JPS59222979A - 圧電バイモルフ装置 - Google Patents
圧電バイモルフ装置Info
- Publication number
- JPS59222979A JPS59222979A JP58098667A JP9866783A JPS59222979A JP S59222979 A JPS59222979 A JP S59222979A JP 58098667 A JP58098667 A JP 58098667A JP 9866783 A JP9866783 A JP 9866783A JP S59222979 A JPS59222979 A JP S59222979A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- piezoelectric element
- bimorph
- piezoelectric bimorph
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- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
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】
く発明の分野〉
この発明は１口Ｉ動接触片の駆動源として圧電素ｒ−を
使用したリレーなどに使用される圧電バイモルフ装置に
関するものである。
使用したリレーなどに使用される圧電バイモルフ装置に
関するものである。
〈従来技術とその問題点〉
近年、低消費電力化を目的として、かつ発熱、ノイズの
低減を目的として、たとえば可動接触片の駆動源に圧電
素子（圧電バイモルフ）を使用したリレーが提案されて
いる。
低減を目的として、たとえば可動接触片の駆動源に圧電
素子（圧電バイモルフ）を使用したリレーが提案されて
いる。
この種のリレーは、たとえは第４図に示すように一対の
圧電素子Ｐ１．Ｐ２を接合して圧電バイモルフＭを形成
し、各圧電素子Ｐｉ、Ｐ２の分極方向ｅ１．ｅ２をその
幅方向へ同一にするとともに、直流電源Ｅに接続された
駆動回路Ｗにおける正電位出力端子０１を上記圧電バイ
モルフＭの中間電極ａに、負′屯位出力端子０２を圧電
バイモルフＭの表面電極す、ｃにそれぞれ接続すること
により、スイッチＳを閉成したとき、分極方向ｅ１と同
一方向の電界が印加される圧電素子ＰＩは収縮し、分極
方向ｅ２と異方向の電界が印加される圧゛市素子Ｐ２は
伸長する。このため、片持支持された上記圧電バイモル
フＭは仮想線で示すように、その自由端部の変位、％Ｈ
をもって変形し、たとえはこの自由端部に装着された図
示しない連結片（カード）を介して、あるいは直接に可
動接触片を押圧することにより、可動接点を固定接点に
対して接離させることができる。
圧電素子Ｐ１．Ｐ２を接合して圧電バイモルフＭを形成
し、各圧電素子Ｐｉ、Ｐ２の分極方向ｅ１．ｅ２をその
幅方向へ同一にするとともに、直流電源Ｅに接続された
駆動回路Ｗにおける正電位出力端子０１を上記圧電バイ
モルフＭの中間電極ａに、負′屯位出力端子０２を圧電
バイモルフＭの表面電極す、ｃにそれぞれ接続すること
により、スイッチＳを閉成したとき、分極方向ｅ１と同
一方向の電界が印加される圧電素子ＰＩは収縮し、分極
方向ｅ２と異方向の電界が印加される圧゛市素子Ｐ２は
伸長する。このため、片持支持された上記圧電バイモル
フＭは仮想線で示すように、その自由端部の変位、％Ｈ
をもって変形し、たとえはこの自由端部に装着された図
示しない連結片（カード）を介して、あるいは直接に可
動接触片を押圧することにより、可動接点を固定接点に
対して接離させることができる。
つぎに、スイッチＳを開放すると、各圧電素子Ｐｉ 、
Ｐ２の充’ｆ［電荷は放電され、その圧電バイモルフＭ
の自由端部は実線で示すように原状復帰する。このとき
の圧゛屯バイモルフＭの復帰特性は、第５図に示すよう
にスイッチＳを開放した時点ｔｏにおいて、動作電圧Ｅ
から減少するコンデンサの放電特性ｖ１にしたがい、圧
電バイモルフＭの復帰速度を」二記コンデンサの放電特
