JP2000294847A - Piezoelectric transformer - Google Patents
Piezoelectric transformerInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は例えば、液晶ディス
プレイのバックライト用インバータやＤＣ−ＤＣコンバ
ータなどの電力変換装置に用いられる圧電トランスに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer used for a power converter such as a backlight inverter for a liquid crystal display or a DC-DC converter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】圧電トランスは、入力した電気エネルギ
ーを逆圧電効果によって、機械エネルギーに変換し、そ
の機械エネルギーを再び、圧電効果によって電気エネル
ギーに変換することで、電圧の昇圧または降圧を行って
いる。2. Description of the Related Art A piezoelectric transformer converts input electric energy into mechanical energy by an inverse piezoelectric effect, and converts the mechanical energy into electric energy again by a piezoelectric effect, thereby increasing or decreasing a voltage. I have.
【０００３】圧電トランスの一例として、現在、最も一
般的な構成とされているローゼン型圧電トランスを図８
に示す。このローゼン型圧電トランスを参照して、原理
及び動作を説明する。圧電体４６は、ＰＺＴ（チタン酸
ジルコン酸鉛）セラミック等の圧電体で作成されており
板形状をしている。この圧電体４６には圧電体駆動部４
１と圧電体発電部４２とが約半分ずつ配設されている。
圧電体駆動部４１は主平面上に、例えば銀焼き付けなど
により、入力電極４３及び共通電極４５が形成されてお
り、厚み方向に分極されている。圧電体発電部４２は、
端面に出力電極４４が形成されており、長軸方向に分極
されている。[0003] As an example of a piezoelectric transformer, a Rosen type piezoelectric transformer, which is currently the most common configuration, is shown in FIG.
Shown in The principle and operation will be described with reference to this Rosen-type piezoelectric transformer. The piezoelectric body 46 is made of a piezoelectric body such as PZT (lead zirconate titanate) ceramic and has a plate shape. The piezoelectric body 46 includes a piezoelectric body driving unit 4.
1 and the piezoelectric power generation section 42 are arranged about half each.
The piezoelectric body driving section 41 has an input electrode 43 and a common electrode 45 formed on a main plane by, for example, silver printing, and is polarized in the thickness direction. The piezoelectric power generation unit 42
An output electrode 44 is formed on the end face, and is polarized in the long axis direction.
【０００４】このように形成された圧電トランスにおい
て、入力電極４３−共通電極４５間に交流電気信号を印
可すると、逆圧電効果によって機械振動が発生する。こ
の機械振動により、圧電体発電部６２は応力を受け、圧
電効果によって出力電極４４−共通電極４５間に高電圧
が発生し、電気振動として取り出される。印加する交流
電気信号を圧電体４６の長軸方向の共振周波数近傍とす
ることにより、強い機械振動が得られる。In the piezoelectric transformer thus formed, when an AC electric signal is applied between the input electrode 43 and the common electrode 45, a mechanical vibration is generated by an inverse piezoelectric effect. Due to this mechanical vibration, a stress is applied to the piezoelectric body power generation unit 62, and a high voltage is generated between the output electrode 44 and the common electrode 45 by the piezoelectric effect, and is taken out as electric vibration. By setting the applied AC electric signal near the resonance frequency in the long axis direction of the piezoelectric body 46, strong mechanical vibration can be obtained.
【０００５】現在、圧電トランスは液晶デスプレイのバ
ックライトとしての冷陰極管を発光させるインバータと
してよく用いられているが、その他の用途として、ＤＣ
−ＤＣコンバータとしても検討されている。At present, a piezoelectric transformer is often used as an inverter for emitting light from a cold cathode tube as a backlight of a liquid crystal display.
Also considered as a DC converter.
【０００６】圧電トランスは、電磁トランスと比較し
て、(1)より大きな電力密度で使用でき、小型化に適し
ている、(2)不燃化が図れる、(3)電磁誘導によるノイズ
が減少する、というメリットを持つ。電磁トランスでは
高周波化することで電力密度は向上するが、高周波化に
伴い、磁気的な損失が増大するため、効率の低下が問題
とされている。[0006] Compared to electromagnetic transformers, piezoelectric transformers can (1) be used at higher power densities and are suitable for miniaturization, (2) can be made non-combustible, and (3) reduce noise due to electromagnetic induction. , With the advantage of In the electromagnetic transformer, the power density is improved by increasing the frequency, but the magnetic loss increases with the increase in the frequency, so that the efficiency is reduced.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】一般に、圧電体では、
そのノード点に応力が集中する構造となっているため、
従来の圧電トランスにおいては、大電力の印加に伴って
圧電振動（応力）が強くなると、ノード点付近におい
て、局所的に大きな発熱が生じるほか機械振動損失によ
る性能低下も生じてしまい、このことが大きな課題とな
っていた。Generally, in a piezoelectric body,
Because the structure is such that stress concentrates at that node point,
In a conventional piezoelectric transformer, when the piezoelectric vibration (stress) increases with the application of large power, large heat is locally generated near the node point, and the performance is deteriorated due to mechanical vibration loss. It was a big challenge.
【０００８】さらには、従来の圧電トランスには、構造
的に振動阻害、波形の歪みが生じやすいという課題もあ
った。すなわち、圧電トランスは振動の伝搬により、ト
ランスとしての機能が生じる。そのため振動を減衰させ
ないようにノード点において支持、および電極取り出し
が行われている。そこで、従来のローゼン型圧電トラン
スにおいてλモード（長軸方向の長さ＝１波長）の共振
を利用した場合には、圧電体発電部４２の長手方向中央
付近にあるノード点と、圧電体駆動部４１の長軸方向中
央付近にあるノード点との計２カ所のノード点で支持を
行っている。しかしながら、これでは、最も振動する圧
電体発電部４２の先端にある出力電極４４から電極の取
り出しを行わねばならなくなり、このことが振動阻害、
波形の歪みの原因になっていた。Further, the conventional piezoelectric transformer has a problem that vibrations are hindered and a waveform is easily distorted structurally. That is, the piezoelectric transformer has a function as a transformer due to propagation of vibration. Therefore, support and electrode extraction are performed at the node point so as not to attenuate the vibration. Therefore, when the conventional Rosen-type piezoelectric transformer utilizes the resonance in the λ mode (length in the major axis direction = 1 wavelength), a node point near the center in the longitudinal direction of the piezoelectric power generation unit 42 and the piezoelectric driving unit The support is provided at a total of two node points including a node point near the center of the portion 41 in the long axis direction. However, in this case, it is necessary to take out the electrode from the output electrode 44 at the tip of the piezoelectric body power generation unit 42 that vibrates most, which causes vibration inhibition,
This was the cause of waveform distortion.
