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  • 単独著
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  • 電源を含む精密アナログ電子回路の設計・開発、およびその教育、技術指導。センサ・アクチュエータシステムの構築。電子機器の不良解析指導および再発防止指導。解析主導型設計の推進と回路シミュレータの実践的活用指導。技術的側面からのプロジェクト管理指導。

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2007年4月 9日 (月)

圧電セラミクス

圧電セラミクスに関する本はあまり多くないようだ。

私の一番頼りにする本はこれ。

_1112 ニューケラス⑥「圧電セラミクスの応用」、学献社、¥3400+税

圧電素子は、電圧を印荷すると材料が伸び縮みするする物理現象を用いたアクチュエーターである。

古くはクリスタルイアフォンに用いられたロッシェル塩がある。

今は、アナログ回路エンジニアの立場からは積層形圧電素子が使いやすい。PZTと呼称されることも多いが、その成分はメーカー毎に異なるらしい。

積層圧電素子は、回路屋から見るとかなり大きいコンデンサ負荷に見える。電圧も回路上の困難を伴うほど高い電圧でなくとも駆動できる。

積層圧電素子は超精密位置決めなどの用途には、便利な素子である。しかし、材料の関係から圧縮応力を生じる方向の電圧をかけるのが一般的で、しかも、実用的には、圧電素子全長の0.1-0.15%程度の変位で使う必要がある。

微小位置決めでは、圧電素子のヒステリシス(電圧-変位 特性が過去の履歴の影響をうける)を考慮する必要があるが、ヒステリシスは変位が小さくなれば、急激に減少するので制御上の不安定性をもたらさないと私は考えます。

その他、圧電材料の異方性に起因する様々な現象もある。

アナログエンジニアはそれらの特性を考慮して、回路設計を行う。

材料工学・機械工学・電子回路工学の複合技術が圧電素子による精密位置決めシステムと考える。

原子サイズでの凹凸を検出するAFM(原子間力顕微鏡)の位置決めアクチュエーターにも圧電素子が使われているはずだ。

異分野工学の協調はとても大切と考える。実用のためにはそれぞれの立場で出来ること、出来ないことを明らかにしながら、知恵を結集してシステムバランスをとる必要があると思う。

それでなくとも、硬ネタのこのブログ、今日は読みにくいエントリーになってしまった。ご容赦ください。

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