JP2001230465A

JP2001230465A - 圧電トランス

Info

Publication number: JP2001230465A
Application number: JP2000332054A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kono; 和夫河野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】一次側圧電体の両面を利用して、多出力を効
率的に取り出すことができるようにする。【解決手段】一次側圧電体１０は、厚さ方向又は長さ
方向に分極が施さている。この一次側圧電体１０の厚み
方向又は長さ方向の両面側に、厚さ方向又は長さ方向に
分極が施された二次側圧電体１２，１４が積層して配設
されている。一次側の入力端子２８，３０に交流電圧が
印加されると、圧電逆効果により、一次側圧電体１０に
機械振動の一種である厚み縦振動あるいは横振動が発生
する。この厚さ方向又は長さ方向に伝播する振動は、二
次側圧電体１２，１４に伝播し、二次側圧電体１２，１
４に圧電正効果により、交流電圧が発生し、この交流電
圧は、第１の出力端子３２，３４と、第２の出力端子３
６，３８とにそれぞれ出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層型の圧電トラ
ンスに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に圧電トランスは、図９に示すよう
に、一枚の圧電体２から構成され、入力側の駆動部２ａ
は厚み方向に分極が施され、出力側の発電部２ｂは長さ
方向に分極が施されている。入力側の電極パターン４，
６間に厚さ方向の交流電圧を印加すると、圧電体２に長
さ方向に縦振動が生じる。この縦振動により、圧電体２
の発電部２ｂに交流電圧が発生し、出力端から交流電圧
が取り出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の圧電トランス
は、入力側の駆動部の片側のみを利用し、他方側を利用
していない。そのため、出力側から効率的に大きな電流
を取り出すことができなかった。本発明の主たる目的
は、一次側圧電体の両側を利用して、多出力を効率的に
取り出すことができるようにして、上記問題点を解決す
ることを目的とするものである。また、上記圧電トラン
スは、Ｒｏｓｅｎ型圧電トランスと呼ばれ、駆動周波数
が低いため内部インピーダンスが高く電力用としては不
向きである。本発明の他の目的は、厚み縦振動を利用す
ることで高周波化ができ、内部インピーダンスが小さ
な、電力用に適した圧電トランスを提供することであ
る。更に本発明は、一次側の縦振動を効率的に二次側に
伝達し、１つの入力で複数の出力を効率的に取り出すこ
とができるように成し、出力側から大きな電流を取り出
せることができるようにした圧電トランスを提供するこ
とを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、一次側圧電体に電極を介して１次電気振動を
入力し、該一次側圧電体に一次機械振動を発生させると
ともに二次側圧電体に二次機械振動を発生させ、二次側
圧電体から電極を介して二次電気振動を出力し電力の伝
達及び変圧を行うようにした圧電トランスであって、分
極が施された一次側圧電体と、該一次側圧電体の厚み方
向又は長さ方向の両面側に積層して配設され、分極が施
された二次側圧電体とを備えたものである。また本発明
は、前記一次側圧電体を厚さ方向に互いに逆向きに分極
を施した一対の圧電体により構成し、該一対の圧電体を
厚さ方向に重ね合わせた構造とし、前記二次側圧電体を
前記一次側圧電体の厚み方向の両面側に積層して配設し
たものである。また本発明は、一次側圧電体に電極を介
して１次電気振動を入力し、該一次側圧電体に一次機械
振動を発生させるとともに二次側圧電体に二次機械振動
を発生させ、二次側圧電体から電極を介して二次電気振
動を出力し電力の伝達及び変圧を行うようにした圧電ト
ランスであって、厚さ方向又は長さ方向に分極が施され
た一次側圧電体と、該一次側圧電体の厚み方向又は長さ
方向の両面側に積層して配設され、厚さ方向又は長さ方
向に分極が施された二次側圧電体とを備えたものであ
る。また本発明は、前記一次側と二次側の圧電体を一体
構成とし、前記一対の一次側圧電体の境界を、プリント
基板に立設した保持具によって支持するようにしたもの
である。また本発明は、前記一次側圧電体に厚さ方向に
分極を施し、前記二次側圧電体を前記一次側圧電体の厚
み方向の両面側に積層して配設し、前記二次側圧電体に
厚さ方向又は長さ方向に分極を施したものである。また
本発明は、前記一次側圧電体の両面側に、二次側圧電体
を、絶縁層を介して積層したことを特徴とするものであ
る。また本発明は、前記一次側圧電体に厚さ方向に分極
を施し、前記二次側圧電体を前記一次側圧電体の長さ方
向の両面側に積層して配設し、前記二次側圧電体に長さ
方向に分極を施したものである。また本発明は、前記一
次側圧電体に長さ方向に分極を施し、前記二次側圧電体
を前記一次側圧電体の厚さ方向の両面側に積層して配設
し、前記二次側圧電体に厚さ方向に分極を施したもので
ある。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
した図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の
圧電トランス８の第１の実施形態を示し、１０は一次側
の圧電体、１２，１４は二次側の圧電体である。圧電体
１０，１２，１４は、円盤状の圧電性セラミック板によ
り構成されている。

