JPH07154005A - 積層型電歪アクチュエータ - Google Patents
積層型電歪アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH07154005A JPH07154005A JP5325966A JP32596693A JPH07154005A JP H07154005 A JPH07154005 A JP H07154005A JP 5325966 A JP5325966 A JP 5325966A JP 32596693 A JP32596693 A JP 32596693A JP H07154005 A JPH07154005 A JP H07154005A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrostrictive
- layer
- laminated
- actuator
- ceramic
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- Pending
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電歪セラミックス部と保護セラミックス部と
の焼成時に於ける収縮の差を縮めて、保護セラミックス
部を厚くしても、そりなどの形状不良がない歩留りの良
好な積層型電歪アクチュエータを供する。 【構成】 保護層１７Ａおよび１７Ｂに内部電極層１２
と同一材料を含有するセラミック部１８Ａおよび１８Ｂ
をつなげて積層する。
の焼成時に於ける収縮の差を縮めて、保護セラミックス
部を厚くしても、そりなどの形状不良がない歩留りの良
好な積層型電歪アクチュエータを供する。 【構成】 保護層１７Ａおよび１７Ｂに内部電極層１２
と同一材料を含有するセラミック部１８Ａおよび１８Ｂ
をつなげて積層する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電歪縦効果を利用し、
電気的入力エネルギーを変位や力の機械エネルギーに変
換する積層型電歪アクチュエータに関し、更に詳細に
は、積層型電歪アクチュエータを構成する電歪と保護層
との間の焼成時の収縮差を少なくした積層型電歪アクチ
ュエータの構造に関するものである。
電気的入力エネルギーを変位や力の機械エネルギーに変
換する積層型電歪アクチュエータに関し、更に詳細に
は、積層型電歪アクチュエータを構成する電歪と保護層
との間の焼成時の収縮差を少なくした積層型電歪アクチ
ュエータの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にこの種の積層型電歪アクチュエー
タは、電歪層をはさんだ内部電極層が対向電極を形成す
るように、電歪層と内部電極層からなる電歪部の対向す
る端部で、電歪層の一層毎に内部電極が対向するように
ガラス絶縁処理される。
タは、電歪層をはさんだ内部電極層が対向電極を形成す
るように、電歪層と内部電極層からなる電歪部の対向す
る端部で、電歪層の一層毎に内部電極が対向するように
ガラス絶縁処理される。
【０００３】このような積層型電歪アクチュエータは、
電解誘起歪みが大きく、且つ高速応答性を有するという
優れた特性から、プリンターヘッド、ポジショナー、バ
ルブ、リレー等の駆動源として利用されつつある。
電解誘起歪みが大きく、且つ高速応答性を有するという
優れた特性から、プリンターヘッド、ポジショナー、バ
ルブ、リレー等の駆動源として利用されつつある。
【０００４】従来のこの種の積層型電歪アクチュエータ
の構造を図２に示す。図２に示す様に従来の積層型電歪
アクチュエータは、対応する内部電極層２２にはさまれ
た電歪的に活性なセラミック層（電歪層）２１と最外部
の上下２層の内部電極層２２に接する電歪的に不活性な
セラミックス層（保護層）２７Ａ、２７Ｂより構成され
