JPS6358786B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6358786B2 JPS6358786B2 JP59130156A JP13015684A JPS6358786B2 JP S6358786 B2 JPS6358786 B2 JP S6358786B2 JP 59130156 A JP59130156 A JP 59130156A JP 13015684 A JP13015684 A JP 13015684A JP S6358786 B2 JPS6358786 B2 JP S6358786B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- displacement
- voltage
- piezoelectric ceramic
- effect
- 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
Links
Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧電磁器組成物に係り、特に電圧印加
により、大きい機械的変位を必要とする電圧駆動
型圧電変位素子に好適な圧電磁器組成物に関す
る。 〔従来技術〕 近年、電磁方式に代わる新方式の駆動源として
圧電磁器の電気歪効果を利用し、電気的エネルギ
ーを機械的エネルギーに変換する、いわゆる電圧
駆動型圧電変位素子（以下変位素子と称す）の実
用化がリレー、スイツチ、微小位置制御機器等、
多方面にわたつて進められてきている。この種の
変位素子としては例えば第１図に示す如く、金属
製弾性板１に両面から挾む様に電極を付与した圧
電磁器板２，２′を貼り合わせたバイモルフ構造
を成すものが知られている。そしてこの変位素子
に直流或は交流電圧を印加すると電気歪効果（こ
の場合、圧電横効果）に伴なう機械的変位dS1或
はdS2が生ずる。この機械的変位は用途或は搭載
された際の機構にもよるが、一般的に変位素子と
しての機能上、できるだけ大きい事が望ましく、
従つてより大きな電気歪効果を有する圧電磁器組
成物が有利とされている。従来より、この目的に
合致する圧電磁器組成物としては、例えば比較的
圧電定数d31の大きいPb（Ni1/3Nb2/3）O3―
PbZrO3―PbTiO3等の３成分系のものがある。し
かしながら従来の組成物のものでは機械的変位が
必ずしも十分とは言えず、変位素子としての利用
が極めて狭い範囲に限定されていた。従つて変位
素子として広範囲の用途に適応する上でより大き
な機械的変位をもたらす圧電磁器材料が望まれて
いた。 〔発明の目的〕 本発明はかかる要求に対し、十分応え得るもの
であり、電圧印加による電気歪効果が大きく、そ
の結果大きな機械的変位が発生し、変位素子とし
て広範囲な用途に応用できる圧電磁器組成物を提
供する事を目的とする。 〔発明の構成〕 すなわち、本発明の圧電磁器組成物は一般式
Pb〔（Ni1/3Nb2/3）A（Sb1/2Nb1/2）B（Y1/2Nb1/2）CZr
D
TiE〕O3で示され（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＝
１） 0.300≦Ａ≦0.550 0.002≦Ｂ≦0.050 0.002≦Ｃ≦0.040 0.100≦Ｄ≦0.290 0.260≦Ｅ≦0.406 を満足する基本組成に対し、副成分としてNiO，
Fe2O3，Bi2O3から選ばれた１種を0.02〜１重量
％添加含有して成る事を特徴とする。 以下本発明の実施例について参考例と比較しな
がら詳細に説明する。 〔実施例〕 出発原料として化学的純度99％以上のPbO，
NiO，Nb2O5，Sb2O3，Y2O3，ZrO2，TiO2及び
所定の副成分を選び、第１表に示す組成になる様
に精秤した。次にこれら原料をボールミルで混合
した後、乾燥し、850℃で仮焼成した。次いでボ
ールミルによつて粉砕して得られた粉末に、有機
バインダを適量加えて造粒した後、1ton／cm2の圧
力で加圧成形し、1200〜1250℃の温度で数時間焼
成した。得られた焼結体を所定の形状に切断、研
磨した後、電極を付与し、シリコーン油中で温度
60〜100℃の条件下で直流電場35〜50kV／cmを30
分間印加し、分極処理を施して圧電的に活性化せ
しめた。次に所定の測定方法により、圧電的諸定
数を求めた後、実質的な効果を確認するために、
更に研磨加工を施して２種類の形状の矩形状圧電
素子、すなわち長さ10mm、幅２mm、厚さ１mm、
長さ35mm、幅10mm、厚さ0.15mmを得た。この２
