DE1806124B2

DE1806124B2 - PIEZOELECTRIC TRANSFORMER

Info

Publication number: DE1806124B2
Application number: DE19681806124
Authority: DE
Inventors: Juichi Nishinomiya; Shiosaki Masaharu Ibaragi; Moriki (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1967-10-31
Filing date: 1968-10-30
Publication date: 1971-10-14
Also published as: DE1806124A1; US3549913A; FR1593098A; GB1164600A; DE1806124C3; DE1817919A1; NL144799B; NL6815462A

Description

1 21 2

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen oder hohlzylindrischem Aufbau nicht. Auch könnten Transformator mit einem piezoelektrischen Körper die bekannten Ringelektroden eine eventuell vorin Form eines als rechtwinkliges Parallelepiped aus- handene Bruchgefahr nicht vermindern, gebildeten Stabes, dessen eine Hälfte den Treibteil Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem piezodes Transformators darstellt und auf seiner oberen 5 elektrischen Transformator mit einem als recht- bzw. unteren Oberfläche mit nicht miteinander ver- winkliges Parallelepiped ausgebildeten piezoelektribundenen Eingangselektroden belegt und in Dicken- sehen Körper in Form eines Stabes die Bruchgefahr richtung polarisiert ist, während die als Leistungs- an der Übergangsstelle vom beidseitig mit Elektroden erzeuger für den Transformatorausgang dienende belegten Treibteil zum auf seinen Oberflächenelektroandere Hälfte an ihrer vom Treibteil abliegenden io den freien Leistungserzeugerteil zu vermindern. Endfläche eine Ausgangselektrode aufweist und in Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geLängsrichtung polarisiert ist. löst, daß der stabförmige Körper zwischen Treibteil Transformatoren dieser Bauart werden aus piezo- und Leistungserzeuger einen Zwischenabschnitt aufelektrischem Material hergestellt. Dafür ist beispiels- weist, in dem sich die Polarisationsrichtung von der weise Bariumtitanat, PZT-Keramik (Blei-Zirkonat- 15 im Treibteil und von der im Leistungserzeuger unter-Titanat-Keramik), PCM-Keramik (Blei-Chromat- scheidet.The invention does not relate to a piezoelectric or hollow cylindrical structure. Also could Transformer with a piezoelectric body, the known ring electrodes possibly in front Do not reduce the risk of breakage when the shape of a right-angled parallelepiped is present, formed rod, one half of which is the driving part, the object of the invention is in a piezodes Transformer and on its upper 5 electrical transformer with a right-hand or lower surface with non-angled parallelepiped formed piezoelectrically bound Input electrodes occupied and in thickness see bodies in the form of a rod, the risk of breakage direction is polarized, while the power at the transition point from both sides with electrodes Generators for the transformer output serving occupied drive part to on its surface electrical other Half to reduce the free power generator part on their io remote from the driving part. End face has an output electrode and this object is achieved according to the invention in the longitudinal direction is polarized. solves that the rod-shaped body between the drive part transformers of this type are made up of piezo and power generators an intermediate section on electrical Material made. For this, it is shown, for example, in which the direction of polarization differs from the wise barium titanate, PZT ceramic (lead-zirconate-15 in the drive part and from the one in the power generator under-titanate ceramic), PCM ceramic (lead chromate separates.

