JPH0638572B2 - 電歪共振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エネルギー閉じ込め型の電歪共振装置に関
し、特に３以上の電極に挟まれた複数の電歪材料層を有
する積層型の電歪共振装置の改良に関する。

〔従来の技術〕 第２図に示すように、従来のエネルギー閉じ込め型の積
層電歪共振装置は、電歪材料体１の両主面に電極２，３
を形成し、内部に電極２，３と厚み方向において重なり
合うように電極４を配置した構造を有する。電極２，４
間に挟まれた電歪材料層５および電極４，３間に配置さ
れた電歪材料層６は、それぞれ、図示の矢印方向に分極
処理されている。従って、電極２，３間に電界を印加す
ることにより共振駆動することができる。

上記の構造は、電極２，３，４を構成するための電極ペ
ーストが印刷された複数枚の電歪材料グリーンシートを
積層し、厚み方向に圧着した後焼成し、さらに分極処理
を施すことにより得られる。よって、各電歪材料層５，
６の厚みを薄くし得るので、小型でかつ共振特性に優れ
た電歪共振装置を得ることができる。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕 しかしながら、上記の電歪共振装置のインピーダンス−
周波数特性を調べたところ、第３図に破線Ａで示すよう
に、共振周波数近傍に比較的大きなスプリアスモードが
励振されることがわかった。これは、電極２〜４が厚み
方向に重なり合うことにより構成されたエネルギー閉じ
込め領域の外側にも電歪材料体部分が存在することや、
電極２〜４が正確に重なり合わないことにより、Ｌａｍ
ｂ波等に起因する不要振動が励振されるためと考えられ
る。

上記のような共振周波数近傍におけるスプリアスモード
に基づくリップル応答が存在すると、所望の共振特性を
得ることができないだけでなく、はなはだしき場合には
この装置を組み込んだ発振回路の発振停止に至ることさ
えあった。

よって、本発明の目的は、エネルギー閉じ込め型の積層
電歪共振装置において、共振周波数近傍におけるスプリ
アスモードを効果的に抑制し得る構造を備えたものを提
供することにある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明の電歪共振装置は、電歪材料体と、この電歪材料
体の厚み方向において、間に分極処理された電歪材料層
を介して重なり合うように配置された３以上の電極とを
備えるエネルギー閉じ込め型の電歪共振装置において、 電極間に挟まれた複数の電歪材料層の分極度合が一様で
はないように、各電歪材料層が分極処理されていること
を特徴とするものである。

〔作用〕

本願発明者は、積層型のエネルギー閉じ込め型電歪共振
装置におけるスプリアス振動を抑制すべく種々の電歪共
振装置を製作し、実験したところ、電極間に配置された
電歪材料層の分極の度合を一様ではないようにした場合
に共振周波数の近傍におけるスプリアスを効果的に抑制
し得ることを見出し、本発明を成すに至った。これは、
この構造がスプリアス振動を緩和することによるものと
考えられる。

〔実施例の説明〕

第２図に示した従来の電歪共振装置と同様にして、第１
図に示す実施例の電歪共振装置を得た。異なるところ
は、電歪材料層５，６の分極度合を異ならせたことにあ
る。ここでは、電歪材料層５に比べて電歪材料層６の分
極度合が相対的に弱くされている。

上記の電歪共振装置に、図示のように電極２，３から電
界を印加したところ、第３図の実線Ｂで示すインピーダ
ンス−周波数特性が得られた。この実線Ｂで示す特性を
従来例の特性である破線Ａと比較すればわかるように、
実施例では、分極度合を異ならせることにより、共振周
波数近傍にスプリアスモードによるリップル応答が現れ
ていないことがわかる。

