DE69710670T2

DE69710670T2 - Piezoelektrischer transformator

Info

Publication number: DE69710670T2
Application number: DE69710670T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Fuda; Masafumi Katsuno; Katsunori Kumasaka; Koichi Okamoto
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: DE69710670D1; CN1197549A; EP0839392A1; TW500259U; EP0839392B1; US5998909A; CN1149688C; WO1997043791A1

Description

Technisches Feld

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Transformator.

Hintergrundtechnik

Es ist im Stand der Technik bekannt, dass der piezoelektrische Transformator einen piezoelektrischen Vibrator benutzt. Der piezoelektrische Vibrator weist mindestens ein Paar von Treiberelektroden auf, die auf und/oder in einer piezoelektrischen Keramikplatte gebildet sind. Wenn eine Wechselspannung an das Paar von Treiberelektroden angelegt wird, vibriert die Platte aufgrund des piezoelektrischen Effektes mit einem Resonanzmodus der Art wie ein Einwellenresonanzmodus. Wenn die Platte vibriert wird, wird an jeder Position der Platte eine Variation des Spannungspotentiales erzeugt. Das variable Spannungspotential kann von einer Ausgangselektrode abgenommen werden, die auf der Position gebildet ist. Ein Paar von Ausgangselektroden kann an verschiedenen Positionen auf der Platte gebildet sein. Somit wird die Wechselspannung, die an die Treiberelektroden als Primärelektroden angelegt wird, transformiert und an den Ausgangselektroden als Sekundärelektroden erhalten.
Da es für den piezoelektrischen Transformator wichtig ist, dass die piezoelektrische Platte vibriert, ist es ein wichtiges Problem, den Transformator zu stützen, ohne die Vibration zu unterdrücken. Eine Wellenform der Vibration weist Vibrationsknoten und Antiknoten auf. Daher wird der Transformator an Positionen entsprechend den Vibrationsknoten getragen.
Andererseits sind Leitungen notwendig zum Anlegen der Eingangsspannung an die Primärelektroden und zum Abnehmen der transformierten Spannung von den Sekundärelektroden. Gewöhnlich sind Leitungsdrähte mit den Primärelektroden und den Sekundärelektroden verbunden. Die Leitungsverbindungspunkte sind jedoch nicht immer an Positionen entsprechend den Vibrationsknoten. Die Leitungsdrähte sollten frei ohne Spannung zum Stören der Vibration der piezoelektrischen Platte sein. Die Leitungsdrähte sind mühselig zum Zusammenbau, Wartung und anderer Handhabung der elektrischen Schaltungsvorrichtung, insbesondere bei einer klein bemessenen Vorrichtung.
Weiter sind die Primär- und Sekundärelektroden auf verschiedenen Oberflächen der piezoelektrischen Platte gebildet. Daher ist die Anbringungs- und Verdrahtungstätigkeit des Transformators auf einer Leiterplatte kompliziert. Dieses resultiert in einem großen Raum zum Anbringen des Transformators auf der Leiterplatte und ebenfalls in hohen Kosten und einer großen Abmessung der Schaltungsvorrichtung.
Aus der JP 07-079027 A kann ein piezoelektrischer Transformator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 entnommen werden.
Eingangselektroden sind auf der Oberfläche des Transformatorelementes vorgesehen, und eine Ausgangselektrode ist an dem Längsende des Transformatorelements vorgesehen. Eine Leitungselektrode ist in dem Knotenbereich der Vibration der Oberfläche des Transformatorelementes vorgesehen.

Offenbarung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen piezoelektrischen Transformator vorzusehen, der einen einfachen Aufbau der Verbindung mit einer externen Schaltung aufweist und klein bemessen ist.
Diese Aufgabe wird gelöst gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen piezoelektrischen Transformator mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispieles eines bekannten piezoelektrischen Transformators;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Beispieles eines bekannten piezoelektrischen Transformators;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Beispieles eines bekannten piezoelektrischen Transformators;
Fig. 4 ist eine diagrammartige Ansicht, die eine Vibration einer piezoelektrischen Platte darstellt;
Fig. 5 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie 6-6 in Fig. 5 genommen ist;
Fig. 7 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht die entlang einer Linie 8-8 in Fig. 7 genommen ist;
Fig. 9 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie 12-12 in Fig. 11 genommen ist;
Fig. 13 bis 15 sind auseinandergezogene Ansichten von piezoelektrischen Transformatoren gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie 17-17 in Figur genommen ist;
Fig. 18 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie 19-19 in Fig. 18 genommen ist;
Fig. 20 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie 21-21 in Fig. 20 genommen ist;
Fig. 22 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 23 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie 23-23 in Fig. 22 genommen ist; und
Fig. 24-26 sind auseinandergezogene Ansichten von piezoelektrischen Transformatoren gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Beste Art der Ausführung der Erfindung

