記
複分極圧電セラミツク相互の貼り合せ体における
分極領域の他の対向例を示す分解斜視図、第7図
は同貼り合せ体の直列接続例を示す側面図、第8
図は上記貼り合せ体における捻れ振動を説明する
斜視図、第9図A,Bは複分極圧電セラミツクの
長さ振動動作を説明する平面図、第10図、第1
1図は非分割形と分割形の複分極圧電セラミツク
相互の貼り合せ体を振動板を媒体として形成した
実施態様例を示す斜視図、第12図は上記各実施
例における複分極圧電セラミツクを複層構造にし
た実施態様例を示す分解斜視図である。 1……複分極圧電セラミツク、2……振動板、
3,4……電極、P1,P4……負方向分極領
域、P2,P3……正方向分極領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 矩形の圧電セラミツクを四象限単位の分極領
    域に区分して対角となる二象限内を厚み方向であ
    つて且つ正方向の分極領域にすると共に、他の対
    角となる二象限内を厚み方向であつて且つ負方向
    の分極領域とし、上記構成の複分極圧電セラミツ
    ク相互を各分極領域が各象限毎に対向するように
    貼り合せ体にし、各象限における各対向する分極
    領域を電圧印加時の長さ振動方向が逆方向となる
    対極構造としたことを特徴とする異方向複屈曲形
    振動子。
JP20995686A 1986-09-05 1986-09-05 異方向複屈曲形振動子 Granted JPS6365708A (ja)

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JPS6365708A JPS6365708A (ja) 1988-03-24
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