【０００６】圧電トランス８は、一次側の圧電体１０を
中心にして二次側の圧電体１２，１４がサンドイッチ状
に積層配置されている。各圧電体１０，１２，１４の形
状は円盤状に特に限定されるものでなく四角形その他任
意の形状とすることができる。一次側圧電体１０の厚さ
方向の両端面には、厚膜スクリーン印刷法などによって
銀ペーストの電極パターン１６，１８が形成されてい
る。

【０００７】同様に二次側圧電体１４の厚さ方向の外側
の端面に電極パターン２０，２２が形成されている。本
実施形態では、各圧電体１０，１２，１４は、焼成処理
によって電極パターン１６，１８を介して互いに接着
し、全体が一体型積層構成となっているが、この一体型
積層構成は、焼成処理に特に限定されるものでない。

【０００８】図８に示すように、各圧電体１０，１２，
１４をプリント基板２４に固定されたケース２６内にサ
ンドイッチ状に機械的に当接配置し、ボルトなどの押圧
体２８により、一次側の圧電体１０の縦振動が二次側の
圧電体１２，１４に十分に伝達できる圧力で、圧電体１
０，１２，１４を押圧し、圧電トランス８の両側をケー
ス２６内で挟圧保持する構成としても良い。

【０００９】各圧電体１０，１２，１４は、図１に示す
ように、厚さ方向に矢印方向に分極が施されている。入
力端子２８，３０は、リード線を介して、一次側圧電体
１０の電極パターン１６，１８に接続している。第１の
出力端子３２，３４は、電極パターン２０，１６に接続
し、第２の出力端子３６，３８は、電極パターン２２，
１８に接続している。各圧電体１０，１２，１４の厚さ
は、本実施形態では、一次側圧電体１０が０．５ｍｍ、
二次側の圧電体１２，１４がそれぞれ２ｍｍに設定され
ている。

【００１０】なお、二次側圧電体１２，１４の分極方向
は、厚さ方向に特に限定されるものではない。二次側圧
電体１２，１４の長さ方向即ち厚さ方向に対して直角な
方向に分極を施しても良い。この場合には、分極の方向
に対応して、二次側圧電体１２，１４のそれぞれの両側
に出力電極が形成される。

【００１１】上記した構成において、入力端子２８，３
０に交流電圧（一次電気振動）が印加されると、圧電逆
効果により、一次側圧電体１０に機械振動の一種である
厚み縦振動（一次機械振動）が発生する。この厚さ方向
に伝播する縦波振動は、二次側圧電体１２，１４に伝播
し、二次側圧電体１２，１４が振動（二次機械振動）
し、二次側圧電体１２，１４に圧電正効果により、交流
電圧（二次電気振動）が発生し、この交流電圧は、第１
の出力端子３２，３４と、第２の出力端子３６，３８と
にそれぞれ出力される。

【００１２】次に、図２を参照して本発明の他の実施形
態について説明する。本実施形態において、圧電トラン
ス４４の一次側圧電体は、同じ厚さの２枚の圧電体４
６，４８により構成され、一次側圧電体４６，４８の両
面側に、二次側圧電体５０，５２が配設されている。一
次側圧電体４６，４８は厚さ方向に逆向きに分極が施さ
れている。

【００１３】二次側圧電体５０は、厚さ方向に、一次側
圧電体４６と同じ方向に分極が施され、二次側圧電体５
２は、厚さ方向に、一次側圧電体４８と同じ方向に分極
が施されている。二次側圧電体５０，５２の各々の外側
の端面には、電極パターン５４，５６が形成され、圧電
体５０，４６，４８，５２の境界面には電極パターン５
８，６０，６２が形成されている。二次側圧電体５０，
５２に厚さ方向とは直角な方向即ち長さ方向に分極を施
した場合には、二次側圧電体５０，５２のそれぞれの両
側に電極が形成される。

