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JPH0130393B2 - - Google Patents
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JPH0130393B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0130393B2
JPH0130393B2 JP60237841A JP23784185A JPH0130393B2 JP H0130393 B2 JPH0130393 B2 JP H0130393B2 JP 60237841 A JP60237841 A JP 60237841A JP 23784185 A JP23784185 A JP 23784185A JP H0130393 B2 JPH0130393 B2 JP H0130393B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
case
piezoelectric
movable
actuator device
piezoelectric film
Prior art date
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Expired
Application number
JP60237841A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6298523A (en
Inventor
Masashi Mukogawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujisoku Corp
Original Assignee
Fujisoku Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fujisoku Electric Co Ltd filed Critical Fujisoku Electric Co Ltd
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Publication of JPS6298523A publication Critical patent/JPS6298523A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えば継電器等に適用される圧電
効果を利用したアクチユエータ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an actuator device that utilizes a piezoelectric effect and is applied to, for example, a relay or the like.

[発明の技術的背景とその問題点] 周知のように、圧電素子を用いたアクチユエー
タ装置としては、従来、複数の圧電素子を積層し
た積層型、あるいはバイモルフ型等が考えられて
いる。しかし、これらのアクチユエータ装置はい
ずれも、圧電素子の可動量が十分得られないた
め、圧電素子の動きを機械的に拡大しているが、
この拡大率にも限度があり、他の装置を駆動する
に必要且つ、十分な駆動力が得られず、実用上問
題を有していた。
[Technical Background of the Invention and Problems Therewith] As is well known, actuator devices using piezoelectric elements have conventionally been considered to be of a laminated type in which a plurality of piezoelectric elements are stacked, or of a bimorph type. However, in all of these actuator devices, the movement of the piezoelectric element cannot be obtained sufficiently, so the movement of the piezoelectric element is mechanically expanded.
This magnification rate also has a limit, and the necessary and sufficient driving force for driving other devices cannot be obtained, which poses a practical problem.

[発明の目的] この発明は、上記事情に基づいてなされたもの
であり、その目的とするところは圧電素子を用い
て十分な可動力を得ることができ、小型、軽量で
低価格化が可能な圧電アクチユエータ装置を提供
しようとするものである。
[Purpose of the invention] This invention was made based on the above circumstances, and its purpose is to obtain a sufficient movable force using a piezoelectric element, and to be small, lightweight, and inexpensive. The present invention aims to provide a piezoelectric actuator device that is suitable for use in humans.

[発明の概要] この発明は、例えば積層された圧電素子をシリ
コンオイルが充填された密封ケースの内部に設け
るとともに、このケースの側面部に圧電素子より
面積が小さく、外面部に可動子を有する作用部を
設け、前記圧電素子の動作をパスカルの原理を利
用して拡大し、前記可動子に伝達するようにした
ものである。
[Summary of the Invention] This invention provides, for example, a laminated piezoelectric element inside a sealed case filled with silicone oil, and a side surface of the case that has a smaller area than the piezoelectric element and a movable element on the outer surface. An action section is provided to magnify the action of the piezoelectric element using Pascal's principle and transmit it to the movable element.

[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
[Embodiment of the Invention] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明を継電器に適用した場合を示
すものである。同図において、圧電アクチユエー
タ10のケース11は十分な剛性を有した樹脂材
によつて構成されており、このケース11の内部
には例えばシリコンオイル等の非圧縮性液体12
が充填されている。このケース11の内部には、
電極13,14が所定間隔離間して配設され、こ
れら電極13,14の相互間には例えば長方形状
の圧電フイルム15が複数枚積層されている。前
記電極13,14は圧電フイルム15に動作に応
じて動き得る弾性を有している。また、前記ケー
ス11の一側面部には直径がD1で、前記ケース
11の肉厚より薄くされ、弾性を得るように湾曲
された作用部16がケース11に一体的に設けら
れている。この作用部16のケース11外面側に
位置した中央部には可動子17が設けられてい
る。この可動子17の先端は作用部16の弾力と
ケース11に充填された液体12の圧力がバラン
スした位置に保持されている。また、前記可動子
17の先端部には接触機構を構成する可動接片1
8の自由端部が接触され、この可動接片18の自
由端部には接点19が設けられている。また、こ
の可動接片18の近傍には固定接片20が設けら
れ、この固定接片20には前記接点19に接触可
能な接点21が設けられている。
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a relay. In the figure, a case 11 of a piezoelectric actuator 10 is made of a resin material with sufficient rigidity, and an incompressible liquid 12 such as silicone oil is contained inside the case 11.
is filled. Inside this case 11,
Electrodes 13 and 14 are arranged with a predetermined distance between them, and a plurality of rectangular piezoelectric films 15, for example, are laminated between the electrodes 13 and 14. The electrodes 13 and 14 have a piezoelectric film 15 having elasticity that allows them to move in accordance with the operation. Further, on one side of the case 11, an acting part 16 having a diameter D1 , which is thinner than the wall thickness of the case 11, and curved to obtain elasticity is integrally provided with the case 11. A movable member 17 is provided in the central portion of the action portion 16 located on the outer surface side of the case 11. The tip of the movable element 17 is held at a position where the elasticity of the acting portion 16 and the pressure of the liquid 12 filled in the case 11 are balanced. Further, a movable contact piece 1 constituting a contact mechanism is provided at the tip of the movable element 17.
The free ends of the movable contact pieces 18 are brought into contact with each other, and the free ends of the movable contact pieces 18 are provided with contacts 19 . Further, a fixed contact piece 20 is provided near the movable contact piece 18, and this fixed contact piece 20 is provided with a contact point 21 that can come into contact with the contact point 19.