性７１以上に早めることができなかった。
Ｐ２の充’ｆ［電荷は放電され、その圧電バイモルフＭ
の自由端部は実線で示すように原状復帰する。このとき
の圧゛屯バイモルフＭの復帰特性は、第５図に示すよう
にスイッチＳを開放した時点ｔｏにおいて、動作電圧Ｅ
から減少するコンデンサの放電特性ｖ１にしたがい、圧
電バイモルフＭの復帰速度を」二記コンデンサの放電特
性７１以上に早めることができなかった。
すなわち、上記圧電バイモルフＭの復帰速度を早くする
ためには、上記各圧電素子Ｐ１．Ｐ２の充゛心電荷を放
電させるための放電抵抗（図示せず）の抵抗値を小さく
する必要があるけれども、このように抵抗値を小にする
と、圧電バイモルフＭの動作時の消費電力が増大し、低
消費電力化に障害をもたらす。
ためには、上記各圧電素子Ｐ１．Ｐ２の充゛心電荷を放
電させるための放電抵抗（図示せず）の抵抗値を小さく
する必要があるけれども、このように抵抗値を小にする
と、圧電バイモルフＭの動作時の消費電力が増大し、低
消費電力化に障害をもたらす。
また、スイッチＳを開放して、各圧電素子Ｐ１、Ｐ２の
充電電荷を放電させて、その圧電バイモルフＭの自由端
部な原状に復帰させようとしても、第４図の点線で示す
ように圧電バイモルフＭの自由端部が原状に復帰しない
で残留変位りが存在し、′１ｐＪ５図の破線で示すよう
な特性Ｈ１にしたかつて変位し、正確な復帰位置制御が
できず、このため、リレーなどにおける接点間隔を十分
に確保できない欠点があった。
充電電荷を放電させて、その圧電バイモルフＭの自由端
部な原状に復帰させようとしても、第４図の点線で示す
ように圧電バイモルフＭの自由端部が原状に復帰しない
で残留変位りが存在し、′１ｐＪ５図の破線で示すよう
な特性Ｈ１にしたかつて変位し、正確な復帰位置制御が
できず、このため、リレーなどにおける接点間隔を十分
に確保できない欠点があった。
〈発明の目的〉
この発明は上記欠点を解消するためになされたもので、
圧電バイモルフを低消費電力で駆動させるとともに、圧
電バイモルフの応答速度を早め、かつ残留変位のない正
確な復帰位置制御ができる圧電／へイモルフ装置を提供
することを目的とする。
圧電バイモルフを低消費電力で駆動させるとともに、圧
電バイモルフの応答速度を早め、かつ残留変位のない正
確な復帰位置制御ができる圧電／へイモルフ装置を提供
することを目的とする。
く発明の構成と効果〉
この発明による圧電バイモルフ装置は、中間電極を介し
一対の圧゛屯素子かその幅方向へ分極方向を互いに逆向
きにして接合されてなる圧電バイモルフと、この圧電バ
イモルフのうちの一方の圧電素子に対し動作時にその分
極方向と同一方向へ゛電界を印加する駆動回路とを備え
、この駆動回路は復帰時に−・方の圧電素子の充電電荷
による電界か、他方の圧′屯素子に対してその分極方向
と同一方向へ印加されるように構成されている。
一対の圧゛屯素子かその幅方向へ分極方向を互いに逆向
きにして接合されてなる圧電バイモルフと、この圧電バ
イモルフのうちの一方の圧電素子に対し動作時にその分
極方向と同一方向へ゛電界を印加する駆動回路とを備え
、この駆動回路は復帰時に−・方の圧電素子の充電電荷
による電界か、他方の圧′屯素子に対してその分極方向
と同一方向へ印加されるように構成されている。
１、、記構成において、−力の圧電素子に電圧を印加し
、他方の圧゛屯素子に゛市川を印加しない動作状ｊｒに
おいては、一方の圧゛市、素ｔに電圧が印加されること
によって発生する電界方向を、この圧電上ｒ−の分極方
向と同一にすることによって、分極方向と同一方向の電
界が印加される一方の圧電素子は収縮する。そのため１
片持支持された」−記圧電ハイモルフはその自由端部側
が変位する。
、他方の圧゛屯素子に゛市川を印加しない動作状ｊｒに
おいては、一方の圧゛市、素ｔに電圧が印加されること
によって発生する電界方向を、この圧電上ｒ−の分極方
向と同一にすることによって、分極方向と同一方向の電
界が印加される一方の圧電素子は収縮する。そのため１
片持支持された」−記圧電ハイモルフはその自由端部側
が変位する。