ている。
の構造を図２に示す。図２に示す様に従来の積層型電歪
アクチュエータは、対応する内部電極層２２にはさまれ
た電歪的に活性なセラミック層（電歪層）２１と最外部
の上下２層の内部電極層２２に接する電歪的に不活性な
セラミックス層（保護層）２７Ａ、２７Ｂより構成され
ている。
【０００５】一般にアクチュエータを、目的とする設備
に固定する際は、アクチュエータの変位端面２９Ａ、２
９Ｂを直接設備に接合するのが一般的であったが、接合
工数の増大、接合精度が保証できない等により、図３に
示すような、アクチュエータ上下の保護層３７Ａ、３７
Ｂに取付けネジタップ４３、あるいは、位置決め用溝４
４を直接加工する方法が実施されている。
に固定する際は、アクチュエータの変位端面２９Ａ、２
９Ｂを直接設備に接合するのが一般的であったが、接合
工数の増大、接合精度が保証できない等により、図３に
示すような、アクチュエータ上下の保護層３７Ａ、３７
Ｂに取付けネジタップ４３、あるいは、位置決め用溝４
４を直接加工する方法が実施されている。
【０００６】しかし、保護層３７Ａ、３７Ｂに加工を施
すには、保護層の厚さを増す必要がある。しかし、保護
層の厚さの増大化は、以下の問題を惹起する。即ち、セ
ラミック焼成時に電歪層３１では、電歪層をはさむ内部
電極層３２に含まれる銀、パラジウムなど貴金属の触媒
作用により電歪層３１の焼成が促進され、焼成による収
縮が増長されるのに対し、内部電極層を含まないので触
媒作用の少ない上下の保護層（圧電的に不活性なセラミ
ックス層）３７Ａ、３７Ｂとの焼成収縮量の差異が大き
くなり、保護層が電歪的に活性なセラミックの部分に対
する比率が大きくなる程顕著にあらわれる。アクチュエ
ータの電歪層と保護層との焼成時の収縮量に差が生じる
と、製品のそり、形状不良が発生し、甚だしい場合に
は、電歪的に活性なセラミックスの部分と保護層との界
面で破壊するという問題が生じる。
すには、保護層の厚さを増す必要がある。しかし、保護
層の厚さの増大化は、以下の問題を惹起する。即ち、セ
ラミック焼成時に電歪層３１では、電歪層をはさむ内部
電極層３２に含まれる銀、パラジウムなど貴金属の触媒
作用により電歪層３１の焼成が促進され、焼成による収
縮が増長されるのに対し、内部電極層を含まないので触
媒作用の少ない上下の保護層（圧電的に不活性なセラミ
ックス層）３７Ａ、３７Ｂとの焼成収縮量の差異が大き
くなり、保護層が電歪的に活性なセラミックの部分に対
する比率が大きくなる程顕著にあらわれる。アクチュエ
ータの電歪層と保護層との焼成時の収縮量に差が生じる
と、製品のそり、形状不良が発生し、甚だしい場合に
は、電歪的に活性なセラミックスの部分と保護層との界
面で破壊するという問題が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、上述の欠点、即ち焼成時に生ずる電歪層と保護層と
の収縮の差を解消して、保護層を厚くしても製品のそ
り、形状不良がなく歩留が良好で、設備に固定すること
が容易な積層型電歪アクチュエータを提供することにあ
る。
は、上述の欠点、即ち焼成時に生ずる電歪層と保護層と
の収縮の差を解消して、保護層を厚くしても製品のそ
り、形状不良がなく歩留が良好で、設備に固定すること
が容易な積層型電歪アクチュエータを提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】電歪セラミックスからな
る電歪層が内部電極にはさまれて積層配設され、かつ最
外層上下２層の内部電極層に接した電歪セラミックから
なる保護層を有する積層型電歪アクチュエータのセラミ
ック保護層内に上記内部電極層と同一の電極材料を含有
させることを特徴とする。
る電歪層が内部電極にはさまれて積層配設され、かつ最
外層上下２層の内部電極層に接した電歪セラミックから
なる保護層を有する積層型電歪アクチュエータのセラミ