Molybdat-Keramik) od. dgl. geeignet. Derartige Ma- Dabei kann der Zwischenabschnitt nicht oder nur terialien weisen nur eine beschränkte Widerstands- ganz geringfügig polarisiert sein. Auch ist es mögkraft gegen mechanische Belastungen auf. Nun lieh, im Zwischenabschnitt die Polarisationsrichtung kommt es aber bei piezoelektrischen Transforma- 20 in einem allmählichen Übergang von der Polarisatoren auf Grund der mit den piezoelektrischen Vor- tionsrichtung im Treibteil zu der dazu rechtwinkgängen verbundenen Meterialdehnungen und Stau- !igen Polarisationsrichtung im Leistungserzeuger umchungen zum Angreifen mechanischer Kräfte am zulenken. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Keramikkörper. Diesen Kräften könnte der piezo- Treibteil einerseits und andererseits der Leistungselektrische Körper dann auch für lange Betriebs- 35 erzeuger mit ihren zueinander senkrechten Polarisazeiten standhalten, wenn die Kräfte über den ganzen tionsrichtungen nicht unmittelbar aneinander anKörper gleichmäßig verteilt wären. Das ist aber nicht stoßen. Es kann sich daher auch keine Stoßstelle ausder Fall. Der den piezoelektrischen Transformator bilden, an der wegen der unterschiedlichen Polarisabildende Körper wird vielmehr im zwischen zwei tionsrichtungen in den aneinander anschließenden Elektroden eingeschlossenen Treibteil in Richtung 30 Teilen eine erhebliche Scherbeanspruchung aufgebaut seiner Dicke und im sich anschließenden für die wird. Im Zwischenabschnitt erfolgt vielmehr ein all-Leistungserzeugung bestimmten Teil in Längsrich- mählicher Übergang von der expandierenden zur tung polarisiert. Damit sind im Treibteil den Körper striktiven mechanischen Beanspruchung des Transdehnende, im Leistungserzeuger striktive mechanische formatorkörpers. Belastungsspitzen treten nicht auf. Kräfte am Werk. Die einen sind genau auf den elek- 35 Es kommt deshalb nicht zum Bruch des piezoelektritrodenbelegten Treibteil beschränkt, die anderen sehen Körpers, der damit erheblich verlängerte Betreten in dem nicht mit Elektroden belegten Lei- triebszeiten erreichen kann.Molybdate ceramic) or the like. Suitable. Such a measure, the intermediate section can not or only materials have only a limited resistance - be very slightly polarized. It is also possible against mechanical loads. Now borrowed the polarization direction in the intermediate section In the case of piezoelectric transformers, however, there is a gradual transition from the polarizers due to the direction of the piezoelectric device in the drive part at right angles to it associated meterial expansion and congestion! igen polarization direction in the power generator to attack mechanical forces on the steering. In this way it is achieved that the Ceramic body. These forces could be the piezo drive part on the one hand and the power electric on the other hand Bodies then also for long-term farm producers with their mutually perpendicular polarisa- tion times withstand if the forces are not directly on one another over the entire direction of movement would be evenly distributed. But that's not bump. There can therefore be no joint from the Case. The form the piezoelectric transformer, on which, because of the different polarization-forming bodies, is rather in the between two tion directions in the adjoining one Electrodes enclosed driving part in the direction of 30 parts built up a considerable shear stress its thickness and in the subsequent for which will. Rather, there is an all-power generation in the intermediate section certain part in the longitudinal direction- mählicher transition from the expanding to the direction polarized. This means that the body in the driving part is subject to strict mechanical stress on the transdextens, strict mechanical formator body in the power generator. Load peaks do not occur. Forces at work. Some of them are precisely on the electrode The drifting part is restricted, the others see the body, which means that stepping on is considerably longer in which can achieve operating times that are not occupied by electrodes.

