[發明專利]壓電傳感器

有效

• 申請號: 201580075765.4
• 申請日: 2015-09-17
• 公開（公告）號: CN107208999B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 源明裕也
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01D5/14;H01L41/047;H01L41/113;H01L41/187;H01L41/257
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李逸雪

壓電元件(1)具備：層疊體(12)，具有：將厚度方向設為極化方向的第1及第2壓電體層(2A、2B)、以及被設置于第1壓電體層(2A)與第2壓電體層(2B)之間的彈性體層(8)；第1及第2端子電極(5a、5b)，被設置于層疊體(12)的外表面；第1檢測用電極(4a)，被設置于第1壓電體層(2A)的正的極性面；第2檢測用電極(4b)，被設置于第1壓電體層(2A)的負的極性面；第3檢測用電極(4c)，被設置于第2壓電體層(2B)的正的極性面；和第4檢測用電極(4d)，被設置于第2壓電體層(2B)的負的極性面。第1檢測用電極(4a)和第4檢測用電極(4d)連接于第1端子電極(5a)，第2檢測用電極(4b)和第3檢測用電極(4c)連接于第2端子電極(5b)。

技術領域

本發明涉及壓電元件以及具備其的壓電傳感器。

背景技術

以往，作為檢測物體的變形等的傳感器，已知利用了壓電現象的壓電傳感器。

例如，在JP特開昭62-156503號公報(專利文獻1)中，記載了對機器人的指尖、人類的關節等對象物的彎曲進行檢測的壓電傳感器。該公報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造。具體而言，將由于上層的壓電薄膜伸長、下層的壓電薄膜縮小這一壓電體的變形而產生的電荷檢測為彎曲。

如上述公報中所提到的那樣，壓電體具有由于溫度變化而產生電荷的熱電性。因此，若壓電傳感器在溫度變化的環境下使用，則不僅檢測由于壓電體的變形而產生的電荷，還檢測由于基于溫度變化的熱量梯度而產生的電荷。由于熱量梯度而產生的電荷在彎曲檢測時成為噪聲。因此，在上述公報的壓電傳感器中，通過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生的電荷抵消，僅進行由于壓電體的變形而產生的電荷的檢測。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：JP特開昭62-156503號公報

發明內容

-發明要解決的課題-

然而，在產生對象物撓曲時那種上層的壓電體和下層的壓電體都被向對象物拉伸(或者收縮)的變形的情況下，不能使用上述公報中所述的壓電傳感器。原因是，由于上述公報中所述的壓電傳感器在上層的壓電體伸長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，正電荷和負電荷的產生方式不同。

因此，若將抵消由于熱量梯度而產生的電荷的設計的上述公報中所述的壓電傳感器用于對象物的撓曲檢測，則即使熱電的問題能夠解決，基于撓曲的電荷也被上層的壓電體和下層的壓電體抵消，面對難以進行撓曲檢測的問題。此外，若優先作為撓曲檢測的功能而設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計，則不能抵消基于熱量梯度的電荷，產生噪聲。這樣，在現有的壓電傳感器中，難以兼顧抵消由于熱量梯度而產生的電荷、并且高靈敏度地檢測由于撓曲而產生的電荷。

-解決課題的手段-

因此，為了解決上述課題，本發明的壓電元件具備：層疊體，具有將厚度方向設為極化方向的第1及第2壓電體層、和被設置于第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，被設置于層疊體的外表面；第1檢測用電極，被設置于第1壓電體層的正的極性面；第2檢測用電極，被設置于第1壓電體層的負的極性面；第3檢測用電極，被設置于第2壓電體層的正的極性面；和第4檢測用電極，被設置于第2壓電體層的負的極性面。第1檢測用電極和第4檢測用電極連接于第1端子電極，第2檢測用電極和第3檢測用電極連接于第2端子電極。

此外，本發明的壓電傳感器通過壓電元件被安裝于對象物，從而根據通過彈性體層而產生的第1壓電體層與第2壓電體層的伸長的差異，檢測對象物的撓曲。

-發明效果-