Vor der Beschreibung der besten Art zum Ausführen der vorliegenden Erfindung wird der Stand der Technik unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 beschrieben, so dass das bessere Verständnis der vorliegenden Erfindung erleichtert wird.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, ein bekannter piezoelektrischer Transformator, der darin gezeigt ist, weist eine rechteckige Platte 11 eines piezoelektrischen Keramikmateriales, ein Paar Primärelektroden 12a und 12b und eine Sekundärelektrode 13, die auf einer Endoberfläche der Platte 11 gebildet ist, auf.
Als piezoelektrische Keramikmaterialien, die in dem piezoelektrischen Transformator benutzt werden, gibt es bekannte Keramiken vom Pb(FeNb)ZrTiO&sub3;-Typ, Pb(MnSb)ZrTiO&sub3;-Typ, Pb(MnNb)ZrTiO&sub3;-Typ, Pb(FeSb)ZrTiO&sub3;-Typ und Änhliches.
Die Primärelektroden 12a und 12b sind auf den gegenüberliegenden Oberflächen eines rechten Halbabschnittes (wie er in der Figur gesehen wird) der Platte 11 gebildet. Der Halbabschnitt der Platte 11 ist in der Dickenrichtung polarisiert, wie durch einen Pfeil gezeigt ist.
Die piezoelektrische rechteckige Keramikplatte 11 mit den Primärelektroden 12a und 12b ist als ein piezoelektrisches vibrierendes Element bekannt. Im Einzelnen, wenn eine Wechselspannung über das Paar von Primärelektroden 12a und 12b angelegt wird, vibriert die Platte 11 mit einer Wellenlänge gleich der Länge L der in Fig. 4 gezeigten Platte 11, in der zwei Wellenformen A und B als Verschiebungsverteilung bzw. Spannungsverteilung der Platte gezeigt sind. Vibrationsknoten und Antiknoten sind abwechselnd in Abständen von L/4 vorhanden. Die Primärelektroden 12a und 12b werden auch als Treiberelektroden in dem vibrierenden Element bezeichnet.
Zurückkehrend zu Figur. 1, der andere Halbabschnitt der Platte 11 ist in der Längsrichtung, wie durch einen anderen Pfeil gezeigt ist, polarisiert. Wenn die piezoelektrische Keramikplatte 11 vibriert, resultiert eine Wechselspannung an der Sekundärelektrode 13. Wenn somit eine Wechselspannung an die Primärelektroden 12a und 12b angelegt wird, wird eine Sekundärausgangsspannung von der Sekundärelektrode 13 erhalten. Eine der Primärelektroden 12a und 12b, zum Beispiel die Elektrode 12b wird gemeinsam für die Sekundärseite benutzt, dass heißt die Sekundärausgabe wird über die Primärelektrode 12b und die Sekundärelektrode 13 erhalten.
Zum Anlegen der Primärspannung an die Primärelektroden 12a und 12b sind Eingangsleitungsdrähte 52a und 52b mit den Primärelektroden 12a und 12b an den Vibrationsknoten entsprechend durch ein Lötverfahren verbunden. Andererseits ist ein Ausgangsleitungsdraht 53 ebenfalls mit der Sekundärelektrode 13 durch ein Lötverfahren verbunden.
Es gibt auch andere bekannte Aufbauten zum Verbinden von Eingangsleitungen und Ausgangsleitung mit den Primärelektroden 12a und 12b bzw. der Sekundärelektrode 13, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 2, elastische Leiterbänder 54a und 54b und 55 sind anstelle der Drähte benutzt und mit den Primärelektroden 12a und 12b und der Sekundärelektrode 13 durch das Lötverfahren oder durch Pressschweißverfahren verbunden.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 3, ein flexibles Bandkabel 61 wird anstelle der Leitungsdrähte und der elastischen Leiterbänder benutzt. Das flexible Bandkabel 61 weist Leiterstreifen 61a und 61b auf, die auf einem flexiblen Kunststoffband 63 abgeschieden oder gebildet sind. Endabschnitte der Leiterstreifen 61a und 61b werden aus dem flexiblen Kunststoffband 61 herausgeführt und mit den Primärelektroden 12a und 12b und der Sekundärelektrode 13 durch das Lötverfahren oder Pressschweißen verbunden.
Der piezoelektrische Transformator ist in der Größe, insbesondere in der Dicke klein gebildet. Daher ist er nützlich in einer elektronischen Schaltungsvorrichtung, die in einer kleinen Größe integriert ist. Die bekannten Aufbauten sind jedoch kompliziert bei der Verbindung der Elektroden mit Leitungen und weisen die in der Einleitung beschriebenen Nachteile auf.
