JP3853957B2 - Bimorph piezoelectric element - Google Patents
Bimorph piezoelectric element Download PDFInfo
- Publication number
- JP3853957B2 JP3853957B2 JP03745698A JP3745698A JP3853957B2 JP 3853957 B2 JP3853957 B2 JP 3853957B2 JP 03745698 A JP03745698 A JP 03745698A JP 3745698 A JP3745698 A JP 3745698A JP 3853957 B2 JP3853957 B2 JP 3853957B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- region
- piezoelectric element
- bimorph
- plates
- 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 - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はバイモルフ圧電素子、即ち、2枚の方形圧電板を貼合せて構成され、且つ全体に亘り均一な厚さを有するバイモルフ圧電素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、バイモルフ圧電素子としては、特開平1−190271号公報に開示されたものが知られている。このバイモルフ圧電素子は、電圧の印加により、一方の圧電板が伸び、また他方の圧電板が縮むことによって、略U字状に湾曲するように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のバイモルフ圧電素子はその湾曲方向が一方向であるため、二方向に作動するアクチュエータとしては使用することができない。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二方向に作動するアクチュエータとして使用することが可能な、前記バイモルフ圧電素子を提供することを目的とする。
【0005】
前記目的を達成するため本発明によれば、2枚の方形圧電板を貼合せて構成され、且つ全体に亘り均一な厚さを有するバイモルフ圧電素子において、対向二辺を含む両端縁部に在って両圧電板の厚さが等しい2つの第1領域と、両第1領域間に在って両圧電板の厚さが変化している第2領域とを備え、その第2領域では、一方の前記圧電板の厚さが、両第1領域側から前記第2領域の中央部に向ってそれぞれ漸増し、それに応じて他方の前記圧電板の厚さが、両第1領域側から前記中央部に向ってそれぞれ漸減しているバイモルフ圧電素子が提供される。
【0006】
前記構成において、電圧の印加により、バイモルフ圧電素子の両第1領域がそれぞれ例えば上方に向って湾曲すると、それに伴い第2領域が下方に向って湾曲する。このようにバイモルフ圧電素子は、逆圧電効果を利用することによって二方向に作動する。
【0007】
またバイモルフ圧電素子の圧電効果(ピエゾ効果)を利用することによって二方向の曲げ角度を検知することも可能である。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1〜3において、バイモルフ圧電素子1は、2枚の方形をなす第1,第2圧電板2,3を貼合せて構成され、且つ全体に亘り均一な厚さを有し、また対向二辺を含む両端縁部に在って両圧電板2,3の厚さが等しい2つの第1領域A1 と、両第1領域A1 間に在って両圧電板2,3の厚さが変化している第2領域A2 とを備えている。その第2領域A2 では、上側の第1圧電板2の厚さが、両第1領域A1 側から第2領域A2 の中央部cに向ってそれぞれ漸増し、それに応じて下側の第2圧電板3の厚さが、両第1領域A1 側から中央部cに向ってそれぞれ漸減している(即ち、t2 >t1 >t3 )。
【0009】
第1および第2圧電板2,3の各平面上および両板2,3間にそれぞれ箔状銅電極4が設けられ、平面側の両銅電極4のリード線5,6が電源装置の、例えば陰極(−)に、また両板2,3間の銅電極4のリード線7が電源装置の陽極(+)にそれぞれ接続される。この場合、電圧の印加に伴い、上側の第1圧電板2は伸びを生じ、また下側の第2圧電板3は縮みを生じるようになっている。
【0010】
第1および第2圧電板2,3は、PZT[Pb(Zr,Ti)O3 ]、PLZT[(Pb,La)(Zr,Ti)O3 ]、PMN[Pb(Mg,Nb)O3 ]、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等から選択される一種より構成される。
【0011】
前記構成において、図4に示すように、電圧の印加により、上側の第1圧電板2が伸び、また下側の第2圧電板3が縮むと、両圧電板2,3の前記厚さ関係に起因して両第1領域A1 が最も小さな曲率半径Rmin を持つように上方に向って湾曲し、また第2領域A2 の中央部cが最も大きな曲率半径Rmax を持つように上方に向って湾曲する。そして第2領域A2 における各第1領域A1 および中央部c間は、各第1領域A1 から中央部cに向って曲率半径が漸増するように上方に向って湾曲し、結果として、図5に示すように、第2領域A2 が下方に向い曲率半径Rを以て湾曲したことになる。
【0012】
このようにバイモルフ圧電素子1は、逆圧電効果を利用することによって二方向に作動する。
【0013】
【発明の効果】
本発明によれば、前記のように構成することによって、逆圧電効果の利用下で二方向に作動するアクチュエータとして使用することが可能なバイモルフ圧電素子を提供することができる。またこのバイモルフ圧電素子の圧電効果(ピエゾ効果)を利用することによって二方向の曲げ角度を検知することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】バイモルフ圧電素子の斜視図である。
【図2】図1の2−2線断面図である。
【図3】図1の3−3線断面図である。
【図4】作動状態にあるバイモルフ圧電素子の図1、4矢視図である。
【図5】図4の5矢視図である。
【符号の説明】
1……………バイモルフ圧電素子
2,3………第1,第2圧電板
A1 ,A2 …第1,第2領域
c……………中央部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bimorph piezoelectric element, that is, a bimorph piezoelectric element that is formed by laminating two rectangular piezoelectric plates and has a uniform thickness throughout.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a bimorph piezoelectric element, one disclosed in JP-A-1-190271 has been known. This bimorph piezoelectric element is configured to bend in a substantially U shape when one piezoelectric plate is extended and the other piezoelectric plate is contracted when a voltage is applied.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional bimorph piezoelectric element has one direction of bending, it cannot be used as an actuator that operates in two directions.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide the bimorph piezoelectric element that can be used as an actuator that operates in two directions.
