JP2000150982A - 圧電トランス - Google Patents
圧電トランスInfo
- Publication number
- JP2000150982A JP2000150982A JP10336576A JP33657698A JP2000150982A JP 2000150982 A JP2000150982 A JP 2000150982A JP 10336576 A JP10336576 A JP 10336576A JP 33657698 A JP33657698 A JP 33657698A JP 2000150982 A JP2000150982 A JP 2000150982A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 駆動側、出力側共に電気機械結合係数の高い
Ｋ１５を持つ厚み滑り振動を用いることで、昇圧比の高
い、かつ、円板形状の構造より出力側制動容量が大き
く、インピーダンス整合のずれがなく、高効率で使用で
きる圧電トランスを提供すること。 【解決手段】 円板形状を有し、同心円状に内側から順
番に円周方向に分極処理され厚み滑り振動を行う駆動部
としての円形電極１と、円板の外周部分を厚み方向に分
極された放射状の出力側電極２とからなり、駆動側と９
０°方向の異なる厚み滑り振動により出力電圧を取り出
す。
Ｋ１５を持つ厚み滑り振動を用いることで、昇圧比の高
い、かつ、円板形状の構造より出力側制動容量が大き
く、インピーダンス整合のずれがなく、高効率で使用で
きる圧電トランスを提供すること。 【解決手段】 円板形状を有し、同心円状に内側から順
番に円周方向に分極処理され厚み滑り振動を行う駆動部
としての円形電極１と、円板の外周部分を厚み方向に分
極された放射状の出力側電極２とからなり、駆動側と９
０°方向の異なる厚み滑り振動により出力電圧を取り出
す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電トランスに関
し、特に振動子の構造に関するものである。
し、特に振動子の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ノート型パーソナルコンピュータ、携帯
情報端末などの普及に伴い、従来、液晶用バックライト
点灯には、電磁トランスを用いて昇圧を行ってきた。し
かし、発生電磁ノイズの低減、低消費電力化、高効率
化、トランス自体の小型低背化などの要求により、最近
では圧電トランスが普及し始めている。
情報端末などの普及に伴い、従来、液晶用バックライト
点灯には、電磁トランスを用いて昇圧を行ってきた。し
かし、発生電磁ノイズの低減、低消費電力化、高効率
化、トランス自体の小型低背化などの要求により、最近
では圧電トランスが普及し始めている。
【０００３】代表的な圧電トランスの形状に、ローゼン
型がある。これは、セラミック矩形板の長さ方向の半分
を長さ方向に分極し、それを出力側とし、共振時のモー
ドとして定在波の１／２波長がトランスの長さに一致す
る状態（λ／２モード）または１波長がトランスの長さ
に一致する場合（λモード）で振動させるものである。
型がある。これは、セラミック矩形板の長さ方向の半分
を長さ方向に分極し、それを出力側とし、共振時のモー
ドとして定在波の１／２波長がトランスの長さに一致す
る状態（λ／２モード）または１波長がトランスの長さ
に一致する場合（λモード）で振動させるものである。
【０００４】圧電トランスの昇圧比は、ローゼン型の場
合、Ｖ2／Ｖ1＝（４× Ｑｍ×Ｋ３１×Ｋ３３×Ｌ）／
（π2×ｔ）で表される。このように、昇圧比には、電
気機械結合係数Ｋが関与するが、構造を変え、縦振動を
駆動側に用いれば、値の小さい長さ方向を示すＫ３１に
代わり、縦方向を示すＫ３３が主要素になる。従って、
昇圧比の向上がはかられ、結果として、駆動電圧の低減
にも効果がある。
合、Ｖ2／Ｖ1＝（４× Ｑｍ×Ｋ３１×Ｋ３３×Ｌ）／
（π2×ｔ）で表される。このように、昇圧比には、電
気機械結合係数Ｋが関与するが、構造を変え、縦振動を
駆動側に用いれば、値の小さい長さ方向を示すＫ３１に
代わり、縦方向を示すＫ３３が主要素になる。従って、
昇圧比の向上がはかられ、結果として、駆動電圧の低減
にも効果がある。
【０００５】また、トランスの小型低背化のため、振動
子は小さい方が望ましい。しかし、出力側の制動容量Ｃ
ｄ２は、大きい方がトランスとして使用しやすい。圧電
トランスの効率は、出力側の負荷ＲＬの値で変化し、イ
ンピーダンス整合をとった数１が成立するときに最大と
なる。
子は小さい方が望ましい。しかし、出力側の制動容量Ｃ
ｄ２は、大きい方がトランスとして使用しやすい。圧電
トランスの効率は、出力側の負荷ＲＬの値で変化し、イ
ンピーダンス整合をとった数１が成立するときに最大と
なる。
【０００６】
【数１】
【０００７】しかし、負荷側の配線等による浮遊容量を
考慮すると、数１は、数２となり、トランスの特性値か
ら算出されたＲＬ’からずれる。
考慮すると、数１は、数２となり、トランスの特性値か
ら算出されたＲＬ’からずれる。
【０００８】
【数２】
【０００９】特に、Ｃｄ2 が小さいトランスでは、負荷
側回路の浮遊容量の影響が相対的に大きくなり、算出し
た負荷ＲＬ’を接続したとき、高い効率が得られない。
同じトランスでも、用途、配線などによって、効率が大
きく変化することになる。以上より、トランスを使用す
る上では、浮遊容量の影響が少ないＣｄ2が大きい構造
のものが好ましい。
側回路の浮遊容量の影響が相対的に大きくなり、算出し
た負荷ＲＬ’を接続したとき、高い効率が得られない。
同じトランスでも、用途、配線などによって、効率が大
きく変化することになる。以上より、トランスを使用す
る上では、浮遊容量の影響が少ないＣｄ2が大きい構造