Nun wird eine beste Art zum Ausführen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsformen beschrieben, wie sie in Fig. 5 bis 26 gezeigt sind.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 5 und 6, dort ist ein piezoelektrischer Transformator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, der ein Transformatorelement 10 und einen Verbindungsleitungsaufbau 18 aufweist. Das Transformatorelement 10 weist einen Aufbau auf, der ähnlich zu dem in Fig. 1 gezeigten ist, aber mehrere Unterschiede aufweist. Die ähnlichen Abschnitte sind durch die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 dargestellt. In Bezug auf die Unterschiede ist eine Mehrzahl von Paaren von Primärelektroden 12a und 12b in dem Halbabschnitt der piezoelektrischen Keramikplatte 11 gebildet, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Ein Paar von Eingangsanschlusselektroden 12c und 12d ist auf gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Halbabschnittes der Platte 11 gebildet. Eine der Eingangsanschlusselektroden ist mit den einen Elektroden 12a der gepaarten Primärelektroden verbunden, während die andere 12d der Eingangsanschlusselektroden mit den anderen 12b der gepaarten Primärelektroden verbunden ist. Weiter ist eine zusätzliche Sekundärelektrode 12b auf der Oberfläche des Mittenabschnittes der Platte 11 zusätzlich zu der Sekundärelektrode 13a gebildet, die auf der Endoberfläche der Platte 11 gebildet ist. Dieses bedeutet, dass die Ausgangsspannung über die Sekundärelektroden 13a und 13b erhalten werden kann, ohne dass eine der Primärelektroden gemeinsam für die Sekundärseite benutzt wird. Die Sekundärelektroden 13a und 13b erstrecken sich auf die Seitenoberflächen der Platte, um kleine Seitenelektroden als Ausgangsanschlusselektroden 13c und 13d zu bilden.
Das Transformatorelement 10 ist mit dem Verbindungsleitungsaufbau 18 versehen, der eine Mehrzahl von Leiterstreifen 15 aufweist, die voneinander isoliert sind und mit einem flexiblen Kunststoffband bedeckt sind. Die Leiterstreifen 15 weisen Verbindungsanschlussflächen 15a-15d auf, die aus dem Kunststoffband offenliegen, zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit den Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden 12c und 12d bzw. 13c und 13d durch ein Lötverfahren, wenn das Transformatorelement auf dem Verbindungsleitungsaufbau 18 angebracht wird. Der Verbindungsleitungsaufbau 18 kann in einer Weise ähnlich zu einer sogenannten flexiblen Leiterplatte (FPC) oder einem flexiblen Flachkabel (FFC) gebildet sein.
Der Verbindungsleitungsaufbau 18 ist ebenfalls mit Anschlussflächen (wie durch schwarze Kreise an dem rechten Ende des Aufbaus 18 in der Figur gezeigt ist) von Leiterstreifen 15 versehen, die leicht mit einer externen Schaltung verbunden werden können.
Bei der Benutzung des Transformators mit dem Verbindungsleitungsaufbau wird die Tätigkeit des Anbringens auf einer Leiterplatte und Verbinden damit oder mit anderen Schaltungselementen leicht ausgeführt ohne die Mühe der Behandlung von Leitungsdrähten.
In einem Beispiel wurde ein Transformator durch Bilden einer Mehrzahl von rechteckigen Rohplatten aus piezoelektrischer Keramik, Drucken von Primärelektrodenmuster aus Ad/Pd auf die Rohplatten, Stapeln und Sintern der Rohplatten zum Bilden einer harten rechteckigen Keramikplatte 11 mit den Primärelektroden 12a und 12b gebildet. Danach werden die Eingangsanschlusselektroden 12c und 12d, die Sekundärelektroden 13a und 13b mit Ausgangsanschlusselektroden 13c und 13d auf der Platte 11 durch Hartbrennen einer Ag-Paste gebildet. Dann wurde eine FPC mit dem Transformator als der Verbindungsleitungsaufbau 18 verbunden zum Bilden eines Beispieles eines Transformators mit dem Verbindungsleitungsaufbau. Eine Eingangsspannung von 20 V wurde an dem Beispieltransformator durch die FPC 18 angelegt, und die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom und die Temperatur des Beispieltransformators wurden gemessen. Die gemessenen Daten sind in Tabelle 1 zusammen mit den gemessen Daten angegeben, die sich auf einen in Fig. 1 gezeigten Transformator mit Leitungsdrähten beziehen. Tabelle 1