つぎに、復帰時において、一方の圧電素子の充・ｌＬ屯
荷によって発生する’％界の方向を、他方の圧電上ｔの
分極方向と同一方向にすることによって、分極方向と同
一方向の電界が印加される他方の圧電素子は収縮する。
荷によって発生する’％界の方向を、他方の圧電上ｔの
分極方向と同一方向にすることによって、分極方向と同
一方向の電界が印加される他方の圧電素子は収縮する。
このとき、−・方の圧電素子の復帰特性は従来と同様で
あるけれども、中間電極を介し他力の圧電に子が一方の
圧電素子の分極方向に対して逆向きに接合されているか
ら、一方の圧電素子の復帰特性と、他方の圧゛屯素子の
復帰特性との相乗作用により、圧電バイモルフの復帰速
度を早めることができるとともに、一方の圧電素子によ
る残留変位を他方の圧電素子の変位によって消去するこ
とができる。
あるけれども、中間電極を介し他力の圧電に子が一方の
圧電素子の分極方向に対して逆向きに接合されているか
ら、一方の圧電素子の復帰特性と、他方の圧゛屯素子の
復帰特性との相乗作用により、圧電バイモルフの復帰速
度を早めることができるとともに、一方の圧電素子によ
る残留変位を他方の圧電素子の変位によって消去するこ
とができる。
〈実施例の説明〉
以下、この発明の一実施例を図面にしたかって説明する
。第１図はこの発明の一実施例による圧電バイモルフ装
置を示す電気回路図である。
。第１図はこの発明の一実施例による圧電バイモルフ装
置を示す電気回路図である。
図において、Ｍは圧電バイモルフで、この圧電バイモル
フＭは第２図に示すように−・対の圧電素子Ｐ１．Ｐ２
を接合して形成され、各圧電素子Ｐ１、Ｐ２の分極方向
ｅ１．ｅ２をその幅方向に対し互いに逆向きに形成する
とともに、スイッチＳおよび保護抵抗Ｒ１を介して直流
電源Ｅの正電位出力端子０１を上記圧電バイモルフＭの
中間電極ａに、負電位出力端子０２を一方の圧電素子Ｐ
ｉの表面電極すにそれぞれ接続するとともに、上記正電
位出力端子０１は放電抵抗Ｒ２を介して他方の圧電素子
Ｐ２の表面電極Ｃに接続されている。
フＭは第２図に示すように−・対の圧電素子Ｐ１．Ｐ２
を接合して形成され、各圧電素子Ｐ１、Ｐ２の分極方向
ｅ１．ｅ２をその幅方向に対し互いに逆向きに形成する
とともに、スイッチＳおよび保護抵抗Ｒ１を介して直流
電源Ｅの正電位出力端子０１を上記圧電バイモルフＭの
中間電極ａに、負電位出力端子０２を一方の圧電素子Ｐ
ｉの表面電極すにそれぞれ接続するとともに、上記正電
位出力端子０１は放電抵抗Ｒ２を介して他方の圧電素子
Ｐ２の表面電極Ｃに接続されている。
Ｑは放電トランジスタで、このトランジスタＱのエミッ
タ◆コレクタには上記圧電／へイモルフＭの表面電極す
、Ｃが接続されている。Ｒ３１士上記トランジスタＱの
ベース抵抗、Ｄ ｉｔ 」： 記トランジスタＱのベー
ス−エミッタ間に接続された人ノノイ言ｔＪプ１゛別タ
イオート、ＺＤはツェナタイオード７５）らなる定電正
本ｆ−である。
タ◆コレクタには上記圧電／へイモルフＭの表面電極す
、Ｃが接続されている。Ｒ３１士上記トランジスタＱの
ベース抵抗、Ｄ ｉｔ 」： 記トランジスタＱのベー
ス−エミッタ間に接続された人ノノイ言ｔＪプ１゛別タ
イオート、ＺＤはツェナタイオード７５）らなる定電正
本ｆ−である。
１−記構酸において、スイッチＳを閉成して電源′電圧
Ｅを印加すると、トランジスタＱのベース・エミッタ間
はグイオードＤの順方向電圧番こより・−１、記トラン
ジスクＱはＪＬ ４通状態であるカ）ら、−力の圧電素
子Ｐ１に電圧Ｖｔが印加されるの番こ対し、他力の圧′
市稟子Ｐ２の印加電圧Ｖ２＋よ零である。このように、
一方の圧″醒素子Ｐｉｔこ１に圧■１が印加されること
によって発生する電界方向Ｃ±、この圧電素子Ｐｉの分
極方向ｅｌと同一であり、これにＪ：って、分極方向ｅ
ｌと同一方向の１Ｅ界カく印加されるＪ：Ｅ ｆｌｉ素
子Ｐ１は収縮する。そのｔこめ、片持支持された上記圧
電／ヘイモルフＭ４±その自由端部の変位ｉｉ： Ｈを
もって第２図の仮想線で示すように変形する。
Ｅを印加すると、トランジスタＱのベース・エミッタ間