のものが好ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の圧電トランスには、次のような欠点がある。即ち、昇
圧比に大きく関わる電気機械結合係数の内、最も昇圧比
に有効な方向を利用していないために、材料本来の持つ
可能性を十二分に活かしきれなく、昇圧比が小さいこと
に問題がある。
の圧電トランスには、次のような欠点がある。即ち、昇
圧比に大きく関わる電気機械結合係数の内、最も昇圧比
に有効な方向を利用していないために、材料本来の持つ
可能性を十二分に活かしきれなく、昇圧比が小さいこと
に問題がある。
【００１１】また、形状として通常矩形板を駆動体とす
るため、浮遊容量の影響が大きく、効率の点で問題があ
る。
るため、浮遊容量の影響が大きく、効率の点で問題があ
る。
【００１２】従って、本発明は、材料特性値の中で最も
大きな電気機械結合係数Ｋを有する厚み滑り振動Ｋ１５
を利用できるように構造を改造することにより、より大
きな昇圧比の向上が計られ、 かつ、形状を円板状とし
円周部分を出力側とすることにより、高効率な圧電トラ
ンスを提供することにある。
大きな電気機械結合係数Ｋを有する厚み滑り振動Ｋ１５
を利用できるように構造を改造することにより、より大
きな昇圧比の向上が計られ、 かつ、形状を円板状とし
円周部分を出力側とすることにより、高効率な圧電トラ
ンスを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、昇圧比
に大きく係わる電気機械結合係数に材料特性値の中で最
も値の大きい厚み滑り振動のＫ１５を利用することで、
高い昇圧比を持つトランス得られる。
に大きく係わる電気機械結合係数に材料特性値の中で最
も値の大きい厚み滑り振動のＫ１５を利用することで、
高い昇圧比を持つトランス得られる。
【００１４】また、円板の円周部分を出力側とするた
め、通常の矩形板を振動体とするトランスに比べ、制動
容量Ｃｄ2が大きく、浮遊容量の影響が小さい、つま
り、高効率で使用できるトランスが得られる。
め、通常の矩形板を振動体とするトランスに比べ、制動
容量Ｃｄ2が大きく、浮遊容量の影響が小さい、つま
り、高効率で使用できるトランスが得られる。
【００１５】即ち、本発明は、円板形状を有し、同心円
状に内側から順番に円周方向に分極処理され厚み滑り振
動を行う駆動部と、円板の外周部分を厚み方向に分極さ
れた放射状の出力電極部とからなり、駆動側と９０°方
向の異なる厚み滑り振動により出力電圧を取り出す圧電
トランスである。
状に内側から順番に円周方向に分極処理され厚み滑り振
動を行う駆動部と、円板の外周部分を厚み方向に分極さ
れた放射状の出力電極部とからなり、駆動側と９０°方
向の異なる厚み滑り振動により出力電圧を取り出す圧電
トランスである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００１７】図１は、本発明の実施の形態による圧電ト
ランスの外観の斜視図である。図２、図３は、本発明の
実施の形態による圧電振動体の各部分での分極用電極形
状の斜視図である。図４は、本発明の実施の形態による
圧電振動体を構成する１単位の斜視図である。図５，図
６は各々振動体駆動部及び出力部の振動状態をモデル化
した説明図である。
ランスの外観の斜視図である。図２、図３は、本発明の
実施の形態による圧電振動体の各部分での分極用電極形
状の斜視図である。図４は、本発明の実施の形態による
圧電振動体を構成する１単位の斜視図である。図５，図
６は各々振動体駆動部及び出力部の振動状態をモデル化
した説明図である。
【００１８】図１において、セラミック円板の中央内側
部に駆動部として、円形電極１を形成し、出力部となる
円板外側部３には、積層技術により放射状になるように
電極を形成し、円板側面部で電気的に接続された出力側
電極２を設ける。
部に駆動部として、円形電極１を形成し、出力部となる
円板外側部３には、積層技術により放射状になるように
電極を形成し、円板側面部で電気的に接続された出力側
電極２を設ける。
【００１９】この円板は、駆動側を円周方向に分極処理
を行う。分極方向を図２に示す。駆動側の分極は、１を
形成する前に駆動部分分極用の電極４を作製し分極す
る。図３に、駆動部分の分極例を示す。図３では、中央
部分が空いているが、この部分も分極する。分極後、４
を除去し、１を形成する。また、出力側は、分極用電極
（５）を形成し、厚み方向に分極、隣接した部分は、逆
方向に分極処理し、分極後に、これを除去する。
を行う。分極方向を図２に示す。駆動側の分極は、１を
形成する前に駆動部分分極用の電極４を作製し分極す
る。図３に、駆動部分の分極例を示す。図３では、中央
部分が空いているが、この部分も分極する。分極後、４
を除去し、１を形成する。また、出力側は、分極用電極
（５）を形成し、厚み方向に分極、隣接した部分は、逆
方向に分極処理し、分極後に、これを除去する。
【００２０】円板の一部を切り取ったモデルを図４に示
す。駆動部分の振動モデルを図５に示す。出力部分の振
動モデルを図６に示す。駆動側（図５）を振動させる
と、極方向と印加電解方向を含む面内で、ずれの振動が
生じる。即ち、図の手前の面がたわみ、断面形状は平行
四辺形となる。この振動が、出力部が伝播し、出力側
（図６）も変形を生じる。出力側（図６）では、厚み方
向に分極された状態に変形が生じるため、図の横方向に
電界が生じ、図４に示される出力側電極から出力電力と
して取り出される。
す。駆動部分の振動モデルを図５に示す。出力部分の振
動モデルを図６に示す。駆動側（図５）を振動させる
と、極方向と印加電解方向を含む面内で、ずれの振動が
生じる。即ち、図の手前の面がたわみ、断面形状は平行
四辺形となる。この振動が、出力部が伝播し、出力側
（図６）も変形を生じる。出力側（図６）では、厚み方
