JP2000150980A - Piezoelectric transformer, drive method and manufacture thereof - Google Patents

Piezoelectric transformer, drive method and manufacture thereof

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JP2000150980A
JP2000150980A JP10320305A JP32030598A JP2000150980A JP 2000150980 A JP2000150980 A JP 2000150980A JP 10320305 A JP10320305 A JP 10320305A JP 32030598 A JP32030598 A JP 32030598A JP 2000150980 A JP2000150980 A JP 2000150980A
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piezoelectric transformer
piezoelectric
section
impedance section
high impedance
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JP10320305A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Nakatsuka
宏 中塚
Katsunori Moritoki
克典 守時
Toshiyuki Asahi
俊行 朝日
Kojiro Okuyama
浩二郎 奥山
Osamu Kawasaki
修 川▲崎▼
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric transformer which is small in size and high in step-up ratio and reliability, a drive method and the manufacturing method thereof. SOLUTION: A piezoelectric transformer carries out a voltage conversion through mechanical vibrations, where the piezoelectric transformer is composed of a low impedance part 111 formed of one or more piezoelectric layers 14 and a high impedance part 112 formed of one or more piezoelectric layers 15, and the piezoelectric layers 14 and 15 of the impedance parts 111 and 112 are set parallel with each other in the direction of polarization. As a result, voltage conversion can be carried out, taking advantage of the vibrations of longitudinal effect (k33).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の高電圧発生
用電源回路で用いられる圧電トランス、特に小型で高い
昇圧比が求められるインバータ用の圧電トランス、その
駆動方法及び製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer used in various power supply circuits for generating a high voltage, and more particularly to a small-sized piezoelectric transformer for an inverter requiring a high step-up ratio, a driving method and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図25に従来の圧電トランスの1つであ
るローゼン型圧電トランスの構造を示す。この圧電トラ
ンスは電磁トランスに比べて小型化が図れ、不燃性であ
り、電磁誘導によるノイズを出さないなどの長所を有し
ている。圧電トランスは低インピーダンス部231と高
インピーダンス部232とからなる。低インピーダンス
部231は昇圧用として用いる場合の入力部となる。低
インピーダンス部231は厚み方向に分極が施されてお
り、厚み方向の主面に電極233U、233Dが配置さ
れている。一方、高インピーダンス部232は昇圧用と
して用いる場合の出力部となる。高インピーダンス部2
32は長さ方向に分極されており、長さ方向の端面に電
極234が配置されている。
2. Description of the Related Art FIG. 25 shows the structure of a Rosen type piezoelectric transformer which is one of the conventional piezoelectric transformers. This piezoelectric transformer has advantages such as miniaturization, non-combustibility, and no generation of noise due to electromagnetic induction as compared with an electromagnetic transformer. The piezoelectric transformer includes a low impedance section 231 and a high impedance section 232. The low impedance section 231 is an input section when used for boosting. The low impedance portion 231 is polarized in the thickness direction, and the electrodes 233U and 233D are arranged on the main surface in the thickness direction. On the other hand, the high impedance section 232 is an output section when used for boosting. High impedance part 2
Reference numeral 32 is polarized in the length direction, and an electrode 234 is arranged on an end face in the length direction.

【0003】この圧電トランスにおいて、入力部の電極
233U、233Dに、出力側機械的振動の共振周波数
に合わせた電圧が印加されると、(逆)圧電効果により
電気エネルギーが機械エネルギー変換され、長さ方向の
縦振動が励振される。このときのエネルギー比が電気機
械結合係数k31である。駆動周波数が長さ方向の縦振
動の一次モードや二次モードの共振周波数の近傍の時
は、出力部232にも大きな機械振動が発生する。出力
部232では圧電効果により機械エネルギーが電気エネ
ルギーに変換され、電圧が発生する。この場合のエネル
ギー比が電気機械結合係数k33である。このとき出力
部232では分極方向が長さ方向であり、その長さは厚
みに比べて大きいので電極234からは高電圧を容易に
得られる。
In this piezoelectric transformer, when a voltage corresponding to the resonance frequency of the mechanical vibration on the output side is applied to the electrodes 233U and 233D of the input section, the electrical energy is converted into mechanical energy by the (reverse) piezoelectric effect, and the energy is converted. Longitudinal vibration in the vertical direction is excited. The energy ratio at this time is the electromechanical coupling coefficient k31. When the driving frequency is near the resonance frequency of the primary mode or the secondary mode of the longitudinal vibration in the longitudinal direction, large mechanical vibration also occurs in the output unit 232. In the output unit 232, mechanical energy is converted into electric energy by a piezoelectric effect, and a voltage is generated. The energy ratio in this case is the electromechanical coupling coefficient k33. At this time, the polarization direction of the output section 232 is the length direction, and the length is larger than the thickness, so that a high voltage can be easily obtained from the electrode 234.

【0004】この圧電トランスの昇圧特性は次式で表わ
される。 Vo/Vin ∝ k31・k33・Qm・L2/L1 ここでk31は横効果についての電気機械結合係数、k33は
縦効果についての電気機械結合係数を表わす。さらに、
L1は低インピーダンス部の圧電層235の基板の厚さ、
L2は高インピーダンス部の圧電層237の基板の長さ方
向サイズを表わす。さらに、Qmは各圧電層235、23
7の基板の機械的品質係数を表わす。
The step-up characteristic of this piezoelectric transformer is expressed by the following equation. Vo / Vin ∝ k31 · k33 · Qm · L2 / L1 Here, k31 represents an electromechanical coupling coefficient for a lateral effect, and k33 represents an electromechanical coupling coefficient for a longitudinal effect. further,
L1 is the thickness of the substrate of the piezoelectric layer 235 in the low impedance portion,
L2 represents the size of the piezoelectric layer 237 in the high impedance portion in the length direction of the substrate. Further, Qm is the value of each piezoelectric layer 235, 23
7 represents the mechanical quality factor of the substrate No. 7.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のロ
ーゼン型圧電トランスにおいて、 低インピーダンス部
では、分極方向と振動方向が直交する横効果(k31)の
振動を、高インピーダンス部では、分極方向と振動方向
が平行となる縦効果(k33)の振動を用いて、電気エネ
ルギーと機械エネルギーの変換を行う。そのため、入力
部と出力部とで分極方向が90°異なっている。一般に
分極方向が交叉すると結晶の格子定数に異方性をもつた
め、前述のように圧電トランスの入力部と出力部とで分
極方向が90°異なると、その接合部に応力が加わり、
強度の低下を引き起こす。このため信頼性が低くなると
いう問題があった。
In the above-mentioned conventional Rosen type piezoelectric transformer, in the low impedance portion, the vibration of the transverse effect (k31) in which the polarization direction and the vibration direction are orthogonal to each other, and in the high impedance portion, the polarization direction is changed. And electrical energy and mechanical energy are converted using the vibration of the longitudinal effect (k33) in which the vibration direction is parallel to Therefore, the polarization directions of the input section and the output section are different by 90 °. Generally, when the polarization directions cross each other, the lattice constant of the crystal has anisotropy. Therefore, if the polarization directions of the input part and the output part of the piezoelectric transformer differ by 90 ° as described above, stress is applied to the joint part,
Causes a decrease in strength. For this reason, there was a problem that reliability was lowered.

【0006】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、小型で昇
圧比の高い圧電トランスを実現し、信頼性の高い圧電ト
ランス、その駆動方法および製造方法を提供することに
ある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to realize a small-sized piezoelectric transformer having a high step-up ratio, a highly reliable piezoelectric transformer, and a driving method thereof. And a manufacturing method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る圧電トランスは、入力電圧を機械的振
動に変換する低インピーダンス部と、該低インピーダン
ス部に連結され、該低インピーダンス部の機械的振動を
所定の出力電圧に変換する高インピーダンス部とからな
る圧電トランスであり、各インピーダンス部における振
動子の縦効果(k33)による振動のみを用いて電圧変換
を行う。このために、上記圧電トランスにおいて、上記
低インピーダンス部は、分極して形成され圧電効果を有
する少なくとも1つの振動子と、該振動子の分極方向に
上記入力電圧を印加するために該振動子に接続された入
力電極とを有し、上記高インピーダンス部は、分極して
形成され圧電効果を有する少なくとも1つの振動子と、
該振動子の分極方向に発生した上記出力電圧を取り出す
ために該振動子に接続された出力電極とを有し、さら
に、上記各インピーダンス部の各振動子の分極方向が平
行となるように上記低インピーダンス部と上記高インピ
ーダンス部とを連結する。
In order to solve the above-mentioned problems, a piezoelectric transformer according to the present invention comprises a low-impedance section for converting an input voltage into mechanical vibration, and a low-impedance section connected to the low-impedance section. This is a piezoelectric transformer including a high-impedance section that converts mechanical vibration of the section into a predetermined output voltage, and performs voltage conversion using only vibration due to the longitudinal effect (k33) of the vibrator in each impedance section. To this end, in the piezoelectric transformer, the low impedance portion includes at least one vibrator formed to be polarized and having a piezoelectric effect, and the vibrator for applying the input voltage in a polarization direction of the vibrator. An input electrode connected thereto, wherein the high impedance portion is at least one vibrator formed to be polarized and having a piezoelectric effect;
An output electrode connected to the vibrator to take out the output voltage generated in the polarization direction of the vibrator, and further comprising: The low impedance section is connected to the high impedance section.

【0008】上記低インピーダンス部は、隣接する振動
子間で分極方向が逆向きになるように一体化して形成さ
れた複数の振動子からなり、各振動子間に上記入力電極
に接続される内部電極を有してもよい。また、上記高イ
ンピーダンス部は、隣接する振動子間で分極方向が逆向
きになるように一体化して形成された複数の振動子から
なり、各振動子間に上記出力電極に接続される内部電極
を有してもよい。
The low-impedance portion is composed of a plurality of vibrators integrally formed so that the polarization directions are opposite between adjacent vibrators, and an internal portion connected to the input electrode between the vibrators. It may have electrodes. The high impedance portion includes a plurality of vibrators integrally formed so that the polarization directions are opposite between adjacent vibrators, and an internal electrode connected to the output electrode between the vibrators. May be provided.

【0009】また、上記圧電トランスにおいて、上記低
インピーダンス部と、上記高インピーダンス部の振動子
とをそれぞれ誘電率の異なった材料を用いて形成しても
よい。
In the piezoelectric transformer, the low impedance portion and the vibrator of the high impedance portion may be formed using materials having different dielectric constants.

【0010】また、上記圧電トランスにおいて、上記低
インピーダンス部と、上記高インピーダンス部とは、圧
電トランスの長さ方向、厚さ方向または幅方向に一体的
に連結してもよい。
In the above-mentioned piezoelectric transformer, the low impedance portion and the high impedance portion may be integrally connected in a length direction, a thickness direction or a width direction of the piezoelectric transformer.

【0011】また、上記圧電トランスにおいて、上記高
インピーダンス部を第1及び第2の出力インピーダンス
部に分割し、上記低インピーダンス部を上記第1の出力
インピーダンス部と上記第2の出力インピーダンス部と
の間に連結してもよい。
Further, in the piezoelectric transformer, the high impedance section is divided into first and second output impedance sections, and the low impedance section is divided between the first output impedance section and the second output impedance section. It may be connected in between.

【0012】また、上記圧電トランスにおいて、上記低
インピーダンス部と上記高インピーダンス部との間に絶
縁層を設けてもよい。
In the piezoelectric transformer, an insulating layer may be provided between the low impedance section and the high impedance section.

【0013】本発明に係る圧電トランスの駆動方法は、
上記の圧電トランスを、一波長が上記圧電トランスの長
さの1/2と等しくなる長さ方向縦振動一次モードの共
振周波数または一波長が上記圧電トランスの長さと等し
くなる長さ方向縦振動二次モードの共振周波数で駆動す
る。
A method for driving a piezoelectric transformer according to the present invention is as follows.
The above-described piezoelectric transformer is provided with a longitudinal longitudinal vibration mode in which a resonance frequency of a longitudinal longitudinal vibration primary mode in which one wavelength is equal to half the length of the piezoelectric transformer or a longitudinal mode in which one wavelength is equal to the length of the piezoelectric transformer. Drive at the resonance frequency of the next mode.

【0014】本発明に係る第1の圧電トランスの製造方
法は、圧電効果を示す材料からなるグリーンシートと、
内部電極を所定形状に印刷したグリーンシートとをそれ
ぞれ所定の順序で重ね圧着して低インピーダンス部と高
インピーダンス部の積層体をそれぞれ作製した後、該各
積層体を焼成し、所定の形状に切断する行程と、該切断
された積層体の端部に外部電極を形成する行程と、上記
外部電極に電圧を印加して上記低インピーダンス部と上
記高インピーダンス部の分極を行う行程とからなる。
A first method for manufacturing a piezoelectric transformer according to the present invention includes the steps of: providing a green sheet made of a material exhibiting a piezoelectric effect;
A green sheet having an internal electrode printed in a predetermined shape is laminated and pressed in a predetermined order to form a laminate of a low impedance portion and a high impedance portion, and then the laminate is fired and cut into a predetermined shape. A step of forming an external electrode at an end of the cut laminate, and a step of applying a voltage to the external electrode to polarize the low impedance portion and the high impedance portion.

