EP3375019A1 - Piezoelectric transformer - Google Patents

Piezoelectric transformer

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Publication number
EP3375019A1
EP3375019A1 EP16794583.1A EP16794583A EP3375019A1 EP 3375019 A1 EP3375019 A1 EP 3375019A1 EP 16794583 A EP16794583 A EP 16794583A EP 3375019 A1 EP3375019 A1 EP 3375019A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piezoelectric
region
piezoelectric transformer
piezoelectric layer
transformer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16794583.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Döllgast
Franz Rinner
Pavol Kudela
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3375019A1 publication Critical patent/EP3375019A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/40—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and electrical output, e.g. functioning as transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/871—Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2475—Generating plasma using acoustic pressure discharges
    • H05H1/2481—Generating plasma using acoustic pressure discharges the plasma being activated using piezoelectric actuators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H10N30/506—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a cylindrical shape and having stacking in the radial direction, e.g. coaxial or spiral type rolls

Definitions

  • Piezoelectric transformer is a type of a
  • the object of the present invention is to provide an improved piezoelectric transformer which avoids in particular the emergence of voltage peaks at sharp edges in the output region.
  • the piezoelectric transformer may be substantially rotationally symmetric. Due to the rotational symmetry, uncontrolled plasma discharges do not occur the outer surfaces extending in the longitudinal direction
  • the first piezoelectric layer of the input region and the second piezoelectric layer of the input region may be polarized in mutually opposite directions, wherein both the polarization direction of the first piezoelectric layer and the polarization direction of the second piezoelectric layer is a radial direction that is perpendicular to the longitudinal direction. In this way, when winding the layers a
  • Input area can be constructed, which is excitable to vibrations in the radial direction.
  • directions which are pointing either perpendicular to the cylinder axis or perpendicularly away from the cylinder axis are referred to as the radial direction.
  • the main body may be a hollow cylindrical or a
  • the exposed areas can be reinforced in each case to outer electrodes of the input area. Accordingly, the piezoelectric transformer at the exposed portions of the
  • the first inner electrode may have a portion exposed on an outer surface of the input portion and reinforced in thickness.
  • the second inner electrode may have an area that is on an outer surface of the
  • the piezoelectric transformer may be a rose-type transformer.
  • Another aspect of the present invention relates to a plasma generating apparatus having a piezoelectric transformer as described above.
  • a process gas can be guided along the piezoelectric transformer and ionized by a high voltage generated at the output region of the transformer.
  • the device is in particular for
  • FIG. 1 shows a piezoelectric transformer
  • FIG. 1 shows a piezoelectric transformer 1 in a perspective view.
  • the piezoelectric transformer 1 is configured to apply an AC voltage to the input region 4 is to convert to a voltage applied to the output region 5. It can be at the entrance area 4 a
  • the input area 4 is designed to convert an applied alternating voltage into a mechanical oscillation. The mechanical vibration can then be on the
  • the output region 5 is configured to convert a mechanical vibration into an electrical voltage, which may be a high voltage.
  • the input area 4 has a first piezoelectric
  • the input region 4 has a second piezoelectric layer 8, on which a second piezoelectric layer 8
  • Inner electrode 9 is arranged on. The two
  • a region 11 of the second inner electrode 9 is also arranged on the outer surface of the input region 4.
  • This area 11 of the second inner electrode 9 is also reinforced in its thickness and forms a second outer electrode, with the aid of which the second inner electrode 9 is electrically
  • Contacting of the external electrodes can be done by clamping, soldering or another technique.
  • piezoelectric layer 12 of the output region 5 generates an electrical voltage. This may in particular be a high voltage.
  • an end face 13 of the piezoelectric layer 12 of the output region 5 generates an electrical voltage. This may in particular be a high voltage.
  • the piezoelectric transformer 1 to a high voltage. If the piezoelectric transformer 1 is used in a device for generating a plasma, the plasma is ignited at this end face 13 of the output region 5, since here the greatest electrical voltage is applied against the environment. In particular, the exit region 5 has no sharp edges
  • the reinforced areas here only cover an azimuthal extent, which lies in a range between 30 ° and 60 °.
  • the piezoelectric transformer 1 having the hollow cylindrical shape shown in Figs. 1 and 2 becomes as follows
  • Inner electrode 9 is disposed on the outer surface of the wound body. This arrangement can be achieved for example by different lengths of film.
  • a thin carrier sheet may possibly be wound on the mandrel which may facilitate removal of the mandrel upon separation of the piezoelectric transformer 1 from the mandrel.
  • Transformer 1 corresponds. Therefore, the second embodiment is particularly suitable for applications that place high demands on the space requirement of the transformer 1.
  • the piezoelectric transformer 1 can be used to generate plasma by ionization of a process gas or
  • Ozone generation are used, in which air is ionized. Reference sign list

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Abstract

Disclosed is a piezoelectric transformer (1) formed by a cylinder-shaped base body (2) with an input region (4) and an output region (5), wherein the cylinder axis extends in a longitudinal direction (L). The output region (5) comprises a single piezoelectric layer (12), which is polarised in the longitudinal direction (L). In the input region (4) a first piezoelectric layer (6), on which a first inner electrode (7) is arranged, and a second piezoelectric layer (8), on which a second inner electrode (9) is arranged, are wounded around each other, wherein the layers (6, 8) are each polarised in a radial direction (R).

Description

Beschreibung description
Piezoelektrischer Transformator Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Transformator . Piezoelectric transformer The present invention relates to a piezoelectric transformer.
Der piezoelektrische Transformator kann zur Erzeugung von Plasma, insbesondere einem nicht-thermischen The piezoelectric transformer can be used to generate plasma, in particular a non-thermal
Atmosphärendruck-Plasma, eingesetzt werden. Ein Atmospheric pressure plasma, are used. One
piezoelektrischer Transformator ist eine Bauform eines Piezoelectric transformer is a type of a
Resonanztransformators, welcher auf Piezoelektrizität basiert und im Gegensatz zu den herkömmlichen magnetischen Resonant transformer, which is based on piezoelectricity and unlike the conventional magnetic
Transformatoren ein elektromechanisches System darstellt. Transformers represents an electromechanical system.
Bekannt sind piezoelektrische Transformatoren, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Figur 4 zeigt einen solchen, im Stand der Technik bekannten, piezoelektrischen Transformator 1. Der piezoelektrische Transformator 1 weist einen Eingangsbereich 4 und einen Ausgangsbereich 5 auf. Im Eingangsbereich 4 weist der piezoelektrische Transformator 1 Elektroden 7, 8 auf, an die eine Wechselspannung angelegt werden kann. Im Eingangsbereich 4 wird diese in Folge des piezoelektrischen Effekts in eine mechanische Schwingung umgewandelt, die wiederum in dem Ausgangsbereich 5 in eine Hochspannung umgewandelt wird. Piezoelectric transformers are known which have a rectangular cross-section. FIG. 4 shows such a piezoelectric transformer 1 known in the prior art. The piezoelectric transformer 1 has an input region 4 and an output region 5. In the input region 4, the piezoelectric transformer 1 electrodes 7, 8, to which an AC voltage can be applied. In the input region 4, this is converted into a mechanical oscillation as a result of the piezoelectric effect, which in turn is converted into a high voltage in the output region 5.
