DE2047882A1 - Verfahren zum Betrieb eines piezo elektrischen Transformators - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dr. Ing. H. Negsndank

Dipl. Ing. H. \-\_QV& Dipl. Phys. W. Schmitz . β München I5, Mozarts tr. 23

Tel. 53605 80

DENKI ONKYO COMPANY LIMITED

11, 26, 3-chome Nishirokugo
j Ohota-ku, Tokyo /Japan 28. September 197o

I Anwaltsakte M-I341

Verfahren zum Betrieb eines piezoelektrischen Transformators

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines piezoelektrischen Transformators, insbesondere für Vorrichtungen

ι zur Erzeugung hoher Spannungen, bei dem durch eine Antriebs-Spannungsquelle eine Spannung an zwei Eingangselektroden des piezoelektrischen Wandlers gelegt wird.

j Bei Vorrichtungen zur Erzeugung hoher Spannungen wird piezoelektrisches Material in Form eines piezoelektrischen Wandlers zur Spannungserhöhung verwendet. Ein piezoelektrischer Transformator oder Wandler verwendet gewöhnlich ein piezoelektrisches Material, J das im wesentlichen aus Barium-Titanat (BaTiO₃) oder Blei-Zirkonat-Titanat Pb(ZrTi)O₃ besteht. Der piezoelektrische Wandler enthält ein Substrat dieses Materials, zwei Antriebselektroden, die auf gegenüberliegenden Flächen an einem Ende des Substrats aufgebracht werden, und eine Ausgangselektrode, die auf eine Endfläche am entgegengesetzten Ende des Substrats angebracht wird. Die An- , triebselektroden werden mit einer Wechselspannung beaufschlagt,

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damit das Substrat mit seiner Eigenfrequenz schwingt, um eine hohe Ausgangsspannung an der Ausgangselektrode zu erzeugen.

Der Wirkungsgrad eines piezoelaktrischen Transformators ist am größten, wenn er von einer Antriebsquelle angetrieben wird, deren Frequenz gleich seiner Eigenfrequenz ist. Mit anderen Worten, hierbei kann mit einer geringsten Antriebsspannung eine größtmögliche Ausgangsspannung erhalten werden. Unter diesen Bedingungen wird jedoch die Spannungscharakteristik äußerst schlecht, d.h. es ergibt sich eine große prozentuale Spannungsänderung, wenn sich der mit der Ausgangselektrode verbundene Lastwiderstand ändert.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines piezoelektrischen Transformators anzugeben, mit dem die Spannungscharakteristik verbessert werden kann.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Antriebsfrequenzen der Antriebs-Spannungsquelle um einen vorgegebenen Betrag gegenüber einer Frequenz verschoben wird, die gleich τρ mal der mechanischen Eigenschwingungsfrequenz fo des piezoelektrischen Wandlers ist, wobei η eine ganze Zahl ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein stabiler Betrieb eines piezoelektrischen Wandlers erhalten, der z.B. in einer Vorrichtung zur Erzeugung von hohen Spannungen verwendet wird. Ferner wird bei einer Vorrichtung zur Erzeugung von hohen Spannungen eine kleine Spannungsabweichung bei veränderlicher

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Lastimpedanz des piezoelektrischen Wandlers erreicht. Der piezoelektrische Wandler, der in einer Vorrichtung zur Erzeugung hoher ]Spannungen verwendet wird und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, erleidet keine Abweichung des Spannungsübersetzungsverhältnisses. Die Vorrichtung zur Erzeugung hoher Spannungen kann mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten, ohne daß die inneren Verluste im piezoelektrischen Wandler ansteigen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, eine spannungskonstante Vorrichtung zur Erzeugung hoher Spannungen mit einem piezoelektrischen Wandler zu betreiben, dessen Leistung klein ist und bei dem der Temperaturanstieg begrenzt werden kann. Schließlich kann die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Wandlers leicht verändert werden.

Kurz gesagt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Frequenz F einer Antriebsquelle für einen piezoelektrischen Wandler durch eine geeignete Frequenzabweichung fcf auf einen höheren oder niedrigeren Wert gegenüber,einer Frequenz verschoben, die gleich ist 5· der Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektrischen Wandlers, wobei η eine ganze Zahl ist. Wenn die Frequenz in dieser Weise verschoben wird, ist es möglich, die Spannungsregelcharakteristik des piezoelektrischen Wandlers bei einer Änderung des Lastwiderstandes zu verbessern. Dies verhindert ein Ansteigen der inneren Verluste des piezoelektrischen Wandlers und stabilisiert die Betriebstemperatur. Die Frequenzabweichung wird aus einem Bereich gewählt, in dem eine wesentliche Beeinträchtigung des Spannungs-Übersetzungsverhältnisses des piezoelektrischen Wandlers nicht eintritt.

