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圧電材とその製造方法、制振装置及び駆動装置 コモンズ

国内特許コード P110006362
掲載日 2011年12月21日
出願番号 特願2006-287180
公開番号 特開2008-108762
登録番号 特許第5046367号
出願日 平成18年10月23日(2006.10.23)
公開日 平成20年5月8日(2008.5.8)
登録日 平成24年7月27日(2012.7.27)
発明者
  • 間々田 祥吾
  • 矢口 直幸
  • 鈴木 実
  • 半坂 征則
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 圧電材とその製造方法、制振装置及び駆動装置 コモンズ
発明の概要

【課題】簡単な構造で柔軟であり圧電効果を向上させることができる圧電材とその製造方法、制振装置及び駆動装置を提供する。
【解決手段】圧電材1は、媒体3中に複数の圧電粒子2が分散された部材である。圧電材1は、例えば、未硬化のシリコーンゴムなどの流動性の媒体3中に、チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電粒子2を分散させた後に、媒体3に電圧Vを加えながらこの媒体3を加熱してこの媒体3を硬化させて製造される。その結果、媒体3に加わる電界Eの方向と複数の圧電粒子2の分極方向とが同一になるように、この電界Eの方向にこれらの圧電粒子2が連続して配向される。このため、従来の圧電ゴムに比べて圧電粒子2の配向方向における分極度が高くなり、機械的応力が加わると大きな電界Eを発生するとともに電界Eを加えると大きな歪みを発生して、大きな圧電効果を得ることができる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


応力を加えると電気分極を発生し、電界(電場)を加えると歪みを発生する強誘電体の焼結体である圧電セラミックなどの圧電材が知られている。従来の圧電材は、シート状の圧電材料に電極を印刷し所定の寸法に切り出して積層体を形成し、脱脂後の積層体を電気炉によって焼成して形成されている(例えば、特許文献1参照)。このような従来の圧電材は、結晶相比率を制御することによって目的とする特性を選定可能にしている。また、圧電セラミックスの粉体をゴム中に分散させた圧電ゴムが知られている。従来の圧電ゴムは、圧電体として径方向に分極された圧電セラミックの粉体をゴム中に含有している(例えば、特許文献2参照)。



電場を加えると粘度が変化する電気粘性流体(Electro-Rheological Fluid(ER流体))を利用して振動を抑える制振装置が知られている。従来の制振装置は、振動発生機器からの振動を受けて往復動作する受振部材と、振動発生機器を固定するための固定部材と、受振部材と固定部材との間に充填される電気粘性流体を収容する収容室と、この収容室内の電気粘性流体の粘度を変化させるためにこの電気粘性流体に加わる電界を制御する電界制御制御手段とを備えている(例えば、特許文献3参照)。このような従来の制振装置では、収容室内の電気粘性流体に加える磁界を制御することによって、この電気粘性流体の粘度を変化させ受振部材の振動を減衰させている。



また、磁場を加えると粘度が変化する磁気粘性流体(Magneto-Rheological Fluid(MR流体))を利用して振動を抑える制振装置が知られている。従来の制振装置は、所定の間隔をあけて配列されたスリットを有する多数の平板と、これらの平板の一方の端部を一枚おきに固定する固定部材と、この第1の固定部材に固定された平板以外の平板の他方の端部に接続されて振動する振動部材と、各平板の間に充填される磁気粘性流体を収容する収容室と、この収容室内の磁気粘性流体の粘度を変化させるためにこの磁気粘性流体に加わる磁束を制御する磁束制御手段とを備えている(例えば、特許文献4参照)。このような従来の制振装置では、収容室内の磁気粘性流体に加える磁束を制御することによって、この磁気粘性流体の粘度を変化させ振動部材の振動を減衰させている。




【特許文献1】特開2006-036578号公報




【特許文献2】特開平11-160011号公報




【特許文献3】特開平7-054917公報




【特許文献4】特開2003-056639公報

産業上の利用分野


この発明は、媒体中に複数の圧電粒子が分散された圧電材とその製造方法、可動部材の振動を圧電材によって抑える制振装置、及び可動部材を圧電材によって駆動する駆動装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
媒体中に複数の圧電粒子が分散された圧電材であって、
前記媒体に加わる電界の方向と前記複数の圧電粒子の分極方向とが同一になるように、この電界の方向にこれらの圧電粒子が配向されており、
前記複数の圧電粒子が複数列に並んだ状態で前記媒体中に配向するように、未硬化の前記媒体に電圧を加えながらこの媒体を硬化させることによって、これらの圧電粒子がこの媒体に保持されていること、
を特徴とする圧電材。

【請求項2】
請求項1に記載の圧電材において、
前記複数の圧電粒子は、ゴム中に配向されており
前記複数の圧電粒子が複数列に並んだ状態で前記ゴム中に配向するように、未硬化の前記ゴムに電圧を加えながらこのゴムを硬化させることによって、これらの圧電粒子がこのゴムに保持されていること、
を特徴とする圧電材。

【請求項3】
媒体中に複数の圧電粒子が分散された圧電材の製造方法であって、
前記媒体中に前記複数の圧電粒子を分散させる分散工程と、
前記媒体に加わる電界の方向と前記複数の圧電粒子の分極方向とが同一になるように、この電界の方向にこれらの圧電粒子を配向させる配向工程とを含み、
前記配向工程は、前記複数の圧電粒子が複数列に並んだ状態で前記媒体中に配向するように、未硬化の前記媒体に電圧を加えながらこの媒体を硬化させる工程を含むこと、
を特徴とする圧電材の製造方法。

【請求項4】
請求項3に記載の圧電材の製造方法において、
前記分散工程は、未硬化のゴム中に前記圧電粒子を分散させる工程を含み、
前記配向工程は、前記未硬化のゴムに電圧を加えながらこの未硬化のゴムを加熱して硬化させる工程を含むこと、
を特徴とする圧電材の製造方法。

【請求項5】
可動部材の振動を圧電材によって抑える制振装置であって、
前記圧電材は、媒体中に複数の圧電粒子が分散されており、この媒体に加わる電界の方向とこれらの圧電粒子の分極方向とが同一になるように、この電界の方向にこれらの圧電粒子が配向されており、
前記複数の圧電粒子が複数列に並んだ状態で前記媒体中に配向するように、未硬化の前記媒体に電圧を加えながらこの媒体を硬化させることによって、これらの圧電粒子がこの媒体に保持されていること、
を特徴とする制振装置。

【請求項6】
請求項5に記載の制振装置において、
前記圧電材は、前記可動部材の振動に応じて振動する第1の電極と第2の電極との間に配置され、これらの電極の振動に応じて弾性変形すること、
を特徴とする制振装置。

【請求項7】
請求項6に記載の制振装置において、
前記圧電材は、前記可動部材の振動に応じて振動する第1の電極と固定部材に固定される第2の電極との間に配置され、この第1の電極の振動に応じて弾性変形すること、
を特徴とする制振装置。

【請求項8】
請求項5から請求項7までのいずれか1項に記載の制振装置において、
前記圧電材は、ゴム中に前記複数の圧電粒子が配向されており
前記複数の圧電粒子が複数列に並んだ状態で前記ゴム中に配向するように、未硬化の前記ゴムに電圧を加えながらこのゴムを硬化させることによって、これらの圧電粒子がこのゴムに保持されていること、
を特徴とする制振装置。

【請求項9】
請求項5から請求項8までのいずれか1項に記載の制振装置において、
前記圧電材が発生する電力を消費する電力消費部を備えること、
を特徴とする制振装置。

【請求項10】
可動部材を圧電材によって駆動する駆動装置であって、
前記圧電材は、媒体中に複数の圧電粒子が分散されており、この媒体に加わる電界の方向とこれらの圧電粒子の分極方向とが同一になるように、この電界の方向にこれらの圧電粒子が配向されており、
前記複数の圧電粒子が複数列に並んだ状態で前記媒体中に配向するように、未硬化の前記媒体に電圧を加えながらこの媒体を硬化させることによって、これらの圧電粒子がこの媒体に保持されていること、
を特徴とする駆動装置。

【請求項11】
請求項10に記載の駆動装置において、
前記圧電材は、第1の電極と第2の電極との間に配置され、これらの電極間に加わる電圧に応じて弾性変形して前記可動部材を駆動すること、
を特徴とする駆動装置。

【請求項12】
請求項11に記載の駆動装置において、
前記圧電材は、ゴム中に前記複数の圧電粒子が配向されており
前記複数の圧電粒子が複数列に並んだ状態で前記ゴム中に配向するように、未硬化の前記ゴムに電圧を加えながらこのゴムを硬化させることによって、これらの圧電粒子がこのゴムに保持されていること、
を特徴とする駆動装置。

【請求項13】
請求項10から請求項12までのいずれか1項に記載の駆動装置において、
前記圧電材に加える電圧を制御する電圧制御部を備えること、
を特徴とする駆動装置。
産業区分
  • 固体素子
  • 高分子化合物
  • 機構・伝動
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006287180thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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