Aus der Veröffentlichung Ito et al . : Discharge plasmas generated by piezoelectric transformers and their From the publication Ito et al. : Discharge plasmas generated by piezoelectric transformers and theirs
applications , Plasma Sources Sei. Technol. 15 (2006), ist bekannt, dass piezoelektrische Transformatoren 1 zur Zündung eines Plasmas eingesetzt werden können. Dabei wird applications, Plasma Sources Be. Technol. 15 (2006), it is known that piezoelectric transformers 1 can be used to ignite a plasma. It will
beschrieben, dass die Zündung des Plasmas sowohl an den seitlichen Längskanten 15 als auch an den Kanten der described that the ignition of the plasma both at the lateral longitudinal edges 15 and at the edges of the
ausgangsseitigen Stirnseite 13 erfolgt. output side end face 13 takes place.
In Figur 4 sind eine Zündung 16 von Plasma an einer In Figure 4, an ignition 16 of plasma at a
ausgangsseitigen Stirnseite 13, die vom Eingangsbereich 4 abgewandt ist, und weitere Zündungen 17 von Plasma an den seitlichen Kanten 15 angedeutet. Das elektrische Potential ist entlang der Oberfläche des Ausgangsbereichs 5 nicht geleichmäßig verteilt, sondern weist ein Maximum auf, das einige Millimeter von der ausgangsseitigen Stirnseite 13 entfernt ist. Daher kommt es insbesondere zu Plasmazündungen 17, die entlang den Kanten 15 angeordnet sind und die um einige Millimeter von der Stirnseite 13 versetzt sind. Es wurde jedoch in der oben genannten Veröffentlichung nicht erkannt, dass diese Zündungen 17 an den seitlichen Kanten 15 zu Rückkopplungen führen, bei denen hohe mechanische output side end face 13, which faces away from the input area 4, and further ignitions 17 of plasma at the lateral edges 15 indicated. The electrical potential is not distributed uniformly along the surface of the output region 5, but has a maximum that is a few millimeters away from the output-side end face 13. Therefore, in particular plasma ignitions 17, which are arranged along the edges 15 and offset by a few millimeters from the end face 13, occur. However, it has not been recognized in the above publication that these firings 17 at the lateral edges 15 lead to feedback in which high mechanical
Spannungen in dem piezoelektrischen Material im Stresses in the piezoelectric material in
Ausgangsbereich 5 erzeugt werden, die im Betrieb des Output area 5 are generated in the operation of the
piezoelektrischen Transformators 1 zu Rissen führen können, wodurch die Lebensdauer des piezoelektrischen Transformators 1 verringert wird. piezoelectric transformer 1 can lead to cracks, whereby the life of the piezoelectric transformer 1 is reduced.
Ferner sind auch stabförmige piezoelektrische Transformatoren bekannt. Diese werden beispielsweise in WO 2007/006298 A2 und in EP 1062702 Bl beschrieben. Diese Transformatoren weisen einen aufwändigen Aufbau auf. Hierbei wird ein rohrförmiger Transformator beschrieben, der im Ausgangsbereich zwei Furthermore, rod-shaped piezoelectric transformers are known. These are described, for example, in WO 2007/006298 A2 and in EP 1062702 Bl. These transformers have a complex construction. Here, a tubular transformer will be described, in the output region two
Elektroden aufweist, zwischen denen eine Hochspannung erzeugt wird. Dazu weist der Ausgangsbereich mehrere Bereiche auf, die zueinander in entgegengesetzter Richtung polarisiert sind. Ferner kann ein Eingangsbereich in zwei Bereiche unterteilt werden, die entgegengesetzt zueinander angesteuert werden . Having electrodes between which a high voltage is generated. For this purpose, the output region has a plurality of regions that are polarized in opposite directions to each other. Furthermore, an entrance area can be divided into two areas be divided, which are driven opposite to each other.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten piezoelektrischen Transformator anzugeben, der insbesondere das Entstehen von Spannungsspitzen an scharfen Kanten im Ausgangsbereich vermeidet. The object of the present invention is to provide an improved piezoelectric transformer which avoids in particular the emergence of voltage peaks at sharp edges in the output region.
Diese Aufgabe wird durch den piezoelektrischen Transformator gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by the piezoelectric transformer according to the present claim 1.
Es wird ein piezoelektrischer Transformator vorgeschlagen, der einen zylindrischen Grundkörper mit einem Eingangsbereich und einem Ausgangsbereich aufweist, wobei die Zylinderachse des Grundkörpers sich in einer longitudinalen Richtung erstreckt. Der Eingangsbereich ist dazu ausgestaltet, eine angelegte Wechselspannung in eine mechanische Schwingung zu wandeln. Der Ausgangsbereich ist dazu ausgestaltet, eine mechanische Schwingung in eine elektrische Spannung zu wandeln. Der Ausgangsbereich weist eine einzige A piezoelectric transformer is proposed, which has a cylindrical main body with an input region and an output region, wherein the cylinder axis of the main body extends in a longitudinal direction. The input area is designed to convert an applied AC voltage into a mechanical oscillation. The output region is configured to convert a mechanical vibration into an electrical voltage. The output area has a single one
piezoelektrische Schicht auf, die in der longitudinalen piezoelectric layer in the longitudinal
Richtung polarisiert ist. In dem Eingangsbereich sind eine erste piezoelektrische Schicht, auf der eine erste Direction is polarized. In the entrance area are a first piezoelectric layer, on which a first piezoelectric layer
Innenelektrode angeordnet ist, und eine zweite Internal electrode is disposed, and a second
piezoelektrische Schicht, auf der eine zweite Innenelektrode angeordnet ist, aufeinander gewickelt. Die erste piezoelectric layer on which a second inner electrode is disposed, wound on each other. The first
piezoelektrische Schicht und die zweite piezoelektrische Schicht sind jeweils in einer radialen Richtung polarisiert, die senkrecht zu der longitudinalen Richtung ist. The piezoelectric layer and the second piezoelectric layer are each polarized in a radial direction which is perpendicular to the longitudinal direction.