【０００９】本発明は以上のような課題に着目し、発熱
や機械的損失のない圧電トランスの提供を目的としてい
る。さらには、本発明は、振動阻害、波形の歪みのない
圧電トランスの提供をさらなる目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a piezoelectric transformer free from heat generation and mechanical loss. Still another object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer free from vibration inhibition and waveform distortion.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、広がり振動モードで駆動される圧電トラ
ンスにおいて、圧電体発電部と圧電体駆動部とをその分
極方向に沿って積層配置するとともに、当該積層体のノ
ード点およびその近傍に、積層方向に沿った貫通孔を形
成することに特徴を有している。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a piezoelectric transformer driven in a spread vibration mode, in which a piezoelectric power generating section and a piezoelectric driving section are laminated along the polarization direction thereof. In addition to the arrangement, a feature is that a through hole is formed along the stacking direction at a node point of the stack and in the vicinity thereof.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、広がり振動モードで駆動される圧電トランスにおい
て、圧電体発電部と圧電体駆動部とをその分極方向に沿
って積層配置するとともに、当該積層体のノード点およ
びその近傍に、積層方向に沿った貫通孔を形成すること
に特徴を有しており、これにより次のような作用を有す
る。すなわち、応力が集中するノード点およびその近傍
をくりぬいて貫通孔を形成するので、応力は貫通孔の周
縁に沿って分散されることになり、局所的に大きな発熱
が生じることも、応力集中により機械振動損失が生じる
こともなくなる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the first aspect of the present invention, in a piezoelectric transformer driven in a spread vibration mode, a piezoelectric power generating section and a piezoelectric driving section are stacked and arranged along the polarization direction. In addition, a feature is that a through-hole is formed along the stacking direction at a node point of the stacked body and in the vicinity thereof, thereby having the following operation. That is, since the through-hole is formed by hollowing out the node point where the stress is concentrated and the vicinity thereof, the stress is distributed along the periphery of the through-hole, and large heat generation occurs locally. There is no mechanical vibration loss.
【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に係る圧電トランスであって、前記貫通孔に前記積層
体を機械的に支持する支持体を挿通配置することに特徴
を有しており、これにより次のような作用を有する。す
なわち、支持体は、ノード点およびその近傍に設けられ
た貫通孔に挿通配置されることで前記積層体を支持する
ので、積層体の振動を阻害することなく、圧電トランス
を支持（実装）することが可能となる。According to a second aspect of the present invention, there is provided the piezoelectric transformer according to the first aspect, wherein a support for mechanically supporting the laminate is inserted into the through-hole. This has the following effects. That is, since the supporter supports the laminate by being inserted through the through-hole provided at the node point and in the vicinity thereof, the supporter supports (mounts) the piezoelectric transformer without obstructing the vibration of the laminate. It becomes possible.
【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
３に係る圧電トランスであって、前記圧電体発電部およ
び前記圧電体駆動部は、その分極方向に沿った主平面に
電極が設けられたものであり、かつ、前記支持体の貫通
孔当接面に、前記電極に電気的に接続される引き出し電
極を設けることに特徴を有しており、これにより次のよ
うな作用を有する。すなわち、積層体の振動を阻害する
ことなく圧電トランスの電極取り出しが可能となる。According to a third aspect of the present invention, there is provided the piezoelectric transformer according to the third aspect, wherein the piezoelectric power generation unit and the piezoelectric drive unit have electrodes on a main plane along a polarization direction thereof. And provided on the through-hole contact surface of the support member with a lead-out electrode electrically connected to the electrode. Have. That is, the electrodes of the piezoelectric transformer can be taken out without inhibiting the vibration of the laminated body.
【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
２または３に係る圧電トランスであって、前記支持体
を、熱伝導性の高い材料から構成することに特徴を有し
ており、これにより次のような作用を有する。すなわ
ち、本発明の構成においては、貫通孔の周縁に応力が分
散されるといえども、貫通孔の周縁には多少とも応力の
集中が生じて発熱が発生する。そこで、本発明では、支
持体を、熱伝導性の高い材料から構成しており、発生し
た熱を効率よく外部に放出することが可能となる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the piezoelectric transformer according to the second or third aspect, wherein the support is made of a material having high thermal conductivity. This has the following effect. That is, in the configuration of the present invention, although the stress is distributed to the peripheral edge of the through hole, the concentration of the stress occurs at the peripheral edge of the through hole to some extent, thereby generating heat. Therefore, in the present invention, the support is made of a material having high thermal conductivity, and the generated heat can be efficiently released to the outside.
【００１５】本発明の請求項５に記載の発明は、広がり
振動モードで駆動される圧電トランスにおいて、圧電体
発電部と圧電体駆動部とをその分極方向に沿って積層配
置するとともに、当該積層体のノード点およびその近傍
に、実質的に未分極となった領域を設けることに特徴を
有しており、これにより次のような作用を有する。すな
わち、応力が集中するノード点およびその近傍に未分極
となった領域を設けることで、応力集中により機械振動
損失が生じることがなくなる。According to a fifth aspect of the present invention, in a piezoelectric transformer driven in a spread vibration mode, a piezoelectric power generating section and a piezoelectric driving section are stacked and arranged along the polarization direction thereof. It is characterized in that a substantially non-polarized region is provided at the node point of the body and in the vicinity thereof, and thus has the following effects. That is, by providing an unpolarized region at a node point where stress is concentrated and in the vicinity thereof, mechanical stress loss due to stress concentration does not occur.
【００１６】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５に係る圧電トランスであって、実質的に未分極となっ
た前記領域で前記積層体を機械的に支持することに特徴
を有しており、これにより次のような作用を有する。す
なわち、支持体は、ノード点およびその近傍で支持され
るので、積層体の振動を阻害することなく、圧電トラン
スを支持（実装）することが可能となる。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the piezoelectric transformer according to the fifth aspect, wherein the laminate is mechanically supported in the substantially unpolarized region. This has the following effects. That is, since the support is supported at the node point and the vicinity thereof, it is possible to support (mount) the piezoelectric transformer without inhibiting the vibration of the stacked body.
【００１７】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
５または６に係る圧電トランスであって、実質的に未分
極となった前記領域を介して前記圧電体発電部および前
記圧電体駆動部の電極引き出しを行うことに特徴を有し
ており、これにより次のような作用を有する。すなわ
ち、積層体の振動を阻害することなく圧電トランスの電
極取り出しが可能となる。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the piezoelectric transformer according to the fifth or sixth aspect, wherein the piezoelectric power generation section and the piezoelectric body are provided through the substantially unpolarized region. It is characterized in that the electrodes of the driving section are drawn out, and thereby has the following operation. That is, the electrodes of the piezoelectric transformer can be taken out without inhibiting the vibration of the laminated body.
【００１８】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
１ないし７のいずれかに係る圧電トランスであって、前
記圧電体発電部および前記圧電体駆動部は、その分極方
向に沿った主平面の形状が、実質的に円及び多角形であ
ることに特徴を有しており、これにより次のような作用
を有する。すなわち、結合係数が高い円形もしくは略円
形の広がりモードを利用できるため、波形の揃った均質
な振動を生じさせることが可能とになって、その分、圧
電トランスの特性が向上することになる。さらには、多
角形にすることで切断による加工ができ製造が容易にな
る。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the piezoelectric transformer according to any one of the first to seventh aspects, wherein the piezoelectric power generating section and the piezoelectric driving section are arranged along the polarization direction. It is characterized in that the shape of the main plane is substantially a circle and a polygon, thereby having the following operation. That is, since a circular or substantially circular spread mode having a high coupling coefficient can be used, it is possible to generate a uniform vibration having a uniform waveform, and accordingly, the characteristics of the piezoelectric transformer are improved. Further, by making the polygon, it is possible to process by cutting, and the production becomes easy.