ック保護層内に上記内部電極層と同一の電極材料を含有
させることを特徴とする。
【０００９】即ち、積層型電歪アクチュエータの保護層
を形成する電歪性セラミックス中に内部電極と同一の材
料を含有させることによって焼成時に電歪層と保護層の
焼成収縮率を近づけ、製品のそり、変形が少なく、かつ
電歪的に活性なセラミックス部と保護層との界面での破
壊が生じさせないので、歩留が向上できる積層型電歪ア
クチュエータである。
を形成する電歪性セラミックス中に内部電極と同一の材
料を含有させることによって焼成時に電歪層と保護層の
焼成収縮率を近づけ、製品のそり、変形が少なく、かつ
電歪的に活性なセラミックス部と保護層との界面での破
壊が生じさせないので、歩留が向上できる積層型電歪ア
クチュエータである。
【００１０】本発明において、前述内部電極層材料は、
一般に銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）
等の貴金属により構成されるが、使用する電歪セラミッ
クの焼成温度に応じ貴金属合金材料を適宜選定すること
ができる。
一般に銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）
等の貴金属により構成されるが、使用する電歪セラミッ
クの焼成温度に応じ貴金属合金材料を適宜選定すること
ができる。
【００１１】
【作用】積層型電歪アクチュエータの保護層を形成する
セラミックス中に内部電極と同一の材料を含有せしめる
ことによって、電歪セラミックからなる電歪層と電歪的
に不活性なセラミック部（保護層）の焼成時の収縮率を
近づけ、収縮率の差による歪によって発生するそりなど
の形状不良を抑え、また、甚しい場合に発生がみられる
電歪的に活性なセラミック部と保護層との界面からの破
壊を防ぐことが可能となる。
セラミックス中に内部電極と同一の材料を含有せしめる
ことによって、電歪セラミックからなる電歪層と電歪的
に不活性なセラミック部（保護層）の焼成時の収縮率を
近づけ、収縮率の差による歪によって発生するそりなど
の形状不良を抑え、また、甚しい場合に発生がみられる
電歪的に活性なセラミック部と保護層との界面からの破
壊を防ぐことが可能となる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施例に係る積層型電歪
アクチュエータの構造を示す図である。この図におい
て、電歪層１１が内部電極層１２にはさまれて、積層配
設され電歪的に活性なセラミックス部を形成している。
アクチュエータの構造を示す図である。この図におい
て、電歪層１１が内部電極層１２にはさまれて、積層配
設され電歪的に活性なセラミックス部を形成している。
【００１４】さらに、前記内部電極の最外部の上下２層
の内部電極層の外側には、０.５ｍｍの電歪的に不活性
なセラミックス部（保護層）１７Ａ、１７Ｂが形成さ
れ、さらにこのセラミック部の上下の最外部には、２.
５ｍｍ厚の内部電極材料の銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐ
ｄ）合金をセラミック重量に対し、２ｗｔ％含有してい
るセラミック層を順次積層し、電歪的に不活性なセラミ
ック部（保護層）１８Ａ、１８Ｂを構成している。焼成
後、互いに平行に延びた複数の内部電極１２が電歪的に
活性なセラミックス層（電歪層）の１層毎に対向電極を
構成するように絶縁層１４を形成し、内部電極が外部電
極１３Ａ、１３Ｂと電気的に接続されている。前記アク
チュエータは断面１０×１０ｍｍ、長さ１８ｍｍの寸法
で電歪的に活性なセラミック部の厚さ寸法は１２ｍｍで
ある。内部各電極層の間隔は１１５μｍ、内部電極層の
数は、１０４枚である。
の内部電極層の外側には、０.５ｍｍの電歪的に不活性
なセラミックス部（保護層）１７Ａ、１７Ｂが形成さ
れ、さらにこのセラミック部の上下の最外部には、２.