stungserzeugerteil auf. An der Grenze zwischen bei- Der Zwischenabschnitt kann dabei beispielsweise den Teilen kommt es deshalb zu einer Scherspan- dadurch ausgebildet werden, daß man auf die Obernungsbeanspruchung, die nach gewisser Zeit zum 40 flächen des Leistungserzeugers in einigem Abstand Bruch des Körpers aus piezoelektrischem Material an vom Rand der Elektroden des Treibteils Polarisierdieser Stelle führt. Die Körper und damit der ge- elektroden anordnet, zwischen denen und der Aussamte piezoelektrische Transformator wiesen daher gangselektrode des Leistungserzeugers zum Aufbisher eine geringe Lebensdauer auf und mußten bauen der Polarisation in diesem eine Spannung anhäufig ausgetauscht werden, so daß sie nur für 45 gelegt wird. Es ist dann nicht mehr erforderlich, die Laborgeräte, nicht aber für Verbrauchergeräte, wie Polarisierspannung für den Leistungserzeuger zwibeispielsweise Fernsehempfänger, verwendet werden sehen den Elektroden auf dem Treibteil und der Auskonnten. Auch waren mit der Notwendigkeit der gangselektrode des Leistungserzeugers anzulegen, häufigen Erneuerung erhebliche Kosten verbunden. Dadurch bleibt der Zwischenabschnitt zwischen dem Außer den rechtwinklig parallelepipedisch, also 5° Rand der Elektroden auf dem Treibteil und den auf etwa in Form eines kleinen Brettchens ausgebildeten dem Leistungserzeuger angeordneten Polarisierelekpiezoelektrischen Körper sind als piezoelektrische troden polarisationsfrei. Ein gleiches Ergebnis kann oder elektromagnetische Filter bereits zylindrische auch erzielt werden, indem auf gleiche Weise auf dem bzw. kreisförmige Wandlerelemente bekannt (USA.- Leistungserzeuger eine diesen rings umgreifende Patentschriften 2 742 614 und 2 953 755). Bei der- 55 Ringelektrode angeordnet wird, artigen Elementen ist wegen ihres andersartigen Auf- Ein allmählicher Übergang der Polarisationsrichbaus eine Bruchgefahr nicht zu besorgen. tung im Zv/ischenabschnitt von derjenigen im Treib-Bei einem anderen elektromechanischen Wandler teil einerseits zu derjenigen im Leistungserzeuger mit nahezu quadratischem Querschnitt oder hohl- andererseits kann beispielsweise dadurch erzielt werzylindrischem Aufbau ist bereits die Verwendung 60 den, daß die Länge der einen Eingangselektrode auf von den ganzen piezoelektrischen Körper umgreifen- dem Treibteil größer gewählt wird als die Länge der den Ringelektroden bekannt, deren Aufgabe es ist, ihr gegenüber angeordneten anderen Eingangselekzwei in gleicher Richtung polarisierte Wandler- trode. Auch kann auf dem Leistungserzeuger wieder abschnitte miteinander elektrisch zu verbinden und eine diesen umgreifende Ringelektrode angeordnet so die an ihnen abgreifbaren Ausgänge durch eine 65 werden, die mit der verlängerten Eingangselektrode Reihenschaltung einander zu überlagern (britische einstückig ausgebildet ist. Auch dadurch wird erPatentschrift 799 891). Eine Bruchgefahr besteht bei reicht, daß die beiden Abschnitte mit zueinander Wandlern mit nahezu quadratischem Querschnitt senkrechter Polarisationsrichtung durch einen Zwi-power generator part on. At the border between the two, the intermediate section can, for example the parts therefore come to a shear chip - are formed by the fact that one on the upper stress, which after a certain time to 40 areas of the power generator at some distance Rupture of the body of piezoelectric material from the edge of the electrodes of the driving part polarizing it Body leads. The bodies and thus the electrodes are arranged between them and the seed Piezoelectric transformers therefore had the output electrode of the power generator towards the back a short life and often had to build up the polarization in this voltage exchanged so that it is only placed for 45. It is then no longer necessary that Laboratory equipment, but not for consumer equipment, such as polarizing voltage for the power generator, for example Television receiver, to be used see the electrodes on the driving part and the master. It was also necessary to apply the output electrode of the power generator, frequent renewal entails considerable costs. This leaves the intermediate section between the Except for the right-angled parallelepiped, i.e. 5 ° edge of the electrodes on the drive part and on the approximately in the form of a small board the power generator arranged polarizing electric piezoelectric As piezoelectric electrodes, bodies are polarization-free. Can produce the same result or electromagnetic filters already cylindrical can also be obtained by working in the same way on the or circular transducer elements known (USA.- power generator one encompassing this all around Patents 2,742,614 and 2,953,755). At which the 55 ring electrode is arranged, A gradual transition of the polarization structure is due to their different structure not to worry about a risk of breakage. tion in the intermediate section from that in the driving area another electromechanical converter part on the one hand to that in the power generator with an almost square cross-section or hollow - on the other hand, it can for example be cylindrical Construction is already using 60 den that the length of one input electrode of the entire piezoelectric body encompassing the drive part is chosen greater than the length of the the ring electrodes, the task of which is to position other input electrodes opposite it transducer electrode polarized in the same direction. Can also be on the power generator again to connect sections to each other electrically and arranged a ring electrode encompassing this so the outputs that can be tapped at them are through a 65, the one with the extended input electrode Series connection to superimpose one another (British is formed in one piece. This also makes it patent 799 891). There is a risk of breakage if it is enough that the two sections with each other Converters with an almost square cross-section, perpendicular polarization direction through an intermediate