【００１９】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
１ないし８のいずれか記載の圧電トランスであって、前
記圧電体発電部と前記圧電体駆動部との間に絶縁層を介
装するとともに、この絶縁層を、接着剤、セラミック、
前記圧電体駆動部及び／または前記圧電体発電部と同じ
材質で未分極のもののいずれかから構成することに特徴
を有しており、これにより、圧電体発電部と圧電体駆動
部とを電気的に分離することが可能となり、その分、圧
電トランスの特性が向上することになる。さらには、熱
膨張性などの特性が圧電体発電部、圧電体駆動部と同じ
となり、熱による破損等の不具合を無くすことができ
る。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the piezoelectric transformer according to any one of the first to eighth aspects, wherein an insulating layer is interposed between the piezoelectric power generation unit and the piezoelectric driving unit. At the same time, this insulating layer is
It is characterized in that it is made of one of the same material and non-polarized material as the piezoelectric driving unit and / or the piezoelectric power generating unit, so that the piezoelectric power generating unit and the piezoelectric driving unit are electrically connected. Can be separated from each other, and the characteristics of the piezoelectric transformer are improved accordingly. Furthermore, characteristics such as thermal expansion properties are the same as those of the piezoelectric body power generation unit and the piezoelectric body drive unit, and defects such as breakage due to heat can be eliminated.
【００２０】以下に、本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２１】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１について図面を参照して説明する。図１は本実施の
形態における圧電トランスの外観斜視図である。圧電ト
ランスは、圧電体駆動部１１と、圧電体発電部１２ａ、
１２ｂとを有している。これら圧電体駆動部１１、圧電
体発電部１２ａ、１２ｂは、共に、円形もしくは多角形
（図では円形）の圧電板からなっており、圧電体駆動部
１１を挟んで、圧電体駆動部１２ａ、１２ｂを積層配置
されている。圧電トランスはこの積層体１８から構成さ
れている。なお、本実施の形態では、圧電体駆動部１１
と、圧電体発電部１２ａ、１２ｂとの間に絶縁層１５
ａ、１５ｂが介装されているが、絶縁層１５ａ、１５ｂ
は特になくともよい。(Embodiment 1) Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external perspective view of a piezoelectric transformer according to the present embodiment. The piezoelectric transformer includes a piezoelectric driving unit 11, a piezoelectric power generation unit 12a,
12b. Each of the piezoelectric body driving unit 11 and the piezoelectric body power generation units 12a and 12b is made of a circular or polygonal (circular in the figure) piezoelectric plate. 12b are stacked. The piezoelectric transformer is composed of the laminate 18. In the present embodiment, the piezoelectric body driving unit 11
And an insulating layer 15 between the piezoelectric power generation units 12a and 12b.
a, 15b are interposed, but the insulating layers 15a, 15b
May not be particularly required.
【００２２】本実施の形態においては、圧電体駆動部１
１、圧電体発電部１２ａ、１２ｂを構成する圧電板は、
ＰＺＴ系のセラミックであって、円板形状に焼結後、研
磨を行うことで構成されている。圧電体駆動部１１を構
成する圧電板は、外径１６ｍｍ、内径３ｍｍ、厚さ０．
５ｍｍの外形寸法となっている。圧電体発電部１２ａ、
１２ｂを構成する圧電板は外径１６ｍｍ、内径３ｍｍ、
厚さ０．２５ｍｍの外形寸法になっている。これら圧電
体はその板厚方向（積層方向）に分極処理（図中、矢印
で表示）されている。In the present embodiment, the piezoelectric driving unit 1
1. The piezoelectric plates constituting the piezoelectric power generation units 12a and 12b are:
A PZT-based ceramic, which is formed by sintering into a disk shape and then polishing. The piezoelectric plate constituting the piezoelectric body driving section 11 has an outer diameter of 16 mm, an inner diameter of 3 mm, and a thickness of 0.1 mm.
The outer dimensions are 5 mm. A piezoelectric power generation unit 12a,
The piezoelectric plate constituting 12b has an outer diameter of 16 mm, an inner diameter of 3 mm,
The outer dimensions are 0.25 mm thick. These piezoelectric bodies are polarized (indicated by arrows in the drawing) in the thickness direction (stacking direction).
【００２３】圧電体駆動部１１、圧電体発電部１２ａ、
１２ｂの両主平面上にはクロム−金を蒸着することによ
り、入力電極１３ａ、１３ｂ（圧電体駆動部１１）、出
力電極１４ａ、１４ｂ（圧電体発電部１２ａ）、出力電
極１４ｃ、１４ｄ（圧電体発電部１２ｂ）が形成されて
いる。The piezoelectric driving unit 11, the piezoelectric power generating unit 12a,
The input electrodes 13a and 13b (piezoelectric driving unit 11), the output electrodes 14a and 14b (piezoelectric power generation unit 12a), and the output electrodes 14c and 14d (piezoelectric A thermoelectric generator 12b) is formed.
【００２４】絶縁層１５ａ、１５ｂは、上記圧電板と同
じ材質のセラミック板（外径１６ｍｍ、内径３ｍｍ、厚
さ０．２ｍｍ）から構成されている。このセラミックは
分極がされていない。そして、圧電体駆動部１１と、圧
電体発電部１２ａ、１２ｂと、絶縁層１５ａ、１５ｂを
介装した状態で接着剤を用いて主平面（厚み方向で対向
する面）で積層しており、この積層体（圧電トランス）
１８の全体の外形は、外径１６ｍｍ、内径３ｍｍ、厚さ
１．４ｍｍとなっている。The insulating layers 15a and 15b are made of a ceramic plate (outer diameter 16 mm, inner diameter 3 mm, thickness 0.2 mm) of the same material as the piezoelectric plate. This ceramic is not polarized. The piezoelectric driving unit 11, the piezoelectric power generating units 12a and 12b, and the insulating layers 15a and 15b are interposed therebetween, and are laminated on a main plane (surfaces opposed in the thickness direction) using an adhesive. This laminate (piezoelectric transformer)
18 has an outer diameter of 16 mm, an inner diameter of 3 mm, and a thickness of 1.4 mm.
【００２５】このように構成されて圧電トランスを構成
する積層体１８は、その厚み方向（積層方向）にわたっ
て貫通する貫通孔１９（本実施の形態では３ｍｍ直径の
円形孔）が形成されている。さらに、この貫通孔１９に
は、貫通孔１９と同じ外形形状径の支持体１６が圧入に
より挿通配置されている。支持体１６は、比較的熱伝導
性の高い材質（本実施の形態ではふっ素樹脂）から構成
されている。また、支持体１６の周面には、各電極１３
ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂに接続される引き出し電極
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが形成されている。引
き出し電極１７ａ〜１７ｄは、支持体１６の軸方向に沿
って、その周面に形成されている。このように構成され
た引き出し電極１７ａ〜１７ｄと、入出力電極１３ａ、
１３ｂ、（１４ａ、１４ｃ）、（１４ｂ、１４ｄ）とは
次のようにして接続されている。The laminated body 18 thus configured and constituting the piezoelectric transformer has a through hole 19 (a circular hole having a diameter of 3 mm in the present embodiment) penetrating in the thickness direction (the laminating direction). Further, a support 16 having the same outer shape diameter as the through hole 19 is inserted through the through hole 19 by press-fitting. The support 16 is made of a material having relatively high thermal conductivity (fluororesin in the present embodiment). In addition, each electrode 13 is provided on the peripheral surface of the support 16.