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Die Frequenzabweichung wird durch Veränderung der Induktivität eines induktiven Elementes oder einer Spule eines ReihenSchwingkreises erhalten, der an die Antriebsquelle für den piezoelekA trischen Wandler angeschlossen ist. In einer Abwandlung dazu wird eine Beschwerungssubstanz auf die Antriebselektroden oder die Ausgangselektrode des piezoelektrischen Wandlers aufgebracht.

Die Frequenz kann auch dadurch verschoben werden, daß die Kapazität eines kapazitativen Elementes am Ausgang des piezoelektrischen Wandlers verändert wird. Mit Hilfe dieser Mittel ist es auf einfache Weise möglich, die Frequenzabweichung Af zu verändern .

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt perspektivisch einen typischen piezoelektrischen Wandler, wie er bei der Erfindung verwendet wird.

Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild für einen piezoelektrischen Wandler nach Fig. 1 von der Antriebsseite gesehen.

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Frequenz der Antriebsquelle und der Ausgangsspannung zur Eri zielung der erforderlichen Spannungserhöhung im piezoelek-I trischen Wandler.

!Fig. 4 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Frequenz der Antriebsquelle und der Ausgangsspannung, wenn die

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mechanische Qm des piezoelektrischen Wandlers verändert wird.

I Fig. 5 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Fre- \ quenz der Antriebsquelle eines piezoelektrischen Wandlers

I und dessen Spannungsverhalten.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung

₍ hoher Spannungen gemäß der Erfindung.

|Fig. 7 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Frequenz I der Antriebsquelle der Antriebsspannung und der Spannungs-

I änderung, wie sie in einer Schaltung gemäß Fig. 6 erhalten I wird.

!Fig. 8 zeigt ein Schaltbild eines Fernsehempfängers, der die er-

I findungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung hoher Spannungen verwendet.

Fig. 9 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen dem Volumen des Lotes und der Eigenfrequenz, wenn Lot als Beschwerung zur Veränderung der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Wandlers verwendet wird.

|Ein typischer piezoelektrischer Wandler Io (Fig. 1) besteht aus einem Substrat 11 aus piezoelektrischem Material von einer Zusammensetzung, wie sie weiter oben angegeben wurde, aus zwei Antriebs- j elektroden 12 und 13,die auf entgegengesetzte Flächen an einem

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Ende des Substrats 11 aufgebracht sind, und einer Hochspannungs-Ausgangselektrode 14, die am entgegengesetzten Ende auf eine Endfläche aufgebracht ist. Die mechanische Eigenschwingungsfrequenz eines derartigen piezoelektrischen Wandlers hängt hauptsächlich von der Länge des piezoelektrischen Wandlers Io ab. Die Beziehung zwischen der Eigenschwingungsfrequenz fO und der Länge L wird durch die Gleichung fO ^ V/2L wiedergegeben, wobei V die Geschwindigkeit einer Schallwelle ist, die durch das Substrat 11 hindurchläuft, und L die Länge des Wandlers Io ist. Es ist ferner bekannt, daß das Spannungs-Erhöhungsverhältnis eines piezoelektrischen Wandlers maximal ist, wenn die Frequenz F einer nicht gezeigten Antriebsquelle, die eine Antriebs-Wechselspannung auf die Antriebselektroden 12 und 13 gibt, gleich der Eigenschwhgungsfrequenz fO des piezoelektrischen Wandlers ist und daß bei der Frequenz F der Antriebsquelle gleich j mal der Eigenschwingungsfrequenz fO des piezoelektrischen Wandlers es möglich ist, eine maximale Ausgangsspannung zu erzielen.

Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild für einen piezoelektrischen Wandler, und zwar von den Antriebselektroden 11 und 12 aus gesehen. Die Resonanzfrequenz der entsprechenden Zweige des Schaltbildes können durch folgende Gleichungen ausgedrückt werden:

lit

fto.

ffo.

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\ Die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Wandlers und der Frequenz der Antriebsquelle bei den Resonanz-

frequenzen ^fο ist im Diagramm nach Fig. 3 wiedergegeben. Fig. macht deutlich, daß sehr großeAusgangsspannungen erhalten werden, wenn die Frequenz der Antriebsquelle entweder -jfo oder fo ist.

