JPH07101588B2 - 変位素子及びそれを用いたリレー装置 - Google Patents
変位素子及びそれを用いたリレー装置Info
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- JPH07101588B2 JPH07101588B2 JP14522389A JP14522389A JPH07101588B2 JP H07101588 B2 JPH07101588 B2 JP H07101588B2 JP 14522389 A JP14522389 A JP 14522389A JP 14522389 A JP14522389 A JP 14522389A JP H07101588 B2 JPH07101588 B2 JP H07101588B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H61/00—Electrothermal relays
- H01H61/01—Details
- H01H61/0107—Details making use of shape memory materials
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、変位素子及びその変位素子を用いたリレー装
置、更に詳細には、所定電界を印加したとき反強誘電相
から強誘電相へ相転移してデジタル的変位を起こし、電
界遮断後も強誘電相を維持し変位状態を継続されること
ができる変位素子及びその変位素子を用いた、キープリ
レー型リレー装置に関する。
置、更に詳細には、所定電界を印加したとき反強誘電相
から強誘電相へ相転移してデジタル的変位を起こし、電
界遮断後も強誘電相を維持し変位状態を継続されること
ができる変位素子及びその変位素子を用いた、キープリ
レー型リレー装置に関する。
［従来の技術］ 従来電気接点を開閉させるリレーは、電磁駆動式のもの
が主流であり、電気信号をコイルに印加し、発生する電
磁力に可動接片を移動させ電気接点の開閉を行ないリレ
ー動作を行なっている。
が主流であり、電気信号をコイルに印加し、発生する電
磁力に可動接片を移動させ電気接点の開閉を行ないリレ
ー動作を行なっている。
このような電磁式のリレーでは、小型化には限度があ
り、また高速に応答させる必要性があることから、圧電
バイモルフ素子を用いた圧電リレー（ピエゾ・エレクト
リック・プロダクツ（Piezo Electric Products）社
製）が用いられるようになっている。この圧電リレーで
は、反対方向に分極した２枚の圧電素子を貼り合わせた
圧電バイモルフ素子を用いており、スナップ駆動バネあ
るいは永久磁石を用いて圧電バイモルフ素子を機械的に
単安定または双安定状態にしておき、電気信号に応じて
バイモルフ素子を変移させリレー動作を行なっている。
また圧電バイモルフ素子とバネを組み合わせ、圧電バイ
モルフの変形をバネによって付勢された可動片に伝達
し、数10μｍでオンオフ可能な高感度スナップ動作スイ
ッチが開発されている。また、圧電アクチュエータを複
数段積層させ高速応答性を向上させた圧電リレーも知ら
れている（例えば、「OMRON Techinics No.70p52（198
3）佐藤et alあるいはJpn.J.Appl.Phys.24 Suppl.24−
3,190（1985）S.Mitsuhashi et al」を参照）。
り、また高速に応答させる必要性があることから、圧電
バイモルフ素子を用いた圧電リレー（ピエゾ・エレクト
リック・プロダクツ（Piezo Electric Products）社
製）が用いられるようになっている。この圧電リレーで
は、反対方向に分極した２枚の圧電素子を貼り合わせた
圧電バイモルフ素子を用いており、スナップ駆動バネあ
るいは永久磁石を用いて圧電バイモルフ素子を機械的に
単安定または双安定状態にしておき、電気信号に応じて
バイモルフ素子を変移させリレー動作を行なっている。
また圧電バイモルフ素子とバネを組み合わせ、圧電バイ
モルフの変形をバネによって付勢された可動片に伝達
し、数10μｍでオンオフ可能な高感度スナップ動作スイ
ッチが開発されている。また、圧電アクチュエータを複
数段積層させ高速応答性を向上させた圧電リレーも知ら
れている（例えば、「OMRON Techinics No.70p52（198
3）佐藤et alあるいはJpn.J.Appl.Phys.24 Suppl.24−
3,190（1985）S.Mitsuhashi et al」を参照）。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、このような従来の電磁式リレーでは、リレーを
駆動するのに消費電力が大きくなり、また駆動時勢が発
生し、小型化、集積化できないという問題があった。ま
た、圧電リレーではリレー接点をオンあるいはオフ状態
に保持するのに別に保持装置が必要となり、そのために
電力が消費されてしまうと共に、装置全体が大型とな
り、小型化、集積化には自ずと限度があった。
駆動するのに消費電力が大きくなり、また駆動時勢が発
生し、小型化、集積化できないという問題があった。ま
た、圧電リレーではリレー接点をオンあるいはオフ状態
に保持するのに別に保持装置が必要となり、そのために
電力が消費されてしまうと共に、装置全体が大型とな
り、小型化、集積化には自ずと限度があった。