はグイオードＤの順方向電圧番こより・−１、記トラン
ジスクＱはＪＬ ４通状態であるカ）ら、−力の圧電素
子Ｐ１に電圧Ｖｔが印加されるの番こ対し、他力の圧′
市稟子Ｐ２の印加電圧Ｖ２＋よ零である。このように、
一方の圧″醒素子Ｐｉｔこ１に圧■１が印加されること
によって発生する電界方向Ｃ±、この圧電素子Ｐｉの分
極方向ｅｌと同一であり、これにＪ：って、分極方向ｅ
ｌと同一方向の１Ｅ界カく印加されるＪ：Ｅ ｆｌｉ素
子Ｐ１は収縮する。そのｔこめ、片持支持された上記圧
電／ヘイモルフＭ４±その自由端部の変位ｉｉ： Ｈを
もって第２図の仮想線で示すように変形する。
つぎに、スイッチＳを開放すると、圧電素子Ｐ１の充電
電荷は放電抵抗Ｒ３を介して放電され、その放電電流か
抵抗Ｒ３を通ってトランジスタＱのベース−エミッタ間
に流れて、このトランジスタＱを導通させる。この導通
によって、圧電素子Ｐｉの充電電荷は放電抵抗Ｒ２を通
って放電されると同時に、この放電抵抗Ｒ２を通る一放
重電流により、他方の圧電素子Ｐ２に電圧■２が印加さ
れる。この圧電素子Ｐ２に電圧Ｖ２が印加されることに
よって発生する電界の方向は、その圧電素子Ｐ２の分極
方向ｅ２と同一方向であるから、これによって、分極方
向ｅ２と同一方向の電界が印加される圧電素子Ｐ２は収
縮する。
電荷は放電抵抗Ｒ３を介して放電され、その放電電流か
抵抗Ｒ３を通ってトランジスタＱのベース−エミッタ間
に流れて、このトランジスタＱを導通させる。この導通
によって、圧電素子Ｐｉの充電電荷は放電抵抗Ｒ２を通
って放電されると同時に、この放電抵抗Ｒ２を通る一放
重電流により、他方の圧電素子Ｐ２に電圧■２が印加さ
れる。この圧電素子Ｐ２に電圧Ｖ２が印加されることに
よって発生する電界の方向は、その圧電素子Ｐ２の分極
方向ｅ２と同一方向であるから、これによって、分極方
向ｅ２と同一方向の電界が印加される圧電素子Ｐ２は収
縮する。
このとき、圧電素子Ｐｉの復帰特性は第５図ですでに説
明したように、スイッチＳを開放した時点ｔｏにおいて
動作電圧Ｅから減少するコンデンサの放電特性■１にし
たがう。これに対し、圧電素子Ｐ２の復帰特性はスイッ
チＳを開放した時点ｔｏにおいて、Ｏ電圧から増加した
のち減少するコンデンサの充放電特性ｖ２にしたがう。
明したように、スイッチＳを開放した時点ｔｏにおいて
動作電圧Ｅから減少するコンデンサの放電特性■１にし
たがう。これに対し、圧電素子Ｐ２の復帰特性はスイッ
チＳを開放した時点ｔｏにおいて、Ｏ電圧から増加した
のち減少するコンデンサの充放電特性ｖ２にしたがう。
したがって、圧電バイモルフＭはこれら両特性Ｖ１．Ｖ
２の相乗作用により特性Ｈ２にしたがって変位し、圧’
ｉ（ｉ ／＜イモルフＭの復帰速度を早めることができ
るとともに、第３図に示す圧電素子Ｐ１による残留変位
りを圧電素子Ｐ２の変位によって消去することができる
。
２の相乗作用により特性Ｈ２にしたがって変位し、圧’
ｉ（ｉ ／＜イモルフＭの復帰速度を早めることができ
るとともに、第３図に示す圧電素子Ｐ１による残留変位
りを圧電素子Ｐ２の変位によって消去することができる
。
なお、上記実施例において、各圧電素子Ｐｉ、Ｐ２の分
極方向ｅ１．ｅ２は中間電極ａに対して１幅方向の外力
へ向かって互いに逆向きに形成されていたけれども、中
間電極ａに対して幅方向の内力へ向かつて互いに逆向き
に形成されていてもよく、このときＬ記直流電源Ｅの負
電位出力端子０２を上記圧電バイモルフＭの中間電極ａ
に、正電位出力端子Ｏ１を−）」の圧電素子Ｐｉの表面
ＩＩｉ、極すにそれぞれ接続するとともに、」二足負電
位出力端子０２は放電抵抗Ｒ２を介して他方の圧電素子
Ｐ２の表面電極Ｃに接続すればよい。
極方向ｅ１．ｅ２は中間電極ａに対して１幅方向の外力
へ向かって互いに逆向きに形成されていたけれども、中
間電極ａに対して幅方向の内力へ向かつて互いに逆向き
に形成されていてもよく、このときＬ記直流電源Ｅの負
電位出力端子０２を上記圧電バイモルフＭの中間電極ａ
に、正電位出力端子Ｏ１を−）」の圧電素子Ｐｉの表面
ＩＩｉ、極すにそれぞれ接続するとともに、」二足負電