Wenn die die Antriebselektroden 11 und 12 beaufschlagende Antriebsspannung mit Vl und die an der Ausgangselektrode 14 anstehende Ausgangsspannung mit V₂ bezeichnet wird, dann kann das Spannungserhohungsverhaltnis des piezoelektrischen Wandlers Io _: durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt werden:

Ohne Belastung:

(pU = I - Qm . K31 . K33 . ^

Bei einer an den Ausgang angeschlossenen Last RL: ⁽V^^}RL ⁼J7T2 * ^Qm ' ^K31 * ^K33 * T * ffT

In diesen Gleichungen ist:

K31 der elektromechanische Kopplungskoeffizient senkrecht zur Polarisationsrichtung_y

K33 der elektromechanische Kopplungskoeffizient in Polarisationsrichtung,

* = ^RL/RVerlust >

R_v der Ersatzwiderstand für die mechanischen Verluste des Wandlers.

- 8 1 O 9 8 1 5 / 1 /, 5 5

Diese Gleichungen zeigen, daß das Spannungserhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Wandlers proportional ist dem mechanischen Qm des piezoelektrischen Materials und der Länge L des Substrats und umgekehrt proportional ist der Dicke des Substrats. Mit anderen Worten, je größer die Länge L des Substrats und je kleiner die Dicke ist, umso höher ist die Ausgangsspannung V-. Die Ausgangsspannung V₂ steigt mit dem mechanischen Qm. Wenn das mechanische Qm verändert wird und die Frequenz und die Spannung V. der Antriebsquelle konstant gehalten werden, sind die Intervalle der charakteristischen Kurven die gleichen. Aus diesem Grunde ist der Frequenzbereich, in dem ehe Spannungserhöhungsfunktion des piezoelektrischen Wandlers verläuft, schmaler, wenn das mechanische Qm groß ist, wohingegen die Ausgangsspannung kleiner wird und der Frequenzbereich, in dem die Spannungserhöhungsfunktion verläuft, breiter wird, wenn das mechanische Qm klein ist. Fig. 4 gibt diese Beziehungen wieder, wobei die Kurve a die Ausgangsspannung für ein hohes mechanisches Qm und die Kurve b die Ausgangsspannung für ein kleines mechanisches Qm darstellt.

Auf diese Weise ist der Frequenzbereich der Antriebsquelle, die zum antrieb eines piezoelektrischen Wandlers Io verwendet werden kann, begrenzt. Insbesondere ist das Spannungsübersetzungsverhältnis ebenfalls hoch, wenn das mechanische Qm groß ist, so daß es möglich ist, eine hohe Ausgangsspannung mit einer verhältnismäßig kleinen Antriebsspannung zu erzeugen. Fällt jedoch die Frequenz F der Antriebsquelle mit der Eigenschwingungsfrequenz -r-fo zusammen, dann ist die Spannungsabweichung, die oben beschrieben wurde, , sehr schlecht. Das gleiche gilt für einen piezoelektrischen Wandlejp mit kleinem mechanischem Qm. - 9 -

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Fig. 5 gibt die Beziehung zwischen der prozentualen Spannungs- ! j abweichung f und der Antriebsspannung und der Frequenz F der j

;

Antriebsquelle wieder, wobei die Kurve a die Antriebsspannung und I die Kurve b die prozentuale Spannungsabweichung bei konstanter Ausgangsspannung wiedergibt. Wie durch die Kurve a gezeigt, ist

ι die Antriebsspannung am kleinsten bei der Eigenschwingungsfrequenzj

^f ο und steigt stetig zu beiden Seiten der Eigenschwingungsfre- j quenz an. Die Kurve b zeigt, daß die prozentuale Spannungsab- j

t weichung bei der Eigenschwxngungsfrequenz jjrfo maximal ist und

ί ί

f sehr schnell abfällt oder verbessert wird zu beiden Seiten der ■

I Eigenschwxngungsfrequenz. Die Antriebsspannung V^ in der Nähe j des Punktes, an dem die prozentuale Spannungsabweichung erheblich verbessert ist:, ist im wesentlichen gleich derjenigen Spannung bei der Eigenschwxngungsfrequenz yfo. Wird daher von der Frequenz zu diesem Zeitpunkt oder von der Frequenzabweichung Gebrauch gemacht, dann ist es möglich, die prozentuale Spannungsabweichung γ zu verringern,ohne das Spannungsübersetzungsverhältnis zu beeinträchtigen, so daß der piezoelektrische Wandler stabil betrieben werden kann, wobei der Temperaturanstieg entsprechend den mechanischen Verlusten des piezoelektrischen Wandlers im wesentlichen auf einem konstanten Wert gehalten wird. j Dies stellt eine besondere Eignung für Vorrichtungen zur Erzeugung konstanter Hochspannungen bei kleiner Leistung her. ,