従って、本発明はこのような問題点を解決するためにな
されたもので、消費電力が少なく、発熱が小量で、また
別に保持装置を用いることなく変位状態を保持できる変
位素子並びにそれを用いたリレー装置を提供することを
その課題とする。
されたもので、消費電力が少なく、発熱が小量で、また
別に保持装置を用いることなく変位状態を保持できる変
位素子並びにそれを用いたリレー装置を提供することを
その課題とする。
さらに前記課題に加え、変位素子それ自身が温度を検知
し、従って他の別の温度検出機構を用いることなく、所
定温度に達すると変位状態を初期歪み状態に戻すことが
できるリレー装置を提供するものである。
し、従って他の別の温度検出機構を用いることなく、所
定温度に達すると変位状態を初期歪み状態に戻すことが
できるリレー装置を提供するものである。
［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために、本発明では、所定電
界を印加したとき誘起される反強誘電相から強誘電相へ
の相転移によりデジタル的に変位し、電界遮断後も強誘
電相を維持する強誘電体形状記憶性セラミックス素子
と、前記形状記憶性セラミックス素子の両面に形成され
た電極とからなり、前記形状記憶性セラミックス素子に
所定電界を印加して形状記憶性セラミックス素子をデジ
タル的に変位させ、電界遮断後もその変位状態を継続さ
せることができる構成を採用した。
界を印加したとき誘起される反強誘電相から強誘電相へ
の相転移によりデジタル的に変位し、電界遮断後も強誘
電相を維持する強誘電体形状記憶性セラミックス素子
と、前記形状記憶性セラミックス素子の両面に形成され
た電極とからなり、前記形状記憶性セラミックス素子に
所定電界を印加して形状記憶性セラミックス素子をデジ
タル的に変位させ、電界遮断後もその変位状態を継続さ
せることができる構成を採用した。
また、本発明では、所定電界を印加したとき誘起される
反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に
変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する第１と第２の
強誘電体形状記憶性セラミックス素子と、前記第１と第
２の形状記憶性セラミックス素子の両面に形成された電
極とからなり、前記第１と第２の形状記憶性セラミック
ス素子を積層し、第１の形状記憶性セラミックス素子に
所定電界を印加して変位させ、電界遮断後もその変位状
態を継続させる構成も採用している。
反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に
変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する第１と第２の
強誘電体形状記憶性セラミックス素子と、前記第１と第
２の形状記憶性セラミックス素子の両面に形成された電
極とからなり、前記第１と第２の形状記憶性セラミック
ス素子を積層し、第１の形状記憶性セラミックス素子に
所定電界を印加して変位させ、電界遮断後もその変位状
態を継続させる構成も採用している。
また、本発明では、所定電界を印加したとき誘起される
反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に
変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状
記憶性セラミックス素子を複数個積層させた積層体と、
前記積層体の両側面に各側面で千鳥状になるように積層
体の一段置きに配置された絶縁部と、前記絶縁部を通り
積層方向に連続して形成された金属導体部とからなり、
前記金属導体部に所定電界を印加して積層体を積層方向
に変位させ、電界遮断後もその変位状態を継続させる構
成も採用した。
反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に
変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状
記憶性セラミックス素子を複数個積層させた積層体と、
前記積層体の両側面に各側面で千鳥状になるように積層
体の一段置きに配置された絶縁部と、前記絶縁部を通り
積層方向に連続して形成された金属導体部とからなり、
前記金属導体部に所定電界を印加して積層体を積層方向
に変位させ、電界遮断後もその変位状態を継続させる構
成も採用した。
さらに、本発明では、所定電界を印加したとき誘起され
る反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的
に変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形
状記憶性セラミックス素子と、前記形状記憶性セラミッ
クス素子のデジタル的変位に従って可動し、電気接点を
オンオフさせる可動子を有し、所定電界を印加して形状
記憶性セラミックス素子をデジタル的に変位させ電気接
点をオンオフいずれかの平常状態から反転するととも
に、電界遮断後も強誘電相を維持させその反転状態を継
続させる構成も採用している。
る反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的
に変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形