Durch die zylindrische Form des Grundkörpers wird eine Due to the cylindrical shape of the body is a
Formgebung bereitgestellt, die ohne scharfe Kanten auskommt. Auf diese Weise kann die Entstehung von Spannungsspitzen an scharfen Kanten grundsätzlich vermieden werden. Shaping provided that manages without sharp edges. In this way, the emergence of voltage peaks sharp edges are avoided.
Dementsprechend können die damit verbundenen Probleme, wie etwa die unkontrollierte Zündung des Plasmas oder eine ungewünschte Verschiebung des Ortes der Plasmazündung weg von einer Stirnseite, vermieden werden. Die zylinderförmige Accordingly, the associated problems, such as the uncontrolled ignition of the plasma or an undesirable shift of the location of the plasma ignition away from a front side, can be avoided. The cylindrical
Grundkörperform erfordert zwar ein etwas aufwändigeres Although basic body shape requires a somewhat more elaborate
Herstellungsverfahren, überwindet dabei jedoch grundsätzliche Nachteile der bekannten rechteckigen Form, sodass insgesamt die Vorteile des zylindrischen Grundkörpers überwiegen. Manufacturing process, but overcomes fundamental disadvantages of the known rectangular shape, so that overall outweigh the benefits of the cylindrical body.
Zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich ist keine Isolationsschicht vorgesehen. Vielmehr können die erste und die zweite piezoelektrische Schicht des Eingangsbereichs unmittelbar die piezoelektrische Schicht des No insulation layer is provided between the input area and the output area. Rather, the first and second piezoelectric layers of the input region can directly form the piezoelectric layer of the
Ausgangsbereiches berühren. Auf diese Weise kann Touch output area. This way you can
sichergestellt werden, dass eine im Eingangsbereich angeregte mechanische Schwingung ungedämpft in den Ausgangsbereich übertritt und keine Energie verloren geht. Der piezoelektrische Transformator kann mit einer To ensure that a stimulated in the input area mechanical vibration passes without attenuation in the output range and no energy is lost. The piezoelectric transformer can with a
Ansteuerschaltung verbunden werden, die dazu ausgestaltet ist, an dem Eingangsbereich eine Wechselspannung anzulegen. Die Frequenz der Wechselspannung kann dabei derart gewählt werden, dass der piezoelektrische Transformator mit seiner Resonanzfrequenz beziehungsweise mit einer harmonischen  A drive circuit can be connected, which is designed to apply an AC voltage to the input region. The frequency of the alternating voltage can be chosen such that the piezoelectric transformer with its resonant frequency or with a harmonic
Oberschwingung seiner Resonanzfrequenz betrieben wird. Harmonics of its resonant frequency is operated.
Der Ausgangsbereich weist eine einzige piezoelektrische The output region has a single piezoelectric
Schicht auf, die durchgehend in eine einzige Layer on, all the way into a single layer
Polarisationsrichtung polarisiert sein kann. Die Polarization direction can be polarized. The
Polarisationsrichtung der piezoelektrischen Schicht des Ausgangsbereichs ist die longitudinale Richtung. Somit kann die gesamte piezoelektrische Schicht des Ausgangsbereichs in eine einzige Richtung polarisiert sein. Bei dieser Richtung handelt es sich um die longitudinale Richtung, in die sich die Zylinderachse erstreckt. Der Ausgangsbereich ist Polarization direction of the piezoelectric layer of the output region is the longitudinal direction. Thus, the entire piezoelectric layer of the output region in a single direction can be polarized. This direction is the longitudinal direction in which the cylinder axis extends. The exit area is
insbesondere frei von Teilbereichen, die in eine dazu in particular, free of subregions, which in a to it
entgegengesetzte Richtung polarisiert sind. Somit kann sich ein einfacher Aufbau des piezoelektrischen Transformators ergeben . opposite direction are polarized. Thus, a simple structure of the piezoelectric transformer may result.
Der Ausgangsbereich kann insbesondere frei von einer The output region can be free from a particular
Gegenelektrode sein. Dementsprechend kann das Plasma zwischen dem Ausgangsbereich und einer Umgebung des piezoelektrischen Transformators gezündet werden. Be counter electrode. Accordingly, the plasma can be ignited between the output region and an environment of the piezoelectric transformer.
Die erste Innenelektrode und die zweite Innenelektrode können schneckenförmig in dem Eingangsbereich gewickelt sein. The first inner electrode and the second inner electrode may be helically wound in the entrance area.
Dementsprechend können in der radialen Richtung, die Accordingly, in the radial direction, the
senkrecht zu der longitudinalen Richtung ist, die erste perpendicular to the longitudinal direction, the first
Innenelektrode und die zweite Innenelektrode abwechselnd übereinandergestapelt sein. Damit ist der Eingangsbereich dazu ausgestaltet, eine mechanische Schwingung in der radialen Richtung auszuführen. Der Eingangsbereich kann Inner electrode and the second inner electrode to be alternately stacked. Thus, the input area is configured to perform a mechanical vibration in the radial direction. The entrance area can
Schwingungen in dem 31-Modus ausführen. Perform vibrations in the 31 mode.
Dieser gewickelte Aufbau kann fertigungstechnisch einfach realisiert werden. Insbesondere kann der Aufbau durch zwei mit Elektrodenpaste bedruckten piezoelektrischen Folien leicht hergestellt werden und bedarf keiner aufwändigen This wound structure can be easily realized in terms of manufacturing technology. In particular, the structure can be easily produced by two printed with electrode paste piezoelectric films and requires no complex
Strukturierung . Der piezoelektrische Transformator kann im Wesentlichen rotationssymmetrisch sein. Aufgrund der Rotationssymmetrie kommt es nicht zu unkontrollierten Plasmaentladungen entlang den Außenflächen, die sich in longitudinaler Richtung Structuring. The piezoelectric transformer may be substantially rotationally symmetric. Due to the rotational symmetry, uncontrolled plasma discharges do not occur the outer surfaces extending in the longitudinal direction
erstrecken . extend.
Der Ausgangsbereich kann dazu ausgestaltet sein, eine The output area may be configured to a
Hochspannung zwischen einer von dem Eingangsbereich High voltage between one of the input area
wegweisenden Stirnseite des Ausgangsbereichs und einer groundbreaking front side of the output area and a
Umgebung des Transformators zu erzeugen. Dementsprechend kann an dem Ausgangsbereich keine Gegenelektrode vorgesehen sein. Die von dem piezoelektrischen Transformator im Environment of the transformer. Accordingly, no counter electrode can be provided at the output region. The piezoelectric transformer in the
Ausgangsbereich erzeugbare Spannung kann vielmehr ausreichen, um ohne das Vorhandensein einer Gegenelektrode allein auf Basis des Potentialunterschiedes zu einer Umgebung des On the contrary, the voltage which can be generated at the output region can be sufficient in order to produce an environment without the presence of a counterelectrode, solely on the basis of the potential difference
Transformators ein Prozessgas zu ionisieren. Dadurch, dass auf eine Gegenelektrode verzichtet werden kann, kann der piezoelektrische Transformator in platzsparender Weise konstruiert werden. Transformers to ionize a process gas. Because it is possible to dispense with a counterelectrode, the piezoelectric transformer can be constructed in a space-saving manner.