Fig. 6 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform einer neuen Vorrichtung zur Erzeugung hoher Spannungen, in dem die Teile, die gleich den Teilen in Fig. 1 sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Antriebselektroden 11 und 12 liegen an einer Antriebsquelle 2o, die eine Frequenz F hat, die um eine Frequenz ι

- Io - '

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- Io -

Δίο gegenüber einer Frequenz veränderlich ist, die gleich γ der mechanischen Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektrischen Wandlers ist, wobei η eine ganze Zahl ist. Die Ausgangs-Hochspannung an der Elektrode 13 wird über eine Spannungsvervielfachungs-Gleichrichterschaltung 3o auf eine Last 4o gegeben. An die Ausgangselektrode 3o ist ein veränderlicher Kondensator m angeschlossen, dessen Zweck weiter unten noch beschrieben werden soll.

Fig. 7 zeigt die prozentuale Spannungsabweichungscharakteristik (Kurve b) und die Antriebsspannungscharakteristik (Kurve a) in bezug auf die Frequenz F der Aniriebsquelle, wobei die Eigenschwingungsfrequenz Tffo des piezoelektrischen Wandlers Io in der Nähe von 62 KHz gewählt ist und wobei der Wandler eine Länge von 56 mm aufweist. In diesem Fall wird die der Last 4o zugeführte Leistung konstant gehalten. Die Kurve a zeigt, daß wenn die Frequenz F der Antriebsquelle mit der Eigenschwingungsfrequenz ■s-f2 des piezoelektrischen Wandlers zusammenfällt, die Antriebs-

spannung V. ein minimum ist (36 V). Bei diesen Bedingungen ist das höchste Spannungs-Obersetzungsverhältnis und der größte Wirkungsgrad möglich. Auf der anderen Seite zeigt die Kurve b, daß die prozentuale Spannungsabweichung am ungünstigsten ist, d.h. von 7o bisjoo%. Aus diesem Grunde verändert sich die Ausgangsspannung erheblich bei Änderungen der Last, so daß der Betrieb des piezoelektrischen Wandlers nicht stabil ist. Wird die Antriebsfrequenz loo bis 2oo Hz in Richtung kleinerer Frequenzen gegenüber der Eigenschwingungsfrequenz "rfo des piezoelektrischen Wandlers verschoben, dann wird die prozentuale Spannungsabweichung erheblich verbessert. Wird die Antriebsfrequenz um mehr als 2oo Hz verschoben, dann wird die prozentuale Spannungs-

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abweichung eine flache Kurve mit Abweichungen von Io bis 15%.

Wird umgekehrt die Frequenz F der Antriebsquelle in Richtung höherer Frequenzen gegenüber der Eigenschwingungsfrequenz ^rfo verschoben, dann wird nur eine bedeutende Verbesserung der prozentualen Spannungsabweichung J erhalten, wenn die Verschiebung 7oo bis 8oo Hz beträgt. Für diesen Wert verringert sich ξ allmählich. Bei einer Verschiebung von mehr als 8oo Hz nimmt die prozentuale Sρannungsabweichung die Form einer flachen Kurve an mit Abweichungen von 15 bis 2o%. Um daher einen stabilen Betrieb j des piezoelektrischen Wandlers und eine verbesserte prozentuale Spannungsabweichung für eine veränderliche Last zu erhalten, ist

es erforderlich, die Antriebsfrequenz in Richtung kleinerer t
Frequenzen gegenüber der Eigenschwingungsfrequenz ^f ο um etwa 2oo bis 5oo Hz oder in Richtung höherer Frequenzen um etwa 8oo bis lloo Hz zu verschieben.

Wie oben beschrieben wurde, ist die Lage, bei der die prozentuale Spannungsabweichung schnell verbessert wird.oder die Frequenzabweichung ^fo abhängig vom Wert der Frequenz F der Antriebsquelle, d.h. von den Werten η und fo der Eigenschwingungsfrequenz ^fο des piezoelektrischen Wandlers. Die Frequenzabweichung vergrößert sich proportional der Frequenz F.

