JP2002141571A - Piezoelectric transformer - Google Patents

Piezoelectric transformer

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JP2002141571A
JP2002141571A JP2000332550A JP2000332550A JP2002141571A JP 2002141571 A JP2002141571 A JP 2002141571A JP 2000332550 A JP2000332550 A JP 2000332550A JP 2000332550 A JP2000332550 A JP 2000332550A JP 2002141571 A JP2002141571 A JP 2002141571A
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JP
Japan
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piezoelectric transformer
piezoelectric
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present
input
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JP2000332550A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeyuki Suzuki
重行 鈴木
Takashi Katsuno
超史 勝野
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric transformer of small capacitance ratio, large braking capacity, and large electro-mechanical coupling coefficient. SOLUTION: A laminated piezoelectric transformer is provided where an internal electrode and a ceramics layer are alternately laminated in thickness direction for both input and output parts by utilizing the resonance mode of a piezoelectric ceramics square plate. Here, the ratio between a length direction dimension A and a width direction dimension B of the square plate is 2:1.

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、入力側、出力側の
双方に圧電横効果を利用した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 using a piezoelectric transverse effect on both an input side and an output side.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ノート型パーソナルコンピュータ
の液晶バックライト用電源として圧電トランスの需要が
急増している。従来の電磁式インバータでは、乾電池程
度のDC電圧から数百Vの高圧化を数mm程度の薄型化
と同時に達成するためには、様々な問題が生じてくるた
めである。
2. Description of the Related Art In recent years, demand for a piezoelectric transformer as a power source for a liquid crystal backlight of a notebook personal computer has been rapidly increasing. This is because in the conventional electromagnetic inverter, various problems arise in order to achieve a high voltage of several hundred volts from a DC voltage of a dry cell at the same time as a thinning of several mm.

【0003】ところで、超高圧に昇圧するインバータ
は、電源では、むしろ特殊であり、圧電トランスを他の
一般的な電源に適用することを考えたとき、効率の面で
負荷とのインピーダンスマッチングが重要になってく
る。例えば、ACアダプタの出力部に接続される各種携
帯電子機器の入力インピーダンスは、およそ数Ω〜数1
0Ω程度である。圧電トランスの出力インピーダンス
は、各周波数ω(=2πf)と出力側制動容量Cd2
よって(1)式のように求められる。
[0003] By the way, an inverter that boosts voltage to an extremely high voltage is rather special in a power supply, and when applying a piezoelectric transformer to another general power supply, impedance matching with a load is important in terms of efficiency. It becomes. For example, the input impedance of various portable electronic devices connected to the output section of the AC adapter is about several Ω to several Ω.
It is about 0Ω. Output impedance of the piezoelectric transformer can be determined as the frequency omega (= 2 [pi] f) and the output-side damping capacitance C d2 by (1).

【0004】R=1/ωCd2 ・・・・・(1)R = 1 / ωC d2 (1)

【0005】例えば、R=60Ω、f=120kHzの
ときCd2=22.1nFとなる。インバータ用トラン
スの出力側制動容量Cd2が数10pFであったのに対
し、3桁大きな制動容量が必要となる。圧電横効果を用
いた圧電セラミックス矩形板の長さ方向共振モードを利
用した積層圧電トランスは、出力部を正方形状の内部電
極を積層する構造をしていることにより、静電容量を大
きくとることができ、上記のような比較的負荷インピー
ダンスの小さな用途に応用が期待されている構造の一つ
である。
For example, when R = 60Ω and f = 120 kHz, C d2 = 22.1 nF. Although the output side braking capacity C d2 of the inverter transformer is several tens of pF, a three-digit larger braking capacity is required. The laminated piezoelectric transformer using the longitudinal resonance mode of the piezoelectric ceramic rectangular plate using the piezoelectric piezoelectric effect has a large capacitance because the output section has a structure in which square internal electrodes are laminated. This is one of the structures that are expected to be applied to applications with relatively small load impedance as described above.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、圧電セラミッ
クスを用い、圧電横効果を利用した場合と圧電縦効果を
利用した場合を比べると、電気入力エネルギーを機械振
動エネルギーに変換する割合である電気機械結合係数が
約半分となってしまうため、大電力の伝送においては、
効率が低下する欠点があった。
However, a comparison between the case where piezoelectric lateral effects are used and the case where piezoelectric longitudinal effects are used using piezoelectric ceramics shows that the ratio of electric mechanical energy to mechanical vibration energy Because the coupling coefficient is about half, in high power transmission,
There was a disadvantage that the efficiency was reduced.

