[发明专利]压电体/电致伸缩体、压电/电致伸缩陶瓷组合物、压电元件/电致伸缩元件以及压电电动机

说明书

技术领域

本发明涉及压电体/电致伸缩体、压电/电致伸缩陶瓷组合物、压电元件/电致伸缩元件以及压电电动机。

背景技术

以往，压电材料用于超声波电动机、压电变压器、发音体、执行器、传感器等。这些用途中，作为压电材料的特性改善已经进行了组成、微结构的研究。而且，通过特性改善实现了装置、元件的小型化、能量转换效率的提高等。

作为压电材料，正在使用各种以所谓PZT(钛锆酸铅)为主要成分的材料(以下称为PZT系压电材料)，在超声波电动机、压电变压器等使用共振的用途中，已知机械品质因数(Qm)大的材料由于共振位移大、发热也少而优选。因此，对于PZT系压电材料通过添加Mn、Co来谋求增大Qm的特性改善。

另外，PZT系压电材料为了进行烧成而需要1250℃左右的高温，已知从该烧成过程中的1000℃附近开始Pb蒸发。如果产生这样的从压电体的Pb的蒸发，则在烧成后得到的压电体中，还有时产生如下这样的问题，即产生由Pb不足引起的组成偏差而导致的压电特性、具体而言电气机械结合系数、相对介电常数、机械品质因数、弹性依存性的劣化，或产生特性偏差。另外，在需要1250℃左右的烧成的情况下，在压电层间形成的电极层就需要可耐受在该温度下的烧成的电极材料，因此，就要使用高价的白金或以白金为主要成分的电极材料，这成为压电元件的成本高的要因。

上述问题，特别是对于将压电材料和电极材料进行多层层叠的超声波电动机也不例外，例如非专利文献1中公开的超声波电动机涉及为使用了一次纵向(一次縦)、二次弯曲模式的电动机元件的、将矩形的压电层与以将该压电层大致分割成两部分的方式而形成的电极层交互层叠而成的压电电动机元件，关于这样的超声波电动机，也存在在共振频率下使用时，元件温度大幅上升、共振位移下降这样的问题。

对于该问题，已进行了机械品质因数大的压电材料的开发。这是，机械品质因数(Qm)是机械损耗因数(Tanδm)的逆数(逆数)，Qm大则Tanδ小。如果Tanδ大则共振时的发热大，如果由于发热元件温度提高，则元件特性下降，因此当然一直试图增大机械品质因数。

另外，在Pb系压电体中含有Mn的情况下，如专利文献1中所公开，Mn多被认为是向化学计量组成的复合钙钛矿氧化物中添加的那样的组成。即，Mn是作为与复合钙钛矿氧化物不同的相而存在的材料设计。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-338349号公报

非专利文献

非专利文献1：ACTUATOR2006预讲集A1.1(Piezoelectric Ultrasonic Motors for Lens Positioning of Cellular Phone Camera Modules)

但是，一般的机械品质因数通常是以旧日本电子材料工业会标准规格(EMAS)中所规定的1V/mm左右的低电场中的测定值来评价，是在与作为压电元件使用的电场相比较低的电场中的评价。而且，关于这一点的详细研究的结果表明，例如如果测定10V/mm这样的高电场中的机械品质因数，则比在1V/mm时的值小。而且，还明确了因电场引起的Qm值的变化，会因材料而不同。

因此，如果使用相对于低电场中的Qm，高电场中的Qm的下降较大的材料来制作元件，例如，即使试图增大电场、扩大共振位移，也会产生得不到所期待程度的共振位移的不良现象。

此外，在Pb系压电体中含有Mn的情况下，实际上，可知烧成等阶段中，Mn进入钙钛矿结构的B位置，A位置成分相对于B位置成分而不足，或者因Mn进入B位置而B位置过剩，结果是ZrO₂作为异相而析出。而且，无论A位置成分不足、还是ZrO₂作为异相而析出，都有降低压电特性的不良现象。

本发明的目的在于，提供为了解决这样的现有技术中的课题而完成的，在形成压电元件的情况下，即使在高电场中Qm的降低也少的压电体/电致伸缩体、压电元件/电致伸缩元件以及压电电动机。

另外，本发明的目的在于，提供能够通过减少压电体/电致伸缩体中的异相来提高压电特性的压电/电致伸缩陶瓷组合物。

发明内容

为了解决上述课题，由本发明提供以下的压电体/电致伸缩体、压电/电致伸缩陶瓷组合物、压电元件/电致伸缩元件以及压电电动机。

[1]一种压电体/电致伸缩体，其特征在于，相对于1V/mm的电场中的Qm，10V/mm的电场中的Qm的比例为30％以上。