【0015】本発明に係る第2の圧電トランスの製造方
法は、圧電効果を示す材料からなるグリーンシートと、
内部電極を所定形状に印刷したグリーンシートとをそれ
ぞれ所定の順序で重ね圧着して積層体を作製し、該積層
体を焼成し、焼成した積層体を所定の形状に切断し、切
断した積層体の端部に外部電極を形成して低インピーダ
ンス部を作製する工程と、圧電効果を示す材料を焼結
し、燒結した材料の端部に外部電極を形成して高インピ
ーダンス部を作製する工程と、上記低インピーダンス部
と上記高インピーダンス部とを絶縁層を介して接合する
工程と、上記外部電極に電圧を印加し、上記低インピー
ダンス部と上記高インピーダンス部の分極を行う行程と
からなる。
According to a second method of manufacturing a piezoelectric transformer according to the present invention, a green sheet made of a material exhibiting a piezoelectric effect is provided;
A green sheet having internal electrodes printed in a predetermined shape is laminated and pressed in a predetermined order to form a laminate, the laminate is fired, the fired laminate is cut into a predetermined shape, and the cut laminate is cut. Forming a low impedance portion by forming an external electrode at the end of the material; sintering a material exhibiting a piezoelectric effect; forming an external electrode at the end of the sintered material to form a high impedance portion; Joining the low impedance section and the high impedance section via an insulating layer, and applying a voltage to the external electrode to polarize the low impedance section and the high impedance section.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明に係る圧電トランスの実施の形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a piezoelectric transformer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0017】(実施の形態1)図1は実施の形態1の圧
電トランスの斜視図である。図1に示すように、圧電ト
ランスは入力部である低インピーダンス部111と、出
力部である高インピーダンス部112とを有する。低イ
ンピーダンス部111は、8つの圧電層14と、それら
の圧電層14間に設けられた内部電極17とを有する。
高インピーダンス部112は、低インピーダンス部11
1と同じ厚さの1つの圧電層15からなる。低インピー
ダンス部111及び高インピーダンス部112の各圧電
層は長さ方向に分極している(なお、図中において
「←」、「→」の記号は分極方向を示す。以後の実施形
態でも同様とする。)。このとき、低インピーダンス部
111の圧電層は、隣接する圧電層に対して互いに逆方
向に分極するように形成されている。各圧電層は、圧電
効果を有する材料を積層して形成されており、電気−機
械エネルギー変換を行う。すなわち、圧電層に高周波電
圧が印加されると、所定の共振周波数で振動する振動子
として動作する。
(First Embodiment) FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, the piezoelectric transformer has a low impedance section 111 as an input section and a high impedance section 112 as an output section. The low impedance section 111 has eight piezoelectric layers 14 and internal electrodes 17 provided between the piezoelectric layers 14.
The high impedance section 112 is
It is composed of one piezoelectric layer 15 having the same thickness as one. Each piezoelectric layer of the low-impedance portion 111 and the high-impedance portion 112 is polarized in the length direction (in the drawings, the symbols “←” and “→” indicate the polarization direction. The same applies to the following embodiments. I do.) At this time, the piezoelectric layers of the low impedance section 111 are formed so as to be polarized in opposite directions to the adjacent piezoelectric layers. Each piezoelectric layer is formed by laminating materials having a piezoelectric effect, and performs electric-mechanical energy conversion. That is, when a high-frequency voltage is applied to the piezoelectric layer, the piezoelectric layer operates as a vibrator that vibrates at a predetermined resonance frequency.

【0018】さらに、圧電トランスは図1に示すよう
に、低インピーダンス部111の厚さ方向の主面に設け
られた電極13U、13Dと、高インピーダンス部11
2の長さ方向の端面に設けられた出力用の電極16とを
有する。内部電極17は、低インピーダンス部111の
各圧電層において、それぞれ隣接する圧電層と逆向きに
電圧が印加されるように、上部の電極13Uと下部の電
極13Dとのいずれかに交互に接続される。また、電極
13U、13D、16のそれぞれに対して、電圧を印加
するための外部接続端子13x、13y、16xが接続
されている。
Further, as shown in FIG. 1, the piezoelectric transformer includes electrodes 13U and 13D provided on the main surface in the thickness direction of the low impedance portion 111 and a high impedance portion 11D.
2 and an output electrode 16 provided on an end face in the length direction of the second. The internal electrode 17 is alternately connected to one of the upper electrode 13U and the lower electrode 13D so that a voltage is applied in a direction opposite to the adjacent piezoelectric layer in each piezoelectric layer of the low impedance section 111. You. External connection terminals 13x, 13y, 16x for applying a voltage are connected to the electrodes 13U, 13D, 16 respectively.

【0019】このように構成される圧電トランスでは、
所定周波数の入力電圧が、外部接続端子13x、13y
を介して低インピーダンス部111の電極13U、13
Dに印加される。このとき、低インピーダンス部111
で圧電効果により縦振動が発生し、この低インピーダン
ス部111の振動により高インピーダンス部112に振
動が発生する。高インピーダンス部112では、この振
動が電気エネルギーに変換され、電極16に電圧が誘起
される。電極16に誘起された電圧は、外部接続端子1
6xを介して出力電圧として取り出される。
In the piezoelectric transformer configured as described above,
The input voltage of the predetermined frequency is applied to the external connection terminals 13x, 13y
Through the electrodes 13U, 13 of the low impedance section 111
D. At this time, the low impedance section 111
Then, a longitudinal vibration is generated by the piezoelectric effect, and a vibration is generated in the high impedance section 112 by the vibration of the low impedance section 111. In the high impedance section 112, this vibration is converted into electric energy, and a voltage is induced on the electrode 16. The voltage induced at the electrode 16 is applied to the external connection terminal 1
It is taken out as an output voltage via 6x.

【0020】圧電トランスは、入力部である低インピー
ダンス部111と、出力部である高インピーダンス部1
11との間のインピーダンス変換すなわち容量比により
入力電圧の変圧を行う。低インピーダンス部111と、
高インピーダンス部112との容量比は、各インピーダ
ンス部における圧電層の数の比に応じて変化する。した
がって、各インピーダンス部における圧電層の数を変化
させることにより圧電トランスの昇圧比または降圧比を
変えることができる。
The piezoelectric transformer includes a low impedance section 111 as an input section and a high impedance section 1 as an output section.
The input voltage is transformed by the impedance conversion between the input voltage and the input voltage, that is, the capacitance ratio. A low impedance section 111;
The capacitance ratio with the high impedance portion 112 changes according to the ratio of the number of piezoelectric layers in each impedance portion. Therefore, the step-up ratio or the step-down ratio of the piezoelectric transformer can be changed by changing the number of piezoelectric layers in each impedance section.

【0021】図2は、本実施形態の圧電トランスの共振
周波数近傍の集中定数近似等価回路を示した図である。
図2において、等価回路はそれぞれ入力側、出力側に束
縛容量Cd1、Cd2、等価質量m、等価コンプライアンス
C、等価機械抵抗Rmを含む。圧電トランスの昇圧比を決
定する入力側の力係数A1及び出力側の力係数A2はそ
れぞれ束縛容量Cd1、Cd2に比例する。束縛容量Cd1、
Cd2は圧電トランスの低インピーダンス部(入力部)1
11と高インピーダンス部(出力部)112のそれぞれ
において形成されるコンデンサの容量に対応する。図1
に示す圧電トランスにおいて、低インピーダンス部11
1の圧電層のそれぞれ、及び高インピーダンス部112
の圧電層は、コンデンサをそれぞれ形成する。このと
き、高インピーダンス部112の圧電層の長さは、低イ
ンピーダンス部111の各圧電層より長く、かつ厚さは
同じである。また、低インピーダンス部111におい
て、各圧電層が形成するコンデンサは並列接続となる。
したがって、低インピーダンス部111の容量は、高イ
ンピーダンス部112の容量よりも大きくなり、力係数
A1は力係数A2よりも大きくなる。このため、図2に
おいては、2つの等価理想変成器で昇圧されることにな
る。また圧電トランスでは等価質量mと等価コンプライ
アンスCからなる直列共振回路を含むため、特に負荷抵
抗の値が大きい場合に出力電圧は変成器の変成比以上に
大きな値となる(後述の実施形態でも同様)。
FIG. 2 is a diagram showing a lumped constant approximation equivalent circuit near the resonance frequency of the piezoelectric transformer of this embodiment.
In FIG. 2, the equivalent circuits have the capacities Cd1 and Cd2, the equivalent mass m, the equivalent compliance on the input side and the output side, respectively.
C, including equivalent mechanical resistance Rm. The input-side force coefficient A1 and the output-side force coefficient A2 that determine the step-up ratio of the piezoelectric transformer are proportional to the capacities Cd1 and Cd2, respectively. Binding capacity Cd1,
Cd2 is the low impedance part (input part) 1 of the piezoelectric transformer
11 and the high-impedance section (output section) 112 respectively. FIG.
In the piezoelectric transformer shown in FIG.
1 and the high impedance portion 112
Form a capacitor. At this time, the length of the piezoelectric layer of the high impedance portion 112 is longer than that of each piezoelectric layer of the low impedance portion 111, and the thickness is the same. In the low impedance section 111, the capacitors formed by the respective piezoelectric layers are connected in parallel.
Therefore, the capacity of the low impedance section 111 is larger than the capacity of the high impedance section 112, and the force coefficient A1 is larger than the force coefficient A2. Therefore, in FIG. 2, the voltage is boosted by two equivalent ideal transformers. Also, since the piezoelectric transformer includes a series resonance circuit composed of the equivalent mass m and the equivalent compliance C, the output voltage becomes a value larger than the transformation ratio of the transformer, particularly when the value of the load resistance is large. ).

【0022】図3の(a)〜(c)に、本実施形態の圧
電トランスの動作特性を負荷抵抗Roの関数として示す。
これらの関係はメイソン(Mason)の等価回路モデルに
基づいて求められる。図3の(a)に示すように、本実
施形態の圧電トランスでは、約100kΩの負荷抵抗値
付近で共振周波数がステップ状に変化している。図3の
(b)は圧電トランスの昇降圧特性を示す。図3の
(c)は圧電トランスの効率の変化を示す。この図に示
すように、上記負荷抵抗値10kΩ付近で最大効率を示
し、そこから離れるにしたがって効率が低下している。
FIGS. 3A to 3C show the operating characteristics of the piezoelectric transformer according to the present embodiment as a function of the load resistance Ro.
These relationships are obtained based on Mason's equivalent circuit model. As shown in FIG. 3A, in the piezoelectric transformer of the present embodiment, the resonance frequency changes stepwise around a load resistance value of about 100 kΩ. FIG. 3B shows the step-up / step-down characteristics of the piezoelectric transformer. FIG. 3C shows a change in efficiency of the piezoelectric transformer. As shown in this figure, the maximum efficiency is exhibited near the load resistance value of 10 kΩ, and the efficiency decreases as the distance from the load resistance increases.

【0023】本実施形態の圧電トランスは低インピーダ
ンス部111と、高インピーダンス部112において、
それぞれの圧電層の分極方向が平行となるように圧電層
を形成するため、低インピーダンス部111と高インピ
ーダンス部112の接合部に応力が加わらず、強度の低
下を招くことがない。さらに、低インピーダンス部、高
インピーダンス部の双方において縦効果(k33)を用い
て電気機械エネルギー変換を行うため、高い昇圧比が実
現できる。
In the piezoelectric transformer of the present embodiment, the low impedance section 111 and the high impedance section 112
Since the piezoelectric layers are formed such that the polarization directions of the piezoelectric layers are parallel to each other, no stress is applied to the joint between the low-impedance section 111 and the high-impedance section 112, and the strength does not decrease. Further, since the electromechanical energy conversion is performed using the longitudinal effect (k33) in both the low impedance section and the high impedance section, a high boost ratio can be realized.

【0024】次に、本実施形態の圧電トランスの製造方
法について説明する。まずグリーンシートを作製する。
すなわち、圧電材料としてPZT系圧電セラミック粉末
を有機バインダーと共に溶媒中に分散しスラリーとし、
このスラリーを乾燥させ、厚さ40μmのグリーンシー
トを作製する。その後,グリーンシートを熱プレス機で
積層圧着するために必要な所定の形状に切断する。次
に、内部電極層となるグリーンシートを、前述のグリー
ンシート上にプラチナ(Pt)、バインダー及び有機溶
剤からなるPtペーストをスクリーン印刷法により印刷
して作製する。このPtペースト部分が内部電極17部
分に該当する。
Next, a method for manufacturing the piezoelectric transformer of the present embodiment will be described. First, a green sheet is prepared.
That is, a PZT-based piezoelectric ceramic powder as a piezoelectric material is dispersed in a solvent together with an organic binder to form a slurry,
The slurry is dried to produce a green sheet having a thickness of 40 μm. Thereafter, the green sheet is cut into a predetermined shape required for laminating and pressing by a hot press machine. Next, a green sheet serving as an internal electrode layer is prepared by printing a Pt paste including platinum (Pt), a binder, and an organic solvent on the above-described green sheet by a screen printing method. This Pt paste portion corresponds to the internal electrode 17 portion.

【0025】その後、グリーンシートを所定の組み合わ
せで積層して圧電層を作製する。図4は、グリーンシー
トを積層する工程から圧電層を作製するまでの工程を示
した図である。図4の(a)には、上記の方法で作製さ
れたグリーンシート61と、Ptペースト63をスクリ
ーン印刷法により印刷されたグリーンシート62とが示
されている。このとき、図4の(a)に示すように、グ
リーンシート62において、Ptペースト63はグリー
ンシート62の上面全体に対して印刷せず、グリーンシ
ート62の幅方向の一方の端部において帯状に空白部分
を残すように印刷する。すなわち、グリーンシート62
の上面において、電極を形成しない領域を設ける。
Thereafter, the green sheets are laminated in a predetermined combination to produce a piezoelectric layer. FIG. 4 is a diagram showing the steps from the step of laminating the green sheets to the step of producing the piezoelectric layer. FIG. 4A shows a green sheet 61 produced by the above method and a green sheet 62 on which a Pt paste 63 is printed by a screen printing method. At this time, as shown in FIG. 4A, in the green sheet 62, the Pt paste 63 is not printed on the entire upper surface of the green sheet 62, but is formed in a band shape at one end in the width direction of the green sheet 62. Print to leave blank space. That is, the green sheet 62
Is provided with a region on which no electrode is formed.