3 43 4

schenabschnitt voneinander getrennt werden, indem stungserzeuger 7 dienenden Teil besteht. Der Treibsich die Polarisationsrichtung nur allmählich ändert. teil 6 und der Leistungserzeuger 7 sind durch einen Einer Bruchgefahr des piezoelektrischen Körpers ist Zwischenabschnitt 8 mit verminderter Polarisationsso wirkgungsvoll begegnet. beanspruchung voneinander getrennt. Der Treibteil 6rule section are separated from each other by stunggenerator 7 serving part. The drift the direction of polarization changes only gradually. part 6 and the power generator 7 are through a A risk of breakage of the piezoelectric body is intermediate section 8 with reduced polarization effectively met. stress separated from each other. The driving part 6

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise 5 ist wieder mit Eingangselektroden 9 und 10, der Lei-In the drawing, the invention is for example 5 is again with input electrodes 9 and 10, the line

veranschaulicht, und zwar zeigt stungserzeuger 7 mit einer Ausgangselektrode 11 be-illustrates, namely shows power generator 7 with an output electrode 11 loaded

F i g. 1 schematisch eine perspektivische Ansicht legt,F i g. 1 shows schematically a perspective view,

eines bekannten piezoelektrischen Transformators, Im piezoelektrischen Körper B ist durch Pfeile dieof a known piezoelectric transformer, in the piezoelectric body B is indicated by arrows

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung Richtung und die Amplitude der Polarisationsbeanzur Erläuterung einer ersten Art erfmdungsgemäß io spruchung angegeben. Man erkennt durch die Verangestrebter Polarisationsverhältnisse, kürzung der Pfeile im Bereich des Zwischen-FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG. 1, the direction and the amplitude of the polarization angle Explanation of a first type according to the invention stated in the claim. One recognizes through the aspired to Polarization ratios, shortening of the arrows in the area of the intermediate

F i g. 3 und 4 der F i g. 1 entsprechende Darstel- abschnitts 8, daß erfindungsgemäß in diesem Zwilungen von zwei praktischen Ausführungsformen der schenabschnitt die Polarisationsbeanspruchung verErfindung zur Realisierung der in F i g. 2 angedeute- mindert und unter Umständen ganz ausgeschaltet ten Polarisierungsverhältnisse, 15 werden soll. Durch diese Maßnahme würden gleich-F i g. 3 and 4 of FIG. 1 corresponding representation section 8 that according to the invention in this twilight of two practical embodiments of the section the polarization stress verErfindung for the realization of the in F i g. 2 indicated - reduced and possibly completely switched off ten polarization ratios, should be 15. This measure would

F i g. 5 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung zeitig die an dieser Stelle auf das piezoelektrischeF i g. 5 one of the F i g. 1 shows the corresponding representation at this point on the piezoelectric

zur Erläuterung einer anderen Art erfindungsgemäß Material einwirkenden Kräfte vermindert, so daß esto explain another type of material according to the invention acting forces are reduced, so that it

angestrebter Polarisationsverhältnisse und in den durch den Zwischenabschnitt 8 wiedergegebe-desired polarization ratios and in the reproduced by the intermediate section 8