【0007】本発明は、上記の課題を解決し、容量比が
小さく、制動容量、電気機械結合係数が大きい圧電トラ
ンスを提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a piezoelectric transformer having a small capacity ratio, a large braking capacity, and a large electromechanical coupling coefficient.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電セラミッ
ク矩形板の共振モードを利用した、入力部及び出力部と
もに厚み方向へ内部電極とセラミック層を交互に積層し
てなる積層型の圧電トランスにおいて、前記矩形板は、
長さ寸法と幅寸法の比が2:1であることを特徴とする
圧電トランスである。
According to the present invention, there is provided a laminated piezoelectric transformer in which an internal electrode and a ceramic layer are alternately laminated in the thickness direction at both an input portion and an output portion using a resonance mode of a piezoelectric ceramic rectangular plate. In the said rectangular plate,
A piezoelectric transformer, wherein the ratio of the length dimension to the width dimension is 2: 1.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電トランスを図
面を用いて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a piezoelectric transformer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0010】図1は、本発明による圧電トランスの概要
を示す斜視図である。図2は、本発明による圧電トラン
スの概要を示す平面図である。本発明の圧電トランスの
寸法は、長さ30mm、幅15mm、厚さ4.0mmで
ある。図1に示すように、長さ方向寸法Aと幅方向寸法
Bの比は、2:1である。また、図2に示すように、矩
形板は、長さ方向に2等分され、一方は入力部12、も
う一方は出力部13であり、入力部と出力部の境界の中
央領域には、厚み0.3mmのセラミックの絶縁部14
が形成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a piezoelectric transformer according to the present invention. FIG. 2 is a plan view showing an outline of the piezoelectric transformer according to the present invention. The dimensions of the piezoelectric transformer of the present invention are 30 mm in length, 15 mm in width, and 4.0 mm in thickness. As shown in FIG. 1, the ratio of the length dimension A to the width dimension B is 2: 1. As shown in FIG. 2, the rectangular plate is divided into two equal parts in the length direction, one of which is an input unit 12 and the other is an output unit 13. Ceramic insulating part 14 having a thickness of 0.3 mm
Are formed.

【0011】図3は、本発明による圧電トランスの内部
電極パターンを示す平面図である。図4は、本発明によ
る圧電トランスの積層状態を示す断面図である。図5
は、本発明による圧電トランスの電極取り出し口を説明
する斜視図である。
FIG. 3 is a plan view showing an internal electrode pattern of the piezoelectric transformer according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a laminated state of the piezoelectric transformer according to the present invention. FIG.
FIG. 3 is a perspective view illustrating an electrode outlet of the piezoelectric transformer according to the present invention.