【0026】グリーンシート作製後、図4の(a)に示
すように、これらのグリーンシート61、62を所定の
組み合わせに従い重ねた後、熱プレス機にて積層圧着
し、図4の(b)に示すように一体のグリーン積層体6
5を形成する。ここで、Ptペースト63が印刷された
グリーンシート62は図4の(a)に示すように、電極
を形成しない領域が交互に反対方向になるようにグリー
ンシート62を積層する。これにより、できあがった内
部電極層が交互に厚さ方向の主面に達するようになる。
このグリーン積層体65を650℃で空気中で熱処理し
て脱バインダーを行う。この後、1200℃で2時間焼
成した後、図4の(c)に示すようにダイシングソーに
より所定の形状に切断して内部電極17を含む低インピ
ーダンス部111の圧電層14と高インピーダンス部1
12の圧電層15とを一体で作製する。
After the green sheets are produced, as shown in FIG. 4A, these green sheets 61 and 62 are stacked in accordance with a predetermined combination, and then laminated and pressed by a hot press machine. As shown in FIG.
5 is formed. Here, on the green sheet 62 on which the Pt paste 63 is printed, as shown in FIG. 4A, the green sheets 62 are laminated such that the areas where the electrodes are not formed are alternately opposite. Thus, the completed internal electrode layers alternately reach the main surface in the thickness direction.
The green laminate 65 is heat-treated at 650 ° C. in the air to remove the binder. Then, after firing at 1200 ° C. for 2 hours, the piezoelectric layer 14 of the low impedance portion 111 including the internal electrode 17 and the high impedance portion 1 are cut by a dicing saw into a predetermined shape as shown in FIG.
Twelve piezoelectric layers 15 are integrally formed.

【0027】その後、圧電層14の端面(厚さ方向に垂
直となる端面)に外部電極13U、13Dを、圧電層1
5の端面(長さ方向に垂直となる端面)に外部電極15
を焼き付けする。そして、電極13U、13D、16の
端子間に3kV/mmの直流電圧を印化し、低インピーダンス
部111、高インピーダンス部112それぞれの圧電層
14、15において同時に分極を行う。
Thereafter, external electrodes 13U and 13D are provided on the end faces (end faces perpendicular to the thickness direction) of the piezoelectric layer 14,
An external electrode 15 is attached to the end face
Baking. Then, a DC voltage of 3 kV / mm is impressed between the terminals of the electrodes 13U, 13D, and 16 to simultaneously polarize the piezoelectric layers 14 and 15 of the low impedance portion 111 and the high impedance portion 112, respectively.

【0028】ここでは、PZT系圧電材料とプラチナと
を用いて圧電層を形成したが、圧電性を有する圧電材料
と、それと一体焼成可能である電極材料とを用いて、圧
電層を形成することもできる。また、グリーン積層体6
5を焼成し、分極処理を施した後、ダイシングソーによ
り所定の形状に切断し、端面に外部電極を焼き付けする
ことにより圧電トランスを作製するようにしてもよい。
Here, the piezoelectric layer is formed using a PZT-based piezoelectric material and platinum. However, the piezoelectric layer may be formed using a piezoelectric material having piezoelectricity and an electrode material that can be integrally fired therewith. Can also. Green laminate 6
After firing and polarization treatment, the piezoelectric transformer may be cut into a predetermined shape by a dicing saw and an external electrode may be baked on an end face to produce a piezoelectric transformer.

【0029】上記のような方法で、低インピーダンス部
において長さが19mm、圧電層数が7、高インピーダン
ス部において長さが19mm、圧電層数が1で、全体の長
さが38mm、幅が7mm、厚さが1mmとなる圧電トランス
を作製した。このように作製した圧電トランスの長さ方
向の縦振動二次モードの共振周波数は、アドミタンスの
周波数特性から76kHzと測定された。この圧電トラン
スに100kΩの負荷抵抗を出力部(接続端子16xと
接続端子13yの間)に接続を行ったところ、入力電圧
30Vに対して210Vの出力が得られ、このときの出力
電力は0.5Wであった。
In the above method, the length of the low impedance portion is 19 mm, the number of piezoelectric layers is 7, and the length of the high impedance portion is 19 mm, the number of piezoelectric layers is 1, the overall length is 38 mm, and the width is 38 mm. A piezoelectric transformer having a thickness of 7 mm and a thickness of 1 mm was manufactured. The resonance frequency of the longitudinal secondary mode in the longitudinal direction of the piezoelectric transformer thus manufactured was measured as 76 kHz from the frequency characteristics of admittance. When a load resistance of 100 kΩ was connected to the output portion (between the connection terminal 16x and the connection terminal 13y) of this piezoelectric transformer, an output of 210V was obtained for an input voltage of 30V, and the output power at this time was 0.3V. It was 5W.

【0030】次に、圧電トランスの駆動方法について説
明する。図5は、一波長が棒状振動子の長さと等しい振
動モードである長さ方向の縦振動二次モードでの棒状振
動子の変位と応力の分布を示した図である。図に示すよ
うに、棒状振動子41の両端から4分の1だけ内側に振
動の節が存在している。したがって、圧電トランス全体
を1つの棒状振動子41に対応させると、長さ方向の縦
振動二次モードで圧電トランスを駆動するときは、圧電
トランスの長さをLとすると、低インピーダンス部11
1の外部接続端子13x、13yを圧電トランスの長さ
方向の一端面からL/4の位置に配置するのが好ましい
ことがわかる。すなわち、この位置に外部接続端子13
x、13yを接続し、長さ方向の縦振動二次モードの共
振周波数で圧電トランスを駆動することにより、低イン
ピーダンス部111において外部接続端子13x、13
yは振動に影響を与えない。このため、外部接続端子1
3x、13yの接続による振動エネルギーの損失が除去
される。
Next, a method of driving the piezoelectric transformer will be described. FIG. 5 is a diagram showing the distribution of the displacement and stress of the rod-shaped vibrator in the longitudinal longitudinal secondary mode in which one wavelength is equal to the length of the rod-shaped vibrator. As shown in the drawing, a node of vibration exists inside the rod-shaped vibrator 41 by one quarter from both ends. Therefore, when the entire piezoelectric transformer is made to correspond to one rod-shaped vibrator 41, when driving the piezoelectric transformer in the longitudinal longitudinal vibration secondary mode, if the length of the piezoelectric transformer is L, the low impedance portion 11
It can be seen that it is preferable to arrange the one external connection terminal 13x, 13y at a position of L / 4 from one end face in the length direction of the piezoelectric transformer. That is, the external connection terminal 13 is located at this position.
x, 13y, and driving the piezoelectric transformer at the resonance frequency of the longitudinal longitudinal secondary mode in the longitudinal direction, the external connection terminals 13x, 13
y does not affect the vibration. Therefore, the external connection terminal 1
The loss of vibration energy due to the connection of 3x and 13y is eliminated.

【0031】また、図6は、振動の半波長が棒状振動子
の長さと等しくなる長さ方向の縦振動一次モードでの棒
状振動子の変位と応力の分布を示した図である。図6に
示すように、この場合は棒状振動子41の中心に振動の
節が存在する。したがって、外部接続端子13x、13
yを、圧電トランスの長さ方向の中心の位置に配置し、
長さ方向の縦振動一次モードで駆動してもよい。圧電ト
ランスを縦振動一次モードで駆動することにより、縦振
動二次モードの場合と比較して、圧電トランスの形状が
同じであれば、縦振動二次モードの場合よりも駆動周波
数を低くできる。また、駆動周波数が同じであれば、よ
り圧電トランスを小型化できる。また、圧電トランスを
長さ方向の縦振動一次モードで駆動する場合、低インピ
ーダンス部111を長くし、高インピーダンス部112
を短くすることで、縦振動二次モードを抑制でき、さら
に昇圧比を大きくすることができる。
FIG. 6 is a diagram showing the distribution of the displacement and stress of the rod-shaped vibrator in the longitudinal longitudinal primary mode in which the half wavelength of the vibration is equal to the length of the rod-shaped vibrator. As shown in FIG. 6, in this case, a vibration node exists at the center of the rod-shaped vibrator 41. Therefore, the external connection terminals 13x, 13
y is located at the center of the piezoelectric transformer in the longitudinal direction,
It may be driven in the longitudinal longitudinal primary mode. By driving the piezoelectric transformer in the longitudinal vibration primary mode, the drive frequency can be lower than in the case of the longitudinal vibration secondary mode if the shape of the piezoelectric transformer is the same as in the case of the longitudinal vibration secondary mode. If the driving frequency is the same, the size of the piezoelectric transformer can be further reduced. When the piezoelectric transformer is driven in the longitudinal longitudinal primary mode in the longitudinal direction, the low impedance section 111 is lengthened and the high impedance section 112 is driven.
, The longitudinal vibration secondary mode can be suppressed, and the boost ratio can be further increased.

【0032】図7に、図1に示す圧電トランスにおいて
高インピーダンス部112の圧電層を積層構造とした本
実施形態における別の例を示す。
FIG. 7 shows another example of the present embodiment in which the piezoelectric layer of the high impedance portion 112 in the piezoelectric transformer shown in FIG. 1 has a laminated structure.

【0033】図7において、高インピーダンス部112
は互いに分極方向が逆となる3つの圧電層で構成され
る。高インピーダンス部112の各圧電層の分極方向
は、低インピーダンス部111の分極方向と平行で、か
つ、隣接する圧電層における分極方向が互いに逆向きと
なるように形成される。
In FIG. 7, high impedance section 112
Is composed of three piezoelectric layers whose polarization directions are opposite to each other. The polarization direction of each piezoelectric layer of the high impedance portion 112 is formed so as to be parallel to the polarization direction of the low impedance portion 111, and the polarization directions of adjacent piezoelectric layers are opposite to each other.

【0034】図7に示す圧電トランスにおいて、低イン
ピーダンス部111の下側の電極13Dは高インピーダ
ンス部112側まで延長し、さらに高インピーダンス部
112において、電極13Dと対向する主面に外部電極
71が設けられている。高インピーダンス部112の圧
電層間には内部電極17が設けられ、それらの内部電極
は外部電極71または外部電極13Dに対して交互に接
続される。また、電極71には出力電圧を取り出すため
の外部接続端子71xが接続される。
In the piezoelectric transformer shown in FIG. 7, the lower electrode 13D of the low impedance portion 111 extends to the high impedance portion 112 side. In the high impedance portion 112, an external electrode 71 is provided on the main surface facing the electrode 13D. Is provided. Internal electrodes 17 are provided between the piezoelectric layers of the high impedance section 112, and these internal electrodes are alternately connected to the external electrodes 71 or the external electrodes 13D. The electrode 71 is connected to an external connection terminal 71x for extracting an output voltage.

【0035】このように、低インピーダンス部111と
高インピーダンス部112とを複数の圧電層で構成し、
これらの圧電層の数を調整することにより、所望の昇圧
比が得られ、かつ、負荷とのマッチングを取ることがで
きる。この場合、高インピーダンス部112の外部接続
端子71xを長さ方向の端からL/4の位置に配置する
ことにより、外部接続端子71xによる振動への影響を
なくすことができる。
As described above, the low impedance section 111 and the high impedance section 112 are constituted by a plurality of piezoelectric layers,
By adjusting the number of these piezoelectric layers, a desired step-up ratio can be obtained, and matching with a load can be achieved. In this case, by arranging the external connection terminal 71x of the high impedance portion 112 at a position of L / 4 from the end in the length direction, it is possible to eliminate the influence of the external connection terminal 71x on vibration.

【0036】なお、本実施の形態では、低インピーダン
ス部111及び高インピーダンス部112に用いた圧電
材料は同じであったが、低インピーダンス部111と高
インピーダンス部112とでそれぞれ別の種類の圧電材
料を用いることもできる。例えば、低インピーダンス部
111または高インピーダンス部112の一方にチタン
酸鉛系圧電材料を用い、他方に誘電率の大きいジルコン
チタン酸鉛系圧電材料を用いることにより高い昇圧比を
得ることができる。後述の実施形態でも同様である。
In this embodiment, the piezoelectric materials used for the low impedance section 111 and the high impedance section 112 are the same, but different types of piezoelectric material are used for the low impedance section 111 and the high impedance section 112, respectively. Can also be used. For example, a high step-up ratio can be obtained by using a lead titanate-based piezoelectric material for one of the low impedance section 111 and the high impedance section 112 and using a lead zircon titanate-based piezoelectric material having a large dielectric constant for the other. The same applies to the embodiments described later.

【0037】(実施の形態2)図8に実施の形態2の圧
電トランスの斜視図を示す。本実施形態の圧電トランス
は、図1に示す圧電トランスにおいて、低インピーダン
ス部111と、高インピーダンス部112との間に絶縁
層81を設けている。圧電トランスは、出力電圧を取り
出すために、高インピーダンス部112の電極16と対
向する端面に電極16bを有する。この電極16bには
外部接続端子16yが接続される。なお、本実施形態で
は、圧電トランスの低インピーダンス部111の圧電層
の積層数は7層としている。
(Embodiment 2) FIG. 8 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to Embodiment 2. FIG. In the piezoelectric transformer of the present embodiment, the insulating layer 81 is provided between the low impedance section 111 and the high impedance section 112 in the piezoelectric transformer shown in FIG. The piezoelectric transformer has an electrode 16b on an end face of the high impedance portion 112 facing the electrode 16 for extracting an output voltage. An external connection terminal 16y is connected to the electrode 16b. In this embodiment, the number of laminated piezoelectric layers of the low impedance section 111 of the piezoelectric transformer is seven.