F i g. 6 und 7 der F i g. 1 entsprechende Darstellun- nen Grenzbereich zwischen Treibteil 6 und Leistungsgen praktischer Ausführungsformen der Erfindung 20 erzeuger 7 nicht zu einer Scherbeanspruchung zur Realisierung der an Hand von F i g. 5 erläuterten kommt. Im folgenden sollen nun Ausführungsformen Polarisationsverhältnisse. beschrieben werden, durch die ein solcher Polarisa-F i g. 6 and 7 of FIG. 1 corresponding representations border area between driving part 6 and power gene of practical embodiments of the invention 20 generator 7 not to a shear stress to implement the on the basis of FIG. 5 explained comes. Embodiments are now intended in the following Polarization ratios. are described, through which such a polarization

F i g. 1 zeigt einen bekannten piezoelektrischen tionsverlauf erzielbar ist.F i g. 1 shows a known piezoelectric movement that can be achieved.

Transformator. Bei diesem ist ein piezoelektrischer F i g. 3 zeigt einen piezoelektrischen Transforma-Körper^4 stabförmig in Form eines rechtwinkligen 25 tor, der weitgehend wie derjenige von Fig. 2 auf-Parallelepipeds ausgebildet. Die eine Hälfte dieses gebaut ist. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugs-Körpers bildet einen Treibteil 1 des Transformators, zeichen versehen. Man erkennt, daß der Leistungsder auf seiner Oberseite und auf seiner Unterseite mit erzeuger 7 in einigem Abstand vom Ende der Ein-Eingangselektroden 2 bzw. 3 versehen ist. Die andere gangselektroden 9 und 10 auf dem Treibteil 6 oben Hälfte des aus piezoelektrischem Material bestehen- 30 und unten mit Polarisierelektroden 12 und 13 verden Körpers bildet einen Leistungserzeuger 4, dessen sehen ist. Der Leistungserzeuger kann nun dadurch vom Treibteil 1 abliegende Endfläche mit einer Aus- auf gewünschte Weise in Längsrichtung polarisiert gangselektrode 5 versehen ist. werden, daß zwischen die Polarisierelektroden 12Transformer. This is a piezoelectric F i g. 3 shows a piezoelectric transformer body ^ 4 Rod-shaped in the form of a right-angled 25 gate, largely like that of Fig. 2 on-parallelepiped educated. One half of this is built. The same parts have the same reference body forms a driving part 1 of the transformer, provided characters. One recognizes that the achievement der on its upper side and on its underside with generator 7 at some distance from the end of the input-input electrodes 2 or 3 is provided. The other output electrodes 9 and 10 on the driving part 6 above Half of the piezoelectric material is 30 and below with polarizing electrodes 12 and 13 verden Body forms a power generator 4, which can be seen. The power generator can now thereby from the drive part 1 remote end face polarized with an Aus in the desired manner in the longitudinal direction output electrode 5 is provided. that between the polarizing electrodes 12