Es wird aus der Tabelle 1 angemerkt, dass der Beispieltransformator mit FPC gemäß der Ausführungsform Eigenschaften ähnlich zu dem des bekannten Transformators des Leitungsdrahtypes aufweist.
Weiterhin wurde der Beispieltransformator einem Alterstest unter Benutzung der gleichen Eingangsspannung unterworfen. Die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom und die Temperatur des Beipieltransformators wurden am Anfang, nach 500 Stunden und nach 100 Stunden gemessen. Die gemessenen Daten sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
Es wird aus Tabelle 2 bestätigt, dass der Beispieltransformator der vorliegenden Erfindung in seinen Leistungen nicht nach 1000 Stunden abfällt und dass der Transformator mit der FPC daher bei der tatsächlichen Anwendung nützlich ist.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 7 und 8, der Transformator ist ähnlich zu den Fig. 5 und 6 mit der Ausnahme einer Modifikation, bei der sich Eingangsanschlusselektroden 12c und 12d und Ausgangsanschlusselektroden 13c und 13d von den Seitenoberflächen zu der Bodenoberfläche (wie sie in der Figur gesehen wird) der Platte 11 erstrecken zum Bilden erstreckter Abschnitte 12e, 12f, 13e bzw. 13f auf der Bodenoberfläche. Als Resultat können die Anschlusselektroden leicht und zuverlässig mit den Anschlussflächen 15a-15d auf dem Verbindungsleitungsaufbau 18 wie die FPC verbunden werden, wie beispielhaft in Bezug auf die Eingangsanschlüsse 12c-12e und 12d-12f und die Anschlussflächen 15a und 15b in Fig. 6 gezeigt ist.
Die erstreckten Abschnitte 13e und 13f der Ausgangsanschlusselektroden 13d und 13c können so gebildet sein, dass sie sich lateral auf der Bodenoberfläche über die Breite der Platte 11 erstrecken, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 7 gezeigt ist.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 9, der Transformator mit dem Verbindungsleitungsaufbau ist ähnlich zu dem in Fig. 6, aber er weist eine Modifikation auf, bei der eine 12d-12f der Eingangsanschlusselektroden und eine 13d-13e der Ausgangsanschlusselektroden mit einem gemeinsamen Leitungsstreifen 15 auf dem Verbindungsleitungsaufbau 18 verbunden sind. Daher weist der gemeinsame Leiterstreifen zwei Anschlussflächen auf, die aus dem Kunststoffband 16 offen liegen. Bei dieser Ausführungsform sind eine der Primärelektroden 12a und 12b und der Sekundärelektroden 13a und 13b mit eine gleichen elektrischen Potential verbunden oder auf Masse gelegt.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 10, eine isolierende Hülle oder ein isolierendes Gehäuse ist für den Transformator mit dem Verbindungsleitungsaufbau von Fig. 5 und 6 vorgesehen. Das Gehäuse ist z. B. aus Polykarbonatharz hergestellt und weist ein oberes Abdeckgehäuse 21a und ein Basisgehäuse 21b mit einer offenen Oberseite auf. Das Basisgehäuse 21b ist mit einem Seitenschlitz 21c in einer Endwand gebildet. Durch den Seitenschlitz 2lc ist der Verbindungsleitungsaufbau 18 teilweise in das Basisgehäuse 21b so eingeführt, dass sich die Anschlussflächen 15a-15d in dem Basisgehäuse 21b befinden. Das Transformatorelement 10 wird in das Basisgehäuse 21b durch das offene Ende eingeführt, und die Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden 12c, 12d, 13d und 13c werden elektrisch und mechanisch mit den Anschlussflächen 15a-15d auf dem Verbindungsleitungsaufbau 18 durch das Lötverfahren verbunden, wie im Zusammenhang mit Fig. 5 und 6 beschrieben wurde. Das obere Abdeckgehäuse 21a ist abdeckend auf dem Transformatorelement 10 und mit dem Basisgehäuse 21b gekoppelt. Somit sind das Transformatorelement 10 und die Verbindungsabschnitte des Elementes 10 mit dem Verbindungsleitungsaufbau 18 isoliert. Das obere Abdeckgehäuse 21a ist mit Rändern oder Vorsprüngen 21d auf seiner Innenoberfläche versehen, die in Presskontakt mit dem Transformatorelement 10 bei seinen Vibrationsknoten kommen zum stationären Halten des Transformatorelementes 10 in dem Gehäuse 21a-21b.