５ｍｍ厚の内部電極材料の銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐ
ｄ）合金をセラミック重量に対し、２ｗｔ％含有してい
るセラミック層を順次積層し、電歪的に不活性なセラミ
ック部（保護層）１８Ａ、１８Ｂを構成している。焼成
後、互いに平行に延びた複数の内部電極１２が電歪的に
活性なセラミックス層（電歪層）の１層毎に対向電極を
構成するように絶縁層１４を形成し、内部電極が外部電
極１３Ａ、１３Ｂと電気的に接続されている。前記アク
チュエータは断面１０×１０ｍｍ、長さ１８ｍｍの寸法
で電歪的に活性なセラミック部の厚さ寸法は１２ｍｍで
ある。内部各電極層の間隔は１１５μｍ、内部電極層の
数は、１０４枚である。
【００１５】試作した積層型電歪アクチュエータのそり
及び焼成時の破壊歩留を調べるために、焼成後の１０×
１０ｍｍの端面１９Ａおよび１９Ｂ上のうねり量、及び
電歪的に活性なセラミック部と保護層との界面部のクラ
ック発生率を表面粗さ計及び光学顕微鏡にて調査した。
比較のため従来の製造方法の積層型電歪アクチュエータ
を同時焼成し、調査を行った。焼成温度は、１１５０℃
である。調査結果を表１に示す。
及び焼成時の破壊歩留を調べるために、焼成後の１０×
１０ｍｍの端面１９Ａおよび１９Ｂ上のうねり量、及び
電歪的に活性なセラミック部と保護層との界面部のクラ
ック発生率を表面粗さ計及び光学顕微鏡にて調査した。
比較のため従来の製造方法の積層型電歪アクチュエータ
を同時焼成し、調査を行った。焼成温度は、１１５０℃
である。調査結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】ここで端面１０×１０ｍｍ対角線上のうね
りは、端面の対角線上を表面粗さ計にて定査した際の最
大うねり量である。歩留は、数量１００個の製品につい
て、焼成時のクラック（破壊）発生について検査した歩
留である。表１に示すように本発明による積層型電歪ア
クチュエータは、従来例に比較して端面のうねりが１／
１０に減少し、かつ、焼成歩留が改善されている。
りは、端面の対角線上を表面粗さ計にて定査した際の最
大うねり量である。歩留は、数量１００個の製品につい
て、焼成時のクラック（破壊）発生について検査した歩
留である。表１に示すように本発明による積層型電歪ア
クチュエータは、従来例に比較して端面のうねりが１／
１０に減少し、かつ、焼成歩留が改善されている。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、製
品のうねり等の形状不良がなく、焼成歩留が良好な積層
型電歪アクチュエータが提供できる。特に、設備への固
定が容易な積層型電歪アクチュエータに適している。
品のうねり等の形状不良がなく、焼成歩留が良好な積層
型電歪アクチュエータが提供できる。特に、設備への固
定が容易な積層型電歪アクチュエータに適している。
【図１】本発明の実施例に係る積層型電歪アクチュエー
タの構造を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は側面図。
タの構造を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は側面図。
【図２】従来の積層型電歪アクチュエータの構造を示す
説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図３】積層型電歪アクチュエータの上下不活性セラミ
ック層に取り付ネジ穴及び位置合せ溝を形成した積層型
電歪アクチュエータ。構造を示す説明図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図（底部）。
ック層に取り付ネジ穴及び位置合せ溝を形成した積層型
電歪アクチュエータ。構造を示す説明図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図（底部）。
１１，２１，３１ 電歪層（電歪的に活性なセラミッ
クス層） １２，２２，３２ 内部電極層 １３Ａ，１３Ｂ，２３，３３ 外部電極 １４，２４，３４ 絶縁層 １５，２５，３５ 外装部 １６，２６，３６ 端子 １７Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，３７Ａ，３７Ｂ
保護層（電歪的に不活性なセラミック部） １８Ａ，１８Ｂ （内部電極と同一材料を含有する）
セラミック部 １９Ａ，１９Ｂ，２９Ａ，２９Ｂ，３９Ａ，３９Ｂ
端面 ４３ ネジタップ ４４ 位置決め用溝
クス層） １２，２２，３２ 内部電極層 １３Ａ，１３Ｂ，２３，３３ 外部電極 １４，２４，３４ 絶縁層 １５，２５，３５ 外装部 １６，２６，３６ 端子 １７Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，３７Ａ，３７Ｂ
保護層（電歪的に不活性なセラミック部） １８Ａ，１８Ｂ （内部電極と同一材料を含有する）
セラミック部 １９Ａ，１９Ｂ，２９Ａ，２９Ｂ，３９Ａ，３９Ｂ
端面 ４３ ネジタップ ４４ 位置決め用溝
Claims (1)
- 【請求項１】 内部電極層にはさまれて積層された電歪
セラミックスからなる電歪層と、前記内部電極層の最外
層に接した電歪セラミックスからなる保護層とを有する
積層型電歪アクチュエータにおいて、前記保護層内に前
記内部電極層と同一の電極材料を含有することを特徴と
する積層型電歪アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5325966A JPH07154005A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 積層型電歪アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5325966A JPH07154005A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 積層型電歪アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07154005A true JPH07154005A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=18182587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5325966A Pending JPH07154005A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 積層型電歪アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07154005A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6414418B1 (en) * | 1999-03-04 | 2002-07-02 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelectric actuator |