Die so erhaltene Anordnung arbeitet unter Aus- und 13 einerseits und die Ausgangselektrode 11 des nutzung der elektrostriktiven Wirkung bzw. des 35 Leistungserzeugers 7 andererseits eine Gleichspanpiezoelektrischen Effektes als Transformator, wenn nung angelegt wird. Die Polarisierelektroden 12 und der Treibteil 1 in Dickenrichtung (Pfeil P) und der 13 werden dabei kurzgeschlossen. Anschließend wird Leistungserzeuger 4 in Längsrichtung (Pfeil P') pola- sodann der Treibteil 6 in Dickenrichtung dadurch risiert sind. Das geschieht beispielsweise dadurch, polarisiert, daß zwischen die Eingangselektroden 9 daß man kurzseitig die Eingangselektroden 2 und 3 40 und 10 eine Gleichspannung gelegt wird. Die Einkurzschließt und zwischen sie und die Ausgangselek- gangselektroden 9 und 10 werden jedoch für die trode 5 eine Gleichspannung anlegt und kurzseitig Polarisierung des Leistungserzeugers 7 nicht mehr bei Auftrennung der Verbindung zwischen den Ein- benötigt. Dadurch entsteht zwischen den Enden der gangselektroden 2 und 3 zwischen diesen eine Gleich- Elektroden 9 und 10 auf dem Treibteil 6 und den spannung anlegt. Die so erzielte Polarisation ergibt 45 Polarisierelektroden 12 und 13 auf den Leistungs-Polarisationsrichtungen, die zueinander senkrecht erzeuger 7 ein nicht oder nur geringfügig polarisiersind. Die zueinander senkrechten Polarisationsrich- ter Zwischenabschnitt 8.The arrangement obtained in this way works under output and 13 on the one hand and the output electrode 11 of the Use of the electrostrictive effect or of the power generator 7, on the other hand, a direct-chip piezoelectric Effect as a transformer when voltage is applied. The polarizing electrodes 12 and the drive part 1 in the thickness direction (arrow P) and the 13 are short-circuited. Then will Power generator 4 in the longitudinal direction (arrow P ') then the drive part 6 in the thickness direction through it are rised. This happens, for example, polarized, that between the input electrodes 9 that one short side the input electrodes 2 and 3 40 and 10 a DC voltage is applied. That includes and between them and the output elec- trodes 9 and 10 are, however, for the trode 5 applies a DC voltage and short-term polarization of the power generator 7 no longer required when the connection between the inputs is broken. This creates between the ends of the output electrodes 2 and 3 between these a DC electrodes 9 and 10 on the drive part 6 and the voltage applies. The polarization achieved in this way results in 45 polarizing electrodes 12 and 13 on the power polarization directions, the generators 7 perpendicular to one another are polarized only slightly or not at all. The mutually perpendicular polarization direction intermediate section 8.

tungen treffen an der Grenzebene von Treibteil 1 und F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, beiMeetings at the boundary plane of the driving part 1 and F i g. 4 shows a further embodiment at

Leistungserzeuger 4 unmittelbar aufeinander. der der Polarisationsverlauf von F i g. 2 realisiert ist.Power generator 4 directly on top of one another. which is the polarization curve of FIG. 2 is realized.

Piezoelektrisches Material weist die Eigenschaft 50 Auch hier sind wieder gleiche Teile mit den gleichen auf, sich in Polarisationsrichtung auszudehnen und Bezugszeichen versehen wie in F i g. 2. Man erkennt, sich in Richtung senkrecht zur Polarisationsrichtung daß auf dem Leistungserzeuger 7 eine Ringelektrode zusammenzuziehen. Der stabförmige Körper ,4 ist 14 angeordnet ist, die den piezoelektrischen Körper daher in Treibteil 1 bis zur Grenzebene zwischen die- rings umgreift. Die Betriebsweise entspricht dersem und dem Leistungserzeuger 4 hin einer expan- 55 jenigen von Fig. 3. Jedoch ist ein Kurzschließen der dierenden mechanischen Kraft (Pfeil S), in Leistungs- Polarisierelektroden 12 und 13 nicht mehr erfordererzeuger 4 bis zur Grenzebene zum Treibteil 1 hin lieh. Auch hier wird zwischen den Enden der Eineiner striktiven mechanischen Kraft (Pfeil S') aus- gangselektroden 9 und 10 auf dem Treibteil 6 und gesetzt. In der Grenzebene kommt es daher zu einer der Ringelektrode 14 auf dem Leistungserzeuger 7 erhöhten Scherspannungsbeanspruchung, die im Be- 60 ein nicht oder nur geringfügig polarisierter Zwischentrieb zu Zerstörungen und schließlich zum Bruch abschnitt 8 erzielt. Zwar ist das Ausbilden der Ringdes stabförmigen Körpers A führt. elektrode 14 in der praktischen Durchführung kom-Piezoelectric material has the property 50. Here, too, the same parts are again provided with the same, expand in the direction of polarization and are provided with reference symbols as in FIG. 2. It can be seen that a ring electrode draws together in the direction perpendicular to the polarization direction on the power generator 7. The rod-shaped body 4 is arranged, which therefore encompasses the piezoelectric body in the drive part 1 up to the boundary plane between the rings. The operation corresponds dersem and the power generator 4 through an expansionary 55 jenigen of Fig. 3. However, a short-circuiting the exploding mechanical force (arrow S), in power Polarisierelektroden 12 and 13 no longer erfordererzeuger 4 to the boundary plane to the driving member 1 side borrowed. Here, too, a strict mechanical force (arrow S ') is set between the ends of the output electrodes 9 and 10 on the drive part 6 and. In the boundary plane there is therefore an increased shear stress on the ring electrode 14 on the power generator 7, which results in a non-polarized or only slightly polarized intermediate drive to destruction and finally to fracture section 8. Although the formation of the ring of the rod-shaped body A leads. electrode 14 in the practical implementation