Der Ausgangsbereich kann sich in longitudinaler Richtung unmittelbar an dem Eingangsbereich anschließen. Insbesondere kann der piezoelektrische Transformator frei von einer The output area can connect in the longitudinal direction directly to the entrance area. In particular, the piezoelectric transformer can be free of a
Isolationsschicht sein, die den Außenbereich und den Isolation layer, which is the outdoor area and the
Innenbereich trennt. Dementsprechend sind keine Elektroden im Außenbereich erforderlich. Insbesondere kann die piezoelektrische Schicht des Interior separates. Accordingly, no electrodes are required outdoors. In particular, the piezoelectric layer of the
Außenbereichs sich unmittelbar an die erste piezoelektrische Schicht und die zweite piezoelektrische Schicht des  Externally directly to the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer of the
Eingangsbereichs anschließen. Die piezoelektrische Schicht des Außenbereichs kann dabei in longitudinaler Richtung zu den piezoelektrischen Schichten des Eingangsbereichs Connect input area. The piezoelectric layer of the outer region can in this case in the longitudinal direction to the piezoelectric layers of the input region
benachbart sein. Die erste piezoelektrische Schicht des Eingangsbereichs und die zweite piezoelektrische Schicht des Eingangsbereichs können in zueinander entgegengesetzte Richtungen polarisiert sein, wobei sowohl die Polarisationsrichtung der ersten piezoelektrischen Schicht als auch die Polarisationsrichtung der zweiten piezoelektrischen Schicht eine radiale Richtung ist, die senkrecht zur longitudinalen Richtung ist. Auf diese Weise kann bei einem Aufwickeln der Schichten ein be adjacent. The first piezoelectric layer of the input region and the second piezoelectric layer of the input region may be polarized in mutually opposite directions, wherein both the polarization direction of the first piezoelectric layer and the polarization direction of the second piezoelectric layer is a radial direction that is perpendicular to the longitudinal direction. In this way, when winding the layers a
Eingangsbereich konstruiert werden, der zu Schwingungen in radialer Richtung anregbar ist. Als radiale Richtung werden dabei Richtungen bezeichnet, die entweder senkrecht zu der Zylinderachse hin oder senkrecht von der Zylinderachse weg weisen . Der Grundkörper kann eine hohlzylindrische oder eine Input area can be constructed, which is excitable to vibrations in the radial direction. In this case, directions which are pointing either perpendicular to the cylinder axis or perpendicularly away from the cylinder axis are referred to as the radial direction. The main body may be a hollow cylindrical or a
vollzylindrische Form aufweisen. Der Vorteil einer have fully cylindrical shape. The advantage of a
vollzylindrischen Form liegt darin, dass hier das gesamte Volumen des Grundkörpers als piezoelektrisch aktive Schichten genutzt werden kann. Der Vorteil eines hohlzylindrischen Grundkörpers besteht in einem besonders einfachen fully cylindrical shape is that here the entire volume of the body can be used as a piezoelectrically active layers. The advantage of a hollow cylindrical body consists in a particularly simple
Herstellungsverfahren, bei dem Schichten auf einem Dorn aufgewickelt werden können.  Manufacturing process in which layers can be wound on a mandrel.
Die Schichten des Eingangsbereichs können derart gewickelt sein, dass die erste Innenelektrode teilweise an einer The layers of the input region can be wound in such a way that the first inner electrode is partially connected to one
Außenfläche des Eingangsbereichs freiliegt und dass die zweite Innenelektrode teilweise an einer Außenfläche des Eingangsbereichs freiliegt. Die freiliegenden Bereiche können dabei jeweils zu Außenelektroden des Eingangsbereichs verstärkt werden. Dementsprechend kann der piezoelektrische Transformator an den freiliegenden Bereichen der Outside surface of the entrance area is exposed and that the second inner electrode is partially exposed on an outer surface of the input area. The exposed areas can be reinforced in each case to outer electrodes of the input area. Accordingly, the piezoelectric transformer at the exposed portions of the
Innenelektroden kontaktiert werden. Die hier beschriebene Anordnung, bei der Bereiche von beiden Innenelektroden auf einer Außenfläche des piezoelektrischen Transformators freilegen, kann realisiert werden, indem die erste und die zweite piezoelektrische Schicht jeweils durch eine Folie gebildet wird, die aufgewickelt wird, wobei die Folien sich in ihrer Länge unterscheiden. Internal electrodes are contacted. The arrangement described herein, in which portions of both internal electrodes expose on an outer surface of the piezoelectric transformer, can be realized by respectively forming the first and second piezoelectric layers by a film which is wound up, the films differing in their length ,
Die erste Innenelektrode kann einen Bereich aufweisen, der an einer Außenfläche des Eingangsbereichs freiliegt und der in seiner Dicke verstärkt ist. Die zweite Innenelektrode kann einen Bereich aufweisen, der an einer Außenfläche des The first inner electrode may have a portion exposed on an outer surface of the input portion and reinforced in thickness. The second inner electrode may have an area that is on an outer surface of the
Eingangsbereichs freiliegt und der in seiner Dicke verstärkt ist. Diese Bereiche können als Außenelektroden des The entrance area is exposed and reinforced in thickness. These areas can be used as external electrodes of the
piezoelektrischen Transformators dienen. Durch die serve piezoelectric transformer. By the
Verstärkung der jeweiligen Bereiche der ersten und der zweiten Innenelektrode kann eine ausreichende Lötfähigkeit sichergestellt werden. Ferner sind die verstärkten Bereiche, die an den Außenflächen freiliegen, aufgrund ihrer Reinforcing the respective regions of the first and the second inner electrode, a sufficient soldering ability can be ensured. Furthermore, the reinforced areas that are exposed on the outer surfaces, due to their
Verstärkung weniger empfindlich gegen Beschädigungen infolge von Abrasion. Reinforcement less sensitive to damage due to abrasion.
