車載用 高信頼性銅電極圧電アクチュエータ

• 170 ℃の高温環境下で10億サイクルを超える長動作寿命
• 従来品と比較し、変位が20%向上
• 電気機械結合係数が75%超

TDK株式会社（社長：上釜 健宏）は、EPCOSブランドの第3世代圧電アクチュエータの新製品を開発したことを発表します。本製品は、内部電極に銅を使用し、変位が大幅に向上しました。優れた安定性と信頼性を特長とする画期的な新製品は、170 ℃の高温環境下で故障を生じることなく、10億サイクルの連続駆動が可能です。エネルギー効率を高めるために、自動車の燃料噴射装置にアクチュエータを使用する場合、高温・高湿の過酷な動作環境下でも高い耐久性能（最大サイクル数）を確保することが、最も重要な信頼性基準の一つとなります。従来、こうした過酷な環境下では、内部電極に銀パラジウム合金材を用いたアクチュエータが、故障率のきわめて低い優れた安定性を発揮していますが、銅を使用した本製品は、動作寿命の点で新たなベンチマークとなり得るものです。

本製品は、電気機械結合係数が75%超ときわめて高い圧電特性を有する新開発の材料を使用しており、圧電層の非活性部を最小限に抑えることで、最大限の容積効率を達成しました。こうした画期的な材料と容積効率の高い設計により、同一サイズの従来品に比べ、変位の20%向上を実現しております。

圧電アクチュエータの内部電極には銀パラジウム合金材を使用するのが主流ですが、内部電極材に高い比率で銀を用いると、特に高湿環境下では銀マイグレーションが発生し、故障の原因となる恐れがあります。当社は圧電アクチュエータで内部電極に銅を使用している唯一のメーカーで、今回、銅電極を使用することで銀マイグレーションの発生をなくしました。また、外部電極でも新たに鉛フリーの高融点金属接合技術を開発し、高温環境下でも接合部が外れない高い接合強度を確保しました。200 ℃での2,000時間耐久性試験でも脆化を生じることなく、優れた耐久性を実現しています。

用語集

• 圧電アクチュエータ：電圧を印加すると伸縮変形し、大きな機械的エネルギーを発生するセラミック部品
• 電気機械結合係数：電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する際の指標

主な用途

• ディーゼルエンジンやガソリンエンジンの燃料噴射装置

主な特長と利点

• 安定性と信頼性が大幅に向上
• 170 ℃の高温環境下で10億サイクルを超える長動作寿命
• 従来品に比べ、変位が20%向上
• 電気機械結合係数が75%超
• 最高200 ℃の高い温度耐性
• • 高い容積効率によるコンパクトな形状