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 11 und 12, dort ist eine piezoelektrische Transformatorvorrichtung mit einem Verbindungsleitungsaufbau gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Ausführungsform ist ähnlich zu der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform mit der Ausnahme einiger Unterschiede. Die ähnlichen Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform unterscheidet sich das Transformatorelement 10' von dem Element 10 in Fig. 10 darin, dass die Sekundärelektroden 13a und 13d auf gegenüberliegenden Seitenoberflächen der rechteckigen Platte 11 gebildet sind. Der Transformator basiert auf dem sogenannten K&sub3;&sub1;-Vibrationsmodus. Die Sekundärelektroden 13a und 13b erstrecken sich zu den Bodenkanten (in der Figur) der Seitenoberflächen und liegen in der Ebene der Bodenoberfläche der rechteckigen Platte 11 offen, so dass sie die Ausgangsanschlusselektrodenabschnitte bilden, die mechanisch und elektrisch mit den Verbindungsabschnitten oder Anschlussflächen 15a-15d der Leiterstreifen 15 der FPC 18 verbunden sind.
Ein oberes Abdeckgehäuse 23 ist harzgegossen mit vier Vorsprüngen 23a-23d, die nach unten vorstehen, so dass sie mit der FPC 18 und einer Leiterplatte 22 als ein Basiselement gekoppelt sind.
Die FPC 18 weist vier Durchgangslöcher 16a-16d in der Umgebung der Anschlussflächen 15a-15d auf, durch die die Koppelvorsprünge 23a-23d durchgehen.
Die Leiterplatte 22 weist ebenfalls vier Kopplungslöcher 22a - 22d auf, in die die entsprechenden Kopplungsvorsprünge 23a- 23d gepasst werden und befestigt werden. Somit bilden das Abdeckgehäuse 23 und die Leiterplatte 22 eine Hülle des Transformatorelementes 10 und der FPC 18. Es ist bevorzugt, einen Klebstoff zu benutzen zum Befestigen der Kopplungsvorsprünge an der Leiterplatte bei den Kopplungslöchern.
Die Leiterplatte 22 weist ein Verdrahtungsmuster auf, mit dem die Leiterstreifen 15 verbunden sind. Somit wird der Transformator leicht auf der Leiterplatte 22 angebracht und damit verbunden.
Bei der gezeigten Ausführungsform weist die Leiterplatte Schaltungselemente 20 darauf auf zum Bilden einer Schaltungsvorrichtung wie eine Inverterstromversorung, die den Transformator enthält.
Ein Beispiel des Transformators dieser Ausführungsform wurde mit einer Größe von 40 · 6 · 1,5 (mm) der Platte 11 und fünf Paaren der internen Primärelektroden auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform in Fig. 5 erzeugt. Die Probe wurde ähnlichen Tests zum Messen der Leistungen unterworfen. Die gemessenen Daten sind in Tabelle 3 und Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 3 Tabelle 4
Der Transformator dieser Ausführungsform kann ebenfalls seine Leistung während einer langen Zeit ohne Verschlechterung aufrecht erhalten.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 17, der Transformator der anderen darin gezeigten Ausführungsform ist ähnlich zu dem, der in Fig. 11 und 12 gezeigt ist. Ein oberes Abdeckgehäuse 25 ist harzgegossen, und vier Metallstifte 25a-25c sind an dem Abdeckgehäuse 25 zum Bilden der Kopplungsvorsprünge befestigt.
Die Durchgangslöcher 16a-16d sind durch die Verbindungsanschlussflächen der FPC 18 so gebildet, dass die metallischen Kontaktfleckabschnitte 19 um die Durchgangslöcher verbleiben. Die Metallstifte 25a-25d sind elektrisch mit den Leiterstreifen der FPC 18 durch die Kontaktfleckabschnitte 19 verbunden. Somit können die metallischen Kopplungsvorsprünge 25a 25d an der FPC durch das Lötverfahren befestigt werden.
Die Metallstifte 25a-25d können an Abschnitten gebildet werden, die das in Kontakt kommen mit den Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden 12c, 12d bzw. 13a und 13b ermöglichen. In diesem Fall wird die Verbindung der Leiterstreifen 15 mit den Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden 12c, 12d, 13a und 13b durch die Metallstifte 25a-25d verstärkt.
Die Ausführungsform von Fig. 14 ist ebenfalls ähnlich zu der in Fig. 13 gezeigten. Bei dieser Ausführungsform ist die Leiterplatte 22 ebenfalls mit metallischen Kontaktfleckabschnitten 19 um die Kopplungslöcher 22a-22d vorgesehen. Somit können die Kopplungsvorsprünge 25a-25d ebenfalls an den Kontaktfleckabschnitten durch das Lötverfahren befestigt werden.