Bei dem piezoelektrischen Transformator kann es sich um einen Transformator vom Rosen-Typ handeln. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas, die einen oben beschriebenen piezoelektrischen Transformator aufweist. Dabei kann beispielsweise ein Prozessgas an dem piezoelektrischen Transformator entlanggeführt werden und von einer an dem Ausgangsbereich des Transformators erzeugten Hochspannung ionisiert werden. Die Vorrichtung ist insbesondere zur The piezoelectric transformer may be a rose-type transformer. Another aspect of the present invention relates to a plasma generating apparatus having a piezoelectric transformer as described above. In this case, for example, a process gas can be guided along the piezoelectric transformer and ionized by a high voltage generated at the output region of the transformer. The device is in particular for
Erzeugung eines nicht-thermischen Atmosphärendruck-Plasmas ausgelegt . Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Generation of a non-thermal atmospheric pressure plasma designed. In the following, the present invention is based on the
Figuren genauer beschrieben. Figur 1 zeigt einen piezoelektrischen Transformator in Figures described in more detail. FIG. 1 shows a piezoelectric transformer in FIG
perspektivischer Ansicht,  perspective view,
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Figure 2 shows a cross section through a
hohlzylindrischen piezoelektrischen Transformator,  hollow cylindrical piezoelectric transformer,
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch einen FIG. 3 shows a cross section through a
piezoelektrischen Transformator gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel , Figur 4 zeigt einen im Stand der Technik bekannten  Piezoelectric transformer according to a second embodiment, Figure 4 shows a known in the art
piezoelektrischen Transformator.  piezoelectric transformer.
Figur 1 zeigt einen piezoelektrischen Transformator 1 in einer perspektivischen Ansicht. Der piezoelektrische FIG. 1 shows a piezoelectric transformer 1 in a perspective view. The piezoelectric
Transformator 1 weist einen zylinderförmigen Grundkörper 2 auf. Der Grundkörper 2 erstreckt sich dabei in eine Transformer 1 has a cylindrical base body 2. The main body 2 extends into a
longitudinale Richtung L, wobei die Zylinderachse 3 in der longitudinalen Richtung angeordnet ist. Der Grundkörper 2 weist einen Eingangsbereich 4 und einenlongitudinal direction L, wherein the cylinder axis 3 is arranged in the longitudinal direction. The main body 2 has an input area 4 and a
Ausgangsbereich 5 auf. Der Ausgangsbereich 5 schließt sich in longitudinaler Richtung L unmittelbar an den Eingangsbereich 4 an. Insbesondere sind zwischen dem Eingangsbereich 4 und dem Ausgangsbereich 5 keine weiteren isolierenden Schichten vorgesehen. Output area 5 on. The exit area 5 adjoins the entrance area 4 in the longitudinal direction L. In particular, no further insulating layers are provided between the input region 4 and the output region 5.
Der piezoelektrische Transformator 1 ist dazu ausgestaltet, eine Wechselspannung, die an den Eingangsbereich 4 angelegt wird, in eine Spannung, die am Ausgangsbereich 5 anliegt, zu wandeln. Dabei kann an den Eingangsbereich 4 eine The piezoelectric transformer 1 is configured to apply an AC voltage to the input region 4 is to convert to a voltage applied to the output region 5. It can be at the entrance area 4 a
Niederspannung von beispielsweise weniger als 25 V angelegt werden, die in eine am Ausgangsbereich 5 anliegende Low voltage of, for example, less than 25 V are applied, which in a voltage applied to the output region 5
Hochspannung gewandelt wird. High voltage is converted.
Der Eingangsbereich 4 ist dazu ausgestaltet, eine anliegende Wechselspannung in eine mechanische Schwingung zu wandeln. Die mechanische Schwingung kann sich dann auf dem The input area 4 is designed to convert an applied alternating voltage into a mechanical oscillation. The mechanical vibration can then be on the
Ausgangsbereich 5 ausbreiten. Der Ausgangsbereich 5 ist dazu ausgestaltet, eine mechanische Schwingung in eine elektrische Spannung zu wandeln, wobei es sich hier um eine Hochspannung handeln kann. Der Eingangsbereich 4 weist eine erste piezoelektrische Spread out the exit area 5. The output region 5 is configured to convert a mechanical vibration into an electrical voltage, which may be a high voltage. The input area 4 has a first piezoelectric
Schicht 6, auf der eine erste Innenelektrode 7 angeordnet ist, auf. Ferner weist der Eingangsbereich 4 eine zweite piezoelektrische Schicht 8, auf der eine zweite  Layer 6, on which a first inner electrode 7 is arranged, on. Furthermore, the input region 4 has a second piezoelectric layer 8, on which a second piezoelectric layer 8
Innenelektrode 9 angeordnet ist, auf. Die beiden Inner electrode 9 is arranged on. The two
piezoelektrischen Schichten 6, 8 sind schneckenförmigen aufgewickelt, sodass in einer radialen Richtung R, die sich von der Zylinderachse 3 senkrecht nach außen richtet, die erste Innenelektrode 7 und die zweite Innenelektrode 9 abwechselnd übereinander angeordnet sind. Piezoelectric layers 6, 8 are helically wound, so that in a radial direction R, which is directed vertically from the cylinder axis 3 outwards, the first inner electrode 7 and the second inner electrode 9 are arranged alternately one above the other.
Die erste piezoelektrische Schicht 6 und die zweite The first piezoelectric layer 6 and the second
piezoelektrische Schicht 8 sind jeweils in einer radialen Richtung R polarisiert, wobei eine Polarisationsrichtung der ersten piezoelektrischen Schicht 6 entgegengesetzt zu der Polarisationsrichtung der zweiten piezoelektrischen Schicht 8 ist. Dementsprechend weist die Polarisationsrichtung von einer der piezoelektrischen Schichten 6 zur Zylinderachse 3 hin und die Polarisationsrichtung der anderen Piezoelectric layer 8 are each polarized in a radial direction R, wherein a polarization direction of the first piezoelectric layer 6 is opposite to the polarization direction of the second piezoelectric layer 8. Accordingly, the polarization direction of one of the piezoelectric layers 6 to the cylinder axis third towards and the polarization direction of the others
piezoelektrischen Schicht weist von der Zylinderachse 3 weg. piezoelectric layer faces away from the cylinder axis 3.
Wird nunmehr zwischen der ersten Innenelektrode 7 und der zweiten Innenelektrode 9 eine Wechselspannung angelegt, so werden die piezoelektrischen Schichten 6, 8 zu If now an alternating voltage is applied between the first inner electrode 7 and the second inner electrode 9, then the piezoelectric layers 6, 8 become too
Längenänderungen in der radialen Richtung R angeregt. Diese breiten sich als mechanischen Wellen in der longitudinalen Richtung L aus und gelangen auf diese Weise in den Changes in length in the radial direction R excited. These propagate as mechanical waves in the longitudinal direction L and thus get into the
Ausgangsbereich 5. Exit area 5.