【0038】このように構成される圧電トランスでは、
外部接続端子13x、13yを介して電極13U、13
Dに高周波電圧が入力される。この高周波電圧が入力さ
れると、圧電効果により低インピーダンス部111で縦
振動が発生し、この振動に伴い高インピーダンス部11
2に振動が発生する。高インピーダンス部112では、
この振動が電気エネルギーに変換され、電極16と電極
16bとの間に電圧が誘起される。電極16と電極16
bとの間に誘起された電圧は外部接続端子16x、16
yを介して出力電圧として取り出される。
In the piezoelectric transformer configured as described above,
Electrodes 13U, 13 via external connection terminals 13x, 13y
A high-frequency voltage is input to D. When this high-frequency voltage is input, longitudinal vibration occurs in the low impedance section 111 due to the piezoelectric effect, and the high impedance section 11
2 generates vibration. In the high impedance section 112,
This vibration is converted into electric energy, and a voltage is induced between the electrode 16 and the electrode 16b. Electrode 16 and electrode 16
b is applied to the external connection terminals 16x, 16x
It is taken out as an output voltage via y.

【0039】以上のように、本実施形態の圧電トランス
では、低インピーダンス部111と高インピーダンス部
112とを絶縁することにより圧電トランスの入力部と
出力部とを電気的に分離できる。
As described above, in the piezoelectric transformer of the present embodiment, the input section and the output section of the piezoelectric transformer can be electrically separated by insulating the low impedance section 111 and the high impedance section 112.

【0040】以下に、本実施形態の圧電トランスの製造
方法について図9を用いて説明する。まず、実施の形態
1で説明した手順と同様の手順で圧電層または電極層と
なるグリーンシートを作製する。
Hereinafter, a method for manufacturing the piezoelectric transformer of this embodiment will be described with reference to FIG. First, a green sheet to be a piezoelectric layer or an electrode layer is manufactured in the same procedure as that described in the first embodiment.

【0041】グリーンシート作製後、図9の(a)に示
すように圧電層または電極層となるグリーンシート6
1、62を所定の組み合わせに従い重ねた後、熱プレス
機にて積層接着し、図9の(b)に示す一体のグリーン
積層体を形成する。このグリーン積層体を650℃で空
気中で熱処理して脱バインダーを行う。その後、グリー
ン積層体を1200℃、2時間焼成した後、ダイシング
ソーにより所定の形状に切断して低インピーダンス部1
7を作製する。
After the production of the green sheet, as shown in FIG. 9A, the green sheet 6 serving as a piezoelectric layer or an electrode layer is formed.
After laminating 1, 62 according to a predetermined combination, they are laminated and bonded by a hot press machine to form an integral green laminate shown in FIG. 9B. The green laminate is heat-treated at 650 ° C. in air to remove the binder. Then, after firing the green laminate at 1200 ° C. for 2 hours, the green laminate is cut into a predetermined shape by a dicing saw to form a low impedance portion 1.
7 is produced.

【0042】また、圧電材料としてPZT系圧電セラミッ
ク粉末を所定の形状になるよう1200℃、2時間焼成
し、高インピーダンス部の圧電層を作製し(図9の
(c))、これをダイシングソーにより所定の形状に切
断して、端面に電極を付加して高インピーダンス部15
を作製する。
Also, a PZT-based piezoelectric ceramic powder as a piezoelectric material is fired at 1200 ° C. for 2 hours so as to have a predetermined shape to produce a piezoelectric layer having a high impedance portion (FIG. 9C). Cut into a predetermined shape, and electrodes are added to the end faces to form a high impedance portion 15.
Is prepared.

【0043】その後、図9の(d)に示すように低イン
ピーダンス部17と高インピーダンス部15とを絶縁体
97を介して圧着し、焼成する。その後、図9の(e)
に示す圧電トランスの圧電層の所定の端面に外部電極を
焼き付けし、電極端子間に6kV/mmの直流電圧を印化し、
高インピーダンス部15、低インピーダンス部17をそ
れぞれ同時に分極する。
After that, as shown in FIG. 9D, the low impedance portion 17 and the high impedance portion 15 are press-bonded via the insulator 97 and fired. Then, FIG.
An external electrode is baked on a predetermined end face of the piezoelectric layer of the piezoelectric transformer shown in the above, and a DC voltage of 6 kV / mm is imprinted between the electrode terminals.
The high impedance section 15 and the low impedance section 17 are simultaneously polarized.

【0044】上記の方法で以下のような圧電トランスを
作製した。すなわち、低インピーダンス部111におい
て長さが19mm、圧電層数が21、高インピーダンス部
112において長さが19mm、圧電層数が1、圧電トラ
ンス全体の長さが38mmとなる圧電トランスを作製し
た。また、絶縁層81として未分極の圧電層を低インピ
ーダンス部111と高インピーダンス部112の境界部
に0.3mmの厚さで形成した。圧電トランスの幅、厚さ
はそれぞれ7mm、1mmとした。この圧電トランスの長さ
方向の縦振動二次モードの共振周波数は、アドミタンス
の周波数特性から77kHzと測定された。この圧電トラ
ンスに100kΩの負荷抵抗を出力部(電極16と電極
16bの間)に接続したところ、入力電圧30Vに対し
て580Vの出力が得られ、このときの出力電力は3.2
Wであった。
The following piezoelectric transformer was manufactured by the above method. That is, a piezoelectric transformer having a length of 19 mm in the low impedance part 111 and 21 piezoelectric layers, a length of 19 mm in the high impedance part 112, one piezoelectric layer, and a total length of 38 mm for the piezoelectric transformer was manufactured. An unpolarized piezoelectric layer was formed as the insulating layer 81 at a boundary between the low impedance section 111 and the high impedance section 112 with a thickness of 0.3 mm. The width and thickness of the piezoelectric transformer were 7 mm and 1 mm, respectively. The resonance frequency of the longitudinal vibration secondary mode in the length direction of the piezoelectric transformer was measured to be 77 kHz from the frequency characteristics of admittance. When a load resistance of 100 kΩ is connected to the output section (between the electrode 16 and the electrode 16b) of this piezoelectric transformer, an output of 580 V is obtained for an input voltage of 30 V, and the output power at this time is 3.2.
W.

【0045】本実施形態においても実施の形態1と同様
に、長さLの圧電トランスにおいて、低インピーダンス
部111の外部接続端子13x、13yを圧電トランス
の長さ方向の端面からL/4の位置に配置し、圧電トラ
ンスを長さ方向の縦振動二次モードの共振周波数で駆動
する。これにより、低インピーダンス部111の外部接
続端子13x、13yの振動への影響を除去できる。
In this embodiment, similarly to the first embodiment, in the piezoelectric transformer having the length L, the external connection terminals 13x and 13y of the low impedance portion 111 are positioned at L / 4 from the longitudinal end face of the piezoelectric transformer. , And the piezoelectric transformer is driven at the resonance frequency of the longitudinal longitudinal secondary mode in the longitudinal direction. Thereby, the influence of the low impedance section 111 on the vibration of the external connection terminals 13x and 13y can be removed.

【0046】また、本実施形態の圧電トランスを、圧電
トランスの長さ方向の長さが半波長と等しい振動モード
である長さ方向の縦振動一次モードで駆動してもよい。
この場合、圧電トランスの形状が同じであれば、縦振動
二次モードの場合よりも駆動周波数を低くでき、駆動周
波数が同じであれば縦振動二次モードの場合よりも圧電
トランスを小型化できる。この場合、低インピーダンス
部111を長くし、高インピーダンス部112を短くす
ることで、縦振動二次モードを抑制でき、さらに、昇圧
比を大きくすることができる。また、このときは、高イ
ンピーダンス部112の外部接続端子103x、103
yを、外部接続端子103x、103yが振動に悪影響
を与えないように長さ方向の端からL/4の位置に配置
する。
Further, the piezoelectric transformer of this embodiment may be driven in a longitudinal longitudinal primary mode, which is a vibration mode in which the length of the piezoelectric transformer in the longitudinal direction is equal to a half wavelength.
In this case, if the shape of the piezoelectric transformer is the same, the drive frequency can be lower than in the case of the secondary mode of longitudinal vibration, and if the drive frequency is the same, the piezoelectric transformer can be made smaller than in the case of the secondary mode of longitudinal vibration. . In this case, by increasing the length of the low impedance section 111 and shortening the length of the high impedance section 112, the longitudinal vibration secondary mode can be suppressed, and the boost ratio can be increased. Also, at this time, the external connection terminals 103x, 103
y is arranged at a position of L / 4 from the end in the longitudinal direction so that the external connection terminals 103x and 103y do not adversely affect the vibration.

【0047】図10に、図8に示す圧電トランスにおい
て高インピーダンス部112を積層構造とした本実施形
態における別の例を示す。この様に、圧電トランスを複
数の圧電層と、内部電極104と、外部電極102、1
03とで構成することにより、所望の昇圧比が得られ、
且つ負荷とのマッチングを取ることができる。
FIG. 10 shows another example of the present embodiment in which the high-impedance portion 112 has a laminated structure in the piezoelectric transformer shown in FIG. As described above, the piezoelectric transformer includes a plurality of piezoelectric layers, the internal electrode 104, the external electrodes 102,
03, a desired boost ratio can be obtained,
In addition, matching with the load can be obtained.

【0048】(実施の形態3)図11に実施の形態3の
圧電トランスの斜視図を示す。実施の形態1または実施
の形態2の圧電トランスでは、長さ方向に分極方向を持
つ低インピーダンス部111と高インピーダンス部11
2とを、長さ方向に接続して圧電トランスを構成してい
た。これに対し、本実施形態の圧電トランスは、長さ方
向に分極方向を持つ低インピーダンス部111と高イン
ピーダンス部112とを厚さ方向に接続して構成してい
る。
Third Embodiment FIG. 11 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a third embodiment. In the piezoelectric transformer according to the first or second embodiment, the low impedance portion 111 and the high impedance portion 11 having a polarization direction in the length direction are provided.
2 were connected in the longitudinal direction to form a piezoelectric transformer. On the other hand, the piezoelectric transformer of the present embodiment is configured by connecting a low impedance section 111 and a high impedance section 112 having a polarization direction in the length direction in the thickness direction.

【0049】図11に示すように、圧電トランスは、低
インピーダンス部111と、その低インピーダンス部1
12の厚さ方向に接続された高インピダーンス部112
とを有する。圧電トランスは、その長さ方向に垂直な端
面に電極116R、116Lを、低インピーダンス部1
11の幅方向に垂直な端面に電極115a、115bを
有する。ここで、電極115bと電極116L、116
Rとは電気的に接続されている。さらに、圧電トランス
は、高インピーダンス部112において、低インピーダ
ンス部111との境界面と逆の主面に外部電極114を
有する。低インピーダンス部111は、8つの圧電層
と、7つの内部電極17とを有する。さらに、電極11
5a、115bにはそれぞれ外部接続端子115x、1
15yが、電極114には外部接続端子114xが接続
される。
As shown in FIG. 11, the piezoelectric transformer includes a low impedance section 111 and its low impedance section 1.
12 high impedance section 112 connected in the thickness direction
And The piezoelectric transformer has electrodes 116R and 116L on its end surface perpendicular to the longitudinal direction, and a low impedance portion 1
Electrodes 115a and 115b are provided on end faces perpendicular to the width direction of No. 11. Here, the electrode 115b and the electrodes 116L, 116
R is electrically connected. Further, the piezoelectric transformer has an external electrode 114 on a main surface of the high impedance portion 112 opposite to a boundary surface with the low impedance portion 111. The low impedance section 111 has eight piezoelectric layers and seven internal electrodes 17. Further, the electrode 11
5a and 115b are connected to external connection terminals 115x and 1 respectively.
The electrode 114 is connected to the external connection terminal 114x.

【0050】低インピーダンス部111と高インピーダ
ンス部112は、長さ方向に分極されている。低インピ
ーダンス部111の各圧電層は、隣接する圧電層間で互
いに逆向きとなるように分極され、また内部電極17は
電極115a、115bのいずれかに交互に接続されて
いる。
The low impedance section 111 and the high impedance section 112 are polarized in the length direction. Each piezoelectric layer of the low-impedance portion 111 is polarized so as to be opposite to each other between adjacent piezoelectric layers, and the internal electrodes 17 are alternately connected to one of the electrodes 115a and 115b.

【0051】以上のように構成される圧電トランスに対
して、入力電圧は外部接続端子115x、115yを介
して電極115a、115bに印加される。このとき、
電極115a(外部接続端子115x)を基準電位側と
する。入力電圧が印加されると、圧電トランスの低イン
ピーダンス部111が長さ方向に振動し、これに伴い高
インピーダンス部112が長さ方向に振動する。高イン
ピーダンス部112において、この振動エネルギーが電
気エネルギーに変換され、電極115a、114から外
部接続端子115x、114xを介して出力電圧が取り
出される。
The input voltage to the piezoelectric transformer configured as described above is applied to the electrodes 115a and 115b via the external connection terminals 115x and 115y. At this time,
The electrode 115a (external connection terminal 115x) is on the reference potential side. When an input voltage is applied, the low impedance portion 111 of the piezoelectric transformer vibrates in the length direction, and accordingly, the high impedance portion 112 vibrates in the length direction. In the high impedance section 112, the vibration energy is converted into electric energy, and an output voltage is extracted from the electrodes 115a and 114 via the external connection terminals 115x and 114x.