【００１４】前記圧電体５０，４６，４８，５２は、電
極パターン５８，６０，６２を介して焼成処理により一
体的に接着され、積層化されている。本実形態における
圧電トランス４４の一体積層化構成は、図８に示す機械
的圧接構造としても良い。入力端子６４，６６の中の一
方の端子６４は、リード線を介して電極パターン５８，
６２に接続し、他方の端子６６は、リード線を介して、
電極パターン６０に接続している。互いに接着された一
次側圧電体４６，４８には、図７に示すように、中央部
にリング状の溝４２が形成され、この溝４２に、保持具
４０の保持部４０ａが嵌合する。

【００１５】保持具４０は、プリント基板に固定され、
この保持具４０によって圧電トランス４４は、プリント
基板に保持される。上記した構成において、入力端子６
４，６６に交流電圧が印加されると、圧電逆効果によ
り、一次側圧電体４６，４８に縦振動が発生する。この
縦振動は、一次側圧電体４６，４８の接合部が物理的中
心となる。保持具４０は、、この縦振動の中心の接合部
分を保持するため、圧電トランス４４をしっかりと安定
的に保持することができる。

【００１６】一次側圧電体４６，４８の縦波振動は、二
次側圧電体５０，５２に伝播し、圧電正効果により、出
力端子７０，７２と、出力端子７４，７２に交流電圧が
出力される。上記実施形態はいずれも一次側と二次側は
絶縁されていない。従って、一次側を巻線トランスを介
しないでＡＣ電源に接続した場合、二次側で回路が大地
アースに落ちたとき、二次側機器にＡＣ電流が回り込む
ことになり大きな事故に繋がる危険性がある。

【００１７】これを回避するため、図３で一次側と二次
側を絶縁した圧電トランスの実施形態を示している。図
３において、一次側圧電体１０と、二次側圧電体１２，
１４との間には、アルミナ基板等の低誘電率の絶縁材料
から成る絶縁層７６，７８が形成されている。一次側入
力端２８，３０は、一次側圧電体１０の両面に形成され
た電極パターン１６，１８に接続し、二次側の第１の出
力端３２，３４は、二次側圧電体１２の両面に形成され
た電極パターン２０，８０に接続し、第２の出力端３
６，３８は、二次側圧電体１４の両面に形成された電極
パターン８２，２２に接続している。

【００１８】二次側の出力端は、図４に示すように、一
次側圧電体１０の両面側に、二次側圧電体１４を、絶縁
層８４を介して積層することにより、多数設けることが
できる。図５は、一次側の圧電体４６，４８を２層構造
とした圧電トランスの一次側と二次側を絶縁層８４によ
って絶縁した実施形態を示し、二次側の圧電体５０，５
２を絶縁層８４を介して多数積層し、二次側圧電体５
０，５２の両面の電極パターン８６，８８から、多数の
出力を取り出している。

【００１９】次に、本発明の圧電トランスをＡＣアダプ
タに応用した実施形態について図６を参照して説明す
る。図６において、９０は駆動回路であり、ＡＣ電源９
２の５０ヘルツあるいは６０ヘルツの交流を直流に変換
し、この直流を圧電トランス駆動用の共振パルス信号に
変換して、圧電トランス４４の一次側の圧電体の入力端
子に供給する。圧電トランス４４の二次側の交流電圧出
力は、それぞれダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４から
成る整流回路により整流され、且つ、コンデンサＣ１，
Ｃ２で平滑化されて、２つの負荷９４，９６に供給され
る。

【００２０】尚、上記実施形態はいずれも、一次側の圧
電体に厚み方向に分極を施したものであるが、一次側圧
電体の分極の方向は厚み方向に特に限定されるものでは
なく、図１０に示すように、長さ方向としてもよい。図
１０に示すように、一次側圧電体１０の分極の方向を長
さ方向とした場合には、一次側圧電体１０の両側に電極
パターン１６，１８が形成され、この電極パターン１
６，１８に入力端子２８，３０が接続される。二次側圧
電体１２，１４の出力は、出力端子３２，３４と出力端
子３６，３８から取り出される。二次側圧電体１２，１
４には厚さ方向に分極が施されている。

【００２１】このように、一次側圧電体１０の分極の方
向を長さ方向とした場合、一次側圧電層と複数の二次側
圧電層を単一の圧電体に形成することができる。また、
上記実施形態はいずれも一次側の入力部の数は１つであ
るが、一次側圧電体層を複数設けて、一次側入力部を複
数設ける構成としても良い。また、図１１に示すよう
に、１枚の圧電体１００の一次側圧電体層１０２の長さ
方向の両面側に、二次側圧電体層１０４，１０６を積層
して設け、複数の出力を出力部Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２
から取り出すようにしてもよい。図中、１０８，１１
０，１１２，１１４は電極パターンであり、矢印は分極
の方向を示している。即ち一次側圧電体層１０２は厚さ
方向に分極され、二次側圧電体層１０４，１０６は長さ
方向に分極されている。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上述の如く、一次側圧電体の両
面側に二次側圧電体を配置したので、一次側圧電体の両
面を有効利用でき、複数の出力を効率的に取り出すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。