Die erste piezoelektrische Schicht 6 und die zweite The first piezoelectric layer 6 and the second
piezoelektrische Schicht 8 werden derart zu dem Piezoelectric layer 8 become such
Eingangsbereich 4 gewickelt, dass ein Bereich 10 der ersten Innenelektrode 7 auf einer Außenfläche des Eingangsbereichs 4 freiliegt. Dieser Bereich 10 der ersten Innenelektrode 7 ist verstärkt, sodass er eine größere Dicke aufweist als die übrigen Bereiche der ersten Innenelektrode 7. Der verstärkte Bereich 10 der ersten Innenelektrode 7 bildet eine erste Außenelektrode, mit deren Hilfe die erste Innenelektrode 7 elektrisch kontaktiert werden kann. Der Bereich 10 der ersten Innenelektrode 7 ist insbesondere dazu ausgestaltet, dass hier weitere Kontaktierungselemente angelötet werden können, über die der piezoelektrische Transformator 1 mit einer Entrance 4 wound that a portion 10 of the first inner electrode 7 on an outer surface of the input portion 4 is exposed. This region 10 of the first inner electrode 7 is reinforced so that it has a greater thickness than the remaining regions of the first inner electrode 7. The reinforced region 10 of the first inner electrode 7 forms a first outer electrode, by means of which the first inner electrode 7 can be electrically contacted. The region 10 of the first inner electrode 7 is in particular designed so that further contacting elements can be soldered, via which the piezoelectric transformer 1 with a
Ansteuerschaltung verbunden werden kann. Drive circuit can be connected.
Ferner ist auch ein Bereich 11 der zweiten Innenelektrode 9 auf der Außenfläche des Eingangsbereichs 4 angeordnet. Auch dieser Bereich 11 der zweiten Innenelektrode 9 ist in seiner Dicke verstärkt und bildet eine zweite Außenelektrode, mit deren Hilfe die zweite Innenelektrode 9 elektrisch Furthermore, a region 11 of the second inner electrode 9 is also arranged on the outer surface of the input region 4. This area 11 of the second inner electrode 9 is also reinforced in its thickness and forms a second outer electrode, with the aid of which the second inner electrode 9 is electrically
kontaktiert werden kann. Insbesondere ist der verstärkte Bereich 11 der zweiten Innenelektrode 9 dazu ausgestaltet, dass hier ebenfalls Kontaktierungselemente angelötet werden können, über die der piezoelektrische Transformator 1 mit einer Ansteuerschaltung verbunden werden kann. In Figur 1 ist dargestellt, dass die durch die Bereiche 10, 11 gebildeten Außenelektroden sich jeweils über die Hälfte des Umfangs des Eingangsbereichs 4 erstrecken. Die can be contacted. In particular, the reinforced area 11 of the second inner electrode 9 is designed to that here also contacting elements can be soldered, via which the piezoelectric transformer 1 can be connected to a drive circuit. FIG. 1 shows that the outer electrodes formed by the regions 10, 11 each extend over half the circumference of the input region 4. The
Kontaktierung der Außenelektroden kann durch Klemmen, Löten oder eine andere Technik erfolgen. Contacting of the external electrodes can be done by clamping, soldering or another technique.
Der Ausgangsbereich 5 weist eine einzige piezoelektrische Schicht 12 auf, die vollständig in einer einzigen The output region 5 has a single piezoelectric layer 12 which is completely in one
Polarisationsrichtung polarisiert ist. Die piezoelektrische Schicht 12 des Ausgangsbereichs 5 ist in longitudinaler Polarization direction is polarized. The piezoelectric layer 12 of the output region 5 is in longitudinal
Richtung L polarisiert. Dementsprechend ist der Polarized towards L Accordingly, the
Ausgangsbereich 5 dazu ausgestaltet, eine mechanische  Output area 5 configured to a mechanical
Schwingung in der longitudinalen Richtung L in eine Vibration in the longitudinal direction L in one
elektrische Spannung zu wandeln. Wird nun im Eingangsbereich 4 eine mechanische Welle to transform electrical voltage. Will now be in the input area 4, a mechanical shaft
angeregt, die sich in den Ausgangsbereich 5 ausbreitet, so wird infolge des piezoelektrischen Effektes in der excited, which propagates in the output region 5, as a result of the piezoelectric effect in the
piezoelektrischen Schicht 12 des Ausgangsbereichs 5 eine elektrische Spannung erzeugt. Dabei kann es sich insbesondere um eine Hochspannung handeln. An einer Stirnseite 13 despiezoelectric layer 12 of the output region 5 generates an electrical voltage. This may in particular be a high voltage. At an end face 13 of the
Ausgangsbereichs 5, die von dem Eingangsbereich 4 abgewandt ist, liegt dann gegenüber einer Umgebung des Output area 5, which faces away from the entrance area 4, then faces an environment of the
piezoelektrischen Transformators 1 eine Hochspannung an. Wird der piezoelektrische Transformator 1 in einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas verwendet, so wird das Plasma an dieser Stirnfläche 13 des Ausgangsbereichs 5 gezündet, da hier die größte elektrische Spannung gegen die Umgebung anliegt . Insbesondere weist der Ausgangsbereich 5 keine scharfen piezoelectric transformer 1 to a high voltage. If the piezoelectric transformer 1 is used in a device for generating a plasma, the plasma is ignited at this end face 13 of the output region 5, since here the greatest electrical voltage is applied against the environment. In particular, the exit region 5 has no sharp edges
Kanten auf, die sich in der longitudinalen Richtung L Edges extending in the longitudinal direction L
erstrecken. An solchen Kanten könnte es andernfalls zu lokalen Feldüberhöhungen kommen, die zu unkontrollierten Plasmaentladungen führen würden. Auf Grund der extend. Otherwise, such field edges could lead to local field peaks, which would lead to uncontrolled plasma discharges. Due to the
zylinderförmigen Gestaltung des Ausgangsbereichs 5 ist eine sich in longitudinaler Richtung erstreckende Außenfläche des Ausgangsbereichs 5 frei von Kanten. Daher liegt das höchste elektrische Potential an der Stirnseite 13 an. cylindrical configuration of the exit region 5, a longitudinally extending outer surface of the exit region 5 is free of edges. Therefore, the highest electric potential is applied to the end face 13.
Dementsprechend kommt es zu Plasmaentladungen an der  Accordingly, it comes to plasma discharges at the
Stirnseite 13, die in einem Plasmagenerator in gewünschter Weise genutzt werden können. Der Grundkörper 2 weist eine hohlzylindrische Form auf. End face 13, which can be used in a desired manner in a plasma generator. The main body 2 has a hollow cylindrical shape.