Extraction electrodes 17a, 17b, 17c, 17d connected to a, 13b, 14a, 14b are formed. The extraction electrodes 17a to 17d are formed on the peripheral surface of the support 16 along the axial direction. The extraction electrodes 17a to 17d configured as described above, the input / output electrodes 13a,
13b, (14a, 14c) and (14b, 14d) are connected as follows.
【００２６】入出力電極１３ａ、１３ｂ、（１４ａ、１
４ｃ）、（１４ｂ、１４ｄ）は、図２に示すように、貫
通孔１９の形成に応じて環状に形成されており、さらに
はその内径は、貫通孔１９の径より若干大径に設定され
ている。そして、このように形成された入出力電極１３
ａ、１３ｂ、（１４ａ、１４ｃ）、（１４ｂ、１４ｄ）
の内側端部から貫通孔１９の周縁まで径方向に沿って延
出する引き出し端１３ａ1、１３ｂ1、（１４ａ1、１４
ｃ1）、（１４ｂ1、１４ｄ1）が形成されている。各引
き出し端１３ａ1、１３ｂ1、（１４ａ1、１４ｃ1）、
（１４ｂ1、１４ｄ1）は、互いに周方向に離間して（本
実施の形態では９０度離間して）配置されている。な
お、図２は、支持体１６が挿通配置されていない状態で
の積層体１８の断面図において、各入出力電極１３ａ、
１３ｂ、１４ａ〜１４ｄを示している。The input / output electrodes 13a, 13b, (14a, 1
4c) and (14b, 14d), as shown in FIG. 2, are formed in an annular shape in accordance with the formation of the through hole 19, and the inner diameter is set to be slightly larger than the diameter of the through hole 19. ing. Then, the input / output electrode 13 thus formed is formed.
a, 13b, (14a, 14c), (14b, 14d)
Ends 13a 1 , 13b 1 , (14a 1 , 14) extending radially from the inner end of the
c 1 ) and (14b 1 , 14d 1 ) are formed. Each drawer end 13a 1 , 13b 1 , (14a 1 , 14c 1 ),
(14b 1 , 14d 1 ) are arranged to be spaced apart from each other in the circumferential direction (90 degrees apart in the present embodiment). FIG. 2 is a cross-sectional view of the laminate 18 in a state where the support 16 is not inserted and arranged, and shows each of the input / output electrodes 13a,
13b and 14a to 14d are shown.
【００２７】一方、引き出し電極１７ａ〜１７ｄは、入
出力電極１３ａ、１３ｂ、１４ａ〜１４ｄの形成間隔と
同様に、互いに周方向に離間して（本実施の形態では９
０度離間して）配置されている。そのため、各引き出し
電極１７ａ〜１７ｄの位置と各入出力電極１３ａ、１３
ｂ、１４ａ〜１４ｄの位置とが合致するように、支持体
１６の周方向位置を位置合わせしたうえで、支持体１６
を貫通孔１９に挿通配置すれば、各入出力電極１３ａ、
１３ｂ、１４ａ〜１４ｄと各引き出し電極１７ａ〜１７
ｄとを、互いに一対一に対応させた状態で電気的接続さ
せることができ、これにより、各入出力電極１３ａ、１
３ｂ、１４ａ〜１４ｄを引き出し電極１７ａ〜１７ｄを
介して、外部に引き出すことができる。なお、入出力電
極１３ａ、１３ｂ、１４ａ〜１４ｄと引き出し電極１７
ａ〜１７ｄとの接続は、導電性接着剤により行う。On the other hand, the extraction electrodes 17a to 17d are circumferentially separated from each other in the same manner as the formation intervals of the input / output electrodes 13a, 13b, and 14a to 14d (in the present embodiment, 9.
0 degrees apart). Therefore, the positions of the extraction electrodes 17a to 17d and the input / output electrodes 13a, 13a
b, after positioning the circumferential position of the support 16 so that the positions of 14a to 14d match, the support 16
Are inserted through the through-holes 19, the input / output electrodes 13a,
13b, 14a to 14d and each lead electrode 17a to 17
d can be electrically connected to each other in a one-to-one correspondence with each other.
3b, 14a to 14d can be extracted to the outside via extraction electrodes 17a to 17d. The input / output electrodes 13a, 13b, 14a to 14d and the extraction electrode 17
The connection with a to 17d is made by a conductive adhesive.
【００２８】以上のように構成した圧電トランスを、円
板の径方向に沿って広がり振動で駆動（共振周波数：約
１４５ｋＨｚ）する。そうすると、圧電トランスのノー
ド点およびその近傍は、貫通孔１９の内部に含まれるこ
とになる。The piezoelectric transformer constructed as described above is driven along with the vibration spread along the radial direction of the disk (resonance frequency: about 145 kHz). Then, the node point of the piezoelectric transformer and the vicinity thereof are included in the through hole 19.
【００２９】このような本実施の形態の構成では、応力
が集中するノード点およびその近傍に貫通孔が配置され
るので、応力は貫通孔１９の周縁に沿って分散されるこ
とになり、局所的に大きな発熱が生じることも、応力集
中により機械振動損失が生じることもなくない。In such a configuration of the present embodiment, since the through-holes are arranged at the node point where the stress is concentrated and in the vicinity thereof, the stress is distributed along the periphery of the through-hole 19 and the stress is locally distributed. No large heat generation occurs, and no mechanical vibration loss occurs due to stress concentration.
【００３０】また、支持体１６は、ノード点およびその
近傍に設けられた貫通孔１９に挿通配置されることで積
層体１８を支持することになり、積層体１８の振動を阻
害することなく、圧電トランスを支持）することができ
る。Further, the support 16 supports the laminated body 18 by being inserted through the through-hole 19 provided at the node point and in the vicinity thereof, so that the vibration of the laminated body 18 is not hindered. A piezoelectric transformer).
【００３１】また、支持体１６の周面に、入出力電極１
３ａ、１３ｂ、１４ａ〜１４ｄに当接して電気的に接続
される引き出し電極１７ａ〜１７ｄを設けることで、積
層体１８の振動を阻害することなく圧電トランスの電極
取り出しを行うことができる。The input / output electrode 1 is provided on the peripheral surface of the support 16.
By providing the extraction electrodes 17a to 17d that are in contact with and electrically connected to 3a, 13b, and 14a to 14d, the electrodes of the piezoelectric transformer can be taken out without obstructing the vibration of the stacked body 18.
【００３２】また、貫通孔１９を設けることで、貫通孔
１９の周縁に応力を分散させることができるといえど
も、貫通孔１９の周縁には多少とも応力の集中が生じて
発熱が発生する。しかしながら、本実施の形態では、支
持体１６を、比較的熱伝導性の高い材料（ふっ素実施
等）から構成しており、発生した熱を効率よく外部に放
出することが可能となり、さらに発熱を抑えることがで
きる。Although the provision of the through-holes 19 makes it possible to disperse the stress on the periphery of the through-holes 19, the concentration of the stress on the periphery of the through-holes 19 somewhat causes heat generation. However, in the present embodiment, the support 16 is made of a material having relatively high thermal conductivity (such as fluorine), so that the generated heat can be efficiently released to the outside, and furthermore, the heat is generated. Can be suppressed.