状記憶性セラミックス素子と、前記形状記憶性セラミッ
クス素子のデジタル的変位に従って可動し、電気接点を
オンオフさせる可動子を有し、所定電界を印加して形状
記憶性セラミックス素子をデジタル的に変位させ電気接
点をオンオフいずれかの平常状態から反転するととも
に、電界遮断後も強誘電相を維持させその反転状態を継
続させる構成も採用している。
また、本発明では、所定電界を印加したとき誘起される
反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に
変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状
記憶性セラミックス素子を複数個積層させた積層体と、
前記積層体の両側面に各側面で千鳥状になるように積層
体の一段置きに配置された絶縁部と、前記絶縁部を通り
積層方向に連続して形成された金属導体部と、前記積層
体のデジタル的変位に従って可動し、電気接点をオンオ
フさせる可動子を有し、前記金属導体部に所定電界を印
加して積層体を積層方向に変位させ電気接点をオンオフ
いずれかの平常状態から反転するとともに、電界遮断後
も強誘電相を維持させその反転状態を継続させる構成も
採用した。
反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に
変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状
記憶性セラミックス素子を複数個積層させた積層体と、
前記積層体の両側面に各側面で千鳥状になるように積層
体の一段置きに配置された絶縁部と、前記絶縁部を通り
積層方向に連続して形成された金属導体部と、前記積層
体のデジタル的変位に従って可動し、電気接点をオンオ
フさせる可動子を有し、前記金属導体部に所定電界を印
加して積層体を積層方向に変位させ電気接点をオンオフ
いずれかの平常状態から反転するとともに、電界遮断後
も強誘電相を維持させその反転状態を継続させる構成も
採用した。
また、本発明では、所定電界を印加したとき誘起される
反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に
変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状
記憶性セラミックス素子と、前記形状記憶性セラミック
ス素子のデジタル的変位に従って可動し、電気接点をオ
ンオフさせる可動子を有し、所定電界を印加して形状記
憶性セラミックス素子をデジタル的に変位させ電気接点
をオンオフいずれかの平常状態から反転するとともに、
所定温度にして電気接点を再び平常状態に復帰させるこ
とができる構成も採用した。
反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に
変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状
記憶性セラミックス素子と、前記形状記憶性セラミック
ス素子のデジタル的変位に従って可動し、電気接点をオ
ンオフさせる可動子を有し、所定電界を印加して形状記
憶性セラミックス素子をデジタル的に変位させ電気接点
をオンオフいずれかの平常状態から反転するとともに、
所定温度にして電気接点を再び平常状態に復帰させるこ
とができる構成も採用した。
更に、本発明では、所定電界を印加したとき誘起される
反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に
変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状
記憶性セラミックス素子を複数個積層させた積層体と、
前記積層体の両側面に各側面で千鳥状になるように積層
体の一段置きに配置された絶縁部と、前記絶縁部を通り
積層方向に連続して形成された金属導体部と、前記積層
体のデジタル的変位に従って可動し、電気接点をオンオ
フさせる可動子を有し、前記金属導体部に所定電界を印
加して積層体を積層方向に変位させ電気接点をオンオフ
いずれかの平常状態から反転するとともに、所定温度に
して電気接点を再び平常状態に復帰させることができる
構成も採用した。
反強誘電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に
変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状
記憶性セラミックス素子を複数個積層させた積層体と、
前記積層体の両側面に各側面で千鳥状になるように積層
体の一段置きに配置された絶縁部と、前記絶縁部を通り
積層方向に連続して形成された金属導体部と、前記積層
体のデジタル的変位に従って可動し、電気接点をオンオ
フさせる可動子を有し、前記金属導体部に所定電界を印
加して積層体を積層方向に変位させ電気接点をオンオフ
いずれかの平常状態から反転するとともに、所定温度に
して電気接点を再び平常状態に復帰させることができる
構成も採用した。
［作用］ このような構成では、強誘電体形状記憶性セラミックス
素子に所定の所定電界を印加したとき形状記憶性セラミ
ックス素子は、反強誘電相から強誘電相へ相転移し、そ
れにより形状記憶性セラミックス素子はデジタル的に変
位する。その場合、形状記憶性セラミックス素子は、そ