Die Ausführungsform von Fig. 15 ist eine Modifikation von der von Fig. 14. Das Verdrahtungsmuster 26 auf der Leiterplatte ist zum Fortsetzen der Kontaktfleckabschnitte 19 darauf gebildet. Daher könne die Verbindungsanschlussflächen auf der FPC 18 mit dem Verdrahtungsmuster auf der Leiterplatte 22 durch die metallischen Kopplungsstifte 25a-25d verbunden werden. Daher ist es unnötig, die Leiter 15 auf der FPC 18 zu der Kante zu erstrecken.
Eine in Fig. 16 und 17 gezeigte andere Ausführungsform ist ebenfalls eine Modifikation von, der von Fig. 15. Bei der Modifikation sind die Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden 13d und 13e auf der Bodenoberfläche der rechteckigen Platte 11 vorgesehen. Dieses verstärkt die Verbindung der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse mit den Verbindungsanschlussflächen wie bei der in Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 18 und 19, die darin gezeigte Ausführungsform ist ähnlich zu der von Fig. 11 und 12. Die FPC 18 weist eine Öffnung 18' in dem Bereich auf, der nicht gleich den Bereichen ist, die den Vibrationsknoten entsprechen, und isoliert die Leiterstreifen 15. Dieses vergrößert die Wärmeausbreitung.
Ein Beispiel eines Transformators dieser Ausführungsform wurde mit einer Größe von 40 · 6 · 1,5 (mm) der Platte 11 und fünf Paaren von internen Primärelektroden auf die ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 5 erzeugt. Das Beispiel wurde ähnlichen Tests zum Messen der Leistungen unterworfen. Die gemessenen Daten sind in Tabelle 5 und Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 5 Tabelle 6
Es ist zu verstehen, dass die Wärmeausbreitung im Vergleich mit der Ausführungsform von Fig. 11 und 12 verbessert ist.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 20 und 21, eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 18 und 19 ist gezeigt. Die FPC 18 weist eine vergrößerte Öffnung 18' im Vergleich mit der von Fig. 18 und. 19 auf. Die Leiterstreifen 15 sind in Zick- Zack-Formen gebildet, und Öffnungen sind weiter benachbart zu Leiterstreifen gebildet, wie in der Figur gezeigt ist.
Die Ausführungsform von Fig. 22 und 23 ist eine Modifikation von Fig. 15. Die FPC 18 ist ebenfalls mit einer Öffnung 18' in der ähnlichen Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 20 und 21 versehen.
Bei der Ausführungsform ist das Transformatorelement 10 ähnlich zu dem in der Ausführungsform von Fig. 5 und 6.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 24, die darin gezeigte Ausführungsform ist eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 20 und 21. Die Durchgangslöcher 16a-16d der FPC und die Kopplungslöcher 22a-22d sind von den Verbindungsabschnitten 15a-15d der FPC 18 in einer Richtung der Länge der rechteckigen Platte 11 getrennt, bevorzugt um 1/16 der Länge der rechteckigen Platte 11. Dieses resultiert darin, dass das Abdeckgehäuse 23, die FPC 18 und die Leiterplatte 22 zusammen befestigt sind an Positionen, die von den Verbindungspunkten zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen und den Verbindungsanschlussflächen und nahe der Vibrationsknoten getrennt sind. Die Leiterstreifen 15 und die Verdrahtungsmuster 26 auf der Leiterplatte 22 sind miteinander durch Durchgangslöcher verbunden.
Fig. 25 und 26 zeigen verschiedene Modifikationen von Fig. 24. Es wird Bezug genommen auf Fig. 25, die Verbindungsabschnitte 15a, 15c und 15d sind so gebogen, dass sie zu der rechteckigen Platte 11 in Bogenform vorstehen. Somit sind die Verbindungsabschnitte in Presskontakt mit den Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden. Die Verbindung dazwischen ist sichergestellt.
In Fig. 25 ist das Transformatorelement 10 mit einem ähnlichen Primär- und Sekundärelektrodenaufbau zu dem in Fig. 1 gezeigt. Die Eingangsanschlusselektroden 12c und 12d sind jedoch zum Verbinden mit den Primärelektroden 12a bzw. 12b vorgesehen. Die Sekundärelektrode 13 sieht den Ausgangsanschlusselektrodenabschnitt an dem unteren Endabschnitt vor.
In Fig. 26 sind die Verbindungsabschnitte 15a-15d in Wellenformen zum Sicherstellen der Verbindung zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden 12c, 12d und 13 und den Verbindungsabschnitten 15a-15d gebildet.