Dieser Mangel soll erfindungsgemäß dadurch aus- plizierter als das Aufbringen der Polarisierelektrogeschaltet werden, daß die Teile mit zueinander den 12 und 13, es läßt sich aber mit dem etwas ersenkrechter Polarisationsrichtung voneinander ge- 65 höhten Aufwand eine erheblich verbesserte Polarisatrennt werden. tionsfreiheit des Zwischenabschnitts 8 erzielen.According to the invention, this deficiency is intended to be more elucidated than the application of the polarizing circuit be that the parts with each other the 12 and 13, but it can be with the a little more vertical Direction of polarization from each other increased effort and a considerably improved polarization separation will. achieve freedom of movement of the intermediate section 8.

F i g. 2 zeigt einen stabförmigen Körper B, der F i g. 5 dient der Erläuterung einer anderen Mögebenfalls aus einem Treibteil 6 und einem als Lei- lichkeit des Polarisationsbeanspruchungsverlaufes,F i g. 2 shows a rod-shaped body B, the FIG. 5 serves to explain another possible one consisting of a drive part 6 and one as a correspondence of the polarization stress curve,

bei der eine Scherspannungsbeanspruchung der Grenzebene zwischen Treibteil und Leistungserzeuger nicht auftritt. Gleiche Teile sind wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 2. Man erkennt an Hand der die Polarisationsbeanspruchung angebenden Pfeile, daß in Zwischenabschnitt 8 ein allmählicher Übergang von der Polarisation in Dickenrichtung in Treibteil 6 zur Polarisation in Längsrichtung im Leistungserzeuger 7 erfolgt. Es treffen also nicht zwei Bereiche mit zueinander senkrechter Polarisationsrichtung aufeinander, so daß die Scherspannungskonzentration und damit die Bruchgefahr vermindert ist.in which a shear stress stress of the The boundary level between the driving part and the power generator does not occur. The same parts are included again The same reference numerals are provided as in FIG. 2. The polarization stress can be seen from the arrows indicating that in intermediate section 8 a gradual transition from the polarization in Thickness direction in the drive part 6 for polarization in the longitudinal direction in the power generator 7 takes place. It so do not meet two areas with mutually perpendicular polarization directions, so that the shear stress concentration and thus the risk of breakage is reduced.

F i g. 6 zeigt eine praktische Ausführungsform eines piezoelektrischen Transformators, bei der ein Verlauf der Polarisationsrichtungen nach F i g. 5 erzielt ist. Dafür genügt es, die eine der beiden Eingangselektroden auf dem Treibteil 6 zu verlängern. Die verlängerte Elektrode 15 übergreift einen Teil des Leistungserzeugers 7 und führt so zur Ausbildung des Zwischenäbschnitts 8 mit einem allmählichen Übergang von einer Polarisationsrichtung zur anderen.F i g. 6 shows a practical embodiment of a piezoelectric transformer, in which a course of the polarization directions according to FIG. 5 scored is. For this it is sufficient to extend one of the two input electrodes on the drive part 6. The extended electrode 15 overlaps part of the power generator 7 and thus leads to the formation of the intermediate section 8 with a gradual transition from one direction of polarization to others.