向に分極された状態に変形が生じるため、図の横方向に
電界が生じ、図４に示される出力側電極から出力電力と
して取り出される。
【００２１】
【発明の効果】以上、説明したごとく、本発明によれ
ば、駆動側、出力側共に、電気機械結合係数の高いＫ１
５を持つ厚み滑り振動を用いることで、昇圧比の高い圧
電トランスが得られる。また、円板形状の構造より出力
側制動容量が大きく、インピーダンス整合のずれがな
く、高効率で使用できる圧電トランスが提供できる。
ば、駆動側、出力側共に、電気機械結合係数の高いＫ１
５を持つ厚み滑り振動を用いることで、昇圧比の高い圧
電トランスが得られる。また、円板形状の構造より出力
側制動容量が大きく、インピーダンス整合のずれがな
く、高効率で使用できる圧電トランスが提供できる。
【図１】本発明の実施の形態による圧電トランスの外観
の斜視図。
の斜視図。
【図２】本発明の実施の形態による圧電振動体の分極方
向および出力側の分極用電極形状の斜視図。
向および出力側の分極用電極形状の斜視図。
【図３】本発明の実施の形態による圧電振動体の駆動部
に形成する分極用電極形状の斜視図。
に形成する分極用電極形状の斜視図。
【図４】本発明の実施の形態による圧電振動体を構成す
る１単位の斜視図。
る１単位の斜視図。
【図５】本発明の実施の形態による振動体、駆動部の振
動状態をモデル化した説明図。
動状態をモデル化した説明図。
【図６】本発明の実施の形態による振動体、出力部の振
動状態をモデル化した説明図。
動状態をモデル化した説明図。
１ 駆動側電極 ２ 出力側電極 ３ 円板外周部 ４ 駆動部分分極用電極 ５ 出力側分極用電極
Claims (1)
- 【請求項１】 円板形状を有し、同心円状に内側から順
番に円周方向に分極処理され厚み滑り振動を行う駆動部
と、円板の外周部分を厚み方向に分極された放射状の出
力電極部とからなり、駆動側と９０°方向の異なる厚み
滑り振動により出力電圧を取り出すことを特徴とする圧
電トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33657698A JP4141029B2 (ja) | 1998-11-10 | 1998-11-10 | 圧電トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33657698A JP4141029B2 (ja) | 1998-11-10 | 1998-11-10 | 圧電トランス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000150982A true JP2000150982A (ja) | 2000-05-30 |
| JP4141029B2 JP4141029B2 (ja) | 2008-08-27 |
Family
ID=18300583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33657698A Expired - Fee Related JP4141029B2 (ja) | 1998-11-10 | 1998-11-10 | 圧電トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4141029B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100751238B1 (ko) | 2006-03-02 | 2007-08-23 | 윤태식 | 바람개비형 전극을 구비하는 압전 변압기 |
| WO2008126947A1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Inova, Inc. | Piezoelectric transformer with pinwheel type electrode |
| WO2008126946A1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Tae-Shik Yoon | 3-dimensional curved surface type piezoelectric transformer and manufacturing method thereof |
-
1998
- 1998-11-10 JP JP33657698A patent/JP4141029B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100751238B1 (ko) | 2006-03-02 | 2007-08-23 | 윤태식 | 바람개비형 전극을 구비하는 압전 변압기 |
| WO2008126947A1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Inova, Inc. | Piezoelectric transformer with pinwheel type electrode |
| WO2008126946A1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Tae-Shik Yoon | 3-dimensional curved surface type piezoelectric transformer and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4141029B2 (ja) | 2008-08-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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