の組成に従い、電界遮断後も強誘電相を維持し、その変
位状態を保持することができ、強誘電相の歪み状態を記
憶する効果が得られる。本発明では、この性質を利用し
て変位素子を形成している。これをリレー装置に利用し
た場合、このような形状記憶性を有するセラミックス素
子のデジタル的変位に従って可動し、電気接点をオンオ
フさせる可動子を設け、形状記憶性セラミックス素子に
所定電界を印加してデジタル的に変位させ可動子を介し
て電気接点をオン状態にするとともに、電界遮断後も強
誘電相を維持させオン状態を継続させるようにしてい
る。
素子に所定の所定電界を印加したとき形状記憶性セラミ
ックス素子は、反強誘電相から強誘電相へ相転移し、そ
れにより形状記憶性セラミックス素子はデジタル的に変
位する。その場合、形状記憶性セラミックス素子は、そ
の組成に従い、電界遮断後も強誘電相を維持し、その変
位状態を保持することができ、強誘電相の歪み状態を記
憶する効果が得られる。本発明では、この性質を利用し
て変位素子を形成している。これをリレー装置に利用し
た場合、このような形状記憶性を有するセラミックス素
子のデジタル的変位に従って可動し、電気接点をオンオ
フさせる可動子を設け、形状記憶性セラミックス素子に
所定電界を印加してデジタル的に変位させ可動子を介し
て電気接点をオン状態にするとともに、電界遮断後も強
誘電相を維持させオン状態を継続させるようにしてい
る。
また、このようなリレー装置において、形状記憶性セラ
ミックス素子に所定電界を印加してデジタル的に変位さ
せ可動子を介して電気接点をオン（あるいはオフ）の状
態から反転するとともに、所定温度にして電気接点を再
びオン（あるいはオフ）の状態に復帰させるようにして
いる。
ミックス素子に所定電界を印加してデジタル的に変位さ
せ可動子を介して電気接点をオン（あるいはオフ）の状
態から反転するとともに、所定温度にして電気接点を再
びオン（あるいはオフ）の状態に復帰させるようにして
いる。
［実施例］ 以下、図面に示す実施例に従い本発明を詳細に説明す
る。
る。
例えば、ジルコン酸チタン酸鉛系セラミックス素子に電
界を印加すると、そのセラミックス素子の反強誘電相
が、ある臨界電界以上で突然強誘電相に相転移する。そ
の際、比較的等方的に0.1％程度の大きな線膨張歪みを
示し、この相転移によりセラミックス素子は、デジタル
的に変位することが知られている。この場合、このセラ
ミックスの形状変化には、電界を切ると元の状態に戻る
第１種材料と、電界を切っても強誘電相の状態が維持さ
れる第２種材料があることがわかっている。
界を印加すると、そのセラミックス素子の反強誘電相
が、ある臨界電界以上で突然強誘電相に相転移する。そ
の際、比較的等方的に0.1％程度の大きな線膨張歪みを
示し、この相転移によりセラミックス素子は、デジタル
的に変位することが知られている。この場合、このセラ
ミックスの形状変化には、電界を切ると元の状態に戻る
第１種材料と、電界を切っても強誘電相の状態が維持さ
れる第２種材料があることがわかっている。
第１図（ａ）〜（ｃ）には、例えば、 （Pb0.99Nb0.02） ［（Zr0.6Sn0.4）１−y Tiy］0.98O3 （以下PNZSTという）で表される強誘電体形状記憶性セ
ラミックスに電界を印加したときの電界誘起歪み特性
（横効果）が図示されている。
ラミックスに電界を印加したときの電界誘起歪み特性
（横効果）が図示されている。
第１図（ａ）は、ｙ＝0.060のときの特性で、電界がV2
とのとき反強誘電相が強誘電相に相転移しΔＬの歪み変
位を起こす。電界をV2からV1に減少するまではその変位
量を維持しており、典型的な二重履歴曲線となり、電界
の減少により変位は元に戻るので上述した第１種の材料
となる。この場合、相転移における変化量（ΔL/L＝8x1
0-4と比較して反強誘電状態あるいは強誘電状態での歪
みの電界依存性は小さく、歪みのオンオフ状態が実現さ
れており、「デジタル的な変位素子」としての使用が可
能になる。
とのとき反強誘電相が強誘電相に相転移しΔＬの歪み変
位を起こす。電界をV2からV1に減少するまではその変位
量を維持しており、典型的な二重履歴曲線となり、電界
の減少により変位は元に戻るので上述した第１種の材料
となる。この場合、相転移における変化量（ΔL/L＝8x1
0-4と比較して反強誘電状態あるいは強誘電状態での歪
みの電界依存性は小さく、歪みのオンオフ状態が実現さ
れており、「デジタル的な変位素子」としての使用が可
能になる。
チタン含有量が上述したPNZST系より少し多い組成（ｙ
＝0.063）の場合、一旦強誘電相が誘起されると、第１
図（ｂ）に図示したように電界をVo＝０にしても反強誘
電相に戻ることはなく、「強誘電相の歪み状態を記憶す
る効果」を示すようになる。これは、第２種の材料とな
り、元の反強誘電相に戻すためには、逆バイアス電界を
印加しなければならない。
＝0.063）の場合、一旦強誘電相が誘起されると、第１
図（ｂ）に図示したように電界をVo＝０にしても反強誘
電相に戻ることはなく、「強誘電相の歪み状態を記憶す
る効果」を示すようになる。これは、第２種の材料とな
り、元の反強誘電相に戻すためには、逆バイアス電界を
印加しなければならない。
また、第１図（ｃ）に図示したように、更にチタン含有
量を増加した場合には（ｙ＝0.065）、一旦誘起された
強誘電相は、電界を増減させるサイクルではもはや反強