種類の圧電素子のうち形状のものに、分極方向
と同方向に500Vの直流電圧を印加し、その時に
生ずる電気歪量（収縮歪）を測定しΔl／ｌ値で
評価した（Δl…縮み量、ｌ―素子長さ）、一方形
状の圧電素子については、更に金属製弾性板に
両面からサンドイツチして第１図に示す様なバイ
モルフ型変位素子を作製し、これに30Vの直流電
圧を印加して、一端固定、他端自由状態での先端
に発生する機械的変位（第１図においてdS1に相
当する変位）を測定した。
により、大きい機械的変位を必要とする電圧駆動
型圧電変位素子に好適な圧電磁器組成物に関す
る。 〔従来技術〕 近年、電磁方式に代わる新方式の駆動源として
圧電磁器の電気歪効果を利用し、電気的エネルギ
ーを機械的エネルギーに変換する、いわゆる電圧
駆動型圧電変位素子（以下変位素子と称す）の実
用化がリレー、スイツチ、微小位置制御機器等、
多方面にわたつて進められてきている。この種の
変位素子としては例えば第１図に示す如く、金属
製弾性板１に両面から挾む様に電極を付与した圧
電磁器板２，２′を貼り合わせたバイモルフ構造
を成すものが知られている。そしてこの変位素子
に直流或は交流電圧を印加すると電気歪効果（こ
の場合、圧電横効果）に伴なう機械的変位dS1或
はdS2が生ずる。この機械的変位は用途或は搭載
された際の機構にもよるが、一般的に変位素子と
しての機能上、できるだけ大きい事が望ましく、
従つてより大きな電気歪効果を有する圧電磁器組
成物が有利とされている。従来より、この目的に
合致する圧電磁器組成物としては、例えば比較的
圧電定数d31の大きいPb（Ni1/3Nb2/3）O3―
PbZrO3―PbTiO3等の３成分系のものがある。し
かしながら従来の組成物のものでは機械的変位が
必ずしも十分とは言えず、変位素子としての利用
が極めて狭い範囲に限定されていた。従つて変位
素子として広範囲の用途に適応する上でより大き
な機械的変位をもたらす圧電磁器材料が望まれて
いた。 〔発明の目的〕 本発明はかかる要求に対し、十分応え得るもの
であり、電圧印加による電気歪効果が大きく、そ
の結果大きな機械的変位が発生し、変位素子とし
て広範囲な用途に応用できる圧電磁器組成物を提
供する事を目的とする。 〔発明の構成〕 すなわち、本発明の圧電磁器組成物は一般式
Pb〔（Ni1/3Nb2/3）A（Sb1/2Nb1/2）B（Y1/2Nb1/2）CZr
D
TiE〕O3で示され（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＝
１） 0.300≦Ａ≦0.550 0.002≦Ｂ≦0.050 0.002≦Ｃ≦0.040 0.100≦Ｄ≦0.290 0.260≦Ｅ≦0.406 を満足する基本組成に対し、副成分としてNiO，
Fe2O3，Bi2O3から選ばれた１種を0.02〜１重量
％添加含有して成る事を特徴とする。 以下本発明の実施例について参考例と比較しな
がら詳細に説明する。 〔実施例〕 出発原料として化学的純度99％以上のPbO，
NiO，Nb2O5，Sb2O3，Y2O3，ZrO2，TiO2及び
所定の副成分を選び、第１表に示す組成になる様
に精秤した。次にこれら原料をボールミルで混合
した後、乾燥し、850℃で仮焼成した。次いでボ
ールミルによつて粉砕して得られた粉末に、有機
バインダを適量加えて造粒した後、1ton／cm2の圧
力で加圧成形し、1200〜1250℃の温度で数時間焼
成した。得られた焼結体を所定の形状に切断、研
磨した後、電極を付与し、シリコーン油中で温度
60〜100℃の条件下で直流電場35〜50kV／cmを30
分間印加し、分極処理を施して圧電的に活性化せ
しめた。次に所定の測定方法により、圧電的諸定
数を求めた後、実質的な効果を確認するために、
更に研磨加工を施して２種類の形状の矩形状圧電
素子、すなわち長さ10mm、幅２mm、厚さ１mm、
長さ35mm、幅10mm、厚さ0.15mmを得た。この２
種類の圧電素子のうち形状のものに、分極方向
と同方向に500Vの直流電圧を印加し、その時に
生ずる電気歪量（収縮歪）を測定しΔl／ｌ値で
評価した（Δl…縮み量、ｌ―素子長さ）、一方形
状の圧電素子については、更に金属製弾性板に
両面からサンドイツチして第１図に示す様なバイ
モルフ型変位素子を作製し、これに30Vの直流電
圧を印加して、一端固定、他端自由状態での先端
に発生する機械的変位（第１図においてdS1に相
当する変位）を測定した。
【表】
【表】
この様に本発明は
Pb〔（Ni1/3Nb2/3）A（Sb1/2Nb1/2）B（Y1/2Nb1/2）C