Industrielle Anwendbarkeit

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der klein bemessene piezoelektrische Transformator vorgesehen werden, der leicht in vieler Hinsicht beim Zusammenbau in einer elektrischen Schaltungsvorrichtung ist. Daher kann er eine klein bemessene elektronische Vorrichtung mit verringerten Kosten vorsehen.

Claims

1. Piezoelektrischer Transformator mit einem Transformatorelement (10), wobei das Transformatorelement (10) aufweist:

eine rechteckige Platte (11), die aus einer piezoelektrischen Keramik hergestellt ist und eine erste Oberfläche und Seitenoberflächen aufweist;

mindestens ein Paar von Primärelektroden (12a, 12b), die für die rechteckige Platte (11) vorgesehen sind, zum Empfangen einer Treiberspannung als eine Primärspannung zum Treiben von Vibration der rechteckigen Platte (11) durch den piezoelektrischen Effekt;

Eingangsanschlusselektroden (12c, 12d), die auf der rechteckigen Platte (11) gebildet sind, wobei die Eingangsanschlusselektroden (12c, 12d) teilweise auf der ersten Oberfläche offen liegen und mit entsprechenden Primärelektroden (12a, 12b) verbunden sind; und

mindestens eine Sekundärelektrode (13a, 13b), die an dem Bereich der rechteckigen Platte (11) gebildet ist, an dem ein Spannungspotential durch die Vibration der rechteckigen Platte (11) aufgrund des piezoelektrischen Effektes erzeugt wird, wobei die Sekundärelektrode (13a, 13b) einen Ausgangsanschlusselektrodenabschnitt (13c, 13d) aufweist, der auf der ersten Oberfläche der rechteckigen Platte (11) offen liegt;

gekennzeichnet durch:

einen Verbindungsleitungsaufbau (18), der mit dem Transformatorelement (10) gekoppelt ist, zum Verbinden des Transformatorelementes (10) mit einer externen Schaltung, mit: einem flexiblen Flachband (16) aus Isolatormaterial; und

einer Mehrzahl von Leiterstreifen (15), die in dem Flachband (16) gebildet sind und Verbindungsabschnitte (15a-15d) aufweisen, die teilweise aus dem Flachband (16) offen liegen, wobei die Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden (12c, 12d; 13c, 13d) mechanisch und elektrisch mit einem entsprechenden der Verbindungsabschnitte (15a-15d) in dem Zustand verbunden sind, dass das Transformatorelement (10) auf dem Flachband (16) steht, wobei die erste Oberfläche der rechteckigen Platte (11) über dem Flachband (16) liegt.

