JPH0673386B2 - 微小変位制御素子 - Google Patents
微小変位制御素子Info
- Publication number
- JPH0673386B2 JPH0673386B2 JP60280347A JP28034785A JPH0673386B2 JP H0673386 B2 JPH0673386 B2 JP H0673386B2 JP 60280347 A JP60280347 A JP 60280347A JP 28034785 A JP28034785 A JP 28034785A JP H0673386 B2 JPH0673386 B2 JP H0673386B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric field
- displacement
- bimorph
- control element
- ferroelectric
- 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
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は微小変位を電気的に制御する素子に関するも
のである。
のである。
（従来の技術） 従来から強誘電性圧電セラミック板を２枚貼り合わせて
これに電界を印加して微小変位を発生させる圧電バイモ
ルフが知られている。第３図はその構造の一例を示すも
ので図中、31と32は互いに同方向に分極された強誘電性
圧電セラミック板、33は圧電板表面に設けられた金属電
極膜、34はこの電極膜から取り出された電極端子、そし
て35はバイモルフの一端を機械的に固定するための台を
示している。今電極端子間に電圧を印加すると圧電板の
一方はｘ方向に延びようとし、他方はｘ方向に縮もうと
する。ところで２枚の圧電板は貼り合わせられているの
でバイモルフの自由端は結果的にＺ方向に屈曲変形を起
こす。
これに電界を印加して微小変位を発生させる圧電バイモ
ルフが知られている。第３図はその構造の一例を示すも
ので図中、31と32は互いに同方向に分極された強誘電性
圧電セラミック板、33は圧電板表面に設けられた金属電
極膜、34はこの電極膜から取り出された電極端子、そし
て35はバイモルフの一端を機械的に固定するための台を
示している。今電極端子間に電圧を印加すると圧電板の
一方はｘ方向に延びようとし、他方はｘ方向に縮もうと
する。ところで２枚の圧電板は貼り合わせられているの
でバイモルフの自由端は結果的にＺ方向に屈曲変形を起
こす。
（発明が解決しようとする問題点） この様な構成のバイモルフは大きな変位量が得られる特
徴がある。しかし一方の圧電板には分極とは逆方向の電
界が印加されるため、電界強度をある程度以上げること
が出来ない。即ちこの電界強度が強誘電体の抗電界を越
えると分極の反転が起こるためｘ方向に延びようとして
いる板は縮む方向に変形する。従ってＺ方向の変位量は
減少することになる。また、抗電界以下の電界強度であ
っても長時間電界を印加しておくと強誘電体では徐々に
減極が起こり発生歪も減少する。そのためこの様な構成
のバイモルフでは経年変化特性が極めて悪い欠点を有し
ている。
徴がある。しかし一方の圧電板には分極とは逆方向の電
界が印加されるため、電界強度をある程度以上げること
が出来ない。即ちこの電界強度が強誘電体の抗電界を越
えると分極の反転が起こるためｘ方向に延びようとして
いる板は縮む方向に変形する。従ってＺ方向の変位量は
減少することになる。また、抗電界以下の電界強度であ
っても長時間電界を印加しておくと強誘電体では徐々に
減極が起こり発生歪も減少する。そのためこの様な構成
のバイモルフでは経年変化特性が極めて悪い欠点を有し
ている。
第４図は上記の説明を補足するためのもので、印加電界
強度に対するＺ方向変位量の関係を示している。分極と
逆方向に印加される電界強度が抗電界Ecを越えるとＺ方
向変位量は低下し、遂には変位量は零となる。
強度に対するＺ方向変位量の関係を示している。分極と
逆方向に印加される電界強度が抗電界Ecを越えるとＺ方
向変位量は低下し、遂には変位量は零となる。
本発明の目的はこの様な従来の強誘電性圧電セラミック
で構成されたバイモルフ素子のもつ欠点を除去した経年
変化に優れかつ大きな変位を発生させるバイモルフ素子
を提供することにある。
で構成されたバイモルフ素子のもつ欠点を除去した経年
変化に優れかつ大きな変位を発生させるバイモルフ素子
を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明の素子は強誘電性圧電セラミック板と反強誘電性
セラミック板とを貼り合せて構成される。ここで反強誘
電性セラミックスには例えばPb0.99Nb0.02〔(Zr0.6Sn
0.4)Ti0.06〕0.98O3の様にある電界強度以上の電界を印
加すると強誘電相に相転移し電界と垂直方向に伸びる様
な材料を使用するものとする。
セラミック板とを貼り合せて構成される。ここで反強誘
電性セラミックスには例えばPb0.99Nb0.02〔(Zr0.6Sn
0.4)Ti0.06〕0.98O3の様にある電界強度以上の電界を印
加すると強誘電相に相転移し電界と垂直方向に伸びる様
な材料を使用するものとする。
（作用） この様に構成されたバイモルフ素子では大きな電界を印
加しても分極の減極や反転が起こらないため、大きな変
位を発生することが期待される。
加しても分極の減極や反転が起こらないため、大きな変
位を発生することが期待される。
（実施例） 以下実施例に従って本発明の詳細な説明を行なう。