【0052】以下に、本実施形態の圧電トランスの製造
方法について図12を用いて説明する。まず、前述と同
様の方法で圧電層または電極層となるグリーンシートを
作製する。電極層となるグリーンシートにはPtペースト
をスクリーン印刷法により印刷するが、本実施形態の場
合、図12の(a)に示すように、Ptペースト63はグ
リーンシート61上に所定長だけ隔てて帯状に印刷され
る。このとき、帯状のPtペースト63の一端はグリーン
シート61上の幅方向の一方の端にのみ達っするように
形成する。
Hereinafter, a method for manufacturing the piezoelectric transformer of this embodiment will be described with reference to FIG. First, a green sheet to be a piezoelectric layer or an electrode layer is prepared in the same manner as described above. The Pt paste is printed on the green sheet serving as the electrode layer by a screen printing method. In the case of the present embodiment, the Pt paste 63 is separated from the green sheet 61 by a predetermined length as shown in FIG. Printed in a band. At this time, one end of the band-shaped Pt paste 63 is formed so as to reach only one end in the width direction on the green sheet 61.

【0053】次に、図12の(a)に示すようにグリー
ンシート67を所定の組み合わせに従い重ねた後、熱プ
レス機にて積層接着し、図12の(b)に示す一体のグ
リーン積層体を形成する。このとき、図12の(a)に
示すようにグリーンシート67は、そのPtペースト63
の帯状部分が端に達しない部分が交互に反対向きになる
ように積層される。その後、このグリーン積層体を65
0℃で空気中で熱処理して脱バインダーを行う。この
後、1200℃、2時間焼成した後、ダイシングソーに
より所定の形状に切断して、図12の(c)に示すよう
に低インピーダンス部14と高インピーダンス部15と
を一体に作製する。
Next, as shown in FIG. 12A, the green sheets 67 are stacked in accordance with a predetermined combination, and then laminated and bonded by a hot press, thereby forming an integrated green laminate shown in FIG. 12B. To form At this time, as shown in FIG. 12A, the green sheet 67 is
Are stacked in such a manner that the portions where the band-shaped portions do not reach the ends are alternately oriented in opposite directions. After that, the green laminate was
The binder is removed by heat treatment in air at 0 ° C. Thereafter, after baking at 1200 ° C. for 2 hours, the resultant is cut into a predetermined shape by a dicing saw, and a low impedance portion 14 and a high impedance portion 15 are integrally formed as shown in FIG.

【0054】その後、図12の(d)に示すように圧電
層の所定の端面に電極114、115a、115b、1
16L、116Rを焼き付けし、それらの電極間に6kV
/mmの直流電圧を印化し、低インピーダンス部111、
高インピーダンス部112のそれぞれにおいて同時に分
極を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 12D, electrodes 114, 115a, 115b, 1
16L and 116R are baked and 6kV is applied between their electrodes.
/ mm DC voltage, and the low impedance part 111,
Polarization is performed simultaneously in each of the high impedance portions 112.

【0055】上記の方法で、低インピーダンス部111
において長さが19mm、圧電層数が11、高インピーダ
ンス部において長さが19mm、圧電層数が1、全体の厚
さが3mm、全体の幅が7mmとなる圧電トランスを作製し
た。この圧電トランスの長さ方向の縦振動一次モードの
共振周波数は、アドミタンスの周波数特性から75kHz
と測定された。この圧電トランスに100kΩの負荷抵
抗を出力部(電極114と、電極116Lまたは116
Rとの間)に接続したところ、入力電圧30Vに対して
300Vの出力が得られ、このときの出力電力は0.9W
であった。
In the above method, the low impedance section 111
A piezoelectric transformer having a length of 19 mm, a number of piezoelectric layers of 11, a length of 19 mm in the high impedance portion, a number of piezoelectric layers of 1, a total thickness of 3 mm, and a total width of 7 mm was produced. The resonance frequency of the longitudinal vibration primary mode in the length direction of this piezoelectric transformer is 75 kHz from the frequency characteristics of admittance.
It was measured. A load resistance of 100 kΩ is applied to the output portion (electrode 114 and electrode 116L or 116L).
R), an output of 300 V is obtained for an input voltage of 30 V, and the output power at this time is 0.9 W
Met.

【0056】本実施形態の圧電トランスは、その長さ方
向の中心の位置に外部接続端子を接続し、長さ方向の縦
振動一次モードの共振周波数で駆動する。すなわち、低
インピーダンス部111と高インピーダンス部112の
外部接続端子115x、115y、114xを圧電トラ
ンスの長さ方向の中心の位置に配置し、長さ方向の縦振
動一次モードの共振周波数で圧電トランスを駆動すれ
ば、低インピーダンス部と高インピーダンス部において
外部接続端子115x、115y、114xの振動の影
響を低減できる。
The piezoelectric transformer according to the present embodiment is connected to an external connection terminal at the center position in the longitudinal direction, and is driven at the resonance frequency of the longitudinal longitudinal primary mode in the longitudinal direction. That is, the external connection terminals 115x, 115y, 114x of the low impedance section 111 and the high impedance section 112 are arranged at the center of the length of the piezoelectric transformer in the longitudinal direction, and the piezoelectric transformer is operated at the resonance frequency of the longitudinal vibration primary mode in the longitudinal direction. If driven, the influence of the vibration of the external connection terminals 115x, 115y, 114x can be reduced in the low impedance portion and the high impedance portion.

【0057】また、本実施形態の圧電トランスを縦振動
二次モードで振動させてもよい。この場合、前述のよう
に、長さLの圧電トランスにおいて低インピーダンス部
111の長さ方向の端からL/4の位置に外部接続端子
115x、115yを接続する。
Further, the piezoelectric transformer of this embodiment may be vibrated in the secondary mode of longitudinal vibration. In this case, as described above, the external connection terminals 115x and 115y are connected to the position of L / 4 from the longitudinal end of the low impedance portion 111 in the length L piezoelectric transformer.

【0058】さらに、本実施形態では、低インピーダン
ス部111と高インピーダンス部112とにおける圧電
層の厚さを同じにしたが、それぞれ厚さを変えてもよ
い。すなわち、圧電層の厚さを変えることにより、その
容量インピーダンスを変化させることができ、これによ
り負荷に適応させた圧電トランスの設計が行える。
Further, in the present embodiment, the thickness of the piezoelectric layer in the low impedance section 111 and the thickness of the piezoelectric layer in the high impedance section 112 are the same, but the thickness may be changed respectively. That is, by changing the thickness of the piezoelectric layer, the capacitance impedance thereof can be changed, and thus, a piezoelectric transformer can be designed that is adapted to the load.

【0059】図13に、図11に示す圧電トランスにお
ける高インピーダンス部112の圧電層を積層構造とし
た本実施形態における別の例を示す。図14は、この図
に示す圧電トランスの高インピーダンス部112側を上
面とした斜視図である。
FIG. 13 shows another example of the present embodiment in which the piezoelectric layer of the high impedance section 112 in the piezoelectric transformer shown in FIG. 11 has a laminated structure. FIG. 14 is a perspective view of the piezoelectric transformer shown in FIG.

【0060】圧電トランスの高インピーダンス部112
は、4つの圧電層で構成されている。これらの圧電層
は、低インピーダンス部111と同様に、隣接する圧電
層における分極方向は逆方向となるように長さ方向に分
極される。高インピーダンス部112の圧電層間には内
部電極17a、17b、17cが設けられ、それらの内
部電極17a…は交互に外部電極115bまたは外部電
極121に接続される。なお、電極115b、116
b、116R、116Lは電気的に接続されている。
High impedance section 112 of piezoelectric transformer
Is composed of four piezoelectric layers. Like the low impedance section 111, these piezoelectric layers are polarized in the length direction such that the polarization directions of the adjacent piezoelectric layers are opposite. Internal electrodes 17a, 17b, 17c are provided between the piezoelectric layers of the high impedance section 112, and these internal electrodes 17a are alternately connected to the external electrodes 115b or 121. The electrodes 115b and 116
b, 116R and 116L are electrically connected.

【0061】このように、低インピーダンス部111と
高インピーダンス部112とを複数の圧電層で構成し、
これらの圧電層の数を調整することにより、所望の昇圧
比が得られ、かつ、負荷とのマッチングを取ることがで
きる。
As described above, the low impedance section 111 and the high impedance section 112 are constituted by a plurality of piezoelectric layers,
By adjusting the number of these piezoelectric layers, a desired step-up ratio can be obtained, and matching with a load can be achieved.

【0062】(実施の形態4)図15に実施の形態4の
圧電トランスの斜視図を示す。本実施形態の圧電トラン
スは、入力部である低インピーダンス部111と、低イ
ンピーダンス部111と同じ厚さの出力部である高イン
ピーダンス部112とを厚さ方向に接続したものであ
り、さらに、低インピーダンス部111と高インピーダ
ンス部112との間に絶縁層135を有している。低イ
ンピーダンス部111は、長さ方向に分極され、隣接す
る層において分極方向が互いに逆向きとなる複数の圧電
層からなる。
(Fourth Embodiment) FIG. 15 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a fourth embodiment. The piezoelectric transformer according to the present embodiment is configured by connecting a low impedance section 111 as an input section and a high impedance section 112 as an output section having the same thickness as the low impedance section 111 in the thickness direction. An insulating layer 135 is provided between the impedance section 111 and the high impedance section 112. The low-impedance portion 111 is composed of a plurality of piezoelectric layers that are polarized in the length direction and the polarization directions of the adjacent layers are opposite to each other.

【0063】低インピーダンス部111においては、そ
の厚さ方向の主面のそれぞれに外部電極133、134
が接続され、それらの電極の間に、交互にそれらの電極
の一方に接続された内部電極17が設けられている。ま
た、高インピーダンス部112においては、その長さ方
向の主面のそれぞれに外部電極132R、132Lが接
続されている。
In the low impedance portion 111, external electrodes 133 and 134 are provided on the main surfaces in the thickness direction, respectively.
Are connected, and an internal electrode 17 alternately connected to one of the electrodes is provided between the electrodes. In the high impedance section 112, external electrodes 132R and 132L are connected to the respective main surfaces in the length direction.

【0064】このように構成される圧電トランスでは、
入力電圧を電極133と電極134との間に印加し、出
力電圧を電極132Rと電極132Lとから取り出す。
In the piezoelectric transformer configured as described above,
An input voltage is applied between the electrodes 133 and 134, and an output voltage is extracted from the electrodes 132R and 132L.

【0065】上記の構成で、低インピーダンス部111
において長さが20mm、圧電層数が11、高インピーダ
ンス部112において長さが20mm、圧電層数が1、全
体の厚さが3mm、幅が7mmの圧電トランスを作製した。
この圧電トランスの長さ方向の縦振動一次モードの共振
周波数は、アドミタンスの周波数特性から80kHzと測
定された。この圧電トランスに100kΩの負荷抵抗を
出力部に接続したところ、入力電圧30Vに対して25
0Vの出力が得られ、このときの出力電力は0.6Wであ
った。
In the above configuration, the low impedance section 111
A piezoelectric transformer having a length of 20 mm, a number of piezoelectric layers of 11, a high impedance section 112, a length of 20 mm, a number of piezoelectric layers of 1, a total thickness of 3 mm, and a width of 7 mm was produced.
The resonance frequency of the first mode of longitudinal vibration in the longitudinal direction of the piezoelectric transformer was measured to be 80 kHz from frequency characteristics of admittance. When a load resistance of 100 kΩ was connected to the output section of this piezoelectric transformer, the input voltage was 25 V for an input voltage of 30 V.
An output of 0 V was obtained, and the output power at this time was 0.6 W.

【0066】本実施形態の圧電トランスは、長さ方向の
縦振動一次モードの共振周波数で駆動する。このとき、
外部接続端子は圧電トランスの長さ方向の中心の位置に
接続する。また、圧電トランスを、長さ方向の縦振動二
次モードの共振周波数で駆動してもよい。このとき、圧
電トランスの長さをLとして、外部接続端子は圧電トラ
ンスの長さ方向の端面からL/4の長さの位置に接続す
る。
The piezoelectric transformer of the present embodiment is driven at the resonance frequency of the longitudinal longitudinal primary mode in the longitudinal direction. At this time,
The external connection terminal is connected to a central position in the length direction of the piezoelectric transformer. Further, the piezoelectric transformer may be driven at the resonance frequency of the longitudinal longitudinal secondary mode in the longitudinal direction. At this time, assuming that the length of the piezoelectric transformer is L, the external connection terminal is connected to a position at a length of L / 4 from the end face in the longitudinal direction of the piezoelectric transformer.

【0067】さらに、本実施形態では、低インピーダン
ス部と高インピーダンス部とを同じ厚さとしたが、それ
ぞれ厚さを変えれば、負荷に合わせた圧電トランスが得
られる。
Further, in this embodiment, the low impedance portion and the high impedance portion have the same thickness. However, if the thicknesses are changed, a piezoelectric transformer suitable for the load can be obtained.

【0068】図16に、図15に示す圧電トランスにお
いて高インピーダンス部112を複数の圧電層で構成し
たときの本実施形態における別の例を示す。
FIG. 16 shows another example of the present embodiment when the high impedance section 112 is composed of a plurality of piezoelectric layers in the piezoelectric transformer shown in FIG.