Insbesondere weisen sowohl der Eingangsbereich 4 als auch der Ausgangsbereich 5 eine hohlzylindrische Form auf.  In particular, both the input region 4 and the output region 5 have a hollow cylindrical shape.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch den Eingangsbereich 4 eines hohlzylindrischen piezoelektrischen Transformators 1 in einer Schnittebene senkrecht zur longitudinalen Richtung L. Die Polarisationsrichtungen der ersten und der zweiten piezoelektrischen Schicht 6, 8 sind hierbei durch Pfeile angedeutet. Der in Figur 2 dargestellte Transformator 1 unterscheidet sich lediglich in der Ausdehnung der FIG. 2 shows a cross section through the input region 4 of a hollow cylindrical piezoelectric transformer 1 in a sectional plane perpendicular to the longitudinal direction L. The polarization directions of the first and second piezoelectric layers 6, 8 are indicated by arrows. The illustrated in Figure 2 transformer 1 differs only in the extent of
verstärkten Bereiche 10, 11 von dem in Figur 1 gezeigten Transformator. Die verstärkten Bereiche decken hier nur jeweils eine azimutale Ausdehnung ab, die in einem Bereich zwischen 30° und 60° liegt. reinforced areas 10, 11 of the transformer shown in Figure 1. The reinforced areas here only cover an azimuthal extent, which lies in a range between 30 ° and 60 °.
Der piezoelektrische Transformator 1 mit der in den Figuren 1 und 2 gezeigten hohlzylindrischen Form wird wie folgt The piezoelectric transformer 1 having the hollow cylindrical shape shown in Figs. 1 and 2 becomes as follows
gefertigt. Auf eine erste keramische Folie, die später die erste piezoelektrische Schicht 6 ausbildet, wird eine Paste aufgebracht, die im piezoelektrischen Transformator 1 die erste Innenelektrode 7 ausbilden wird. Auf eine zweite keramische Folie, die später die zweite piezoelektrische Schicht 8 ausbildet, wird die Paste ebenfalls aufgebracht, wobei die Paste hier die zweite Innenelektrode 9 ausbilden wird . manufactured. On a first ceramic foil, which later became the first piezoelectric layer 6 is formed, a paste is applied, which will form the first inner electrode 7 in the piezoelectric transformer 1. On a second ceramic film, which later forms the second piezoelectric layer 8, the paste is also applied, wherein the paste here will form the second inner electrode 9.
Die beiden Folien werden übereinander gelegt und auf einen Dorn aufgewickelt. Dabei sind die Folien derart The two films are placed one above the other and wound up on a mandrel. The foils are like that
dimensioniert, dass sowohl ein Bereich 10 der ersten dimensioned that both an area 10 of the first
Innenelektrode 7 als auch ein Bereich 11 der zweiten Inner electrode 7 and a portion 11 of the second
Innenelektrode 9 auf der Außenfläche des gewickelten Körpers angeordnet ist. Diese Anordnung kann beispielsweise durch unterschiedlich lange Folien erreicht werden. Inner electrode 9 is disposed on the outer surface of the wound body. This arrangement can be achieved for example by different lengths of film.
In diesem Zustand wird der piezoelektrische Transformator 1 weiterbearbeitet. Eine Verdichtung im grünen Zustand kann entweder durch isostatisches Pressen auf den Dorn oder durch druckloses Laminieren mit einer pastösen Zwischenschicht erfolgen. In weiteren Prozessschritten kann der Transformator entbindert und gesintert werden. Später wird der Dorn In this state, the piezoelectric transformer 1 is further processed. Compaction in the green state can be carried out either by isostatic pressing on the mandrel or by pressureless lamination with a pasty intermediate layer. In further process steps, the transformer can be debinded and sintered. Later, the thorn becomes
entfernt, sodass sich im inneren Bereich des Grundkörpers 2 eine zylindrische Öffnung 14 ergibt, die sich in removed, so that in the inner region of the base body 2, a cylindrical opening 14 results, which in
longitudinaler Richtung L erstreckt. Auf dem Dorn kann eventuell eine dünne Trägerfolie aufgewickelt sein, die das Entfernen des Dorns bei der Trennung des piezoelektrischen Transformators 1 von dem Dorn erleichtern kann. Die longitudinal direction L extends. A thin carrier sheet may possibly be wound on the mandrel which may facilitate removal of the mandrel upon separation of the piezoelectric transformer 1 from the mandrel. The
Trägerfolie wird beim Entfernen des Dorns ebenfalls vom piezoelektrischen Transformator 1 getrennt. Auf Grund des Aufwickeins auf den Dorn ist das hier Carrier film is also separated from the piezoelectric transformer 1 when removing the mandrel. This is due to the winding up on the thorn
beschriebene Herstellungsverfahren besonders schnell und mit geringem Aufwand durchführbar. Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch den Eingangsbereich 4 eines piezoelektrischen Transformators 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der piezoelektrische Transformator 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Grundkörper 2 eine vollzylindrische Form aufweist.described manufacturing process particularly fast and feasible with little effort. FIG. 3 shows a cross section through the input region 4 of a piezoelectric transformer 1 according to a second exemplary embodiment. The piezoelectric transformer 1 according to the second embodiment differs from the first embodiment shown in Figure 1 in that the main body 2 has a fully cylindrical shape.
Insbesondere weisen sowohl der Eingangsbereich 4 als auch der Ausgangsbereich 5 eine Vollzylinder-Form auf. In particular, both the input region 4 and the output region 5 have a solid cylinder shape.
Der vollzylindrische piezoelektrische Transformator 1 kann mit einem geringeren Durchmesser eine Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Innenelektrode 7, 9 erreichen, die der Kapazität des hohlzylindrischen piezoelektrischen The all-cylindrical piezoelectric transformer 1 can achieve, with a smaller diameter, a capacitance between the first and second inner electrodes 7, 9, that of the capacitance of the hollow cylindrical piezoelectric
Transformators 1 entspricht. Daher eignet sich das zweite Ausführungsbeispiel insbesondere bei Anwendungen, die hohe Anforderungen an den Platzbedarf des Transformators 1 stellen . Transformer 1 corresponds. Therefore, the second embodiment is particularly suitable for applications that place high demands on the space requirement of the transformer 1.