F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der die verlängerte Elektrode 15 zusätzlich zu einer den Leistungserzeuger 7 rings umgreifenden Ringelektrode 14 vorgesehen ist. Die beiden Elektroden sind dabei miteinander einstückig verbunden. Für den Betrieb wird zunächst der Leistungserzeuger 7 durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen der verlängerten Elektrode 15 und die Ausgangselektrode 11 polarisiert. Anschließend wird der Treibteil 6 in Dickenrichtung polarisiert, indem man zwischen seine Elektroden 10 und 15 eine Gleichspannung anlegt. Auch durch diese Ausführungsform kann der in F i g. 5 gezeigte Verlauf der Polarisationsrichtungen erzielt und damit die Scherspannungsbeanspruchung im Übergangsbereich von Treibteil 6 zu Leistungserzeuger 7 vermindert werden.F i g. 7 shows an embodiment in which the elongated electrode 15, in addition to one of the Power generator 7 is provided all around encompassing ring electrode 14. The two electrodes are connected to one another in one piece. The power generator 7 is initially used for operation Applying a DC voltage between the extended electrode 15 and the output electrode 11 polarized. Then the drive part 6 is polarized in the thickness direction by between its electrodes 10 and 15 applies a direct voltage. Also through this embodiment, the in Fig. 5 achieved the course of the polarization directions and thus the shear stress can be reduced in the transition area from the driving part 6 to the power generator 7.

Man erhält so einen piezoelektrischen Transfermator von hoher Betriebszuverlässigkeit, der auch für den Transformatorbetrieb mit großer Amplitude geeignet ist und als Hochspannungstransformator in Fernsehgeräten Verwendung finden kann.A piezoelectric transfermator with high operational reliability is thus obtained is suitable for transformer operation with large amplitudes and as a high-voltage transformer in Televisions can be used.

Claims

45 claims:

1. Piezoelectric transformer with a piezoelectric body in the form of a rod designed as a right-angled parallelepiped, one half of which represents the driving part and is coated with input electrodes on its upper or lower surface and polarized in the thickness direction, while the other half serving as a power generator is on its from Has an output electrode remote from the drive part and is polarized in the longitudinal direction, characterized in that the rod-shaped body (B) between the drive part (6) and the power generator (7) has an intermediate section (8) in which the direction of polarization differs from that in the drive part and from which differs in the power generator.

2. Piezoelectric transformer according to claim 1, characterized in that the intermediate section (8) is not or only slightly polarized (Fig. 2).

3. Piezoelectric transformer according to claim 1, characterized in that in the intermediate section (8) a gradual transition from the direction of polarization in the drive part (6) to the takes place in the power generator (7) (FIG. 3).

4. Piezoelectric transformer according to claim 2, characterized in that on the upper and lower surfaces of the power generator (7) at a predetermined distance from Driving part (6) polarizing electrodes (12, 13) are arranged between which and the output electrode (11) a DC voltage can be applied (Fig. 3).

5. Piezoelectric transformer according to claim 2, characterized in that on the Surface of the power generator (7) and encompassing it all around at a predetermined distance from Driving part (6) a ring electrode (14) is arranged between which and the output electrode (11) a DC voltage can be applied (FIG. 4).

6. Piezoelectric transformer according to claim 3, characterized in that the length the one input electrode (10) on the drive part (6) is greater than the length of the opposite arranged input electrode j (t5j des Driving part (Fig. 6). ^ '2-

7. Piezoelectric transformer according to claim 5 and 6, characterized in that the extended input electrode (15) and the ring electrode (14) to form a one-piece electrode are bound, between which and the output electrode (11) a DC voltage can be applied (Fig-7).

1 sheet of drawings