【0069】高インピーダンス部112は外部に電極1
41と電極142とを有し、内部に内部電極143を有
している。圧電層間には内部電極143が設けられ、そ
れらの内部電極143は交互に外部電極141または外
部電極142に接続されている。
The high-impedance section 112 is connected to the external electrode 1
41 and an electrode 142, and an internal electrode 143 inside. Internal electrodes 143 are provided between the piezoelectric layers, and the internal electrodes 143 are alternately connected to the external electrodes 141 or the external electrodes 142.

【0070】図16においては、高インピーダンス部1
12は3つの圧電層からなる。高インピーダンス部11
2の各圧電層は、低インピーダンス部111と同様に隣
接する圧電層における分極方向が逆向きとなるように長
さ方向に分極されている。
In FIG. 16, the high impedance section 1
Reference numeral 12 includes three piezoelectric layers. High impedance section 11
Each of the piezoelectric layers 2 is polarized in the longitudinal direction such that the polarization direction of the adjacent piezoelectric layer is opposite to that of the low impedance section 111.

【0071】このように、低インピーダンス部111と
高インピーダンス部112とを複数の圧電層で構成し、
これらの圧電層の数を調整することにより、所望の昇圧
比が得られ、かつ、負荷とのマッチングを取ることがで
きる。
As described above, the low impedance section 111 and the high impedance section 112 are constituted by a plurality of piezoelectric layers,
By adjusting the number of these piezoelectric layers, a desired step-up ratio can be obtained, and matching with a load can be achieved.

【0072】(実施の形態5)図17に実施の形態5の
圧電トランスの斜視図を示す。実施の形態4の圧電トラ
ンスでは、高インピーダンス部112において、出力電
圧用の電極132L、132Rを高インピーダンス部1
12の長さ方向に垂直な端面に接続していたが、本実施
形態の圧電トランスでは、低インピーダンス部111と
の接続面と反対側にある主面側に電極151L、151
Rを設けている。
(Fifth Embodiment) FIG. 17 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a fifth embodiment. In the piezoelectric transformer according to the fourth embodiment, in the high impedance section 112, the output voltage electrodes 132L and 132R are connected to the high impedance section 1
12 is connected to the end face perpendicular to the length direction, but in the piezoelectric transformer of the present embodiment, the electrodes 151L, 151 are provided on the main surface side opposite to the connection surface with the low impedance portion 111.
R is provided.

【0073】このような構成に基づき、低インピーダン
ス部111において長さが19mm、圧電層数が15、高
インピーダンス部112において長さが19mm、圧電層
数が1、全体の厚さが3mm、幅が5mmとなる圧電トラン
スを作製した。この圧電トランスの長さ方向の縦振動一
次モードの共振周波数は、アドミタンスの周波数特性か
ら76kHzと測定された。この圧電トランスに100kΩ
の負荷抵抗を電極151L、151Rに接続したとこ
ろ、入力電圧20Vに対して300Vの出力電圧が得ら
れ、このときの出力電力は0.9Wであった。
Based on such a configuration, the low impedance section 111 has a length of 19 mm and the number of piezoelectric layers is 15, and the high impedance section 112 has a length of 19 mm, the number of piezoelectric layers is 1, the total thickness is 3 mm, and the width is 3 mm. Was made 5 mm. The resonance frequency of the longitudinal mode in the longitudinal direction of the piezoelectric transformer in the longitudinal direction was measured to be 76 kHz from the frequency characteristics of admittance. 100kΩ to this piezoelectric transformer
Was connected to the electrodes 151L and 151R, an output voltage of 300 V was obtained for an input voltage of 20 V, and the output power at this time was 0.9 W.

【0074】本実施形態の圧電トランスは、長さ方向の
縦振動一次モードの共振周波数で駆動する。このとき、
低インピーダンス部の外部接続端子(図示せず)は圧電
トランスの長さ方向の中心の位置に接続する。また、圧
電トランスを、長さ方向の縦振動二次モードの共振周波
数で駆動してもよい。このときは、低インピーダンス部
の外部接続端子は圧電トランスの長さ方向の1/4の長
さの位置に接続する。
The piezoelectric transformer of the present embodiment is driven at the resonance frequency of the longitudinal longitudinal primary mode in the longitudinal direction. At this time,
An external connection terminal (not shown) of the low impedance portion is connected to a center position in the length direction of the piezoelectric transformer. Further, the piezoelectric transformer may be driven at the resonance frequency of the longitudinal longitudinal secondary mode in the longitudinal direction. At this time, the external connection terminal of the low impedance portion is connected to a position having a length of 1/4 in the length direction of the piezoelectric transformer.

【0075】さらに、本実施形態においても、低インピ
ーダンス部111と高インピーダンス部112それぞれ
の厚さを変化させて、負荷とのマッチングをとることに
より、所望の昇圧比を得ることができる。
Further, also in the present embodiment, a desired step-up ratio can be obtained by changing the thickness of each of the low impedance section 111 and the high impedance section 112 and matching the load with the load.

【0076】(実施の形態6)図18に実施の形態6の
圧電トランスの斜視図を示す。また、図19は本実施形
態の圧電トランスを上から見た図である。
(Sixth Embodiment) FIG. 18 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a sixth embodiment. FIG. 19 is a top view of the piezoelectric transformer according to the present embodiment.

【0077】本実施形態の圧電トランスでは、図19に
示すように高インピーダンス部112を低インピーダン
ス部111に対して幅方向に並べて接続している。低イ
ンピーダンス部111は、分極方向が互いに逆向きとな
る複数の圧電層からなる。
In the piezoelectric transformer of this embodiment, the high impedance section 112 is connected to the low impedance section 111 in the width direction as shown in FIG. The low impedance section 111 is composed of a plurality of piezoelectric layers whose polarization directions are opposite to each other.

【0078】さらに、低インピーダンス部111と高イ
ンピーダンス部112とを絶縁層168を介して接続し
ている。低インピーダンス部111と高インピーダンス
部112のそれぞれの圧電層の分極方向はともに長さ方
向に平行な向きである。低インピーダンス部111と高
インピーダンス部112とは同じ厚さである。
Further, the low impedance section 111 and the high impedance section 112 are connected via an insulating layer 168. The polarization directions of the piezoelectric layers of the low impedance section 111 and the high impedance section 112 are both parallel to the length direction. The low impedance section 111 and the high impedance section 112 have the same thickness.

【0079】上記の構成に基づき、低インピーダンス部
111において幅が2.5mm、圧電層数が11、高イン
ピーダンス部において幅が2.5mm、圧電層数が1、全
体の厚さが1.3mm、全体の長さが28mmとなる圧電ト
ランスを作製した。この圧電トランスの長さ方向の縦振
動二次モードの共振周波数は、アドミタンスの周波数特
性から130kHzと測定された。この圧電トランスに1
00kΩの負荷抵抗を出力部に接続したところ、入力電
圧40Vに対して370Vの出力が得られ、このときの出
力電力は1.4Wであった。
Based on the above configuration, the low impedance portion 111 has a width of 2.5 mm and the number of piezoelectric layers is 11, and the high impedance portion has a width of 2.5 mm, the number of piezoelectric layers is 1, and the total thickness is 1.3 mm. A piezoelectric transformer having a total length of 28 mm was manufactured. The resonance frequency of the longitudinal vibration secondary mode in the length direction of the piezoelectric transformer was measured to be 130 kHz from the frequency characteristics of admittance. This piezoelectric transformer has 1
When a load resistance of 00 kΩ was connected to the output section, an output of 370 V was obtained for an input voltage of 40 V, and the output power at this time was 1.4 W.

【0080】本実施形態の圧電トランスは、長さ方向の
縦振動二次モードの共振周波数で駆動する。このとき、
低インピーダンス部111の外部接続端子(図示せず)
は圧電トランスの長さ方向の端面から1/4の長さの位
置に接続する。また、圧電トランスを、長さ方向の縦振
動一次モードの共振周波数で駆動してもよい。このとき
は、低インピーダンス部111の外部接続端子は圧電ト
ランスの長さ方向の端面から1/2の長さの位置に接続
する。
The piezoelectric transformer of the present embodiment is driven at the resonance frequency of the longitudinal longitudinal secondary mode in the longitudinal direction. At this time,
External connection terminal of low impedance section 111 (not shown)
Is connected to a position 1/4 of the length from the longitudinal end face of the piezoelectric transformer. Further, the piezoelectric transformer may be driven at the resonance frequency of the longitudinal longitudinal primary mode in the longitudinal direction. At this time, the external connection terminal of the low impedance section 111 is connected to a position which is 1 / the length from the longitudinal end face of the piezoelectric transformer.

【0081】本実施形態では、低インピーダンス部11
1と高インピーダンス部112を同じ幅としたが、それ
ぞれ幅を変えれば、負荷とのマッチングをとることがで
きる。
In the present embodiment, the low impedance section 11
1 and the high-impedance portion 112 have the same width, but if the width is changed, matching with the load can be achieved.

【0082】図20に、図18において高インピーダン
ス部112を複数の圧電層で構成した本実施形態におけ
る別の例を示す。また、図21は、図20に示す圧電ト
ランスを上から見た図である。図20及び図21に示す
ように、高インピーダンス部112は3つの圧電層で構
成されている。高インピーダンス部112の各圧電層
は、低インピーダンス部111と同様に、隣接する圧電
層における分極方向は互いに逆方向となるように長さ方
向に分極されている。各圧電層間には内部電極184が
設けられ、それらの内部電極184は交互に外部の電極
181Lまたは電極181Rに接続される。
FIG. 20 shows another example of the present embodiment in which the high impedance section 112 in FIG. 18 is constituted by a plurality of piezoelectric layers. FIG. 21 is a top view of the piezoelectric transformer shown in FIG. As shown in FIGS. 20 and 21, the high impedance section 112 is composed of three piezoelectric layers. Like the low impedance section 111, each piezoelectric layer of the high impedance section 112 is polarized in the length direction such that the polarization directions of the adjacent piezoelectric layers are opposite to each other. Internal electrodes 184 are provided between the piezoelectric layers, and these internal electrodes 184 are alternately connected to external electrodes 181L or 181R.

【0083】(実施の形態7)図22に実施の形態7の
圧電トランスの斜視図を示す。本実施形態の圧電トラン
スは、入力部として1つの低インピーダンス部201
と、出力部として2つの高インピーダンス部202L、
202Rとを備える。このとき、低インピーダンス部2
01の長さ方向の両端に、高インピーダンス部202
L、202Rをそれぞれ配置する。
(Seventh Embodiment) FIG. 22 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a seventh embodiment. The piezoelectric transformer according to the present embodiment has one low impedance section 201 as an input section.
And two high impedance sections 202L as output sections,
202R. At this time, the low impedance section 2
01, a high-impedance section 202
L and 202R are arranged.

【0084】圧電トランスは、低インピーダンス部20
1の厚さ方向の上下主面に電極204U、204Dを有
し、また、それらの電極204U、204Dの間に内部
電極209を有する。低インピーダンス部201におけ
る内部電極209と電極204U、204Dとの接続及
び分極方向については、前述の実施形態で説明したもの
と同様である。電極204Uには外部接続端子204x
が、電極204Dには外部接続端子204yが接続され
る。電極203Lには外部接続端子203xが、電極2
03Rには外部接続端子203yが接続される。さら
に、圧電トランスは、高インピーダンス部202L、2
02Rにおいて、低インピーダンス部201に接続され
ない側の端面に、電極203L、203Rをそれぞれ有
する。
The piezoelectric transformer is connected to the low impedance section 20.
1 has electrodes 204U and 204D on the upper and lower main surfaces in the thickness direction, and has an internal electrode 209 between the electrodes 204U and 204D. The connection and polarization direction between the internal electrode 209 and the electrodes 204U and 204D in the low impedance section 201 are the same as those described in the above-described embodiment. The electrode 204U has an external connection terminal 204x
However, the external connection terminal 204y is connected to the electrode 204D. The electrode 203L has an external connection terminal 203x and the electrode 2
An external connection terminal 203y is connected to 03R. Further, the piezoelectric transformer includes a high impedance section 202L,
02R has electrodes 203L and 203R on its end face not connected to the low impedance section 201, respectively.

【0085】高インピーダンス部202L、202Rの
圧電層において分極方向はそれぞれ、低インピーダンス
部201の分極方向と平行である。また、高インピーダ
ンス部202Lにおける分極方向と、高インピーダンス
部202Rにおける分極方向とは逆向きとなっている。
The polarization directions of the piezoelectric layers of the high impedance portions 202L and 202R are respectively parallel to the polarization directions of the low impedance portion 201. The polarization direction in the high impedance section 202L is opposite to the polarization direction in the high impedance section 202R.

【0086】以上のように構成される圧電トランスで
は、所定の周波数の入力電圧が外部接続端子204x、
204yを介して低インピーダンス部201の電極20
4U、204Dに印加される。このとき、電極204U
を基準電位側の電極とする。入力電圧が印加されると低
インピーダンス部201において圧電効果により長さ方
向の縦振動が発生する。低インピーダンス部201の縦
振動により、高インピーダンス部202L、202Rにお
いて振動が発生し、この振動が電気エネルギーに変換さ
れる。この電気エネルギーは、電極204Uと電極20
3Lとから、または、電極204Uと電極203Rとか
ら出力電圧として外部接続端子203x、203yを介
して取り出される。
In the piezoelectric transformer configured as described above, an input voltage of a predetermined frequency is applied to the external connection terminal 204x,
The electrode 20 of the low impedance section 201 through the electrode 204y
4U, applied to 204D. At this time, the electrode 204U
Is the electrode on the reference potential side. When an input voltage is applied, a longitudinal vibration in the length direction occurs in the low impedance section 201 due to a piezoelectric effect. Due to the longitudinal vibration of the low impedance section 201, vibration occurs in the high impedance sections 202L and 202R, and this vibration is converted into electric energy. This electric energy is supplied to the electrode 204U and the electrode 20U.
3L or from the electrode 204U and the electrode 203R as an output voltage via the external connection terminals 203x and 203y.