! Fig. 8 zeigt ein Schaltbild eines Fernsehempfängers, der eine ι Vorrichtung zur Erzeugung von Hochspannungen verwendet, der ι nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Diejenigen Teile, die gleich den Teilen der Anordnung nach Fig. 6 sind, ; sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Schaltung für den

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Fernsehempfänger enthält einen Schaltkreis 5o, der einen Teil der ' Antriebsquelle 2o darstellt und einen Reihen-Schwingungskreis 60, der einen Kondensator 61 und eine veränderliche ifektanz 62 aufweist. Der Reihenschwingungskreis 60 wird von Spannungsimpulsen beaufschlagt, die von der Schaltung 5o zur horizontalen Ablenkung erzeugt werden. Dadurch werden auf die Antriebselektroden des piezoelektrischen Wandlers Antriebssignale gegeben, deren Frequenz gegenüber der Frequenz -rf ο um die Frequenzabweichung J^fo verschoben ist. Der Schaltkreis 5o für die horizontale Ablenkung enthält einen Transformator, der mit einem horizontalen Synchronisierungsjsignal gespeist wird, eine Ablenkungsspule 52, eine Dämpfungsdiode 53, einen Zeilentransformator 54, einen Transistor 55 und Kondensatoren 56, 57 und 58. Die Sekundärwicklung des Zeilentransformators 54 erzeugt Videosignale über eine Gleichrichterschaltung 7o, die eine Diode 71 und einen Kondensator 72 enthält. An die Ausgangselektrode des piezoelektrischen Wandlers ist eine Spannungsvervielfacher-Gleichrichterschaltung 3o angeschlossen j die Dioden 31, 32, 3 3 und 34 und Kondensatoren 35, 36 und 37 aufweist, die so geschaltet sind, daß eine Spannungsvervierfachung erzielt wird. Der Ausgang der Spannungvervielfacher-Gleichrichterschaltung 3o ist an eine nicht gezeigte Anode einer Kathodenstrahlröhre Uo angeschlossen, die die Last bildet.

Die Frequenz F der Antriebsquelle 2o ist so gewählt, daß sie gleich Tr der Eigenschwingungsfrequenz fo des piezoelektrischen Wandlers ist. Die genaue Einstellung erfolgt durch die veränderliche Reaktanz 62 des Reihenschwingungskreises 60. In einem Fernsehempfänger erzeugt die Ausgangsdektrode des Transistors 55 für

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den horizontalen Ausgang ein horizontales Synchronisierungssignal oder eine Impulsspannung mit einer Frequenz von 15,734 Hz, die mit Hilfe des Reihenschwingungskreises 6o in eine Sinusschwingung umgewandelt wird. Wie oben beschrieben wurde, wird ein stabiler Betrieb des piezoelektrischen Wandlers sichergestellt, wenn die j Frequenzabweichung -Afο von der Eigenschwingungsfrequenz ^f6 in einem Bereich zwischen 2oo und 5oo Hz gewählt wird. Allgemein ergeben sich für die Last des piezoelektrischen Wandlers günstige

I Werte in einem Bereich von 25 bis 5o Meg-ohm, damit eine wirksame

j Leistungsumwandlung erzielt wird. Da jedoch der Anodenwider-I

stand der Kathodenstrahlröhre allgemein größer ist als loo Meg-

; ohm, ist es üblich, an den Ausgang des piezoelektrischen Wandlers

; einen Spannungsvervielfachungsgleichrichter zu schalten, der

j ein Übersetzungsverhältnis von 4 oder 6 aufweist, um die Erwärmung j des piezoelektrischen Wandlers zu verringern und dadurch einen effektiven und stabilen Betrieb des Wandlers sicherzustellen.

Anstatt die veränderliche Induktivität 62 zu verändern ist es auch möglich, den Kondensator 61 zu verändern.

Ein anderes Verfahren zur Veränderung der Frequenz der Antriebsquelle um eine Frequenz herum.die gleich ist j der Eigenschwingungsfrequenz fo des piezoelektrischen Wandlers^besteht darin, eim Beschwerungssubstanz, etwa Lot oder ähnliches, entweder auf die

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Antriebselektroden 12/oder die Ausgangselektrode 14 oder sowohl auf die Antriebselektroden als auch auf die Ausgangselektrode aufzubringen.wodurch die Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektrischen Wandlers verändert wird. Die Lage, in der eine derartige Beschwerungssubstanz angebracht wird und d_.e Menge der Beschwe-

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rungssubstanz wird dadurch bestimmt, daß die Schwingungs^art und die Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektrischen Wandlers berücksichtigt werden. Ist z.B. gefordert, die Eigenschwingungsfrequenz zu verringern,kann eine gewisse Menge an Beschwerungssubstanz an eines der Enden der Antriebselektroden befestigt werden.