【００３３】また、圧電体駆動部１１や圧電板発電部１
２ａ、１２ｂを構成する圧電板は、その分極方向に沿っ
た主平面の形状が、実質的に円及び多角形にしてるの
で、結合係数が高い円形もしくは略円形の広がりモード
を利用することができ、波形の揃った均質な振動を生じ
させることが可能とになって、その分、圧電トランスの
特性をさらに向上させることができる。さらには、多角
形にすることで切断による加工ができ製造が容易となっ
ている。Further, the piezoelectric body driving section 11 and the piezoelectric plate power generation section 1
In the piezoelectric plates constituting 2a and 12b, the shape of the main plane along the polarization direction is substantially circular or polygonal, so that a circular or substantially circular spreading mode having a high coupling coefficient can be used. As a result, it is possible to generate a uniform vibration having a uniform waveform, thereby further improving the characteristics of the piezoelectric transformer. Furthermore, the polygonal shape enables processing by cutting, which facilitates production.
【００３４】また、絶縁層１５ａ、１５ｂを、接着剤、
セラミック、圧電体駆動部１１や電体発電部１２ａ、１
２ｂと同じ材質で未分極の圧電体のいずれか（本実施の
形態では圧電体駆動部１１や電体発電部１２ａ、１２ｂ
と同じ材質で未分極の圧電体）から構成しているので、
圧電体発電部１１と圧電体駆動部１２ａ、１２ｂとを確
実に電気的に分離することが可能となり、その分、圧電
トランスの特性が向上することになる。さらには、熱膨
張性などの特性が圧電体発電部１１、圧電体駆動部１２
ａ、１２ｂと同じとなり、熱による破損等の不具合を無
くすことができる。Further, the insulating layers 15a and 15b are
The ceramic / piezoelectric drive unit 11 and the electric power generation units 12a, 1
2b and any of unpolarized piezoelectric materials (in the present embodiment, the piezoelectric driving unit 11 and the electric power generation units 12a and 12b
Since it is composed of the same material as
The piezoelectric power generation unit 11 and the piezoelectric body drive units 12a and 12b can be reliably electrically separated from each other, and the characteristics of the piezoelectric transformer are improved accordingly. Further, the characteristics such as thermal expansion properties of the piezoelectric power generator 11 and the piezoelectric driver 12
This is the same as a and 12b, and defects such as breakage due to heat can be eliminated.
【００３５】本実施の形態の圧電トランスにおいて、
引き出し電極１７ｂと引き出し電極１７ｄ（出力電極１
４ａ，１４ｃと出力電極１４ｂ，１４ｄ）との間に１０
０Ωの負荷抵抗をつけた時の、効率の周波数特性を図３
に示す。共振周波数の１４５ｋＨｚの時、効率９７％、
降圧比は１／２倍であった。In the piezoelectric transformer according to the present embodiment,
Leader electrode 17b and lead electrode 17d (output electrode 1
4a, 14c and the output electrodes 14b, 14d).
Fig. 3 shows the frequency characteristics of efficiency when a load resistance of 0Ω is applied.
Shown in At a resonance frequency of 145 kHz, the efficiency is 97%,
The step-down ratio was 1/2 times.
【００３６】比較のために図８に示す従来のローゼン型
圧電トランスを、長さ２０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚み１ｍ
ｍで製作して効率を測定した。なお、圧電体駆動部４１
は厚み方向に、圧電体発電部４２は長軸方向に分極し、
入力電極４３、出力電極４４、共通電極８５はクロム−
金を蒸着している。For comparison, a conventional Rosen-type piezoelectric transformer shown in FIG. 8 was used for a length of 20 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 1 m.
m and the efficiency was measured. Note that the piezoelectric body driving unit 41
Is polarized in the thickness direction, the piezoelectric power generation section 42 is polarized in the long axis direction,
The input electrode 43, the output electrode 44, and the common electrode 85 are made of chrome-
Gold is deposited.
【００３７】ローゼン型トランスは長軸方向の伸び振動
のλモードで駆動したところ、共振周波数は１５０ｋＨ
ｚであり、そのときの効率は９３％と、本実施の形態よ
り低い値となった。When the Rosen type transformer was driven in the λ mode of elongational vibration in the major axis direction, the resonance frequency was 150 kHz.
z, and the efficiency at that time was 93%, which was lower than that of the present embodiment.
【００３８】なお、本実施の形態において、圧電体とし
て、ＰＺＴ系のセラミックを用いたが、圧電性を持つ物
質、例えばＬiＮＯ3の圧電体単結晶でも同様の効果が得
られるのはいうまでもない。In this embodiment, a PZT-based ceramic is used as the piezoelectric material. However, it is needless to say that the same effect can be obtained with a piezoelectric material, for example, a LiNO 3 piezoelectric single crystal. Absent.
【００３９】なお、本実施の形態において、図２の電極
パターンを用いているが電極パターンを限定する物では
ないのもいうまでもない。In the present embodiment, the electrode pattern shown in FIG. 2 is used, but it is needless to say that the electrode pattern is not limited.
【００４０】さらに、本実施の形態においては、圧電ト
ランスを降圧に使用したが、昇圧を目的として設計して
も同じ効果が得られるのもいうまでもない。Further, in the present embodiment, the piezoelectric transformer is used for step-down, but it goes without saying that the same effect can be obtained even if the piezoelectric transformer is designed for step-up.
【００４１】さらにはまた、本実施の形態においては、
上下を発電部、内部を駆動部としたが、逆にしても同じ
効果が得られるのもいうまでもない。Further, in the present embodiment,
Although the upper and lower sides are the power generation section and the inside is the drive section, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the reverse is performed.
【００４２】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２について図面を参照して説明する。本実施の形態に
おける圧電トランスはノード点およびその近傍となる径
方向中央部分に、実質的に未分極となった領域２０を設
けることとし、実施の形態１のような貫通孔は形成しな
いことに特徴があり、その他の構成については、上述し
た実施の形態１の圧電トランスと基本的に同様である。
従って、本実施の形態において、特に説明のないものに
ついては、実施の形態１と同じとし、実施の形態１と同
じ呼称の構成部材については、特に説明のない限り、実
施の形態１と同様の機能を持つものとする。(Embodiment 2) Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. In the piezoelectric transformer according to the present embodiment, a substantially unpolarized region 20 is provided at a node point and a radially central portion near the node point, and a through hole as in the first embodiment is not formed. There is a feature, and the other configurations are basically the same as those of the piezoelectric transformer of the first embodiment.
Therefore, in the present embodiment, components that are not particularly described are the same as those in the first embodiment, and components having the same names as those in the first embodiment are the same as those in the first embodiment unless otherwise described. It has a function.