誘電相に戻ることはなく、初期歪み状態を得るには、約
50℃まで昇温アニールする必要がある。
量を増加した場合には（ｙ＝0.065）、一旦誘起された
強誘電相は、電界を増減させるサイクルではもはや反強
誘電相に戻ることはなく、初期歪み状態を得るには、約
50℃まで昇温アニールする必要がある。
本発明は、上述した「強誘電相の歪み状態を記憶する効
果」を有する第２種材料（ｙ＝0.063）及び「昇温によ
り初期歪み状態に戻る効果」を有する第３種材料（ｙ＝
0.065）を用いて、変位素子を形成するようにしたもの
である。このように形成された変位素子の一実施例が第
２図に図示されている。同図において、「強誘電相の歪
み状態を記憶する効果」を有する第２種材料（ｙ＝0.06
3）からなる焼結バルクから厚さ0.2mm、長さ22mm、幅8m
mの短冊状試料を切りだし、形状記憶性セラミックス素
子１、２を形成し、それぞれ銀電極３、４、５を焼き付
け、２枚の形状記憶性セラミックス素子を貼り合わせ
て、これを保持部材６で保持して変位素子10を作製し
た。
果」を有する第２種材料（ｙ＝0.063）及び「昇温によ
り初期歪み状態に戻る効果」を有する第３種材料（ｙ＝
0.065）を用いて、変位素子を形成するようにしたもの
である。このように形成された変位素子の一実施例が第
２図に図示されている。同図において、「強誘電相の歪
み状態を記憶する効果」を有する第２種材料（ｙ＝0.06
3）からなる焼結バルクから厚さ0.2mm、長さ22mm、幅8m
mの短冊状試料を切りだし、形状記憶性セラミックス素
子１、２を形成し、それぞれ銀電極３、４、５を焼き付
け、２枚の形状記憶性セラミックス素子を貼り合わせ
て、これを保持部材６で保持して変位素子10を作製し
た。
このような構成において、形状記憶性セラミックス素子
１のみに電極４、５を介して第３図に図示したように約
500Vの電圧を印加する。このとき形状記憶性セラミック
ス素子１は、反強誘電相から強誘電相への相転移により
Ｘ方向にデジタル的に変位し、その変位量は、第３図に
図示したように約100μｍとなる。その後、印加電圧を
０としても形状記憶性セラミックス素子１は元の状態に
復帰せず、強誘電相を維持し変位したままの状態を保持
しており、形状記憶性を示す。形状記憶性セラミックス
素子を元の状態に戻すためには、約100Vの逆電圧を印加
しなければならない。第３図からこの変位素子10では、
反強誘電相オフ状態と、強誘電相オン状態で、約50μｍ
以上の変位差が得らる。
１のみに電極４、５を介して第３図に図示したように約
500Vの電圧を印加する。このとき形状記憶性セラミック
ス素子１は、反強誘電相から強誘電相への相転移により
Ｘ方向にデジタル的に変位し、その変位量は、第３図に
図示したように約100μｍとなる。その後、印加電圧を
０としても形状記憶性セラミックス素子１は元の状態に
復帰せず、強誘電相を維持し変位したままの状態を保持
しており、形状記憶性を示す。形状記憶性セラミックス
素子を元の状態に戻すためには、約100Vの逆電圧を印加
しなければならない。第３図からこの変位素子10では、
反強誘電相オフ状態と、強誘電相オン状態で、約50μｍ
以上の変位差が得らる。
第４図には、第２図に示した変位素子10をリレーに利用
した実施例が図示されている。同図において、第２図に
図示した構成の変位素子10は、保持部材12に保持されて
ベース11に取り付けられる。所定電界（約500V）を変位
素子10に印加して誘起される変位は、リーフ状のバネ13
を介して伝達され、可動子14をスナップ的に変位させそ
れにより電気接点15をオンにする。このように接点がオ
ン状態になったあと電圧の印加を遮断しても変位素子10
の形状記憶性セラミックスはその強誘電相を維持してお
り、別に保持回路を必要とすることなくオン状態を継続
させることができる。このオン状態を解除しオフとする
には、逆電圧（約−100V）を印加すればよい。このリレ
ーは、−100Vと500Vのステップ電界の印加に対して遅れ
時間10msecでオンオフし、高応答性のキープリレー（駆
動入力電源が遮断したときもオン状態が維持できるリレ
ー）が得られる。
した実施例が図示されている。同図において、第２図に
図示した構成の変位素子10は、保持部材12に保持されて
ベース11に取り付けられる。所定電界（約500V）を変位
素子10に印加して誘起される変位は、リーフ状のバネ13
を介して伝達され、可動子14をスナップ的に変位させそ
れにより電気接点15をオンにする。このように接点がオ
ン状態になったあと電圧の印加を遮断しても変位素子10
の形状記憶性セラミックスはその強誘電相を維持してお
り、別に保持回路を必要とすることなくオン状態を継続
させることができる。このオン状態を解除しオフとする
には、逆電圧（約−100V）を印加すればよい。このリレ
ーは、−100Vと500Vのステップ電界の印加に対して遅れ
時間10msecでオンオフし、高応答性のキープリレー（駆
動入力電源が遮断したときもオン状態が維持できるリレ
ー）が得られる。
第５図には、本発明の他の実施例が図示されている。こ
の実施例の場合、変位素子は、所定電界を印加したとき
誘起される反強誘電相から強誘電相への相転移によりデ
ジタル的に変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強
誘電体形状記憶性セラミックス素子20を複数個の積層し