ZrDTiE〕O3を基本組成とし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅを各々適度な範囲に設定し、且つ副成分として
NiO，Fe2O3，Bi2O3の１種を適度な範囲で添加
含有したもので、特に基本組成におけるPb（Sb1/2
Nb1/2）O3，Pb（Y1/2Nb1/2）O3成分及び副成分の
相乗効果により、従来組成では成し得なかつた、
より大きな電気歪量、機械的変位が実現したもの
である。 又本発明においては副成分であるNiO，
Fe2O3，Bi2O3のうち２種以上添加しても総添加
含有量が0.02〜１重量％の範囲であれば同様な効
果が得られる。尚0.300＞Ａ，Ａ＞0.550，Ｂ＞
0.050，Ｃ＞0.040，0.100＞Ｄ，Ｄ＞0.290，0.260
＞Ｅ，Ｅ＞0.406から成る基本組成物及び副成分
の選ばれた１種が１重量％より多い組成物のもの
では、電気歪量、機械的変位が低下してしまい、
目的とする変位素子としては好ましくなく、又
0.002＞Ｂ，0.002＞Ｃ及び副成分の選ばれた１種
が0.02重量％より少ない組成物では、大幅な改善
効果が認められないため、本発明の範囲から除外
した。 本発明の圧電磁器組成物によれば以下に挙げる
用途への適用が期待できる。 (1) 大きな機械的変位を発生するので、小型、軽
量化及び低電圧駆動が可能であり、省エネルギ
ー時代にマツチした新しい変位素子分野に適用
できる。 (2) 比較的低電圧で大きな機械的変位を必要とす
る変位素子への応用が可能である。 (3) 片側駆動方式（圧電素子の分極方向と同方向
の直流電圧のみ印加）の採用による大きな機械
的変位を必要とする変位素子に適用できる。尚
この場合、印加電圧の大きさは用途に応じて自
由に選択できる。 (4) 比較的高い圧電定数（例えば圧電ｄ定数）を
有しているので、高圧電定数を必要とする各種
圧電製品への適用が可能である。 尚本発明の実施例においては、圧電横効果に伴
なう電気歪量、機械的変位について特にバイモル
フ型圧電変位素子に関連して説明したが同組成物
を用い、圧電縦効果についても調べ、その改善効
果が確認されており、従つて例えば積層型圧電変
位素子への適用も十分可能である。 以上詳述した様に、本発明の圧電磁器組成物は
広範囲な用途に利用できる変位素子に好適なもの
であり、産業上極めて価値大なるものである。
ZrDTiE〕O3を基本組成とし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅを各々適度な範囲に設定し、且つ副成分として
NiO，Fe2O3，Bi2O3の１種を適度な範囲で添加
含有したもので、特に基本組成におけるPb（Sb1/2
Nb1/2）O3，Pb（Y1/2Nb1/2）O3成分及び副成分の
相乗効果により、従来組成では成し得なかつた、
より大きな電気歪量、機械的変位が実現したもの
である。 又本発明においては副成分であるNiO，
Fe2O3，Bi2O3のうち２種以上添加しても総添加
含有量が0.02〜１重量％の範囲であれば同様な効
果が得られる。尚0.300＞Ａ，Ａ＞0.550，Ｂ＞
0.050，Ｃ＞0.040，0.100＞Ｄ，Ｄ＞0.290，0.260
＞Ｅ，Ｅ＞0.406から成る基本組成物及び副成分
の選ばれた１種が１重量％より多い組成物のもの
では、電気歪量、機械的変位が低下してしまい、
目的とする変位素子としては好ましくなく、又
0.002＞Ｂ，0.002＞Ｃ及び副成分の選ばれた１種
が0.02重量％より少ない組成物では、大幅な改善
効果が認められないため、本発明の範囲から除外
した。 本発明の圧電磁器組成物によれば以下に挙げる
用途への適用が期待できる。 (1) 大きな機械的変位を発生するので、小型、軽
量化及び低電圧駆動が可能であり、省エネルギ
ー時代にマツチした新しい変位素子分野に適用
できる。 (2) 比較的低電圧で大きな機械的変位を必要とす
る変位素子への応用が可能である。 (3) 片側駆動方式（圧電素子の分極方向と同方向
の直流電圧のみ印加）の採用による大きな機械
的変位を必要とする変位素子に適用できる。尚
この場合、印加電圧の大きさは用途に応じて自
由に選択できる。 (4) 比較的高い圧電定数（例えば圧電ｄ定数）を
有しているので、高圧電定数を必要とする各種
圧電製品への適用が可能である。 尚本発明の実施例においては、圧電横効果に伴
なう電気歪量、機械的変位について特にバイモル
フ型圧電変位素子に関連して説明したが同組成物
を用い、圧電縦効果についても調べ、その改善効
果が確認されており、従つて例えば積層型圧電変
位素子への適用も十分可能である。 以上詳述した様に、本発明の圧電磁器組成物は