【００４３】本実施の形態における圧電トランスの外観
図を図４に示す。本実施の形態において作成した圧電体
はＰＺＴ系のセラミックであり、円板形状に焼結後、研
磨を行い、圧電体駆動部２１は、直径１６ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍの外形寸法とした。圧電体発電部２２ａ、２
２ｂは、直径１６ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍの外形寸法と
した。圧電体駆動部２１、圧電体発電部２２ａ、２２ｂ
共に、その両主平面上に外径１６ｍｍ、内径３ｍｍのリ
ング状に、クロム−金を蒸着し電極を形成し、厚み方向
に分極した。さらには、分極に際して、中央部直径３ｍ
ｍが未分極となった領域２０となる用に分極処理した。
図４中の矢印で分極方向を表している。また、絶縁層２
５ａ、２５ｂとして、同じセラミックで直径１６ｍｍ、
厚さ０．２ｍｍとした。この絶縁層２５ａ、２５ｂは分
極は行っていない。これら圧電体駆動部２１と圧電体発
電部２２ａ、２５ｂとを絶縁層２５ａ、２５ｂを介して
接着剤を用いて、主平面で積層し、全体で直径１６ｍ
ｍ、厚さ１．４ｍｍの積層体２７を形成した。さらに
は、圧電体駆動部２１の両主平面上の電極を入力電極２
３ａ、２３ｂとし、圧電体発電部２２ａ，ｂの電極を出
力電極２４ａ〜２４ｄとした。各電極２３ａ、２３ｂ、
２４ａ〜２４ｄの引き出しは領域２０に設けたスルーホ
ール（図示省略）を介して行った。さらには、領域２０
に直径２．５ｍｍ長さ２ｍｍの支持体２６ａ、２６ｂを
取り付け、この支持体２６ａ、２６ｂにより積層体２７
を支持した。支持体２６ａ、２６ｂの材質は、熱伝導性
の高いアルミと低いふっ素樹脂の２種類でそれぞれ作成
した。FIG. 4 shows an external view of the piezoelectric transformer according to the present embodiment. The piezoelectric body created in the present embodiment is a PZT-based ceramic, which is sintered into a disc shape and then polished, so that the piezoelectric body driving unit 21 has an outer dimension of 16 mm in diameter and 0.5 mm in thickness. Piezoelectric power generation section 22a, 2
2b has an outer dimension of 16 mm in diameter and 0.25 mm in thickness. Piezoelectric body drive section 21, piezoelectric body power generation sections 22a, 22b
In both cases, chromium-gold was vapor-deposited on both main planes in a ring shape having an outer diameter of 16 mm and an inner diameter of 3 mm to form electrodes, which were polarized in the thickness direction. Furthermore, at the time of polarization, the central part diameter is 3 m.
Polarization treatment was performed so that m became an unpolarized region 20.
Arrows in FIG. 4 indicate polarization directions. Also, the insulating layer 2
As 5a and 25b, the same ceramic has a diameter of 16 mm,
The thickness was 0.2 mm. The insulating layers 25a and 25b are not polarized. The piezoelectric body driving section 21 and the piezoelectric body power generation sections 22a and 25b are laminated on the main plane using an adhesive via insulating layers 25a and 25b, and the overall diameter is 16 m.
m, a laminate 27 having a thickness of 1.4 mm was formed. Further, the electrodes on both main planes of the piezoelectric body driving unit 21 are connected to the input electrodes 2.
3a and 23b, and the electrodes of the piezoelectric power generating units 22a and 22b were output electrodes 24a to 24d. Each electrode 23a, 23b,
The extraction of 24a to 24d was performed through through holes (not shown) provided in the region 20. Further, the area 20
The supports 26a and 26b having a diameter of 2.5 mm and a length of 2 mm are attached to the
Supported. The materials of the supports 26a and 26b were made of two types of aluminum having high thermal conductivity and low fluororesin, respectively.
【００４４】このようにして本実施の形態の圧電トラン
スを得た。Thus, the piezoelectric transformer of the present embodiment was obtained.
【００４５】作製した圧電トランスを、共振周波数約１
３５ｋＨｚで、圧電板の径方向広がり振動で駆動した。
これにより、未分極である領域２０は、圧電トランスの
ノード点およびその近傍を覆う状態で配置されることに
なる。The manufactured piezoelectric transformer is set to a resonance frequency of about 1
Driving was performed at 35 kHz by radial vibration of the piezoelectric plate.
As a result, the unpolarized region 20 is arranged so as to cover the node point of the piezoelectric transformer and the vicinity thereof.
【００４６】本実施の形態の圧電トランスにおいてノー
ド点およびその近傍（径方向中央部）の領域２０を未分
極としたことにより、圧電特性はノード点以外のところ
の特性となっている。当然、トランス特性もノード点以
外で決定される。これにより、応力の集中するノード点
での振動損失を無視できた。しかも、ノード点（領域２
０）において支持体２６ａ、２６ｂで支持するために、
支持による損失も抑えることができる。In the piezoelectric transformer according to the present embodiment, the non-polarized region 20 at the node point and its vicinity (central portion in the radial direction) has non-polarized piezoelectric characteristics. Naturally, the transformer characteristics are also determined at points other than the node points. As a result, the vibration loss at the node point where the stress is concentrated could be ignored. Moreover, the node point (area 2)
0) in order to be supported by the supports 26a, 26b,
The loss due to support can also be suppressed.
【００４７】本実施の形態の圧電トランスにおいて、出
力電極２４ａ、２４ｃと出力電極２４ｂ、２４ｄとの間
に１００Ωの負荷抵抗をつけた時の、効率の周波数特性
を図５に示す。図５に示すように、共振周波数１３５ｋ
Ｈｚの時、効率９５％、降圧比は１／２であった。ま
た、支持体２６ａ、２６ｂの材質の違いによる２０Ｗ印
加時の圧電トランスの温度上昇を比較した。支持体２６
ａ、２６ｂにふっ素樹脂を用いた場合では４７℃の温度
上昇であったのに対し、ふっ素樹脂より熱伝導性（放熱
性）の高いアルミで支持体２６ａ、２６ｂを構成した場
合では、３２℃の温度上昇しかみられなかった。FIG. 5 shows the frequency characteristics of the efficiency when a load resistance of 100 Ω is provided between the output electrodes 24a and 24c and the output electrodes 24b and 24d in the piezoelectric transformer of the present embodiment. As shown in FIG.
At Hz, the efficiency was 95% and the step-down ratio was 1/2. Further, the temperature rise of the piezoelectric transformer at the time of applying 20 W due to the difference in the material of the supports 26a and 26b was compared. Support 26
When the fluororesin was used for the a and 26b, the temperature rose by 47 ° C., whereas when the supports 26a and 26b were made of aluminum having higher thermal conductivity (heat dissipation) than the fluororesin, the temperature rose to 32 ° C. Only the temperature rise was observed.
【００４８】（実施の形態３）次に、本発明の実施の形
態３について図面を参照して説明する。本実施の形態に
おける圧電トランスは圧電体駆動部３１、圧電体発電部
３２ａ、３２ｂを構成する圧電体の形状が楕円であるこ
と以外は、上述した実施の形態１における圧電トランス
と基本的に同様である。従って、本実施の形態におい
て、特に説明のないものについては、実施の形態１と同
じとし、実施の形態１と同じ呼称の構成部材について
は、特に説明のない限り、実施の形態１と同様の機能を
持つものとする。Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The piezoelectric transformer according to the present embodiment is basically the same as the piezoelectric transformer according to the above-described first embodiment, except that the shape of the piezoelectric body constituting the piezoelectric body driving unit 31 and the piezoelectric body power generation units 32a and 32b is elliptical. It is. Therefore, in the present embodiment, components that are not particularly described are the same as those in the first embodiment, and components having the same names as those in the first embodiment are the same as those in the first embodiment unless otherwise described. It has a function.