た積層体30から構成される。この積層体の両側面に各側
面で千鳥状になるように積層体の一段置きに絶縁部21が
配置される。更に、この絶縁部21を通り積層方向に連続
して形成された金属導体部23が形成される。この場合、
形状記憶性セラミックス素子20は、0.2mmの厚さで約40
個積層される。
の実施例の場合、変位素子は、所定電界を印加したとき
誘起される反強誘電相から強誘電相への相転移によりデ
ジタル的に変位し、電界遮断後も強誘電相を維持する強
誘電体形状記憶性セラミックス素子20を複数個の積層し
た積層体30から構成される。この積層体の両側面に各側
面で千鳥状になるように積層体の一段置きに絶縁部21が
配置される。更に、この絶縁部21を通り積層方向に連続
して形成された金属導体部23が形成される。この場合、
形状記憶性セラミックス素子20は、0.2mmの厚さで約40
個積層される。
このような構成において、金属導体部23に所定電界（約
500V）を印加すると、積層体30の各形状記憶性セラミッ
クス素子20には、それぞれデジタル的変位が発生し、そ
れが累積されて、積層体はＸ、Ｘ′方向に変位する。そ
の場合、第２図の実施例と同様に、積層体からなる変位
素子は、電界遮断後もその変位状態を継続させることが
できる。また、元の状態に復帰させるには、同様に、例
えば、逆方向に約100Vの電圧を印加するようにする。
500V）を印加すると、積層体30の各形状記憶性セラミッ
クス素子20には、それぞれデジタル的変位が発生し、そ
れが累積されて、積層体はＸ、Ｘ′方向に変位する。そ
の場合、第２図の実施例と同様に、積層体からなる変位
素子は、電界遮断後もその変位状態を継続させることが
できる。また、元の状態に復帰させるには、同様に、例
えば、逆方向に約100Vの電圧を印加するようにする。
第６図は第５図の積層体30からなる変位素子をリレーに
用いた実施例を示す。同図において積層体30は基板31に
取り付けられた押し上げ部32と、基板31に取り付けられ
支持体33と、第１の可動部35に取り付けられた支持体34
を介して押し上げ部36、37の間に支持される。第１の可
動部35はヒンジ部38を介して基板31と接続している。
又、第２の可動部40はヒンジ部39を介して第１の可動部
と接続している。またアーム41はリングバネ43を介して
基板31及びリングバネ42を介して第２の可動部と接続し
ている。
用いた実施例を示す。同図において積層体30は基板31に
取り付けられた押し上げ部32と、基板31に取り付けられ
支持体33と、第１の可動部35に取り付けられた支持体34
を介して押し上げ部36、37の間に支持される。第１の可
動部35はヒンジ部38を介して基板31と接続している。
又、第２の可動部40はヒンジ部39を介して第１の可動部
と接続している。またアーム41はリングバネ43を介して
基板31及びリングバネ42を介して第２の可動部と接続し
ている。
このような構成において積層体30に約500Vの電界を印加
すると、積層体の形状記憶性セラミックス素子はＸ方向
に変位し、この変位は押し上げ部36,37、第１の可動部3
5、第２の可動部40、及びリングバネ42,43を介してアー
ム41に伝達され、アーム41をＹ方向に変位させる。その
方向には、電気接点44が配置されており、それにより電
気接点はオン状態にされる。このオン状態は、電界遮断
後も各形状記憶性セラミックス素子20が強誘電相を維持
することから、逆バイアスを印加するまで継続させるこ
とができる。従って、第４図に示した実施例と同様なキ
ープリレーを構成することができる。
すると、積層体の形状記憶性セラミックス素子はＸ方向
に変位し、この変位は押し上げ部36,37、第１の可動部3
5、第２の可動部40、及びリングバネ42,43を介してアー
ム41に伝達され、アーム41をＹ方向に変位させる。その
方向には、電気接点44が配置されており、それにより電
気接点はオン状態にされる。このオン状態は、電界遮断
後も各形状記憶性セラミックス素子20が強誘電相を維持
することから、逆バイアスを印加するまで継続させるこ
とができる。従って、第４図に示した実施例と同様なキ
ープリレーを構成することができる。
変位素子は「強誘電相の歪み状態を記憶する効果」を有
する第２種材料（ｙ＝0.063）に限定されるものではな
く、「昇温により初期歪み状態に戻る効果」を有する第
３種材料（ｙ＝0.065）を用いてもよい。この第３種材
料の変位素子を用いたキープリレーの実施例は前記第４
図、第６図と同じく構成することができ、このリレー装
置は、変位素子それ自身が温度を検知し、電気接点をオ
フ状態にすることができる。従ってこのリレー装置は電
気接点オンオフ機構、オン状態保持機構に加へ、更に温
度検出、オフ機構を合せ持つ多機能複合装置として機能
可能なものである。
する第２種材料（ｙ＝0.063）に限定されるものではな
く、「昇温により初期歪み状態に戻る効果」を有する第
３種材料（ｙ＝0.065）を用いてもよい。この第３種材
料の変位素子を用いたキープリレーの実施例は前記第４
図、第６図と同じく構成することができ、このリレー装
置は、変位素子それ自身が温度を検知し、電気接点をオ
フ状態にすることができる。従ってこのリレー装置は電
気接点オンオフ機構、オン状態保持機構に加へ、更に温
度検出、オフ機構を合せ持つ多機能複合装置として機能
可能なものである。
［効果］ 以上説明したように、本発明では、形状記憶性セラミッ