上記構成において動作を説明する。前記電極1
3,14に電圧が供給されていない場合、可動子
17は第1図に示す状態に位置され、可動接片1
8、固定接片20に接点19,21は互いに離間
されている。この状態において、電極13,14
に所定の電圧を供給すると、圧電フイルム15が
膨張され、この圧電フイルム15の力は液体12
に均一に伝播される。そして、この液体12に与
えられた力は前記作用部16に伝播され、この作
用部16、可動子17がケース11より突出する
方向に駆動される。このため、可動子17によ
り、可動接片18が動作され、この可動切片18
の接点19が固定接片20の接点21に接触され
る。この可動子17の移動量は圧電フイルム15
の膨張量に比例し、圧電フイルム15の表面積と
作用部16の面積に逆比例する。
The operation in the above configuration will be explained. Said electrode 1
3 and 14, the movable element 17 is positioned in the state shown in FIG.
8. The contacts 19 and 21 on the fixed contact piece 20 are spaced apart from each other. In this state, the electrodes 13, 14
When a predetermined voltage is supplied to the piezoelectric film 15, the piezoelectric film 15 is expanded, and the force of the piezoelectric film 15
is uniformly propagated. Then, the force applied to the liquid 12 is propagated to the acting portion 16, and the acting portion 16 and the mover 17 are driven in a direction to protrude from the case 11. Therefore, the movable piece 18 is operated by the movable element 17, and this movable piece 18
The contact 19 of is contacted with the contact 21 of the fixed contact piece 20. The amount of movement of this mover 17 is determined by the amount of movement of the piezoelectric film 15.
and is inversely proportional to the surface area of the piezoelectric film 15 and the area of the acting portion 16.

一方、この状態より、前記電極13,14に対
する電圧の供給を停止すると、前記圧電フイルム
15は収縮し、可動子17は作用部16、可動接
片18の弾力により、液体12の圧力とバランス
する位置に復帰される。この結果、可動接片18
の接点19は固定接片20の接点21より離間さ
れる。
On the other hand, when the voltage supply to the electrodes 13 and 14 is stopped from this state, the piezoelectric film 15 contracts, and the movable element 17 balances with the pressure of the liquid 12 due to the elasticity of the action portion 16 and the movable contact piece 18. returned to position. As a result, the movable contact piece 18
The contact 19 of is spaced apart from the contact 21 of the fixed contact piece 20.

上記実施例によれば、圧電フイルム15を非圧
縮性液体12が充填されたケース11の内部に設
け、圧電フイルム15により発生された力を前記
液体12、および圧電フイルム15より面積が小
さい作用部16を介して可動子17に伝達してい
る。したがつて、圧電フイルム15により発生さ
れた力を拡大して可動子17に伝達することがで
きるものである。しかも、圧電フイルム15と作
用部16の面積比を変えることにより、所要の拡
大率を容易に設定することが可能であるため、実
用上極めて便利なものである。
According to the above embodiment, the piezoelectric film 15 is provided inside the case 11 filled with the incompressible liquid 12, and the force generated by the piezoelectric film 15 is applied to the liquid 12 and the acting portion having a smaller area than the piezoelectric film 15. It is transmitted to the movable element 17 via 16. Therefore, the force generated by the piezoelectric film 15 can be magnified and transmitted to the movable element 17. Furthermore, by changing the area ratio between the piezoelectric film 15 and the acting portion 16, it is possible to easily set a required magnification ratio, which is extremely convenient in practice.