【００４９】本実施の形態における圧電トランスの外観
図を図６に示す。本実施の形態において圧電体駆動部３
１や圧電体発電部３２ａ、３２ｂを構成する圧電体はＰ
ＺＴ系のセラミックであり、圧電体駆動部３１や圧電体
発電部３２ａ、３２ｂの形状に合わせた楕円板状に焼結
した後、研磨を行っており、このような圧電体からなる
圧電体駆動部３１は、長軸１６ｍｍ、短軸１４ｍｍ、厚
さ０．５ｍｍの楕円の外形寸法を有している。また、圧
電体発電部３２ａ、３６ｂは、長軸１６ｍｍ、短軸１４
ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍの楕円の外形形状を有してい
る。FIG. 6 shows an external view of the piezoelectric transformer according to the present embodiment. In the present embodiment, the piezoelectric body driving unit 3
1 and the piezoelectric bodies constituting the piezoelectric body power generation units 32a and 32b are P
It is a ZT-based ceramic, which is sintered into an elliptical plate shape conforming to the shape of the piezoelectric driving unit 31 and the piezoelectric power generating units 32a and 32b, and then polished. The part 31 has an elliptical outer dimension with a major axis of 16 mm, a minor axis of 14 mm, and a thickness of 0.5 mm. The piezoelectric power generating units 32a and 36b have a major axis of 16 mm and a minor axis of 14 mm.
mm and a thickness of 0.25 mm.
【００５０】圧電体駆動部３１、圧電体発電部３２ａ、
３２ｂとも、その厚み方向に分極（図６中の矢印方向）
されている。圧電体駆動部３１、圧電体発電部３２ａ、
３２ｂ共に両主平面上に、クロム−金を蒸着して入出力
電極３３ａ、３３ｂ、３４ａ〜３４ｄが形成されてい
る。また、絶縁層３５ａ、２５ｂとして、同じセラミッ
クで長軸１６ｍｍ、短軸１４ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの楕
円形状のものも作成した。この絶縁層３５ａ、３５ｂは
分極は行っていない。これら圧電体駆動部３１と圧電体
発電部３２ａ、３２ｂとを絶縁層３５ａ、３５ｂを介し
て接着剤を用いて、主平面で積層し、全体で長軸１６ｍ
ｍ、短軸１４ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの楕円形状の積層体
３６としている。The piezoelectric driving unit 31, the piezoelectric power generating unit 32a,
Both 32b are polarized in the thickness direction (the direction of the arrow in FIG. 6).
Have been. A piezoelectric body driving section 31, a piezoelectric body power generation section 32a,
32b, input / output electrodes 33a, 33b, 34a to 34d are formed on both main planes by depositing chromium-gold. Also, as the insulating layers 35a and 25b, the same ceramics having an elliptical shape having a major axis of 16 mm, a minor axis of 14 mm, and a thickness of 0.2 mm were prepared. The insulating layers 35a and 35b are not polarized. The piezoelectric body driving section 31 and the piezoelectric body power generation sections 32a and 32b are laminated on the main plane using an adhesive via insulating layers 35a and 35b, and the long axis 16m
m, a short axis of 14 mm, and a thickness of 1.2 mm.
【００５１】さらに、この積層体３６の径方向中央部
に、厚み方向（積層方向）に貫通する貫通孔３７が形成
されており、この貫通孔３７に支持体３８が挿通配置さ
れている。支持体３８には、その周面に引き出し電極３
９ａ〜３９ｄが形成されている。引き出し電極３９ａ〜
３９ｄは、入出力電極３３ａ、３３ｂ、３４ａ〜３４ｄ
に個別に接続されている。引き出し電極３９ａ〜３９ｄ
と入出力電極３３ａ、３３ｂ、３４ａ〜３４ｄとの接続
構造は、実施の形態１と同様であるのでその説明は省略
する。Further, a through hole 37 penetrating in the thickness direction (laminating direction) is formed at a radially central portion of the laminate 36, and a support 38 is inserted through the through hole 37. The support electrode 38 has a lead electrode 3 on its peripheral surface.
9a to 39d are formed. Lead electrode 39a ~
39d denotes input / output electrodes 33a, 33b, 34a to 34d
Connected individually. Lead electrodes 39a to 39d
The connection structure between the input and output electrodes 33a, 33b, and 34a to 34d is the same as that in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
【００５２】このようにして作製した圧電トランスを、
径方向広がり振動で駆動した。本実施の形態では、圧電
体駆動部３１、３２ａ、３２ｂを構成する圧電体を楕円
形状にしたことで、長軸方向の共振（１４５ｋＨｚ）と
短軸方向の共振（１６５ｋＨｚ）が重なった形で共振が
生じるために、１５５ｋＨｚに共振のブロードなピーク
を持っている。圧電トランスはこの共振特性に応じた周
波数特性を持つ。The piezoelectric transformer thus manufactured is
Driven by radial spreading vibration. In the present embodiment, the piezoelectric bodies constituting the piezoelectric body driving units 31, 32a, and 32b are made elliptical, so that resonance in the long axis direction (145 kHz) and resonance in the short axis direction (165 kHz) overlap. Since resonance occurs, it has a broad peak of resonance at 155 kHz. The piezoelectric transformer has a frequency characteristic according to the resonance characteristic.
【００５３】出力電極３４ａ、３４ｃ−３４ｂ、３４ｄ
間に１００Ωの負荷抵抗をつけた時の、効率の周波数特
性を図７に示す。図７から明らかなように、３０ｋＨｚ
の範囲で効率が９０％を越えており、広帯域な圧電トラ
ンスができていることがわかる。なお、図８に示す従来
例のローゼン型の圧電トランスでは、効率９０％以上の
範囲は１３ｋＨｚであった。Output electrodes 34a, 34c-34b, 34d
FIG. 7 shows the frequency characteristics of the efficiency when a load resistance of 100Ω is provided between them. As is clear from FIG.
In the range, the efficiency exceeds 90%, which indicates that a wide-band piezoelectric transformer has been formed. In the conventional Rosen-type piezoelectric transformer shown in FIG. 8, the range where the efficiency was 90% or more was 13 kHz.
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ノード点に貫通孔を設けたり、ノード点に未分極の領域
を形成することで、大電力の印加に伴って圧電振動（応
力）が強くなっても、局所的に大きな発熱や機械振動損
失による性能低下も生じすることがなくなった。また、
ノード点（貫通孔）に設けた支持体や、ノード点に設け
た未分極の領域を介して圧電トランスを支持すること
で、振動阻害、波形の歪みが生じにくくなった。これに
より、良好な特性を有する圧電トランスを得ることがで
きるようになった。As described above, according to the present invention,
By providing a through hole at the node point or forming an unpolarized region at the node point, even if the piezoelectric vibration (stress) becomes strong due to the application of large power, locally large heat generation and mechanical vibration loss Performance degradation did not occur. Also,
By supporting the piezoelectric transformer via the support provided at the node point (through hole) or the unpolarized region provided at the node point, vibration inhibition and waveform distortion are less likely to occur. As a result, a piezoelectric transformer having good characteristics can be obtained.