クス素子に所定電界を印加して形状記憶性セラミックス
素子をデジタル的に変位させ、電界遮断後もその変位状
態を継続させることができるので、強誘電相の歪み状態
を記憶する効果を利用して、少ない消費電力でかつ高応
答性のある変位素子が得られる。
クス素子に所定電界を印加して形状記憶性セラミックス
素子をデジタル的に変位させ、電界遮断後もその変位状
態を継続させることができるので、強誘電相の歪み状態
を記憶する効果を利用して、少ない消費電力でかつ高応
答性のある変位素子が得られる。
この変位素子をリレー装置に利用した場合、電界遮断後
も強誘電相を維持させオン状態を継続させることができ
るので、別に保持回路を用いることなく変位状態を保持
させることができ、高応答性で、小型化された消費電力
の少ないリレー装置を得ることができる。
も強誘電相を維持させオン状態を継続させることができ
るので、別に保持回路を用いることなく変位状態を保持
させることができ、高応答性で、小型化された消費電力
の少ないリレー装置を得ることができる。
更に、変位素子として、「昇温により初期歪み状態を得
る」第３種材料（ｙ＝0.065）を用いると、電気接点を
オフするのに際し、他の別な温度検出機構を用いること
なく、変位素子それ自身が所定温度を検知し、接点をオ
フすることが可能となり、温度検出リレーを得ることが
できる。
る」第３種材料（ｙ＝0.065）を用いると、電気接点を
オフするのに際し、他の別な温度検出機構を用いること
なく、変位素子それ自身が所定温度を検知し、接点をオ
フすることが可能となり、温度検出リレーを得ることが
できる。
第１図（ａ）〜（ｃ）は、本発明に用いられる形状記憶
性セラミックス素子の電界歪み特性を示した特性図、第
２図は、本発明の変位素子の構成を示す構成図、第３図
は、第２図の変位素子の変位特性を示した特性図、第４
図は、第２図の変位素子を用いたリレーの構成を示す斜
視図、第５図（ａ）、（ｂ）は、形状記憶性セラミック
ス素子を積層体にした実施例の断面図及び斜視図、第６
図は、第５図の積層体を用いたリレーの構成を示す断面
図である。 １、２…形状記憶性セラミックス素子 ３、４、５…電極 10…変位素子 20…形状記憶性セラミックス素子 21…絶縁部 22…金属導体部
性セラミックス素子の電界歪み特性を示した特性図、第
２図は、本発明の変位素子の構成を示す構成図、第３図
は、第２図の変位素子の変位特性を示した特性図、第４
図は、第２図の変位素子を用いたリレーの構成を示す斜
視図、第５図（ａ）、（ｂ）は、形状記憶性セラミック
ス素子を積層体にした実施例の断面図及び斜視図、第６
図は、第５図の積層体を用いたリレーの構成を示す断面
図である。 １、２…形状記憶性セラミックス素子 ３、４、５…電極 10…変位素子 20…形状記憶性セラミックス素子 21…絶縁部 22…金属導体部
Claims (7)
- 【請求項１】所定電界を印加したとき誘起される反強誘
電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に変位
し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状記憶
性セラミックス素子と、 前記形状記憶性セラミックス素子の両面に形成された電
極とからなり、 前記形状記憶性セラミックス素子に所定電界を印加して
形状記憶性セラミックス素子をデジタル的に変位させ、
電界遮断後もその変位状態を継続させることができるこ
とを特徴とする変位素子。 - 【請求項２】所定電界を印加したとき誘起される反強誘
電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に変位
し、電界遮断後も強誘電相を維持する第１と第２の強誘
電体形状記憶性セラミックス素子と、 前記第１と第２の形状記憶性セラミックス素子の両面に
形成された電極とからなり、 前記第１と第２の形状記憶性セラミックス素子を積層
し、第１の形状記憶性セラミックス素子に所定電界を印
加して変位させ、電界遮断後もその変位状態を継続させ
ることができることを特徴とする変位素子。 - 【請求項３】所定電界を印加したとき誘起される反強誘
電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に変位
し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状記憶
性セラミックス素子を複数個積層させた積層体と、 前記積層体の両側面に各側面で千鳥状になるように積層
体の一段置きに配置された絶縁部と、 前記絶縁部を通り積層方向に連続して形成された金属導
体部とからなり、 前記金属導体部に所定電界を印加して積層体を積層方向
に変位させ、電界遮断後もその変位状態を継続させるこ
とができることを特徴とする変位素子。 - 【請求項４】所定電界を印加したとき誘起される反強誘
電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に変位
し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状記憶
性セラミックス素子と、 前記形状記憶性セラミックス素子のデジタル的変位に従
って可動し、電気接点をオンオフさせる可動子を有し、 所定電界を印加して形状記憶性セラミックス素子をデジ