[0005]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a bimorph piezoelectric element that is formed by laminating two rectangular piezoelectric plates and has a uniform thickness throughout, it is provided at both end edges including two opposing sides. Two piezoelectric regions having the same thickness of both piezoelectric plates, and a second region in which the thickness of both piezoelectric plates changes between the first regions, and in the second region, The thickness of one of the piezoelectric plates gradually increases from both first region sides toward the center of the second region, and accordingly, the thickness of the other piezoelectric plate decreases from both first region sides to the first region. Bimorph piezoelectric elements are provided that gradually decrease toward the center.
[0006]
In the above-described configuration, when both first regions of the bimorph piezoelectric element are bent upward, for example, by application of voltage, the second region is bent downward accordingly. Thus, the bimorph piezoelectric element operates in two directions by utilizing the inverse piezoelectric effect.
[0007]
It is also possible to detect the bending angle in two directions by utilizing the piezoelectric effect (piezo effect) of the bimorph piezoelectric element.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3, the bimorph
[0009]
Foil-like copper electrodes 4 are provided on the planes of the first and second
[0010]
The first and second
[0011]
In the above configuration, when the upper first
[0012]
Thus, the bimorph
[0013]
【The invention's effect】
According to the present invention, by configuring as described above, it is possible to provide a bimorph piezoelectric element that can be used as an actuator that operates in two directions using the inverse piezoelectric effect. It is also possible to detect a bending angle in two directions by utilizing the piezoelectric effect (piezo effect) of this bimorph piezoelectric element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a bimorph piezoelectric element.
FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG.
4 is a view of the bimorph piezoelectric element in an operating state as viewed in the direction of arrows in FIGS.
FIG. 5 is a view taken in the direction of
[Explanation of symbols]
1 ............... bimorph piezo ......... first, second piezoelectric plate A 1, A 2 ... first, second region c ............... central portion
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03745698A JP3853957B2 (en) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | Bimorph piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03745698A JP3853957B2 (en) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | Bimorph piezoelectric element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238919A JPH11238919A (en) | 1999-08-31 |
| JP3853957B2 true JP3853957B2 (en) | 2006-12-06 |
Family
ID=12498032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03745698A Expired - Fee Related JP3853957B2 (en) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | Bimorph piezoelectric element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3853957B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7015624B1 (en) | 1999-10-22 | 2006-03-21 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Non-uniform thickness electroactive device |
-
1998
- 1998-02-19 JP JP03745698A patent/JP3853957B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11238919A (en) | 1999-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4289511B2 (en) | Piezoelectric actuator | |
| US6646364B1 (en) | MEMS actuator with lower power consumption and lower cost simplified fabrication | |
| JP2886588B2 (en) | Piezoelectric / electrostrictive actuator | |
| WO2012073741A1 (en) | Piezoelectric power generating device | |
| CN110098317B (en) | Laminated piezoelectric ceramic component and piezoelectric device | |
| JPH08242025A (en) | Piezoelectric actuator | |
| JP2003502870A (en) | Piezo actuator | |
| JP3853957B2 (en) | Bimorph piezoelectric element | |
| JP2004159403A (en) | Piezo actuator | |
| JP2645832B2 (en) | Vertical effect type monomorph element and driving method thereof | |
| JP7036604B2 (en) | Laminated Piezoelectric Ceramic Parts and Piezoelectric Devices | |
| JP2003324223A (en) | Multilayer piezoelectric element | |
| JP2004087662A (en) | Piezoelectric element | |
| JP6998223B2 (en) | Piezoelectric device | |
| JP7663415B2 (en) | Acoustic Devices | |
| KR100280257B1 (en) | Piezo / electric distortion actuator | |
| JP2002076459A (en) | Flexible piezoelectric element | |
| JPH0739252Y2 (en) | Piezoelectric actuator | |
| JPH0736462U (en) | Multilayer electrostrictive element | |
| JPH0436142Y2 (en) | ||
| JP6668836B2 (en) | Piezo actuator | |
| JPS59115580A (en) | Bimorph supporting structure | |
| JPH07135348A (en) | Multilayer piezoelectric element | |
| JPH0249736Y2 (en) | ||
| WO2019167805A1 (en) | Vibration device and piezoelectric element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041129 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060810 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060823 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060907 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |