本發(fā)明涉及壓電元件以及具備其的壓電傳感器。
背景技術(shù):
以往,作為檢測(cè)物體的變形等的傳感器,已知利用了壓電現(xiàn)象的壓電傳感器。
例如,在jp特開(kāi)昭62-156503號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)中,記載了對(duì)機(jī)器人的指尖、人類(lèi)的關(guān)節(jié)等對(duì)象物的彎曲進(jìn)行檢測(cè)的壓電傳感器。該公報(bào)中所述的壓電傳感器具有:具有上層的膜狀的壓電薄膜和下層的膜狀的壓電薄膜的雙壓電晶片構(gòu)造。具體而言,將由于上層的壓電薄膜伸長(zhǎng)、下層的壓電薄膜縮小這一壓電體的變形而產(chǎn)生的電荷檢測(cè)為彎曲。
如上述公報(bào)中所提到的那樣,壓電體具有由于溫度變化而產(chǎn)生電荷的熱電性。因此,若壓電傳感器在溫度變化的環(huán)境下使用,則不僅檢測(cè)由于壓電體的變形而產(chǎn)生的電荷,還檢測(cè)由于基于溫度變化的熱量梯度而產(chǎn)生的電荷。由于熱量梯度而產(chǎn)生的電荷在彎曲檢測(cè)時(shí)成為噪聲。因此,在上述公報(bào)的壓電傳感器中,通過(guò)研究壓電體的極化方向、引出電極的極性等,從而能夠在上層的壓電體和下層的壓電體將由于熱量梯度而產(chǎn)生的電荷抵消,僅進(jìn)行由于壓電體的變形而產(chǎn)生的電荷的檢測(cè)。
在先技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:jp特開(kāi)昭62-156503號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
-發(fā)明要解決的課題-
然而,在產(chǎn)生對(duì)象物撓曲時(shí)那種上層的壓電體和下層的壓電體都被向?qū)ο笪锢?或者收縮)的變形的情況下,不能使用上述公報(bào)中所述的壓電傳感器。原因是,由于上述公報(bào)中所述的壓電傳感器在上層的壓電體伸長(zhǎng)且下層的壓電體縮短這一變形中被使用,因此壓電傳感器的變形與此不同,正電荷和負(fù)電荷的產(chǎn)生方式不同。
因此,若將抵消由于熱量梯度而產(chǎn)生的電荷的設(shè)計(jì)的上述公報(bào)中所述的壓電傳感器用于對(duì)象物的撓曲檢測(cè),則即使熱電的問(wèn)題能夠解決,基于撓曲的電荷也被上層的壓電體和下層的壓電體抵消,面對(duì)難以進(jìn)行撓曲檢測(cè)的問(wèn)題。此外,若優(yōu)先作為撓曲檢測(cè)的功能而設(shè)為上層的壓電體與下層的壓電體的電荷不能抵消的電極設(shè)計(jì),則不能抵消基于熱量梯度的電荷,產(chǎn)生噪聲。這樣,在現(xiàn)有的壓電傳感器中,難以兼顧抵消由于熱量梯度而產(chǎn)生的電荷、并且高靈敏度地檢測(cè)由于撓曲而產(chǎn)生的電荷。
-解決課題的手段-
因此,為了解決上述課題,本發(fā)明的壓電元件具備:層疊體,具有將厚度方向設(shè)為極化方向的第1及第2壓電體層、和被設(shè)置于第1壓電體層與第2壓電體層之間的彈性體層;第1及第2端子電極,被設(shè)置于層疊體的外表面;第1檢測(cè)用電極,被設(shè)置于第1壓電體層的正的極性面;第2檢測(cè)用電極,被設(shè)置于第1壓電體層的負(fù)的極性面;第3檢測(cè)用電極,被設(shè)置于第2壓電體層的正的極性面;和第4檢測(cè)用電極,被設(shè)置于第2壓電體層的負(fù)的極性面。第1檢測(cè)用電極和第4檢測(cè)用電極連接于第1端子電極,第2檢測(cè)用電極和第3檢測(cè)用電極連接于第2端子電極。
此外,本發(fā)明的壓電傳感器通過(guò)壓電元件被安裝于對(duì)象物,從而根據(jù)通過(guò)彈性體層而產(chǎn)生的第1壓電體層與第2壓電體層的伸長(zhǎng)的差異,檢測(cè)對(duì)象物的撓曲。
-發(fā)明效果-
根據(jù)本發(fā)明,能夠抵消由于熱量梯度而產(chǎn)生的電荷,并且高靈敏度地檢測(cè)由于撓曲而產(chǎn)生的電荷。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的壓電元件的立體圖。
圖2是相當(dāng)于沿著圖1中的a-a線(xiàn)的部分的、本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的壓電元件的剖視圖。
圖3是本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的壓電傳感器的等效電路圖。
圖4是使用了本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的壓電元件的壓電傳感器的剖視圖。
圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的壓電元件的剖視圖。
圖6是本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的壓電元件的立體圖。
圖7是本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的壓電元件的剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下,參照附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的壓電元件以及壓電傳感器進(jìn)行說(shuō)明。
(第1實(shí)施方式)
圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的壓電元件1的立體圖。參照?qǐng)D1,加工x軸方向定義為長(zhǎng)度方向,將y軸方向定義為厚度方向,將z軸方向定義為寬度方向。
如圖1所示,壓電元件1呈長(zhǎng)方體狀,具有:位于厚度方向的兩端的第1主面1a以及第2主面1b、位于長(zhǎng)度方向的兩端的第1端面1c以及第2端面1d、位于寬度方向的兩端的第1側(cè)面1e以及第2側(cè)面1f。壓電元件1具備將第1外裝體3a、第1壓電體層2a、彈性體層8、第2壓電體層2b以及第2外裝體3b在厚度方向?qū)盈B而成的層疊體12。另外,在本第1實(shí)施方式中,層疊體12的長(zhǎng)度方向上的尺寸比層疊體12的寬度方向上的尺寸大。
此外,在層疊體12的第1端面1c,設(shè)置第1端子電極5a,在層疊體12的第2端面1d,設(shè)置第2端子電極5b。另外,第1端子電極5a以及第2端子電極5b分別形成為也繞回到層疊體12的第1主面1a的一部分、第2主面1b的一部分、第1側(cè)面1e的一部分以及第2側(cè)面1f的一部分。
圖2是相當(dāng)于沿著圖1中的a-a線(xiàn)的部分的、壓電元件1的剖視圖。
如圖2所示,第1壓電體層2a具有第1主表面2aa以及第2主表面2ab,第2壓電體層2b具有第1主表面2ba以及第2主表面2bb。第1壓電體層2a以及第2壓電體層2b均由鋯鈦酸鉛等壓電陶瓷構(gòu)成。
對(duì)第1壓電體層2a以及第2壓電體層2b均進(jìn)行極化處理,分別將其厚度方向設(shè)為極化方向。更具體而言,第1壓電體層2a的極化方向和第2壓電體層2b的極化方向都朝向從各自的第2主表面2ab、2bb向第1主表面2aa、2ba的方向。這里,在通過(guò)箭頭來(lái)表示極化方向的情況下,將位于起點(diǎn)的主表面設(shè)為負(fù)的極性面,將位于終點(diǎn)的主表面設(shè)為正的極性面。
在本第1實(shí)施方式中,第1壓電體層2a的第1主表面2aa和第2壓電體層2b的第1主表面2ba為正的極性面,第1壓電體層2a的第2主表面2ab和第2壓電體層2b的第2主表面2bb為負(fù)的極性面。這里,優(yōu)選第1壓電體層2a的極化方向和第2壓電體層2b的極化方向朝向相同的方向。
另外,極化方向也可以是從第1主表面2aa、2ba朝向第2主表面2ab、2bb的方向。在該情況下,同樣地,第1壓電體層2a的第2主表面2ab和第2壓電體層2b的第2主表面2bb為正的極性面,第1壓電體層2a的第1主表面2aa和第2壓電體層2b的第1主表面2ba為負(fù)的極性面。
在第1壓電體層2a與第2壓電體層2b之間,設(shè)置彈性體層8。更具體而言,第1壓電體層2a的第2主表面2ab和第2壓電體層2b的第1主表面2ba經(jīng)由粘接劑7而與板狀的彈性體層8接合。
彈性體層8由聚氨酯樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂等彈性材料構(gòu)成。另外,在彈性體層8中,也能夠取代聚氨酯樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂,使用橡膠等。優(yōu)選彈性體層8的楊氏模量比第1壓電體層2a以及第2壓電體層2b中任意一個(gè)的楊氏模量都低。此外,優(yōu)選彈性體層8的楊氏模量比粘接劑7的楊氏模量低。進(jìn)一步地,彈性體層8也可以不使用粘接劑7,直接與第1壓電體層2a的第2主表面2ab和第2壓電體層2b的第1主表面2ba接合。
在本第1實(shí)施方式所涉及的壓電元件1的第1壓電體層2a的第1主表面2aa接合第1外裝體3a,在第2壓電體層2b的第2主表面2bb接合第2外裝體3b。另外,第1外裝體3a以及第2外裝體3b的雙方或者一方也可以不被設(shè)置。但是,由于能夠防止第1壓電體層2a以及第2壓電體層2b的損壞,因此優(yōu)選在壓電元件1設(shè)置第1外裝體3a以及第2外裝體3b。
第1檢測(cè)用電極4a被設(shè)置于第1壓電體層2a的正的極性面,第2檢測(cè)用電極4b被設(shè)置于第1壓電體層2a的負(fù)的正極面。此外,第3檢測(cè)用電極4c被設(shè)置于第2壓電體層2b的正的極性面,第4檢測(cè)用電極4d被設(shè)置于第2壓電體層2b的負(fù)的極性面。
這里,重要的是,被設(shè)置于第1壓電體層2a的正的極性面的第1檢測(cè)用電極4a和被設(shè)置于第2壓電體層2b的負(fù)的極性面的第4檢測(cè)用電極4d電連接于第1端子電極5a。此外,被設(shè)置于第1壓電體層2a的負(fù)的極性面的第2檢測(cè)用電極4b和被設(shè)置于第2壓電體層2b的正的極性面的第3檢測(cè)用電極4c電連接于第2端子電極5b也同樣重要。
圖3是本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的壓電傳感器的等效電路圖。
圖3所示的等效電路表示在壓電元件1中,第1壓電體層2a與第2壓電體層2b被并聯(lián)連接以使得相互的極化方向相反。因此,在壓電元件1中,能夠?qū)⒂捎跓崃刻荻榷a(chǎn)生的電荷抵消。
這里,第2檢測(cè)用電極4b和第3檢測(cè)用電極4c都連接于第2端子電極5b。由于第2檢測(cè)用電極4b與第3檢測(cè)用電極4c夾著彈性體層8而被相互接近設(shè)置,都連接于第2端子電極5b,因此不會(huì)夾著彈性體層8產(chǎn)生電場(chǎng)。
圖4是使用了本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的壓電元件1的壓電傳感器11的剖視圖。
如圖4所示,壓電傳感器11是通過(guò)接合部9來(lái)將壓電元件1安裝于作為對(duì)象物6的基板的傳感器。第2壓電體層2b被設(shè)置于比第1壓電體層2a更靠對(duì)象物6一側(cè)。
在圖4中,如箭頭e所示,若對(duì)象物6在平面方向伸長(zhǎng),則分別具有與箭頭e相同的方向的拉伸應(yīng)力通過(guò)接合部9而被施加給壓電元件1。由此,被設(shè)置于對(duì)象物6一側(cè)的第2壓電體層2b伸長(zhǎng)。
此時(shí),彈性體層8具有吸收被施加的拉伸應(yīng)力的功能。因此,難以對(duì)隔著彈性體層8而被設(shè)置于與對(duì)象物6相反的一側(cè)的第1壓電體層2a施加拉伸應(yīng)力,第1壓電體層2a的變形比第2壓電體層2b的變形小。換言之,在對(duì)象物6伸長(zhǎng)時(shí),通過(guò)彈性體層8,在第1壓電體層2a與第2壓電體層2b之間產(chǎn)生伸長(zhǎng)的差異。
壓電傳感器11根據(jù)通過(guò)該彈性體層8而產(chǎn)生的基于第1壓電體層2a與第2壓電體層2b的變形的伸長(zhǎng)的差異,檢測(cè)對(duì)象物6的撓曲。如上所述,由于壓電傳感器11被設(shè)計(jì)為將由于熱量梯度而在第1壓電體層2a和第2壓電體層2b產(chǎn)生的電荷抵消,因此能夠在不受到由于熱量梯度而產(chǎn)生的電荷的影響的情況下,對(duì)由于第1壓電體層2a以及第2壓電體層2b的變形而產(chǎn)生的電荷進(jìn)行檢測(cè)。
假設(shè)在壓電元件1未設(shè)置有彈性體層8的情況下,第1壓電體層2a以及第2壓電體層2b的變形為相同程度,伸長(zhǎng)的差異變小。因此,分別從第1壓電體層2a以及第2壓電體層2b產(chǎn)生的電荷的多數(shù)被抵消,壓電傳感器難以高靈敏度地檢測(cè)對(duì)象物6的撓曲。因此,彈性體層8的存在使得能夠高靈敏度地檢測(cè)對(duì)象物6的撓曲。
在圖4中,接合部9在對(duì)應(yīng)于壓電元件1的第1端面1c以及第2端面1d的部分,形成到設(shè)置有第2壓電體層2b的高度位置。這里,優(yōu)選接合部9形成為未達(dá)到第1壓電體層2a的高度。此外,更優(yōu)選接合部9形成為未達(dá)到彈性體層8的高度。這是由于如上所述,由于對(duì)象物6的撓曲而產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力經(jīng)由接合部9而被施加給壓電元件1。
此外,如圖4所示,在壓電傳感器11中,優(yōu)選在對(duì)象物6與壓電元件1之間形成接合部9的安裝部分的縫隙。該縫隙通過(guò)壓電元件1不與對(duì)象物6直接接觸,從而起到使得難以檢測(cè)從外部傳來(lái)的沖擊、振動(dòng)等的噪聲的功能。另外,接合部9由焊料、粘接劑等構(gòu)成。
接下來(lái),對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的壓電元件1以及使用其的壓電傳感器11的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先,通過(guò)絲網(wǎng)印刷在由壓電陶瓷等構(gòu)成的第1壓電體層2a形成第1檢測(cè)用電極4a以及第2檢測(cè)用電極4b,在對(duì)此進(jìn)行燒成后,對(duì)其實(shí)施極化處理以使得極化方向?yàn)楹穸确较颉4送?,同樣地,通過(guò)絲網(wǎng)印刷在由壓電陶瓷等構(gòu)成的第2壓電體層2b形成第3檢測(cè)用電極4c以及第4檢測(cè)用電極4d,在對(duì)此進(jìn)行燒成后,對(duì)其實(shí)施極化處理以使得極化方向?yàn)楹穸确较颉?/p>
然后,在被燒成的第1壓電體層2a以及第2壓電體層2b的主表面涂敷環(huán)氧樹(shù)脂等粘接劑7,將第1外裝體3a、第1壓電體層2a、彈性體層8、第2壓電體層2b和第2外裝體3b層疊并一體地接合,制造層疊體12。
此外,也可以在壓電體層集合的母基板的狀態(tài)下形成檢測(cè)用電極,實(shí)施極化處理,通過(guò)將彈性體層和外裝體接合后將其切斷為切片,一并制造多個(gè)層疊體。
接下來(lái),在層疊體12的兩端面,通過(guò)濺射法等,形成例如ag等的薄膜,在該薄膜上實(shí)施金屬鍍覆等,來(lái)形成第1端子電極5a以及第2端子電極5b。由此,制造壓電元件1。
最后,通過(guò)利用接合部9來(lái)將壓電元件1安裝于作為對(duì)象物6的基板來(lái)完成壓電傳感器11。
(第2實(shí)施方式)
圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的壓電元件21的剖視圖。
如圖5所示,在壓電元件21中,在第1壓電體層22a與第2壓電體層22b之間的長(zhǎng)度方向上的端面附近設(shè)置一對(duì)彈性體層28(一方相應(yīng)于第1彈性體層,另一方相應(yīng)于第2彈性體層)。此外,在壓電元件21中,在第1壓電體層2a與第2壓電體層2b之間的長(zhǎng)度方向上的中央部設(shè)置粘接層20。
在上述的第1實(shí)施方式所涉及的壓電元件1中,通過(guò)在彈性體層8的兩面設(shè)置粘接劑7,從而在第1壓電體層2a與第2壓電體層2b之間的整面設(shè)置彈性體層8。但是,在這樣構(gòu)成的情況下,在彈性體層8與第1壓電體層2a之間以及彈性體層8與第2壓電體層2b之間可能產(chǎn)生剝離。
因此,如圖5所示,在本第2實(shí)施方式中,設(shè)置粘接層20以使得在第1壓電體層22a與第2壓電體層22b之間并且一對(duì)彈性體層28之間,將這些第1壓電體層22a以及第2壓電體層22b粘接。由此,能夠防止在第1壓電體層22a與彈性體層28之間產(chǎn)生剝離、以及在第2壓電體層22b與彈性體層28之間產(chǎn)生剝離,能夠增強(qiáng)密接強(qiáng)度。
將壓電元件21用作為壓電傳感器時(shí)施加于壓電元件21的拉伸應(yīng)力在左右的應(yīng)力均等地施加的壓電元件21的中央部變小。因此,即使壓電元件21的長(zhǎng)度方向上的中央部從彈性體層28置換為粘接層20,端面附近的一對(duì)彈性體層28也具有產(chǎn)生第1壓電體層22a與第2壓電體層22b的伸長(zhǎng)的差異的效果。因此,優(yōu)選在第1壓電體層22a與第2壓電體層22b之間的長(zhǎng)度方向上的端面附近設(shè)置一對(duì)彈性體層28,并且,在第1壓電體層22a與第2壓電體層22b之間的長(zhǎng)度方向上的中央部設(shè)置粘接層20。
根據(jù)以上所述,與上述的第1實(shí)施方式相比,在本第2實(shí)施方式中,用作為壓電傳感器時(shí),能夠制作彈性體層28與第1壓電體層22a的密接強(qiáng)度以及彈性體層28與第2壓電體層22b的密接強(qiáng)度較強(qiáng)、難以剝離的壓電元件21。
(第3實(shí)施方式)
圖6是本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的壓電元件31的立體圖。
如圖6所示,在壓電元件31中,第1端子電極35a具備用于將圖中未表示的第1檢測(cè)用電極34a以及第4檢測(cè)用電極34d引出的第1引出電極35c,第2端子電極35b具備用于將第2檢測(cè)用電極34b以及第3檢測(cè)用電極34c引出的第2引出電極35d。
第2檢測(cè)用電極34b以及第3檢測(cè)用電極34c通過(guò)第2引出電極35d,被引出到第1側(cè)面31e以使得覆蓋彈性體層38的長(zhǎng)度方向上的中央部,進(jìn)一步被引出到第1主面31a并連接于第2端子電極35b。同樣地,雖然一部分在圖中并未表現(xiàn),但第1檢測(cè)用電極34a以及第4檢測(cè)用電極34d通過(guò)第1引出電極35c,被引出到第2側(cè)面31f以使得覆蓋彈性體層38的長(zhǎng)度方向上的中央部,進(jìn)一步被引出到第1主面31a并連接于第1端子電極35a。
彈性體層38通過(guò)吸收拉伸應(yīng)力,提高壓電傳感器的靈敏度,另一方面,容易變形,此外,熱膨脹也容易產(chǎn)生。因此,被設(shè)置于彈性體層38上的第1檢測(cè)用電極34a以及第4檢測(cè)用電極34d與第1端子電極35a之間容易產(chǎn)生斷線(xiàn)。此外,同樣地,第2檢測(cè)用電極34b以及第3檢測(cè)用電極34c與第2端子電極35b之間容易產(chǎn)生斷線(xiàn)。
因此,在本第3實(shí)施方式中,通過(guò)第1引出電極35c,將第1檢測(cè)用電極34a以及第4檢測(cè)用電極34d與第1端子電極35a連接,此外,通過(guò)第2引出電極35d,將第2檢測(cè)用電極34b以及第3檢測(cè)用電極34c與第2端子電極35b連接,從而能夠減少由于斷線(xiàn)而產(chǎn)生的不良。換言之,即使在端面?zhèn)犬a(chǎn)生斷線(xiàn),也能夠在側(cè)面確保端子電極與檢測(cè)用電極的電連接。
此外,即使在如上述的第2實(shí)施方式所涉及的壓電元件21那樣,在第1壓電體層22a與第2壓電體層22b之間的長(zhǎng)度方向上的中央部具有粘接層20的情況下,也優(yōu)選設(shè)置第1引出電極35c以及第2引出電極35d以使得覆蓋粘接層20。由于粘接層20與彈性體層38相比,難以變形,熱膨脹也難以產(chǎn)生,因此在該情況下,能夠進(jìn)一步減少由于斷線(xiàn)而產(chǎn)生的不良。
因此,本第3實(shí)施方式所涉及的壓電元件31與上述的第1以及第2實(shí)施方式所涉及的壓電元件1、21相比,在用作為壓電傳感器時(shí),能夠減輕由于檢測(cè)用電極與端子電極之間的剝離所導(dǎo)致的斷線(xiàn)而產(chǎn)生的不良。
(第4實(shí)施方式)
圖7是本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的壓電元件41的剖視圖。
如圖7所示,在壓電元件41中,對(duì)第1壓電體層42a以及第2壓電體層42b進(jìn)行極化處理,分別將其厚度方向設(shè)為極化方向。更具體而言,第1壓電體層42a的極化方向被設(shè)為從第1壓電體層42a的第2主表面42ab朝向第1壓電體層的第1主表面42aa的方向,第2壓電體層42b的極化方向被設(shè)為從第2壓電體層42b的第1主表面42ba朝向第2壓電體層42b的第2主表面42bb的方向。在該情況下,第1壓電體層42a的第1主表面42aa和第2壓電體層42b的第2主表面42bb為正的極性面,第1壓電體層42a的第2主表面42ab和第2壓電體層的第1主表面42ba為負(fù)的極性面。
另外,也可以第1壓電體層42a的極化方向被設(shè)為從第1壓電體層42a的第1主表面42aa朝向第1壓電體層42a的第2主表面42ab的方向,并且第2壓電體層42b的極化方向被設(shè)為從第2壓電體層42b的第2主表面42bb朝向第2壓電體層42b的第1主表面42ba的方向。在該情況下,第1壓電體層42a的第2主表面42ab和第2壓電體層42b的第1主表面42ba為正的極性面,第1壓電體層42a的第1主表面42aa和第2壓電體層42b的第2主表面42bb為負(fù)的極性面。
在壓電元件41中,第1檢測(cè)用電極44a被設(shè)置于第1壓電體層42a的正的極性面,第2檢測(cè)用電極44b被設(shè)置于第1壓電體層42a的負(fù)的正極面。此外,在壓電元件41中,第3檢測(cè)用電極44c被設(shè)置于第2壓電體層42b的正的極性面,第4檢測(cè)用電極44d被設(shè)置于第2壓電體42b的負(fù)的極性面。
進(jìn)一步地,在壓電元件41中,第1檢測(cè)用電極44a和第4檢測(cè)用電極44d電連接于第1端子電極45a,第2檢測(cè)用電極44b和第3檢測(cè)用電極44c電連接于第2端子電極45b。
這里,在本第4實(shí)施方式所涉及的壓電元件41中,也形成與上述的第1實(shí)施方式中的圖6相同的等效電路,因此能夠?qū)⒂捎跓岫a(chǎn)生的電荷抵消。
另外,在本第4實(shí)施方式中,第2檢測(cè)用電極44b與第4檢測(cè)用電極44d接近。因此,優(yōu)選彈性體層48由具有絕緣性的材料構(gòu)成。
若將上述的第1至第4實(shí)施方式所涉及的壓電元件以及具備其的壓電傳感器的特征性構(gòu)成摘要化,如以下那樣。
壓電元件具備:層疊體,包含沿著厚度方向?qū)盈B的第1壓電體層、第2壓電體層以及彈性體層;和第1端子電極以及第2端子電極,被設(shè)置于上述層疊體的外表面。上述彈性體層位于上述第1壓電體層與上述第2壓電體層之間,上述第1壓電體層以及第2壓電體層均將厚度方向設(shè)為極化方向。上述層疊體還包含:被設(shè)置于上述第1壓電體層的正的極性面的第1檢測(cè)用電極、被設(shè)置于上述第1壓電體層的負(fù)的極性面的第2檢測(cè)用電極、被設(shè)置于上述第2壓電體層的正的極性面的第3檢測(cè)用電極、和被設(shè)置于上述第2壓電體層的負(fù)的極性面的第4檢測(cè)用電極。上述第1檢測(cè)用電極以及上述第4檢測(cè)用電極連接于上述第1端子電極,上述第2檢測(cè)用電極以及上述第3檢測(cè)用電極連接于上述第2端子電極。
此外,在上述壓電元件中,優(yōu)選上述第1壓電體層的極化方向和上述第2壓電體層的極化方向朝向相同的方向。
此外,在上述壓電元件中,也可以上述層疊體具有:在上述厚度方向位于相對(duì)的第1主面以及第2主面、在與上述厚度方向正交的長(zhǎng)度方向位于相對(duì)的第1端面以及第2端面、和在與上述厚度方向以及上述長(zhǎng)度方向這兩方正交的寬度方向位于相對(duì)的第1側(cè)面以及第2側(cè)面,在該情況下,優(yōu)選上述層疊體的上述長(zhǎng)度方向上的尺寸比上述層疊體的上述寬度方向上的尺寸大。
此外,在上述壓電元件中,優(yōu)選上述彈性體層包含:被設(shè)置于上述第1端面的附近的第1彈性體層、和被設(shè)置于上述第2端面的附近的第2彈性體層,在該情況下,優(yōu)選在上述第1彈性體層與上述第2彈性體層之間設(shè)置粘接層。
此外,在上述壓電元件中,也可以上述第1檢測(cè)用電極以及上述第4檢測(cè)用電極分別達(dá)到上述第1端面以及上述第1側(cè)面,并且上述第2檢測(cè)用電極以及上述第3檢測(cè)用電極分別達(dá)到上述第2端面以及上述第2側(cè)面,在該情況下,優(yōu)選上述第1端子電極被設(shè)置于上述第1側(cè)面之中上述第1檢測(cè)用電極以及上述第4檢測(cè)用電極所位于的部分和上述第1端面,并且上述第2端子電極被設(shè)置于上述第2側(cè)面之中上述第2檢測(cè)用電極以及上述第3檢測(cè)用電極所位于的部分和上述第2端面。
此外,在上述壓電元件中,優(yōu)選上述第1檢測(cè)用電極以及上述第4檢測(cè)用電極在上述第1側(cè)面的上述長(zhǎng)度方向上的中央部,連接于上述第1端子電極,并且上述第2檢測(cè)用電極以及上述第3檢測(cè)用電極在上述第2側(cè)面的上述長(zhǎng)度方向上的中央部,連接于上述第2端子電極。
壓電傳感器具備:應(yīng)檢測(cè)變形的對(duì)象物、和上述壓電元件的任意一個(gè),是上述壓電元件被安裝于上述對(duì)象物而成的。
此外,在上述壓電傳感器中,也可以上述第2壓電體層位于比上述第1壓電體層更靠上述對(duì)象物一側(cè),在該情況下,基于通過(guò)在上述層疊體中包含上述彈性體層而產(chǎn)生的上述第1壓電體層與上述第2壓電體層的伸長(zhǎng)的差異,上述對(duì)象物的變形被檢測(cè)。
此外,上述壓電傳感器也可以還具備將上述對(duì)象物和上述壓電元件連接的接合部,在該情況下,優(yōu)選上述接合部在上述層疊體的上述第1端面以及上述第2端面所對(duì)應(yīng)的部分,形成為未達(dá)到上述第1壓電體層的高度。
本發(fā)明并不限定于上述的第1至第4實(shí)施方式的記載。例如,作為變形例,作為第1壓電體層以及第2壓電體層的材料,也可以使用壓電單晶。此外,也可以具備3個(gè)以上的壓電體層,在第1壓電體層以及第2壓電體層的基礎(chǔ)上,也可以具備第3壓電體層,進(jìn)一步具備第4壓電體層。此外,在彈性體層與第1壓電體層之間、彈性體層與第2壓電體層之間,也可以設(shè)置另外的新的層。
這樣,這次公開(kāi)的上述實(shí)施方式在全部方面為示例,并不是限制性的。本發(fā)明的技術(shù)范圍通過(guò)權(quán)利要求書(shū)來(lái)劃分,此外,包含與權(quán)利要求書(shū)的記載均等的意思以及范圍內(nèi)的全部變更。
-符號(hào)說(shuō)明-
1、21、31、41壓電元件,1a、21a、31a、41a第1主面,1b、21b、31b、41b第2主面,1c、21c、41c第1端面,1d、21d、41d第2端面,1e、31e第1側(cè)面,1f、31f第2側(cè)面,2a、22a、32a、42a第1壓電體層,2b、22b、32b、42b第2壓電體層,2aa、22aa、42aa第1主表面,2ab、22ab、42ab第2主表面,2ba、22ba、42ba第1主表面,2bb、22bb、42bb第2主表面,3a、23a、33a、43a第1外裝體,3b、23b、33b、43b第2外裝體,4a、24a、34a、44a第1檢測(cè)用電極,4b、24b、34b、44b第2檢測(cè)用電極,4c、24c、34c、44c第3檢測(cè)用電極,4d、24d、34d、44d第4檢測(cè)用電極,5a、25a、35a、45a第1端子電極,5b、25b、35b、45b第2端子電極,35c第1引出電極,35d第2引出電極,6對(duì)象物,7、27、37、47粘接劑,8、28、38、48彈性體層,9接合部,11壓電傳感器,12層疊體,20粘接層。