E-BOMBERのアホアホブログ

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わしの電子工学用語集(17)

 当初、この用語集を書くに当っては、まずは基本的な用語から始めて、それが終わってから専門性の高い用語を書こうとしたけども、それはやめにした。その理由は、基本的な用語であってもその解説には専門的な用語を用いることが多いことや、基本と専門の境界が結構あやふやになるんやないかて思われるからや。もちろん、その分類自体が結構面倒臭いこともある(とか何とか言うて、これが一番の理由やったりする)。

 「圧電効果」などは基本的な用語やけども、分かりやすい説明しよう思うたら却って結構突っ込んだ説明しやんとあかんねんな。読んで分かりやすい文章を書くんはホンマに難しい。


圧電アクチュエータ

piezoelectric actuator

 電場を印加された誘電体がひずむ圧電効果を利用したアクチュエータ。アクチュエータは投入された力学的エネルギー以外のエネルギーを力学的エネルギーに変換する素子(モータ(電動機)は通常アクチュエータに入れないが、アクチュエータはモータの構成要素となりうる)のことで、電気回路と機械回路の間の圧電変成器をなすものでもある。小型モータ・光学機器・精密機械要素などへ応用されている。

[詳説]ある種の結晶の特定の方向に圧力(静水圧)を印加すると、圧力に比例する誘電分極を生じる現象を圧電効果という。この結晶に電場を印加すると、電場に比例した大きさのひずみを生じる(逆圧電効果)ことを利用している。
 圧電アクチュエータは圧電振動子などに比べて大きな力学的エネルギーを取り出す必要があるので、0.1%程度のひずみ発生や10MPa程度以上の圧力に耐え、しかも1MV/m程度の電場への耐性が要求される。圧電材料としてはジルコン酸チタン酸塩(PZT)を母材としたものが広く用いられるが、履歴現象が発生するなどして適切な量のひずみが得られない場合がある。そこで、電場の2乗に比例するひずみが得られる電歪材料で履歴現象の見られないマグネシウムニオブ酸鉛(PMN)を用いた電歪アクチュエータが開発された。

圧電効果・圧電振動子・電歪

(本文ここまで)

 アクチュエータは力学的エネルギーを他のエネルギーから得るためのエネルギー変換器で、例えば動物の筋肉は化学エネルギーを力学エネルギーの変換するアクチュエータちゅうことになる。ただ、筋肉から化学エネルギーを得ることはでけんのでこれは非可逆的なエネルギー変換器で、可逆性のある圧電アクチュエータとは違うみたいやな。