JPS60208877A - 圧電磁器振動子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 この発明は、電気的小変位より機械的大変位を得る圧電
磁器振動子の改良に係り、所要変位方向の直交方向に振
動制止部材を、例えば複数個を並列固着して固着方向の
振動子の変位を阻止して所要方向の機械的大変位を得る
ことができる圧電磁器振動子に関する。

背景技術 一般に、アクチュエータ、センサー等の素子として使用
される圧電磁器振動子を用いて、電気的変位を機械的変
位に変換する場合、圧電磁器振動子は第１図に示ず如く
、幅Ｗ×長さ愛の矩形板圧電磁器（２）の両生面に全面
電極（３１（４１を付設し、厚み［方向に分極して構成
され、上記電極（３）（４，）より電気信号を入力する
と、長さ見方向の変位は、分極方向に対して直角方向と
なるため、所定の変位をにノるためには高電圧入力を要
する問題があった。

従って、圧電定数ｄ、１（電極に直角方向に分極してそ
の分極方向と直角方向に振動した場合の圧電定数）の大
きな圧電磁器を使用づ−れば、大きな機械的変位が得ら
れることになるが、かかる要求を満足する圧電磁器材料
は開発されておらず、圧電磁器振動子の構成を工夫し、
実質的な圧電定数ｄ３１を大きくする必要があった。

発明の目的 この発明はかかる問題点に鑑み、圧電磁器振動子におい
て、小さな電気変位で得られる機械的変位量を大幅に増
大させ得る圧電磁器振動子を目的とし、また、さらに１
枚の圧電磁器振動子だけでなく、ｖ４層型の振動子とし
ても適している圧電磁器振動子を目的とじている。

発明の開示 すなわち、この発明は、圧電磁器よりなる矩形板の両主
面に、電極を設けた圧電磁器振動子において、少なくと
も１主面に、変位方向、すなわち、主面上にお番フる変
位を得る方向、例えば長辺方向の直交方向に少なくとも
１の振動制止部材を固着したことを特徴とする圧電磁器
振動子であり、また、この振動制止部材を固着した圧電
磁器振動子を複数枚積層した積層型の圧電磁器振動子で
ある。

この発明は、第１図に示す矩形の圧電磁器振動子（１）
の見方向の機械的変位を増大させるため、種々検討した
結果、圧電磁器振動子（１）は長さ見方向及び幅Ｗ方向
に変位するが、幅Ｗ方向の変位は見方向の変位量の増大
には何ら寄与せず、この幅Ｗ方向の変位を阻止、抑制す
ることにより、見方向の機械的エネルギーを大幅に増大
させることができることを知見し、電気的小変位により
機械的大変位を得ることができる圧電磁器振動子を完成
したものである。

この発明において、圧電磁器振動子の所要変位方向に直
交する方向に固着または多数並列固着する振動制止部材
は、固着する方向の振動子の変位を阻止、抑止する機能
を有するもので、適当な剛性を有りる部材が望ましく、
その形状、寸法、圧電磁器振動子上での配置、数量、並
列間隔等の条件は、圧電磁器振動子の長さ交１幅Ｗ、厚
みｔ。

材質、所要変位量等に応じて適宜選定する。また、撮動
制止部材の固着方法は接着やろう付（ブのほか、いかな
る方法でもよい。

また、圧電磁器振動子の電極は、所謂、全面電極のほか
部分電極でもよく、圧電磁器固有の性質や所要条件に応
じて選定すればよい。振動制止部材を電極を介して固着
する場合、黄銅、鉄等の金属導電体やアルミナ磁器、木
片、骨材、アクリル。

プラスナック、合成樹脂等の絶縁体のいずれでもよく、
振動制止部材を直接圧電磁器に固着する場合は、電極の
電気的接続を考慮して導電体を用いたり、電気的接続を
分断しないように配置を考慮すればよい。

図面に基づ〈発明の開示 以下に、この発明を図面に基づいて詳述する。

第２図はこの発明による圧電磁器振動子の正面図と側面
図であり、第３図はこの発明の効果を示す振動制止部材
数と変位量との関係のグラフであり、第４図と第５図は
２枚積層した構成の圧電磁器振動子の撮動制止部材の配
置を示す側面図である。