位出力端子０２は放電抵抗Ｒ２を介して他方の圧電素子
Ｐ２の表面電極Ｃに接続すればよい。
第１図はこの発明の一実施例による圧電へ・イモルフ装
置の電気回路図、第２図および第３図は圧電バイモルフ
装置の一使用例を示す動作説明図、第４図は従来例によ
る圧電バイモルフ装置の動作説明図、第５図は動作特性
図である。 Ｍ・・・圧電バイモルフ、ＰＬ、Ｐ２−・・圧゛心素子
、Ｑ・・・放電ｌ・ランジスタ、Ｒ２・・・放電抵抗、
Ｄ・・・入力信号５「別ダイオード、Ｒ３・・・ベース
抵抗。 特許出願人 立石電機株式会社 代理人 弁理士 難波国英（外工名）リ２ 第２図 溶５図 時間−
置の電気回路図、第２図および第３図は圧電バイモルフ
装置の一使用例を示す動作説明図、第４図は従来例によ
る圧電バイモルフ装置の動作説明図、第５図は動作特性
図である。 Ｍ・・・圧電バイモルフ、ＰＬ、Ｐ２−・・圧゛心素子
、Ｑ・・・放電ｌ・ランジスタ、Ｒ２・・・放電抵抗、
Ｄ・・・入力信号５「別ダイオード、Ｒ３・・・ベース
抵抗。 特許出願人 立石電機株式会社 代理人 弁理士 難波国英（外工名）リ２ 第２図 溶５図 時間−
Claims (1)
- （１）中間電極を介し一対の圧電素子かその幅方向へ分
極方向を！１ニいに逆向きにして接合されてなる圧電バ
イモルフと、この圧電バイモルフのうちの一方の圧電素
子に対し動作時にその分極方向と同一方向へ電界を印加
する駆動回路とを備え、この駆動回路は復帰時に一方の
圧電素子の充電電荷による′電界が、他力の圧電素子に
対してその分極方向と同一・方向へ印加されるように構
成したことを特徴とする圧゛１Ｅバイモルフ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58098667A JPS59222979A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 圧電バイモルフ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58098667A JPS59222979A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 圧電バイモルフ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59222979A true JPS59222979A (ja) | 1984-12-14 |
Family
ID=14225861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58098667A Pending JPS59222979A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 圧電バイモルフ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59222979A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009138232A1 (de) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | Vemac Gmbh & Co. Kg | Schaltung zur steuerung kapazitiver lasten |
-
1983
- 1983-06-01 JP JP58098667A patent/JPS59222979A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009138232A1 (de) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | Vemac Gmbh & Co. Kg | Schaltung zur steuerung kapazitiver lasten |
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