また、第１図実施例の構造において、全体の径を５．０
mm、各電歪材料層５，６の厚みを２００μｍ、電極２〜
４を直径１mmの円板状とした形状のものを製作し、電歪
材料層５を分極電圧２．０ＫＶ／mmで分極し、電歪材料
層６を異なる種々の分極電圧で分極したものを複数個製
作し、共振周波数−反共振周波数間の周波数領域におけ
る電流と電圧の位相のゆらぎ（すなわち位相回転）を調
べたところ、第４図に示す結果が得られた。第４図から
明らかなように、電歪材料層６の分極電圧を電歪材料層
５の分極電圧と等しくした場合（すなわち分極電圧が２
ＫＶ／mmの場合）に比べて、電歪材料層６の分極電圧を
異ならせた場合には位相回転が極めて小さくなる。他
方、位相回転の大きさとスプリアスレベルとの間には第
５図（ａ），（ｂ）の関係がある。従って、上記周波数
領域において両電歪材料層５，６の分極電圧が等しい場
合には、不要スプリアスモードが大きく励振されている
のに対し、電歪材料層６の分極電圧を異ならせた場合に
は、スプリアスレベルが非常に小さくなることがわか
る。よって、各電歪材料層５，６の分極電圧を異ならせ
ることにより、共振周波数−反共振周波数間の周波数領
域における不要スプリアスモードを効果的に抑制するこ
とができる。

なお、電歪材料層５，６の分極度合を異ならせるには種
々の方法を採用することができる。例えば、素子の厚み
方向に温度分布を与え、それによって相対的に高温側に
位置する電歪材料層の分極度合を弱めてもよい。また、
分極度合を弱めたい電歪材料層に、分極方向と逆方向に
電界を印加してもよく、逆に分極度合を強めたい電歪材
料層に分極方向と同一方向の電界をさらに印加してもよ
い。さらに、分極処理された各電歪材料層を熱等により
一旦部分的に脱分極し、しかる後各電歪材料層により分
極度合が異なるように所定の電圧を印加してもよい。

また、第１図実施例では、電歪材料層５，６の分極方向
は互いに逆向きにされていたが、第６図に示すように、
電歪材料層５，６の分極方向が同一方向である形式の電
歪共振装置においても本発明を同様に適用することがで
きる。この場合には、駆動に際しての電界の印加は、内
部に位置する電極４を引き出し、図示のように電極２，
３と、電極４とを利用して行う。

同様に、第７図に示すように、４以上の電極が電歪材料
層を介して重なり合うように配置された電歪共振装置に
おいても本発明を適用することよりスプリアスモードを
効果的に抑制することができる。なお、第７図の構造で
は、電極１２〜１５間に位置する電歪材料層１６〜１８
の分極度合は、すべての電歪材料層の分極度合を異なら
せてもよく、いずれか２つの電歪材料層の分極度合を等
しくしておいてもよい。いずれにしても、スプリアスモ
ードを効果的に抑制し得るように、電歪材料層１６〜１
８全体としての分極度合を厚み方向で適宜変更すればよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、積層型のエネルギー閉
じ込め型電歪共振装置において、電極間に挟まれた複数
の電歪材料層の分極度合が一様ではないように各電歪材
料層が分極処理されているので、共振周波数−反共振周
波数間の周波数領域におけるスプリアスモードを効果的
に抑制あるいは除去することが可能となる。従って、所
望通りの共振特性を示し、かつ発振停止の恐れのない電
歪共振装置を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来例の
断面図、第３図は実施例および従来例のインピーダンス
−周波数特性を示す図、第４図は一方の電歪材料層を分
極する際の分極電圧を変えた場合の位相回転の変化を示
す図、第５図（ａ）および（ｂ）は位相回転とスプリア
スレベルとの関係を示す各図、第６図は本発明が適用さ
れる電歪共振装置の他の例を示す断面図、第７図は本発
明が適用される電歪共振装置のさらに他の例を示す断面
図である。 図において、１は電歪材料体、２〜４は電極、５，６は
電歪材料層を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電歪材料体と、 前記電歪材料体の厚み方向において、間に分極処理され
   た電歪材料層を介して重なり合うように配置された３以
   上の電極とを備えるエネルギー閉じ込め型の電歪共振装
   置において、 前記電極間に挟まれた複数の電歪材料層の分極度合が一
   様でないように各電歪材料層が分極処理されていること
   を特徴とする電歪共振装置。