【図１】実施の形態１における圧電トランスの外観図で
ある。FIG. 1 is an external view of a piezoelectric transformer according to a first embodiment.
【図２】実施の形態１における電極のパターンを示す断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an electrode pattern according to the first embodiment.
【図３】実施の形態１における圧電トランスの効率の周
波数特性図である。FIG. 3 is a frequency characteristic diagram of the efficiency of the piezoelectric transformer according to the first embodiment.
【図４】実施の形態２における圧電トランスの外観図で
ある。FIG. 4 is an external view of a piezoelectric transformer according to a second embodiment.
【図５】実施の形態２における圧電トランスの効率の周
波数特性図である。FIG. 5 is a frequency characteristic diagram of the efficiency of the piezoelectric transformer according to the second embodiment.
【図６】実施の形態３における圧電トランスの外観図で
ある。FIG. 6 is an external view of a piezoelectric transformer according to a third embodiment.
【図７】実施の形態３における圧電トランスの効率の周
波数特性図である。FIG. 7 is a frequency characteristic diagram of the efficiency of the piezoelectric transformer in the third embodiment.
【図８】従来型のローゼン型圧電トランスの外観図であ
る。FIG. 8 is an external view of a conventional Rosen-type piezoelectric transformer.
１１、２１、３１、４１
圧電体駆動部 １２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ
圧電体発電部 １３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ
入力電極 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、
２４ｄ 出力電極 ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、
４４ｄ 出力電極 １５ａ、１５ｂ、２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂ
絶縁層 １６、２６
支持体 １７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、
３９ｄ 引き出し電極 １８、２７、３６
積層体 ２０
領域 １９、３７
貫通孔11, 21, 31, 41
Piezoelectric driver 12a, 12b, 22a, 22b, 32a, 32b
Piezoelectric power generation units 13a, 13b, 23a, 23b, 33a, 33b
Input electrodes 14a, 14b, 14c, 14d, 24a, 24b, 24c,
24d output electrodes 34a, 34b, 34c, 34d, 44a, 44b, 44c,
44d Output electrode 15a, 15b, 25a, 25b, 35a, 35b
Insulating layer 16, 26
Supports 17a, 17b, 17c, 17d, 39a, 39b, 39c,
39d extraction electrode 18, 27, 36
Laminate 20
Region 19, 37
Through hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 十河 寛 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 長谷 裕之 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 中塚 宏 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 守時 克典 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▲さき▼ 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 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Togawa 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Nakatsuka 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Saki ▼ Osamu 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (9)
ンスにおいて、 圧電体発電部と圧電体駆動部とをその分極方向に沿って
積層配置するとともに、当該積層体のノード点およびそ
の近傍に、積層方向に沿った貫通孔を形成することを特
徴とする圧電トランス。In a piezoelectric transformer driven in a spread vibration mode, a piezoelectric generator and a piezoelectric driver are stacked and arranged along a polarization direction thereof, and stacked at a node point of the stacked body and in the vicinity thereof. A piezoelectric transformer, wherein a through hole is formed along a direction.
通配置することを特徴とする圧電トランス。2. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein a support for mechanically supporting the laminate is inserted into the through-hole.
方向に沿った主平面に電極が設けられたものであり、 かつ、前記支持体の貫通孔当接面に、前記電極に電気的
に接続される引き出し電極を設けることを特徴とする圧
電トランス。3. The piezoelectric transformer according to claim 3, wherein the piezoelectric power generation unit and the piezoelectric driving unit are provided with electrodes on a main plane along a polarization direction thereof. A piezoelectric transformer, wherein a lead electrode electrically connected to the electrode is provided on the through hole contacting surface of the support.
あって、 前記支持体を、熱伝導性の高い材料から構成することを
特徴とする圧電トランス。4. The piezoelectric transformer according to claim 2, wherein the support is made of a material having high thermal conductivity.
ンスにおいて、 圧電体発電部と圧電体駆動部とをその分極方向に沿って
積層配置するとともに、当該積層体のノード点およびそ
の近傍に、実質的に未分極となった領域を設けることを
特徴とする圧電トランス。5. In a piezoelectric transformer driven in a spread vibration mode, a piezoelectric power generating section and a piezoelectric driving section are stacked and arranged along the polarization direction, and substantially at a node point of the stacked body and in the vicinity thereof. A piezoelectric transformer characterized by providing a region that is non-polarized in nature.
に支持することを特徴とする圧電トランス。6. The piezoelectric transformer according to claim 5, wherein the laminated body is mechanically supported in the substantially unpolarized region.
あって、 実質的に未分極となった前記領域を介して前記圧電体発
電部および前記圧電体駆動部の電極引き出しを行うこと
を特徴とする圧電トランス。7. The piezoelectric transformer according to claim 5, wherein the electrodes of the piezoelectric power generation unit and the piezoelectric body drive unit are led out through the substantially unpolarized region. And a piezoelectric transformer.
トランスであって、前記圧電体発電部および前記圧電体
駆動部は、その分極方向に沿った主平面の形状が、実質
的に円及び多角形であることを特徴とする圧電トラン
ス。8. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein the piezoelectric power generation unit and the piezoelectric drive unit have a substantially circular main plane along a polarization direction. And a polygonal transformer.
トランスであって、 前記圧電体発電部と前記圧電体駆動部との間に絶縁層を
介装するとともに、この絶縁層を、接着剤、セラミッ
ク、前記圧電体駆動部及び／または前記圧電体発電部と
同じ材質で未分極のもののいずれかから構成することを
特徴とする圧電トランス。9. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein an insulating layer is interposed between the piezoelectric power generating unit and the piezoelectric driving unit, and the insulating layer is bonded. A piezoelectric transformer, which is made of any one of the same material as the agent, the ceramic, the piezoelectric body driving section and / or the piezoelectric body power generation section, and is unpolarized.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096121A JP2000294847A (en) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | Piezoelectric transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096121A JP2000294847A (en) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | Piezoelectric transformer |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294847A true JP2000294847A (en) | 2000-10-20 |
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ID=14156559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11096121A Pending JP2000294847A (en) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | Piezoelectric transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000294847A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003078995A (en) * | 2001-09-03 | 2003-03-14 | Taiyo Yuden Co Ltd | Piezoelectric acoustic device |
| US6617757B2 (en) * | 2001-11-30 | 2003-09-09 | Face International Corp. | Electro-luminescent backlighting circuit with multilayer piezoelectric transformer |
| KR100614968B1 (en) | 2004-09-06 | 2006-08-25 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Structure of stack piezoelectric transformer |
| WO2008049416A1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-05-02 | Epcos Ag | Piezoelectric transformer |
| CN102110769A (en) * | 2009-12-25 | 2011-06-29 | 北京为华新光电子有限公司 | Piezoelectric transformer and packaging structure thereof |
| JP2014199903A (en) * | 2013-03-11 | 2014-10-23 | 太平洋セメント株式会社 | Piezoelectric element and piezoelectric actuator |
| JP2015061055A (en) * | 2013-09-20 | 2015-03-30 | 太平洋セメント株式会社 | Piezoelectric transformer |
| CN104979466A (en) * | 2014-04-07 | 2015-10-14 | 三星电机株式会社 | Piezoelectric transformer |
-
1999
- 1999-04-02 JP JP11096121A patent/JP2000294847A/en active Pending
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