Fig. 9 zeigt den Verlauf der Eigenschwingungsfrequenz eines piezoelektrischen Wandlers, bei dem ein Lot als Beschwerungssubstanz verwendet wird. Auf der Ordinate ist die Eigenschwingungsfrequenz fo (in KHz) für den piezoelektrischen Wandler und auf der Abszisse das Volumen proportional zur Masse des Lötmittels aufgetragen. Die Kurve a gibt die Eigenschwingungsfrequenz-Charakteristik wieder für den Fall, daß Lötmittel auf die Antriebselektroden aufgebracht wird, wohingegen die Kurve b die Eigenschwingungsfrequenz-Charakteristik wiedergibt für den Fall, daß Lötmittel auf die Ausgangselektrode aufgebracht wird. Aus den Kurven geht hervor, daß eine Änderung in der Eigenschwingungsfrequenz ausgeprägter ist, wenn das Lötmittel an der Ausgangselektrode 14 angebracht istj als in dem Fall, in dem das Lötmittel gleicher Menge an den Antriebselektroden 12 und 13 angebracht ist. Bei einer Volumenänderung eines an der Ausgangselektrode IU angebrachten Lötmittels zwischen 2 und 14 mm ändert sich die Eigenschwingungsfrequenz um 3 KHz, wohingegen bei einer Volumenänderung eines auf die Antriebselektroden 12 und 13 angebrachten Lötmittels zwischen 3 und 2o mm die Eigenschwingungsfrequenz sich lediglich um 2 KHz ändert.

Es wird jedoch festgestellt, daß es in jedem Fall möglich ist, die i Eigenschwingungsfrequenz auf leichte Weise innerhalb eines ansehn-

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lieh breiten Bereiches zu ändern.

In einer Abänderung kann ein veränderlicher Kondensator an den j Ausgang des piezoelektrischen Wandlers angeschlossen werden, mit dem die Eigenschwingungsfrequenz des Wandlers verändert werden kann. Ein derartiger Kondensator ist in Fig. 6 dargestellt und dort mit ¹H bezeichnet.

Obwohl die Erfindung anhand von einigen Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden ist, wird jedoch festgestellt, daß manche Änderungen und Abweichungen vorgenommen werden können _; ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   !.'Verfahren zum Betrieb eines piezoelektrischen Transformators, insbesondere für Vorrichtungen zur Erzeugung hoher Spannungen, bei dem durch eine Antriebs-Spannungsquelle eine Spannung an zwei Antriebselektroden des piezoelektrischen Transformators gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Antriebs-Spannungsquelle (2o) um einen vorgegebenen Betrag gegenüber einem Frequenzwert verschoben wird, der gleich y mal der mechanischen Eigenschwingungsfrequenz (fo) des piezoelektrischen Transformators (lo) ist, wobei η eine ganze Zahl ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Antriebs-Spannungsquelle (2o) auf Werte oberhalb

   . fo verschoben wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Spannungsquelle (2o) auf Werte unterhalb y«f° verschoben wird.

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4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Spannungsquelle (2o) durch Anschließen eines Reihenresonanzkreises (6o) verändert wird, der eine Kapazität (61) und eine Induktivität (62) aufweist, und daß die Induktivität (62) verändert wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekenn- ! zeichnet, daß die Frequenz der Spannungsquelle (2o) durch j Anschließen eines Reihenresonanzkreises (6o) verändert wird, j der eine Kapazität (61) und eine Induktivität (62) aufweist,

   j und daß die Kapazität (61) verändert wird.

   \
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn-

   j zeichnet, daß die Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators (lo) durch Aufbringen einer Beschwerungssubstanz auf die Antriebselektroden (12, 13) verändert wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektri- ι sehen Transformators (lo) durch Aufbringen einer Beschwerungs- \ I substanz auf die Ausgangselektrode (14) verändert wird. ,
8. 8..Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschwerungssubstanz ein Lot ist.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- ·

   zeichnet, daß die Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektri- j sehen Wandlers (lo) durch Anschluß einer veränderbaren Kapazität

   (41) an den Ausgang des piezoelektrischen Transformators (lo) verändert wird.

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