広範囲な用途に利用できる変位素子に好適なもの
であり、産業上極めて価値大なるものである。
第１図はバイモルフ型圧電変位素子の一例を示
す図、第２図ａ〜第２図ｄは本発明圧電磁器組成
物の変位素子特性における効果の一例を示すグラ
フである。 １……金属製弾性板、２，２′……圧電磁器板。
す図、第２図ａ〜第２図ｄは本発明圧電磁器組成
物の変位素子特性における効果の一例を示すグラ
フである。 １……金属製弾性板、２，２′……圧電磁器板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一般式 Pb〔（Ni1/3Nb2/3）A（Sb1/2Nb1/2）B（Y1/2Nb1/2）C
ZrDTiE〕O3 で示され（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＝１） 0.300≦Ａ≦0.550 0.002≦Ｂ≦0.050 0.002≦Ｃ≦0.040 0.100≦Ｄ≦0.290 0.260≦Ｅ≦0.406 を満足する基本組成に対し、副成分としてNiO，
Fe2O3，Bi2O3から選ばれた１種を0.02〜１重量
％添加含有して成る事を特徴とする圧電磁器組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130156A JPS6110062A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130156A JPS6110062A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110062A JPS6110062A (ja) | 1986-01-17 |
| JPS6358786B2 true JPS6358786B2 (ja) | 1988-11-16 |
Family
ID=15027323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59130156A Granted JPS6110062A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110062A (ja) |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59130156A patent/JPS6110062A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6110062A (ja) | 1986-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0519504B2 (ja) | ||
| KR20030096505A (ko) | 세라믹 액츄에이터용 압전 세라믹 조성물 및 압전 세라믹제조방법 | |
| JPH0519506B2 (ja) | ||
| JPH0442352B2 (ja) | ||
| JPS6358786B2 (ja) | ||
| JPS6358783B2 (ja) | ||
| JPS6358788B2 (ja) | ||
| JPS6358785B2 (ja) | ||
| JPS6358789B2 (ja) | ||
| JPH03104179A (ja) | アクチュエータ用圧電セラミック組成物 | |
| JPH052623B2 (ja) | ||
| JPH052624B2 (ja) | ||
| JPH0519505B2 (ja) | ||
| JPS6358784B2 (ja) | ||
| JPS6358787B2 (ja) | ||
| JPH05163063A (ja) | アクチュエータ用圧電セラミック組成物 | |
| JPH0532345B2 (ja) | ||
| KR100250207B1 (ko) | 바이모프 액츄에이터용 압전 세라믹스 조성물 | |
| JPH0751460B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH0582340B2 (ja) | ||
| JP3259321B2 (ja) | アクチュエータ用圧電セラミック組成物 | |
| JP3111783B2 (ja) | アクチュエータ用圧電磁器組成物 | |
| JPH0624841A (ja) | アクチュエータ用圧電セラミック組成物 | |
| JPH09241072A (ja) | 電界誘起歪み材料 | |
| JPH0442351B2 (ja) |