この発明ににる圧電１ｉ″ａ振動子（３０）は、圧電磁
器（２）の両主面に全面電極Ｔ３）［４）を形成し、長
さｌ。

幅Ｗ、厚み１寸法からなり、第２図では、長さ見方向の
変位を増大させる目的で、断面ｔ＋ｘｌ＋。

長８Ｗ＋の角棒状の振動制止部材（５）を、圧電磁器振
動子（３０）の１主面に等間隔で、４本の同部材（５）
の長手方向を振動子の幅Ｗ方向に接着しである。

上記の構成の圧電磁器振動子（３０）において、文／Ｗ
−４、ｔ／ｗ　＝　０．２ 愛１／愛−１／１０００、　ｗ１／ｗ＝１、ｔｌ　／ｌ
　＝　２／　１の条件からなる振動制止部材（５）を、
等間隔（ｐ）ピッチで複数個並列固着し、全面電極［３
）ｆ４）間に直流電界を０．４　ｋＶ櫨の強度で印加し
たときの、振動子（３０）の見方向の変位量（△支１）
を測定した。また、同様に、同一寸法条件の従来の圧電
磁器振動子における変位ｍ（Δ楚）を測定し、　これら
の測定結果に基づき、Δ’ｌ＋／Δりを縦軸に取り、ｐ
／ｗ　（振動制止部材の数量＋１に逆比例）を横軸に取
ったグラフ（第３図）にてこの発明の効果を評価した。

第３図から明らかなように、撮動制止部材の数が増ずほ
ど、ずなわら、ｐ／ｗか小さいほど、より大ぎな機械的
変位を得ることができる。

ここでは、圧電磁器（２）の長さ愛／幅Ｗの化が４の場
合を示したが、通常多用されるｉ’／Ｗが０．０５〜２
０の範囲では、第３図と同傾向にある。

また、振動制止部材の長さＷ、は、圧電磁気振動子の幅
方向の変位を制止するために、少なくとも該振動子の幅
Ｗの１／３以上であることが望ましく、圧電磁器振動子
の長さ見方向の断面長ざ１＋は、圧電磁器振動子の長さ
方向の変位を阻害しないようにできるだけ小ざいほうが
望ましく、また、圧電磁器振動子の厚みｔ方向の断面長
ざｔｌ　は、該振動子の取り扱い等を考慮して、１ｉｔ
以下が望ましい。

次にこの発明による積層型の圧電磁器振動子を説明する
。

第４図に示′１１′積層型圧電磁器振動子（４０）は、
前記した第２図の１主面に４本の角棒状の振動制止部材
（５）を固着した圧電磁器振動子（３０）を、２枚、そ
れぞれ振動制止部材（５）を固着しない側の電極（４＞
＋４＞面で接着して一体になした構成である。

また、第５図に示す積層型圧電磁器振動子（５０）は、
前記第２図の圧電磁器振動子（３０）の振動制止部材（
５）を固着した側の主面に、′ｉＡ１図と同等の圧電Ｉ
ｌ器振動子（１）の１主面を当接させた構成で、すなわ
ち、２枚の圧電磁器振動子（５１）　（５２）の当接側
に４本の角棒状の振動制止部材（５）を共用させて固着
した構成からなる。

上記の構成からなるこの発明による圧電磁器振動子は、
第２図の１枚の圧電磁器からなるこの発明の振動子（３
０）とほぼ同等の機械的変位量が得られ、第１図に示し
た従来の振動子（１）と比較して、変位量が大幅に向上
している。

いずれの構成においても、圧電磁器の厚みは必ずしも同
厚みとする必要はなく、適宜選定すればよく、積層枚数
等も適宜選定でき、また、振動制止部材の形状、寸法、
圧電磁器振動子上での配置。

数量、並列間隔等の条件は、圧電磁器振動子の長さｌ２
幅Ｗ、厚みｔ、材質、所要変位ｍ等に応じて適宜選定す
ればよい。電極の極性は所要変位方向に応じて適宜選定
ずればよい。

実施例 以下に実施例を示づ。

従来の圧電磁器振動子（第１図と同構成）として、下記
の振動子Ａを使用した。

材質：ジルコン・チタン酸鉛系圧電磁器、長さ史；　３
５ｆｆｓ、　＠ｉｌＷ　；　１０飾、厚み（電極含む）
　：　１．５鴫、 電極二両主面にＣｒ　Ｎｉ系合金電極を０．５謝厚みで
蒸着。

また、第２図と同構成のこの発明による圧電磁器振動子
として、下記の振動子Ｂを使用した。

材質：ジルコン・チタン酸鉛系圧電磁器、長ざｌ　：　
３５ｍｍ、幅Ｗ　：　１０ｍｍ、厚み（電極含む）　：
　１．５ｍｍ、 電極；両主面にＣｒ　ＮＬ系合金電極を００ｂｌｓ厚み
で蒸着、 振動制止部材；黄銅製、１１　ｌＯ，Ｉｍｍｘ　ｊ＋　
２．５ｍｍＸ　Ｌ　１０ｎｏｓ　９個をＧ間隔。

第４図と同構成のこの発明による圧電振動子として、下
記の振動子Ｃを使用した。

材質；ジルコン・チタン酸鉛系圧電磁器、長さｉ　：　
３５ｎｕｎ、幅Ｗ　：　１０ｎｍ＋Ｘ厚み（電極含む）
　；　０．７５　ｍｍ１２枚、電極二両主面にＣｒ　Ｎ
Ｌ系合金電極を０．５−厚みで蒸着、 振動制止部材：黄銅製、免１０．１■Ｘ　ｔｌ　２．５
ｍｗ＋ｘ　ｗ、　１０鴫、９個を等間隔。

第５図と同構成のこの発明による圧電磁器振動子として
、上記の振動子Ａと振動子Ｂと同一の振動子（但し、圧
電磁器の電極を含む厚みは０．７５鴫）を使用して組立
てた振動子りを使用した。

以上の振動子Ａ　、Ｂ　、Ｃ、Ｄを用いて、電極間に、
２００Ｖ、４００Ｖ、６００Ｖ（７）直流電圧を印加し
て長さ方向の変位量を測定した結果、第１表に示す変位
Ｕを得た。Ｍ１表から明らかなように、この発明による
振動制止部材を有する圧電磁器振動子は、従来のものと
比較して、同一電圧において変位量が大巾に増大してい
ることが分る。

第１表

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧電磁器振動子の正面図と側面図である
。第２図はこの発明による圧電磁器振動子の正面図と側
面図であり、第３図はこの発明の効果を示す振動制止部
材数比ｐ／ｗと変位量比Δ愛１／Δ交との関係のグラフ
であり、第４図と第５図は２枚ｇｉ層した構成の圧電磁
器振動子の振動制止部材の配置を示す側面図である。 １、’１０，３０，４０．５０・・・圧電磁器振動子、
２・・・圧電磁器、３．４・・・電極、５・・・振動制
止部材。 自発手続祁ｉ正書 昭和６０年　２月１８日 特許庁長官　志賀学　殿 ２、発明の名称 圧電磁器振動子 ３、補正をする者 事件との関係　出願人 住所　大阪市東区北浜５丁目２２番地 名称　住友特殊金属株式会社 ４、代理人 ５、補正の対象 図面（第１図から第５図） ６、補正の内容 ０図面の第１図、第２図、第３図、第４図、第５図を別
紙のとおり補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　圧電ｖＡ′ａよりなる矩形板の両生面に、電極を設
   （プだ圧電磁器振動子において、少なくとも１主面に、
   変位方向の直交方向に少なくとも１の振動制止部材を固
   着したことを特徴とする圧電磁器振動子。 ２　圧電磁器よりなる矩形板の両生面に、電極を設番プ
   た圧電磁器振動子において、少なくとも１主面に、変位
   方向の直交方向に少なくとも１の振動制止部材を固着し
   た圧電磁器振動子を複数枚積層したことを特徴とづ゛る
   圧電磁器振動子。