Die piezoelektrische Transformator 1 kann zur Erzeugung von Plasma durch Ionisation eines Prozessgases oder zur The piezoelectric transformer 1 can be used to generate plasma by ionization of a process gas or
Ozongenerierung eingesetzt werden, bei der Luft ionisiert wird . Bezugs zeichenliste Ozone generation are used, in which air is ionized. Reference sign list
1 piezoelektrischer Transformator1 piezoelectric transformer
2 Grundkörper 2 main body
3 Zylinderachse  3 cylinder axis
4 Eingangsbereich  4 entrance area
5 Ausgangsbereich  5 output range
6 erste piezoelektrische Schicht 6 first piezoelectric layer
7 erste Innenelektrode 7 first inner electrode
8 zweite piezoelektrische Schicht 8 second piezoelectric layer
9 zweite Innenelektrode 9 second inner electrode
10 Bereich der ersten Innenelektrode 10 area of the first inner electrode
11 Bereich der zweiten Innenelektrode11 area of the second inner electrode
12 piezoelektrische Schicht 12 piezoelectric layer
13 Stirnseite  13 front side
14 Öffnung  14 opening
15 Kanten  15 edges
16 Zündung von Plasma  16 ignition of plasma
17 Zündung von Plasma  17 ignition of plasma
L longitudinale Richtung L longitudinal direction
R radiale Richtung  R radial direction

Claims

Piezoelektrischer Transformator (1), Piezoelectric transformer (1),
aufweisend einen zylinderförmigen Grundkörper (2) mit einem Eingangsbereich (4) und einem Ausgangsbereich (5), wobei eine Zylinderachse (3) des Grundkörpers (2) sich in einer longitudinalen Richtung (L) erstreckt, comprising a cylindrical base body (2) having an entrance area (4) and an exit area (5), a cylinder axis (3) of the base body (2) extending in a longitudinal direction (L),
wobei der Eingangsbereich (4) dazu ausgestaltet ist, eine angelegte Wechselspannung in eine mechanische wherein the input region (4) is adapted to convert an applied AC voltage to a mechanical one
Schwingung zu wandeln, To change vibration
wobei der Ausgangsbereich (5) dazu ausgestaltet ist, eine mechanische Schwingung in eine elektrische Spannung zu wandeln, wherein the output region (5) is configured to convert a mechanical vibration into an electrical voltage,
wobei der Ausgangsbereich (5) eine einzige wherein the exit region (5) is a single
piezoelektrische Schicht (12) aufweist, die in der longitudinalen Richtung (L) polarisiert ist, piezoelectric layer (12) polarized in the longitudinal direction (L),
wobei in dem Eingangsbereich (4) eine erste wherein in the entrance area (4) a first
piezoelektrische Schicht (6), auf der eine erste piezoelectric layer (6) on which a first
Innenelektrode (7) angeordnet ist, und eine zweite piezoelektrische Schicht (8), auf der eine zweiten Inner electrode (7) is arranged, and a second piezoelectric layer (8) on which a second
Innenelektrode (9) angeordnet ist, aufeinander gewickelt sind und wobei die erste piezoelektrische Schicht (6) und die zweite piezoelektrische Schicht (8) jeweils in einer radialen Richtung (R) polarisiert sind, die senkrecht zu der longitudinalen Richtung (L) ist. Inner electrode (9) is wound on each other and wherein the first piezoelectric layer (6) and the second piezoelectric layer (8) are each polarized in a radial direction (R) which is perpendicular to the longitudinal direction (L).
Piezoelektrischer Transformator (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Ausgangsbereich (5) dazu ausgestaltet ist, eine Hochspannung zwischen einer von dem EingangsbereichA piezoelectric transformer (1) according to claim 1, wherein the output region (5) is configured to supply a high voltage between one of the input region
(4) wegweisenden Stirnseite (13) des Ausgangsbereichs(4) groundbreaking end face (13) of the output area
(5) und einer Umgebung des Transformators (1) zu (5) and an environment of the transformer (1)
erzeugen . Piezoelektrischer Transformator (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, produce . Piezoelectric transformer (1) according to one of the preceding claims,
wobei der Ausgangsbereich (5) sich in der longitudinalen Richtung (L) unmittelbar an den Eingangsbereich (4) anschließt . wherein the exit region (5) immediately adjoins the entrance region (4) in the longitudinal direction (L).
Piezoelektrischer Transformator (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, Piezoelectric transformer (1) according to one of the preceding claims,
wobei die piezoelektrische Schicht (12) des wherein the piezoelectric layer (12) of the
Ausgangsbereichs (5) sich unmittelbar an die erste piezoelektrische Schicht (6) und die zweite Output region (5) directly to the first piezoelectric layer (6) and the second
piezoelektrische Schicht (8) des Eingangsbereichs (4) anschließt . piezoelectric layer (8) of the input area (4) connects.
Piezoelektrischer Transformator (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, Piezoelectric transformer (1) according to one of the preceding claims,
wobei die erste piezoelektrische Schicht (6) des wherein the first piezoelectric layer (6) of the
Eingangsbereichs (4) und die zweite piezoelektrische Schicht (8) des Eingangsbereichs (4) in zueinander entgegengesetzten, radialen Richtungen (R) polarisiert sind . Input region (4) and the second piezoelectric layer (8) of the input region (4) in opposite radial directions (R) are polarized.
Piezoelektrischer Transformator (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, Piezoelectric transformer (1) according to one of the preceding claims,
wobei der Grundkörper (2) eine hohlzylindrische Form aufweist . wherein the base body (2) has a hollow cylindrical shape.
Piezoelektrischer Transformator (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, Piezoelectric transformer (1) according to one of claims 1 to 3,
wobei der Grundkörper (2) eine vollzylindrische Form aufweist . wherein the base body (2) has a fully cylindrical shape.
8. Piezoelektrischer Transformator (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, 8. Piezoelectric transformer (1) according to one of the preceding claims,
wobei die Schichten des Eingangsbereichs (4) derart gewickelt sind, dass die erste Innenelektrode (7) teilweise an einer Außenfläche des Eingangsbereichs (4) freiliegt und dass die zweite Innenelektrode (9) teilweise an einer Außenfläche des Eingangsbereichs (4) freiliegt .  wherein the layers of the input region (4) are wound such that the first inner electrode (7) is partially exposed on an outer surface of the input region (4), and the second inner electrode (9) is partially exposed on an outer surface of the input region (4).
9. Piezoelektrischer Transformator (1) gemäß einem der 9. Piezoelectric transformer (1) according to one of
vorherigen Ansprüche,  previous claims,
wobei die erste Innenelektrode (7) einen Bereich (10) aufweist, der an einer Außenfläche des Eingangsbereichs wherein the first inner electrode (7) has a portion (10) formed on an outer surface of the input portion
(4) freiliegt und der in seiner Dicke verstärkt ist, wobei die zweite Innenelektrode (9) einen Bereich (11) aufweist, der an einer Außenfläche des Eingangsbereichs(4) is exposed and reinforced in thickness, the second inner electrode (9) having a portion (11) formed on an outer surface of the input portion
(4) freiliegt und der in seiner Dicke verstärkt ist. (4) is exposed and reinforced in thickness.
10. Piezoelektrischer Transformator (1) gemäß einem der 10. Piezoelectric transformer (1) according to one of
vorherigen Ansprüche,  previous claims,
wobei es sich um einen Transformator (1) vom Rosen-Typ handelt .  which is a Rosen type transformer (1).
11. Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas aufweisend einen piezoelektrischen Transformator (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche. 11. A device for generating a plasma comprising a piezoelectric transformer (1) according to one of the preceding claims.
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