2. Piezoelektrischer Transformator nach Anspruch 1, der weiter eine Isolatorhülle (21, 22, 23) aufweist, die darin das Transformatorelement (10) zusammen mit dem Verbindungsleitungsaufbau (18) enthält, wobei ein Teil des Verbindungsleitungsaufbaus (80) sich aus der Hülle (21, 23) zum Verbinden mit der externen Schaltung erstreckt.

3. Piezoelektrischer Transformator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Hülle ein Basiselement (21b, 22) und ein Abdeckelement (21a, 23, 25) aufweist, die miteinander gekoppelt sind.

4. Piezoelektrischer Transformator nach Anspruch 3, bei dem die Vibration der rechteckigen Platte (11) Vibrationsknoten hat, wobei das Abdeckelement (21a) Vorsprünge (21d) auf einer Innenoberfläche aufweist, die Vorsprünge (21d) auf die rechteckige Plätte (11) an Positionen entsprechend den Vibrationsknoten zum Halten des Transformatorelementes (10) stationär in der Hülle (21) gepresst werden.

5. Piezoelektrischer Transformator nach Anspruch 3, bei dem das Abdeckelement (23) eine Mehrzahl von Kopplungsvorsprüngen (23a-23d, 25a-25d) aufweist, die sich zu den Basiselement (22) erstrecken, das flexible Flachband (16) eine Mehrzahl von Durchgangslöchern (16a-16d) aufweist, die die Kopplungsvorsprünge (23a-23d) aufnehmen, und das Basiselement (22) Kopplungslöcher (22a 22d) aufweist, die die Kopplungsvorsprünge aufnehmen und festkoppeln.

6. Piezoelektrischer Transformator nach Ansprüch S. bei dem die Kopplungsvorsprünge (23a-23d) aus Isolatormaterial sind, die Durchgangslöcher (16a-16d) und die Kopplungslöcher (22a-22d) getrennt von den Verbindungsabschnitten (15a- 15d) der Leiterstreifen (15) in eine Richtung einer Länge der rechteckigen Platte (11) angeordnet sind, bevorzugt um einen Abstand von mehr als 1/16 einer Länge der rechteckigen Platte (11).

7. Piezoelektrischer Transformator nach Anspruch 5, bei dem die Kopplungsvorsprünge (25a-25d) aus Metall sind, bevorzugt die Durchgangslöcher (16a-16d) durch die Verbindungsabschnitte (15a-15d) gebildet sind und sich die Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden (12c, 12d, 13c, 13d) auf den Seitenoberflächen der rechteckigen Platte (11) erstrecken und in Kontakt mit den Kopplungsvorsprüngen (25a, 25d) stehen.

8. Piezoelektrischer Transformator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem das Basiselement (22) eine elektrische Leiterplatte (22) mit einem Verdrahtungsmuster (26) ist, mit dem die Leiterstreifen (15) verbunden sind, bevorzugt durch die Durchgangslöcher (16a-16d).

9. Piezoelektrischer Transformator nach Anspruch 8, bei dem die elektrische Leiterplatte (22) leitende Kontaktfleckenabschnitte (19) aufweist, in denen die Kopplungslöcher (22a-22d) gebildet sind, oder bei dem die Kopplungslöcher (22a-22d) in dem Verdrahtungsmuster (26) gebildet sind, wodurch die Leiterstreifen (15) mit dem Verdrahtungsmuster (26) durch die Kopplungsvorsprünge (25a-25d) verbunden sind.

10. Piezoelektrischer Transformator nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei dem die Vibration der rechteckigen Platte (11) Vibrationsknoten aufweist, wobei das Flachband (16) mindestens eine Öffnung (18') in einem Bereich, der nicht die Bereiche darstellt, die den Vibrationsknoten entsprechen, aufweist und die Leiterstreifen (15) voneinander isoliert.

11. Piezoelektrischer Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Verbindungsabschnitte (15a-15d) zu der rechteckigen Platte (11) vorstehen, wodurch sie in Presskontakt mit den Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden (12c, 12d, 13c, 13d) stehen,

wobei jede der Verbindungsabschnitte (15a-15d) bevorzugt in einer Bogenform zusammen mit dem Flachband (16) oder in einer Wellenform zusammen mit dem Flachband (16) gebogen ist.