【0087】このように、低インピーダンス部201の
両端に高インピーダンス部202L、202Rを配置す
ることにより、長さ方向の縦振動一次モードで駆動した
場合、二次モードの共振をなくすことができる。このと
き、外部接続端子204x、204yは、振動に対する
影響をなくすために低インピーダンス部201の長さ方
向の中心の位置に配置する。
As described above, by arranging the high impedance portions 202L and 202R at both ends of the low impedance portion 201, when driven in the longitudinal longitudinal primary mode, longitudinal mode resonance can be eliminated. At this time, the external connection terminals 204x and 204y are arranged at the center position in the length direction of the low impedance portion 201 in order to eliminate the influence on the vibration.

【0088】上記の構成に基づき、低インピーダンス部
201において長さが10mm、圧電層数が11、高イン
ピーダンス部202L、202Rにおいて長さが5mm、
圧電層数が1となり、全体の厚さが1.2mm、幅が5mm
となる圧電トランスを作製した。この圧電トランスの長
さ方向の縦振動一次モードの共振周波数は、アドミタン
スの周波数特性から86kHzと測定された。この圧電ト
ランスに100kΩの負荷抵抗をそれぞれの出力部に接
続したところ、入力電圧30Vに対して、600Vの出力
が得られ、このときの出力電力は3.5Wであった。
Based on the above configuration, the low impedance portion 201 has a length of 10 mm, the number of piezoelectric layers is 11, and the high impedance portions 202L and 202R have a length of 5 mm.
The number of piezoelectric layers is 1, the total thickness is 1.2 mm, and the width is 5 mm
Was produced. The resonance frequency of the longitudinal mode in the longitudinal direction of the piezoelectric transformer was measured to be 86 kHz from the frequency characteristics of admittance. When a load resistance of 100 kΩ was connected to each output section of this piezoelectric transformer, an output of 600 V was obtained for an input voltage of 30 V, and the output power at this time was 3.5 W.

【0089】また、本実施形態では、高インピーダンス
部202L、202Rを、低インピーダンス部201の長
さ方向の両端に接続しているが、低インピーダンス部2
01の厚さ方向または幅方向の両端に接続しても同様で
ある。
In this embodiment, the high impedance portions 202L and 202R are connected to both ends of the low impedance portion 201 in the longitudinal direction.
The same applies to the case of connecting to both ends in the thickness direction or width direction of No. 01.

【0090】(実施の形態8)図23に実施の形態8の
圧電トランスの斜視図を示す。実施の形態7の圧電トラ
ンスと異なる点は、高インピーダンス部202Lの分極
方向と、高インピーダンス部202Rの分極方向とが同
じである点である。
(Eighth Embodiment) FIG. 23 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to an eighth embodiment. The difference from the piezoelectric transformer of the seventh embodiment is that the polarization direction of the high impedance portion 202L is the same as the polarization direction of the high impedance portion 202R.

【0091】このように構成することにより、高インピ
ーダンス部202Lの端に接続された電極203Lと、
高インピーダンス部202Rの端に接続された電極20
3Rとからそれぞれ出力電圧を取り出すことができ、高
い昇圧比を得ることができる。さらに、入力電極と出力
電極とを電気的に分離することができる。また、1入力
−2出力の圧電トランスとして駆動できる。
With this configuration, the electrode 203L connected to the end of the high impedance portion 202L is
Electrode 20 connected to end of high impedance section 202R
The output voltage can be extracted from each of the 3Rs, and a high boosting ratio can be obtained. Further, the input electrode and the output electrode can be electrically separated. Further, it can be driven as a 1-input / 2-output piezoelectric transformer.

【0092】上記の構成で、低インピーダンス部201
において長さが10mm、圧電層数が11、高インピーダ
ンス部202L、202Rにおいて長さが5mm、圧電層
数が1となり、全体の厚さが1.2mm、幅が5mmとなる
圧電トランスを作製した。この圧電トランスの長さ方向
の縦振動一次モードの共振周波数は、アドミタンスの周
波数特性から86kHzと測定された。この圧電トランス
に100kΩの負荷抵抗をそれぞれの出力部に接続をし
たところ、入力電圧40Vに対して、700Vの出力が得
られ、このときの出力電力は4.5Wであった。
In the above configuration, the low impedance section 201
A piezoelectric transformer having a length of 10 mm, a number of piezoelectric layers of 11, a length of 5 mm in the high impedance portions 202L and 202R, a number of piezoelectric layers of 1, and a total thickness of 1.2 mm and a width of 5 mm was produced. . The resonance frequency of the longitudinal mode in the longitudinal direction of the piezoelectric transformer was measured to be 86 kHz from the frequency characteristics of admittance. When a load resistance of 100 kΩ was connected to each output section of the piezoelectric transformer, an output of 700 V was obtained for an input voltage of 40 V, and the output power at this time was 4.5 W.

【0093】また、圧電トランスを長さ方向の縦振動一
次モードの共振周波数で駆動する。このとき、低インピ
ーダンス部201の外部接続端子204x、204yは
圧電トランスの長さ方向の中心の位置に配置する。これ
により、低インピーダンス部201において外部接続端
子204x、204yが振動に悪影響を与えることがな
く、かつ、長さ方向の縦振動二次モードを抑制すること
ができる。
Further, the piezoelectric transformer is driven at the resonance frequency of the longitudinal longitudinal primary mode in the longitudinal direction. At this time, the external connection terminals 204x and 204y of the low impedance section 201 are arranged at the center position in the length direction of the piezoelectric transformer. Thereby, in the low impedance section 201, the external connection terminals 204x and 204y do not adversely affect the vibration, and the longitudinal vibration secondary mode in the length direction can be suppressed.

【0094】(実施の形態9)図24に実施の形態9の
圧電トランスを示す斜視図を示す。この図に示す圧電ト
ランスは、実施の形態7の圧電トランス(図22)にお
いて、低インピーダンス部201と、高インピーダンス
部202L、202Rとの間に、絶縁層223L、22
3Rを設けたものである。
Ninth Embodiment FIG. 24 is a perspective view showing a piezoelectric transformer according to a ninth embodiment. The piezoelectric transformer shown in this figure is different from the piezoelectric transformer of the seventh embodiment (FIG. 22) in that insulating layers 223L and 223 are provided between low impedance section 201 and high impedance sections 202L and 202R.
3R is provided.

【0095】低インピーダンス部201は6層の圧電層
と、7層の内部電極209とを交互に積層して構成され
る。このとき、圧電層の分極方向は隣接する圧電層間で
は逆向きである。低インピーダンス部201の厚さ方向
の主面には外部電極204U、204Dが接続され、外
部電極204U、204Dには外部接続端子204x、
204yがそれぞれ接続される。外部電極204U、2
04Dには、内部電極209が交互に接続される。
The low impedance section 201 is constituted by alternately stacking six piezoelectric layers and seven internal electrodes 209. At this time, the polarization direction of the piezoelectric layer is opposite between adjacent piezoelectric layers. External electrodes 204U and 204D are connected to the main surface in the thickness direction of the low impedance portion 201, and external connection terminals 204x and 204D are connected to the external electrodes 204U and 204D.
204y are respectively connected. External electrode 204U, 2
The internal electrodes 209 are alternately connected to 04D.

【0096】高インピーダンス部202Lは絶縁層22
3Lと接する端面に電極224Lを有し、また、電極2
24Lが接続された端面と対向する端面に電極203L
を有する。高インピーダンス部202Rは絶縁層223
Rと接する端面に電極224Rを有し、また、電極22
4Rが接続された端面と対向する端面に電極203Rを
有する。ここで、低インピーダンス部201の分極方向
と、高インピーダンス部202L、202Rの分極方向
とは平行である。電極204U、204Dには、それぞ
れ外部接続端子204x、204yが接続される。電極
203L、203Rには、それぞれ外部接続端子203
x、203yが接続される。
The high-impedance portion 202L is
An electrode 224L is provided on the end face in contact with 3L.
An electrode 203L is provided on the end face opposite to the end face to which 24L is connected.
Having. The high-impedance portion 202R includes an insulating layer 223.
An electrode 224R is provided on the end face in contact with R, and the electrode 22
An electrode 203R is provided on an end face opposite to the end face to which 4R is connected. Here, the polarization direction of the low impedance section 201 is parallel to the polarization directions of the high impedance sections 202L and 202R. External connection terminals 204x and 204y are connected to the electrodes 204U and 204D, respectively. The electrodes 203L and 203R have external connection terminals 203 respectively.
x and 203y are connected.

【0097】以上のように、低インピーダンス部201
と高インピーダンス部202L、202Rとを絶縁層2
23L、223Rを介して接続することにより、入出力
を電気的に分離することができる。
As described above, the low impedance section 201
And the high impedance portions 202L and 202R are connected to the insulating layer 2
By connecting via 23L and 223R, input and output can be electrically separated.

【0098】この場合、入力電圧は電極204Uと電極
204Dとに外部接続端子204x、204yを介して
印加され、出力電圧は電極203Lと電極224L、ま
たは、電極203Rと電極224Rから外部接続端子2
04x、203x、203yを介して取り出される。
In this case, the input voltage is applied to the electrodes 204U and 204D via the external connection terminals 204x and 204y, and the output voltage is applied to the electrodes 203L and 224L or between the electrodes 203R and 224R.
It is taken out via 04x, 203x and 203y.

【0099】上記の構成で、低インピーダンス部201
において長さが10mm、圧電層数が40、高インピーダ
ンス部202L、202Rにおいて長さが5mm、圧電層
数が1、全体の厚さが1.2mm、幅が5mmとなる圧電ト
ランスを作製した。この圧電トランスの長さ方向の縦振
動一次モードの共振周波数は、アドミタンスの周波数特
性から86kHzと測定された。この圧電トランスに10
0kΩの負荷抵抗をそれぞれの出力用の電極203L、
224Lまたは203R、224Rに接続したところ、
入力電圧20Vに対して、450Vの出力が得られ、この
ときの出力電力は2.0Wであった。
In the above configuration, the low impedance section 201
A piezoelectric transformer having a length of 10 mm, a number of piezoelectric layers of 40, a length of 5 mm in the high impedance portions 202L and 202R, a number of piezoelectric layers of 1, a total thickness of 1.2 mm, and a width of 5 mm was produced. The resonance frequency of the longitudinal mode in the longitudinal direction of the piezoelectric transformer was measured to be 86 kHz from the frequency characteristics of admittance. This piezoelectric transformer has 10
A load resistance of 0 kΩ is applied to each output electrode 203L,
When connected to 224L or 203R, 224R,
An output of 450 V was obtained with respect to the input voltage of 20 V, and the output power at this time was 2.0 W.

【0100】また、本実施形態の圧電トランスは、長さ
方向の縦振動一次モードの共振周波数で駆動する。この
とき、低インピーダンス部201の外部接続端子204
x、204yは圧電トランスの長さ方向の中心の位置に
配置する。これにより、低インピーダンス部201にお
いて外部接続端子204x、204yが振動に悪影響を
与えることがなく、長さ方向の縦振動二次モードを抑制
することができる。
Further, the piezoelectric transformer of the present embodiment is driven at the resonance frequency of the longitudinal vibration primary mode in the longitudinal direction. At this time, the external connection terminal 204 of the low impedance unit 201
x and 204y are arranged at the center position in the length direction of the piezoelectric transformer. Accordingly, in the low impedance section 201, the external connection terminals 204x and 204y do not adversely affect the vibration, and the longitudinal longitudinal secondary mode in the longitudinal direction can be suppressed.

【0101】[0101]

【発明の効果】本発明によれば、圧電効果を有する少な
くとも1つの振動子からなる低インピーダンス部と、圧
電効果を有する少なくとも1つの振動子からなる高イン
ピーダンス部とを備え、各振動子圧の分極方向が平行と
なるように圧電層を形成した圧電トランスが提供され
る。この圧電トランスでは、低インピーダンス部と高イ
ンピーダンス部の双方において縦効果(k33)を用いて
電気機械エネルギー変換を行う。これにより、低インピ
ーダンス部と高インピーダンス部の接合部に加わる応力
が抑制されるため、強度低下を防止でき、さらに、高い
昇圧比を実現できる。したがって、信頼性が高く、小型
で高電圧を発生することが可能な圧電トランスを実現で
きる。
According to the present invention, there are provided a low impedance portion comprising at least one vibrator having a piezoelectric effect and a high impedance portion comprising at least one vibrator having a piezoelectric effect. Provided is a piezoelectric transformer in which a piezoelectric layer is formed so that polarization directions are parallel. In this piezoelectric transformer, electromechanical energy conversion is performed in both the low impedance section and the high impedance section using the longitudinal effect (k33). This suppresses the stress applied to the joint between the low-impedance portion and the high-impedance portion, so that a reduction in strength can be prevented, and a high boost ratio can be realized. Therefore, it is possible to realize a piezoelectric transformer having high reliability, small size and capable of generating a high voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る実施の形態1における圧電トラ
ンスの斜視図。
FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 実施の形態1の圧電トランスの集中定数等価
回路図。
FIG. 2 is a lumped constant equivalent circuit diagram of the piezoelectric transformer according to the first embodiment.

【図3】 実施の形態1の圧電トランスの付加抵抗に対
する種々の特性を表す図。
FIG. 3 is a diagram illustrating various characteristics of the piezoelectric transformer according to the first embodiment with respect to additional resistance.