【図２】本発明の他の実施形態を示す説明図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す説明図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す説明図である。

【図５】本発明の他の実施形態を示す説明図である。

【図６】ＡＣアダプターのブロック回路図である。

【図７】圧電トランス保持機構の実施形態を示す分解斜
視図である。

【図８】圧電トランス保持機構の実施形態を示す分解斜
視図である。

【図９】従来技術の外観説明図である。

【図１０】本発明の他の実施形態を示す説明図である。

【図１１】本発明の他の実施形態を示す説明図である。

【符号の説明】

２圧電体２ａ駆動部４電極パターン６電極パターン８圧電トランス１０圧電体１２圧電体１４圧電体１６電極パターン１８電極パターン２０電極パターン２２電極パターン２４プリント基板２６ケース２８入力端子３０入力端子３２出力端子３４出力端子３６出力端子３８出力端子４０保持具４０ａ保持部４２溝４４圧電トランス４６圧電体４８圧電体５０圧電体５２圧電体５４電極パターン５６電極パターン５８電極パターン６０電極パターン６２電極パターン６４入力端子６６入力端子７０出力端子７２出力端子７４出力端子７６絶縁層７８絶縁層８０電極パターン８２電極パターン８４絶縁層８６電極パターン８８電極パターン９０駆動回路９２ＡＣ電源９４負荷９６負荷１００圧電体１０２一次側圧電体層１０４二次側圧電体層１０６二次側圧電体層１０８電極パターン１１０電極パターン１１２電極パターン１１４電極パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一次側圧電体に電極を介して１次電気振
動を入力し、該一次側圧電体に一次機械振動を発生させ
るとともに二次側圧電体に二次機械振動を発生させ、二
次側圧電体から電極を介して二次電気振動を出力し電力
の伝達及び変圧を行うようにした圧電トランスであっ
て、分極が施された一次側圧電体と、該一次側圧電体の
厚み方向又は長さ方向の両面側に積層して配設され、分
極が施された二次側圧電体とを備えたことを特徴とする
圧電トランス。
【請求項２】前記一次側圧電体を厚さ方向に互いに逆
向きに分極を施した一対の圧電体により構成し、該一対
の圧電体を厚さ方向に重ね合わせた構造とし、前記二次
側圧電体を前記一次側圧電体の厚み方向の両面側に積層
して配設したことを特徴とする「請求項１」に記載の圧
電トランス。
【請求項３】一次側圧電体に電極を介して１次電気振
動を入力し、該一次側圧電体に一次機械振動を発生させ
るとともに二次側圧電体に二次機械振動を発生させ、二
次側圧電体から電極を介して二次電気振動を出力し電力
の伝達及び変圧を行うようにした圧電トランスであっ
て、厚さ方向又は長さ方向に分極が施された一次側圧電
体と、該一次側圧電体の厚み方向又は長さ方向の両面側
に積層して配設され、厚さ方向又は長さ方向に分極が施
された二次側圧電体とを備えたことを特徴とする圧電ト
ランス。
【請求項４】前記一次側と二次側の圧電体を一体構成
とし、前記一対の一次側圧電体の境界を、プリント基板
に立設した保持具によって支持するようにしたことを特
徴とする「請求項２」に記載の圧電トランス。
【請求項５】前記一次側圧電体に厚さ方向に分極を施
し、前記二次側圧電体を前記一次側圧電体の厚み方向の
両面側に積層して配設し、前記二次側圧電体に厚さ方向
又は長さ方向に分極を施したことを特徴とする「請求項
１」に記載の圧電トランス。
【請求項６】前記一次側圧電体の両面側に、二次側圧
電体を、絶縁層を介して積層したことを特徴とする「請
求項１」に記載の圧電トランス。
【請求項７】前記一次側圧電体に厚さ方向に分極を施
し、前記二次側圧電体を前記一次側圧電体の長さ方向の
両面側に積層して配設し、前記二次側圧電体に長さ方向
に分極を施したことを特徴とする「請求項１」に記載の
圧電トランス。
【請求項８】前記一次側圧電体に長さ方向に分極を施
し、前記二次側圧電体を前記一次側圧電体の厚さ方向の
両面側に積層して配設し、前記二次側圧電体に厚さ方向
に分極を施したことを特徴とする「請求項１」に記載の
圧電トランス。