また、この構成によれば、圧電フイルム15に
より発生された力が非圧縮性の液体12を介して
直接作用部16、可動子17に伝達されるため、
従来のバイモルフ型のように機械的な伝達損失が
ほとんど無く、力の伝達効率が良いものである。
Moreover, according to this configuration, the force generated by the piezoelectric film 15 is directly transmitted to the acting part 16 and the movable element 17 via the incompressible liquid 12.
Unlike the conventional bimorph type, there is almost no mechanical transmission loss, and the power transmission efficiency is good.

さらに、圧電フイルム15の力を機械的に拡大
する場合に比べて、装置を小型化することが可能
であるため、この装置を用いた継電器の形状を小
型、軽量化することが可能である。
Furthermore, since the device can be made smaller than when the force of the piezoelectric film 15 is mechanically expanded, it is possible to make the shape and weight of the relay using this device smaller and lighter.

また、圧電フイルム15の力を機械的に拡大す
る場合に比べて、可動子17の移動距離を高精度
に設定することが可能であるため、小型で、高精
度の継電器を構成することが可能である。
Furthermore, compared to mechanically expanding the force of the piezoelectric film 15, it is possible to set the moving distance of the movable element 17 with higher accuracy, so it is possible to construct a small and highly accurate relay. It is.

尚、上記実施例ではこの発明を継電器に適用し
た場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、例えば、第2図に示す如く、可動子
17の先端に円錐形状のコーン紙22を取付けれ
ば、電極13,14に供給される信号に応じてコ
ーン紙22が振動し、音響が発生されるため、ス
ピーカを構成することが可能である。
In the above embodiment, the present invention is applied to a relay, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. When attached, the paper cone 22 vibrates in response to the signals supplied to the electrodes 13 and 14, and sound is generated, making it possible to configure a speaker.

また、上記実施例では作用部16、可動子17
をケース11と一体的に形成したが、例えばケー
ス11と別体構造としてもよい。
Further, in the above embodiment, the action portion 16 and the mover 17
Although it is formed integrally with the case 11, it may be formed separately from the case 11, for example.

その他、この発明の要旨を変えない範囲におい
て、種々変形実施可能なことは勿論ある。
It goes without saying that various other modifications can be made without departing from the gist of the invention.

[発明の効果] 以上、詳述したようにこの発明によれば、圧電
素子を用いて十分な可動力を得ることができ、小
型、軽量で低価格化が可能な圧電アクチユエータ
装置を提供できる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric actuator device that can obtain sufficient movable force using a piezoelectric element and can be small, lightweight, and inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明に係わる圧電アクチユエータ
装置の一実施例を示す側断面図、第2図はこの発
明の他の実施例を示す側断面図である。 11……ケース、12……非圧縮性液体、1
3,14……電極、15……圧電フイルム、16
……作用部、17……可動子、18……可動接
片、20……固定接片、22……コーン紙。
FIG. 1 is a side sectional view showing one embodiment of a piezoelectric actuator device according to the present invention, and FIG. 2 is a side sectional view showing another embodiment of the invention. 11...Case, 12...Incompressible liquid, 1
3, 14... Electrode, 15... Piezoelectric film, 16
...Action part, 17... Movable element, 18... Movable contact piece, 20... Fixed contact piece, 22... Cone paper.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 内部に非圧縮性の液体が充填されたケース
と、このケース内部に収容された圧電素子と、前
記ケースの側面部にケース内部と連通して設けら
れ、前記圧電素子より面積が小さく、前記圧電素
子の動作に応動され被駆動部材を動作する作用部
とを具備したことを特徴とする圧電アクチユエー
タ装置。 2 前記作用部は前記ケースの側面部に弾性を有
するよう湾曲して一体的に形成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の圧電アク
チユエータ装置。 3 前記被駆動部材はスイツチ機構を構成する可
動接片からなることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の圧電アクチユエータ装置。 4 前記被駆動部材はスピーカを構成する振動体
からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の圧電アクチユエータ装置。
[Scope of Claims] 1. A case filled with an incompressible liquid, a piezoelectric element housed inside the case, and a piezoelectric element provided on a side surface of the case so as to communicate with the inside of the case. A piezoelectric actuator device having a smaller area and comprising an operating portion that operates a driven member in response to the operation of the piezoelectric element. 2. The piezoelectric actuator device according to claim 1, wherein the acting portion is curved and integrally formed with the side surface of the case so as to have elasticity. 3. The piezoelectric actuator device according to claim 1, wherein the driven member is a movable contact piece that constitutes a switch mechanism. 4. The piezoelectric actuator device according to claim 1, wherein the driven member is a vibrating body constituting a speaker.
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