【図4】 実施の形態1の圧電トランスの製造方法を説
明した図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing the piezoelectric transformer according to the first embodiment.

【図5】 長さ方向の縦振動二次モードにおける棒状振
動子の変位分布、応力分布を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a displacement distribution and a stress distribution of a rod-shaped vibrator in a longitudinal longitudinal vibration secondary mode.

【図6】 長さ方向の縦振動一次モードにおける棒状振
動子の変位分布、応力分布を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a displacement distribution and a stress distribution of a rod-shaped vibrator in a longitudinal longitudinal primary mode in a longitudinal direction.

【図7】 実施の形態1の圧電トランスの他の例の斜視
図。
FIG. 7 is a perspective view of another example of the piezoelectric transformer according to the first embodiment.

【図8】 本発明に係る実施の形態2における圧電トラ
ンスの斜視図。
FIG. 8 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a second embodiment of the present invention.

【図9】 実施の形態2の圧電トランスの製造方法を説
明した図。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method for manufacturing the piezoelectric transformer according to the second embodiment.

【図10】 実施の形態2の圧電トランスの他の例の斜
視図。
FIG. 10 is a perspective view of another example of the piezoelectric transformer according to the second embodiment.

【図11】 本発明に係る実施の形態3における圧電ト
ランスの斜視図。
FIG. 11 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a third embodiment of the present invention.

【図12】 実施の形態3の圧電トランスの製造方法を
説明した図。
FIG. 12 is a diagram illustrating a method for manufacturing the piezoelectric transformer according to the third embodiment.

【図13】 実施の形態3の圧電トランスの他の例の斜
視図。
FIG. 13 is a perspective view of another example of the piezoelectric transformer according to the third embodiment.

【図14】 図13の構造の圧電トランスの高インピー
ダンス側を上面とした斜視図。
FIG. 14 is a perspective view of the piezoelectric transformer having the structure shown in FIG.

【図15】 本発明に係る実施の形態4の圧電トランス
の斜視図。
FIG. 15 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a fourth embodiment of the present invention.

【図16】 実施の形態4の圧電トランスの他の例の斜
視図。
FIG. 16 is a perspective view of another example of the piezoelectric transformer according to the fourth embodiment.

【図17】 本発明に係る実施の形態5における圧電ト
ランスの斜視図。
FIG. 17 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a fifth embodiment of the present invention.

【図18】 本発明に係る実施の形態6における圧電ト
ランスの斜視図。
FIG. 18 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a sixth embodiment of the present invention.

【図19】 実施の形態6における圧電トランスを上面
から見た平面図。
FIG. 19 is a plan view of the piezoelectric transformer according to the sixth embodiment as viewed from above.

【図20】 実施の形態6の圧電トランスの他の例の斜
視図。
FIG. 20 is a perspective view of another example of the piezoelectric transformer according to the sixth embodiment.

【図21】 図20の圧電トランスを上面から見た平面
図。
21 is a plan view of the piezoelectric transformer of FIG. 20 as viewed from above.

【図22】 本発明に係る実施の形態7における圧電ト
ランスの斜視図。
FIG. 22 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a seventh embodiment of the present invention.

【図23】 本発明に係る実施の形態8における圧電ト
ランスの斜視図。
FIG. 23 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to an eighth embodiment of the present invention.

【図24】 本発明に係る実施の形態9における圧電ト
ランスの斜視図。
FIG. 24 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to a ninth embodiment of the present invention.

【図25】 従来の圧電トランスの一例としてのローゼ
ン型圧電トランスの斜視図。
FIG. 25 is a perspective view of a Rosen-type piezoelectric transformer as an example of a conventional piezoelectric transformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

111,201 低インピーダンス部 112,202L,202R 高インピーダンス部 13U,13D,16,115a,102,114,1
15a,115b,116L,116R,132L,1
32R,133,134,141,142,151L,
151R,161,162,163L,163R,18
1L,181R,203L,203R,204U,20
4D,221U,221D,224L,224R,22
5L,225R 外部電極 14,15,208 圧電層 17,104,184,209 内部電極 81 絶縁層
111, 201 Low impedance section 112, 202L, 202R High impedance section 13U, 13D, 16, 115a, 102, 114, 1
15a, 115b, 116L, 116R, 132L, 1
32R, 133, 134, 141, 142, 151L,
151R, 161, 162, 163L, 163R, 18
1L, 181R, 203L, 203R, 204U, 20
4D, 221U, 221D, 224L, 224R, 22
5L, 225R External electrode 14, 15, 208 Piezoelectric layer 17, 104, 184, 209 Internal electrode 81 Insulating layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝日 俊行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 奥山 浩二郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川▲崎▼ 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshiyuki Asahi 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Kawa ▲ Osamu Osamu 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力電圧を機械的振動に変換する低イン
ピーダンス部と、該低インピーダンス部に連結され、該
低インピーダンス部の機械的振動を所定の出力電圧に変
換する高インピーダンス部とからなる圧電トランスにお
いて、 上記低インピーダンス部は、分極して形成され、圧電効
果を有する少なくとも1つの振動子と、該振動子の分極
方向に上記入力電圧を印加するために該振動子に接続さ
れた入力電極とを有し、 上記高インピーダンス部は、分極して形成され、圧電効
果を有する少なくとも1つの振動子と、該振動子の分極
方向に発生した上記出力電圧を取り出すために該振動子
に接続された出力電極とを有し、 上記各インピーダンス部の各振動子の分極方向が平行と
なるように上記低インピーダンス部と上記高インピーダ
ンス部とを連結したことを特徴とする圧電トランス。
1. A piezoelectric device comprising: a low-impedance section for converting an input voltage into mechanical vibration; and a high-impedance section connected to the low-impedance section for converting mechanical vibration of the low-impedance section into a predetermined output voltage. In the transformer, the low-impedance portion is formed by being polarized and has at least one vibrator having a piezoelectric effect, and an input electrode connected to the vibrator to apply the input voltage in a polarization direction of the vibrator. The high impedance portion is formed by polarization, and is connected to the at least one vibrator having a piezoelectric effect and the vibrator to take out the output voltage generated in the polarization direction of the vibrator. An output electrode, and the low impedance section and the high impedance section so that the polarization directions of the oscillators of the impedance sections are parallel. A piezoelectric transformer characterized by connecting.
【請求項2】 上記低インピーダンス部は、隣接する振
動子間で分極方向が逆向きになるように一体化して形成
された複数の振動子からなり、各振動子間に上記入力電
極に接続される内部電極を有したことを特徴とする請求
項1記載の圧電トランス。
2. The low-impedance section includes a plurality of vibrators integrally formed so that the polarization directions are opposite between adjacent vibrators, and is connected to the input electrode between the vibrators. 2. The piezoelectric transformer according to claim 1, further comprising an internal electrode.
【請求項3】 上記高インピーダンス部は、隣接する振
動子間で分極方向が逆向きになるように一体化して形成
された複数の振動子からなり、各振動子間に上記出力電
極に接続される内部電極を有したことを特徴とする請求
項1記載の圧電トランス。
3. The high impedance section includes a plurality of vibrators integrally formed so that the polarization directions are opposite between adjacent vibrators, and is connected to the output electrode between the vibrators. 2. The piezoelectric transformer according to claim 1, further comprising an internal electrode.
【請求項4】 上記低インピーダンス部及び上記高イン
ピーダンス部における振動子をそれぞれ誘電率の異なっ
た材料を用いて形成することを特徴とする請求項1、請
求項2または請求項3に記載の圧電トランス。
4. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the vibrators in the low impedance portion and the high impedance portion are formed using materials having different dielectric constants. Trance.
【請求項5】 上記低インピーダンス部と上記高インピ
ーダンス部とを、圧電トランスの長さ方向に一体的に連
結したことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいず
れか1つに記載の圧電トランス。
5. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the low impedance portion and the high impedance portion are integrally connected in a length direction of the piezoelectric transformer. Trance.
【請求項6】 上記低インピーダンス部と上記高インピ
ーダンス部とを圧電トランスの厚さ方向に一体的に連結
したことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれ
か1つに記載の圧電トランス。
6. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein the low impedance section and the high impedance section are integrally connected in a thickness direction of the piezoelectric transformer. .
【請求項7】 上記低インピーダンス部と、上記高イン
ピーダンス部とを圧電トランスの幅方向に一体的に連結
したことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれ
か1つに記載の圧電トランス。
7. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein the low impedance section and the high impedance section are integrally connected in a width direction of the piezoelectric transformer. .
【請求項8】 上記低インピーダンス部と上記高インピ
ーダンス部との間に絶縁層を設けたことを特徴とする請
求項5、請求項6または請求項7に記載の圧電トラン
ス。
8. The piezoelectric transformer according to claim 5, wherein an insulating layer is provided between the low impedance section and the high impedance section.
【請求項9】 請求項1ないし請求項8のいずれか1つ
に記載の圧電トランスの駆動方法であって、 一波長が上記圧電トランスの長さの1/2と等しくなる
長さ方向縦振動一次モードの共振周波数で上記圧電トラ
ンスを駆動することを特徴とする圧電トランスの駆動方
法。
9. The driving method of a piezoelectric transformer according to claim 1, wherein a longitudinal direction vibration in which one wavelength is equal to の of a length of the piezoelectric transformer. A method for driving a piezoelectric transformer, comprising: driving the piezoelectric transformer at a resonance frequency in a primary mode.
【請求項10】 請求項1ないし請求項8のいずれか1
つに記載の圧電トランスの駆動方法であって、 一波長が上記圧電トランスの長さと等しくなる長さ方向
縦振動二次モードの共振周波数で上記圧電トランスを駆
動することを特徴とする圧電トランスの駆動方法。
10. The method according to claim 1, wherein:
The method of driving a piezoelectric transformer according to any one of claims 1 to 3, wherein the piezoelectric transformer is driven at a resonance frequency of a longitudinal longitudinal vibration secondary mode in which one wavelength is equal to the length of the piezoelectric transformer. Drive method.
【請求項11】 上記高インピーダンス部は、第1及び
第2の出力インピーダンス部からなり、 上記低インピーダンス部は、上記第1の出力インピーダ
ンス部と上記第2の出力インピーダンス部との間に連結
されたことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいず
れか1つに記載の圧電トランス。
11. The high impedance section comprises first and second output impedance sections, and the low impedance section is connected between the first output impedance section and the second output impedance section. The piezoelectric transformer according to any one of claims 1 to 4, wherein:
【請求項12】 上記低インピーダンス部と、上記第1
および第2の出力インピーダンス部との間に絶縁層を設
けたことを特徴とする請求項11記載の圧電トランス。
12. The low impedance section and the first impedance section.
The piezoelectric transformer according to claim 11, wherein an insulating layer is provided between the piezoelectric transformer and the second output impedance section.
【請求項13】 請求項11または請求項12に記載の
圧電トランスの駆動方法であって、 一波長が、上記圧電トランスの長さの1/2と等しくな
る長さ方向縦振動一次モードの共振周波数で上記圧電ト
ランスを駆動することを特徴とする圧電トランスの駆動
方法。
13. The method for driving a piezoelectric transformer according to claim 11, wherein a resonance in a longitudinal longitudinal vibration primary mode in which one wavelength is equal to 1 / of the length of the piezoelectric transformer. A method for driving a piezoelectric transformer, comprising driving the piezoelectric transformer at a frequency.
【請求項14】 圧電効果を示す材料からなるグリーン
シートと、内部電極を所定形状に印刷したグリーンシー
トとをそれぞれ所定の順序で重ね圧着して低インピーダ
ンス部と高インピーダンス部の積層体をそれぞれ作製し
た後、該各積層体を焼成し、所定の形状に切断する行程
と、 該切断された積層体の端部に外部電極を形成する行程
と、 上記外部電極に電圧を印加して上記低インピーダンス部
と上記高インピーダンス部の分極を行う行程とからなる
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
14. A green sheet made of a material exhibiting a piezoelectric effect and a green sheet on which internal electrodes are printed in a predetermined shape are laminated in a predetermined order and pressed to form a laminate of a low impedance portion and a high impedance portion. Then, firing each of the laminates and cutting them into a predetermined shape; forming external electrodes at the ends of the cut laminates; applying a voltage to the external electrodes to reduce the impedance And a step of polarizing the high impedance portion.
【請求項15】 圧電効果を示す材料からなるグリーン
シートと、内部電極を所定形状に印刷したグリーンシー
トとをそれぞれ所定の順序で重ね圧着して積層体を作製
し、該積層体を焼成し、焼成した積層体を所定の形状に
切断し、切断した積層体の端部に外部電極を形成して低
インピーダンス部を作製する工程と、 圧電効果を示す材料を焼結し、燒結した材料の端部に外
部電極を形成して高インピーダンス部を作製する工程
と、 上記低インピーダンス部と上記高インピーダンス部とを
絶縁層を介して接合する工程と、 上記外部電極に電圧を印加し、上記低インピーダンス部
と上記高インピーダンス部の分極を行う行程とを備えた
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
15. A laminate is prepared by laminating a green sheet made of a material exhibiting a piezoelectric effect and a green sheet having an internal electrode printed in a predetermined shape in a predetermined order, and firing the laminate, Cutting the fired laminate into a predetermined shape, forming an external electrode at an end of the cut laminate to produce a low impedance portion, sintering a material exhibiting a piezoelectric effect, and sintering the end of the material. Forming an external electrode on the portion to form a high impedance portion; joining the low impedance portion and the high impedance portion via an insulating layer; applying a voltage to the external electrode, And a step of polarizing the high impedance portion.
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