タル的に変位させ電気接点をオンオフいずれかの平常状
態から反転するとともに、電界遮断後も強誘電相を維持
させその反転状態を継続させることができることを特徴
とするリレー装置。 - 【請求項５】所定電界を印加したとき誘起される反強誘
電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に変位
し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状記憶
性セラミックス素子を複数個積層させた積層体と、 前記積層体の両側面に各側面で千鳥状になるように積層
体の一段置きに配置された絶縁部と、 前記絶縁部を通り積層方向に連続して形成された金属導
体部と、 前記積層体のデジタル的変位に従って可動し、電気接点
をオンオフさせる可動子を有し、 前記金属導体部に所定電界を印加して積層体を積層方向
に変位させ電気接点をオンオフいずれかの平常状態から
反転するとともに、電界遮断後も強誘電相を維持させそ
の反転状態を継続させることができることを特徴とする
リレー装置。 - 【請求項６】所定電界を印加したとき誘起される反強誘
電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に変位
し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状記憶
性セラミックス素子と、 前記形状記憶性セラミックス素子のデジタル的変位に従
って可動し、電気接点をオンオフさせる可動子を有し、 所定電界を印加して形状記憶性セラミックス素子をデジ
タル的に変位させ電気接点をオンオフいずれかの平常状
態から反転するとともに、 所定温度にして電気接点を再び平常状態に復帰させるこ
とができることを特徴とするリレー装置。 - 【請求項７】所定電界を印加したとき誘起される反強誘
電相から強誘電相への相転移によりデジタル的に変位
し、電界遮断後も強誘電相を維持する強誘電体形状記憶
性セラミックス素子を複数個積層させた積層体と、 前記積層体の両側面に各側面で千鳥状になるように積層
体の一段置きに配置された絶縁部と、 前記絶縁部を通り積層方向に連続して形成された金属導
体部と、 前記積層体のデジタル的変位に従って可動し、電気接点
をオンオフさせる可動子を有し、 前記金属導体部に所定電界を印加して積層体を積層方向
に変位させ電気接点をオンオフいずれかの平常状態から
反転するとともに、 所定温度にして電気接点を再び平常状態に復帰させるこ
とができることを特徴とするリレー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14522389A JPH07101588B2 (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 変位素子及びそれを用いたリレー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14522389A JPH07101588B2 (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 変位素子及びそれを用いたリレー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0311516A JPH0311516A (ja) | 1991-01-18 |
| JPH07101588B2 true JPH07101588B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=15380199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14522389A Expired - Lifetime JPH07101588B2 (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 変位素子及びそれを用いたリレー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07101588B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2671175B2 (ja) * | 1991-11-29 | 1997-10-29 | 株式会社タイテック | 自己保持型表示装置 |
| JP3551357B2 (ja) * | 1999-05-17 | 2004-08-04 | セイコーエプソン株式会社 | アクチュエータ、インクジェット式記録ヘッド及びインクジェットプリンタ |
| JP3470685B2 (ja) * | 1999-08-16 | 2003-11-25 | 日本碍子株式会社 | 電圧コンバータ |
| WO2018164048A1 (ja) * | 2017-03-06 | 2018-09-13 | 株式会社村田製作所 | 複合酸化物 |
-
1989
- 1989-06-09 JP JP14522389A patent/JPH07101588B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0311516A (ja) | 1991-01-18 |
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