第１図は本発明の実施例を示している。図中11は強誘電
性圧電セラミック板、12は電界を印加すると強誘電相に
相転移しかつ体積膨張の起こるPb0.99Nb0.02〔(Zr0.6Sn
0.4)Ti0.06〕0.98O3セラミックスとする。13は金属電極
膜を示し、図示の如くこの電極膜から電極端子14が取り
出されている。そしてこの様に構成されたバイモルフの
一端は固定台15で機械的に固定されている。
性圧電セラミック板、12は電界を印加すると強誘電相に
相転移しかつ体積膨張の起こるPb0.99Nb0.02〔(Zr0.6Sn
0.4)Ti0.06〕0.98O3セラミックスとする。13は金属電極
膜を示し、図示の如くこの電極膜から電極端子14が取り
出されている。そしてこの様に構成されたバイモルフの
一端は固定台15で機械的に固定されている。
今強誘電性圧電セラミック板には分極方向のみに電界を
加え、反強誘電体セラミックにも同時に電界を加える
と、Ｅ＝Ea以下即ち相転移を起こす臨界電界強度Ea以下
の電界ではＺ方向変位は圧電板のみによって誘起され、
電界強度に比例した変位が生じる。Ｅ＝Eaに達すると反
強誘電体は相転移を起こすので急激に変位が増大する。
更に電界強度が上昇した場合には圧電性セラミック板の
発生歪によりＺ方向の変位量は増加する。
加え、反強誘電体セラミックにも同時に電界を加える
と、Ｅ＝Ea以下即ち相転移を起こす臨界電界強度Ea以下
の電界ではＺ方向変位は圧電板のみによって誘起され、
電界強度に比例した変位が生じる。Ｅ＝Eaに達すると反
強誘電体は相転移を起こすので急激に変位が増大する。
更に電界強度が上昇した場合には圧電性セラミック板の
発生歪によりＺ方向の変位量は増加する。
第４図に示した従来バイモルフの特性と第２図に示した
本発明バイモルフの特性を比較すれば明らかな様に、本
発明バイモルフでは印加電界強度をいくら増大させても
変位の減少は認められない。従って圧電効果が飽和する
まで変位量は増大し続ける。また、強誘電圧セラミック
には常に分極と同方向に電界が印加されている為減極や
分極反転を起こす心配がない。
本発明バイモルフの特性を比較すれば明らかな様に、本
発明バイモルフでは印加電界強度をいくら増大させても
変位の減少は認められない。従って圧電効果が飽和する
まで変位量は増大し続ける。また、強誘電圧セラミック
には常に分極と同方向に電界が印加されている為減極や
分極反転を起こす心配がない。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば常に安定な経時変化特性の
小さな微小変位制御素子（バイモルフ素子）を提供する
ことが可能となる。
小さな微小変位制御素子（バイモルフ素子）を提供する
ことが可能となる。
第１図は本発明の実施例を示す図、第２図はその変位特
性図、また第３図は従来バイモルフの構成図、そして第
４図はその変位特性図である。 図中11,31,32は強誘電性圧電セラミックス、12は反強誘
電性セラミックス、13,33は金属電極膜、14,34は電極端
子、15,35は固定台をそれぞれ示している。
性図、また第３図は従来バイモルフの構成図、そして第
４図はその変位特性図である。 図中11,31,32は強誘電性圧電セラミックス、12は反強誘
電性セラミックス、13,33は金属電極膜、14,34は電極端
子、15,35は固定台をそれぞれ示している。
Claims (1)
- 【請求項１】強誘電性圧電板と電界を印加すると反強誘
電体から強誘電体へ相転移する反強誘電体板と電極層と
が積層された構成を備えたことを特徴とする微小変位制
御素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60280347A JPH0673386B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 微小変位制御素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60280347A JPH0673386B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 微小変位制御素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62139369A JPS62139369A (ja) | 1987-06-23 |
| JPH0673386B2 true JPH0673386B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=17623739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60280347A Expired - Lifetime JPH0673386B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 微小変位制御素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0673386B2 (ja) |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP60280347A patent/JPH0673386B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62139369A (ja) | 1987-06-23 |
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