| WO2005069394A1 (de) * | 2004-01-15 | 2005-07-28 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer aktor |
| WO2006076894A1 (de) * | 2005-01-18 | 2006-07-27 | Epcos Ag | Piezoaktor mit niedriger streukapazität |
| WO2006133992A1 (de) * | 2005-06-14 | 2006-12-21 | Robert Bosch Gmbh | Piezoaktor |
| EP1530807B1 (de) * | 2002-08-16 | 2007-10-31 | Robert Bosch Gmbh | Piezoaktor |
| EP1753039A4 (en) * | 2004-03-29 | 2009-05-06 | Kyocera Corp | MULTILAYER PIEZOELECTRIC ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| EP1898476A4 (en) * | 2005-06-15 | 2012-03-28 | Kyocera Corp | MULTILAYER PIEZOELECTRIC ELEMENT AND EJECTION DEVICE THEREWITH |
| JP2013520788A (ja) * | 2010-02-22 | 2013-06-06 | エプコス アーゲー | 多層圧電デバイス及び多層圧電デバイスの製造方法 |
| EP2149921A3 (de) * | 2008-07-28 | 2013-07-10 | Robert Bosch GmbH | Piezoaktor mit passiven Bereichen am Kopf und/oder am Fuss |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5325966A patent/JPH07154005A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7429813B2 (en) | 2004-01-15 | 2008-09-30 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelectric actuator |
| EP1753039A4 (en) * | 2004-03-29 | 2009-05-06 | Kyocera Corp | MULTILAYER PIEZOELECTRIC ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| US7786652B2 (en) | 2004-03-29 | 2010-08-31 | Kyocera Corporation | Multi-layer piezoelectric element |
| JP4878347B2 (ja) * | 2005-01-18 | 2012-02-15 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 浮遊容量の小さいピエゾアクチュエータ |
| US7579756B2 (en) | 2005-01-18 | 2009-08-25 | Epcos Ag | Piezoactuator with low stray capacitance |
| WO2006076894A1 (de) * | 2005-01-18 | 2006-07-27 | Epcos Ag | Piezoaktor mit niedriger streukapazität |
| WO2006133992A1 (de) * | 2005-06-14 | 2006-12-21 | Robert Bosch Gmbh | Piezoaktor |
| EP1898476A4 (en) * | 2005-06-15 | 2012-03-28 | Kyocera Corp | MULTILAYER PIEZOELECTRIC ELEMENT AND EJECTION DEVICE THEREWITH |
| US8441174B2 (en) | 2005-06-15 | 2013-05-14 | Kyocera Corporation | Multilayer piezoelectric element and injector using the same |
| US8648517B2 (en) | 2005-06-15 | 2014-02-11 | Kyocera Corporation | Multilayer piezoelectric element and injector using the same |
| EP2149921A3 (de) * | 2008-07-28 | 2013-07-10 | Robert Bosch GmbH | Piezoaktor mit passiven Bereichen am Kopf und/oder am Fuss |
| JP2013520788A (ja) * | 2010-02-22 | 2013-06-06 | エプコス アーゲー | 多層圧電デバイス及び多層圧電デバイスの製造方法 |
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