【0012】図3に示すように、図3(a)のシートに
は、入力部を形成する入力用内部電極15aが配置さ
れ、出力部を形成する出力用内部電極15bが配置され
ている。また、図3(b)のシートには、入力部を形成
する入力用内部電極16aが配置され、出力部を形成す
る出力用内部電極16bが配置されている。また、図3
(c)のシートには、出力用内部電極15b、図3
(d)のシートには、出力用内部電極16bが配置され
ている。これらの図3(a)〜図3(d)のシートを積
層すると、それぞれの電極の取り出し口が一枚置きに交
互に側面に露出する。
As shown in FIG. 3, on the sheet shown in FIG. 3A, an input internal electrode 15a forming an input section is arranged, and an output internal electrode 15b forming an output section is arranged. In the sheet of FIG. 3B, an input internal electrode 16a forming an input unit is arranged, and an output internal electrode 16b forming an output unit is arranged. FIG.
The sheet of FIG. 3 (c) includes the output internal electrode 15b, FIG.
The output internal electrodes 16b are arranged on the sheet (d). When these sheets of FIGS. 3A to 3D are stacked, the outlets of the respective electrodes are alternately exposed on the side surfaces every other one.

【0013】図4に示すように、入力部12と出力部1
3は、ともに、厚み方向に一層置きに、互いに逆向きに
分極されている。入力部12は3層、出力部13は10
層の積層構造となっている。
As shown in FIG. 4, the input unit 12 and the output unit 1
3 are polarized in opposite directions to each other, with one layer in the thickness direction. The input unit 12 has three layers, and the output unit 13 has 10 layers.
It has a layered structure of layers.

【0014】図3の入力用内部電極15a、16aは、
図5に示すように、それぞれ入力信号印加用の側面外部
電極17a、18aと接続し、また、出力用内部電極1
5b、16bは、出力取り出し用の側面外部電極17
b、18bと接続する。
The input internal electrodes 15a and 16a in FIG.
As shown in FIG. 5, each is connected to the side external electrodes 17a and 18a for applying an input signal, and
5b and 16b are side external electrodes 17 for taking out output.
b, 18b.

【0015】このような構造の本発明の圧電トランスを
用い、性能を評価した。分極は、入力部、出力部双方と
も、165℃のシリコーンオイル中で1.5kV/mm
の電界強度で行った。
The performance was evaluated using the piezoelectric transformer of the present invention having such a structure. Polarization is 1.5 kV / mm in silicone oil at 165 ° C for both input and output.
The electric field strength was as follows.

【0016】同様に、従来例として、長さ30mm、幅
10mm、厚さ4.0mmの圧電トランスを準備した。
本発明と従来例の圧電トランスを制動容量、容量比を比
較した。その結果を表1に示す。
Similarly, as a conventional example, a piezoelectric transformer having a length of 30 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 4.0 mm was prepared.
The braking capacity and the capacity ratio were compared between the piezoelectric transformer of the present invention and the conventional piezoelectric transformer. Table 1 shows the results.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】表1より、従来例で、容量比が入力側、出
力側ともに19あったものが、本発明により、4.8ま
で改善されたことがわかる。
From Table 1, it can be seen that the capacitance ratio in the conventional example was 19 on both the input side and the output side, but was improved to 4.8 by the present invention.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
矩形板の長さ振動モードを用い、容量比が小さく、制動
容量、電気機械結合係数の大きい圧電トランスを提供す
ることが可能となった。
As described above, according to the present invention,
By using the length vibration mode of the rectangular plate, it is possible to provide a piezoelectric transformer having a small capacitance ratio, a large braking capacity, and a large electromechanical coupling coefficient.

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

【図1】本発明による圧電トランスの概要を示す斜視
図。
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a piezoelectric transformer according to the present invention.

【図2】本発明による圧電トランスの概要を示す平面
図。
FIG. 2 is a plan view showing an outline of a piezoelectric transformer according to the present invention.

【図3】本発明による圧電トランスの内部電極パターン
を示す平面図。
FIG. 3 is a plan view showing an internal electrode pattern of the piezoelectric transformer according to the present invention.

【図4】本発明による圧電トランスの積層状態を示す断
面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a laminated state of a piezoelectric transformer according to the present invention.

【図5】本発明による圧電トランスの電極取り出し口を
説明する斜視図。
FIG. 5 is a perspective view illustrating an electrode outlet of a piezoelectric transformer according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 入力部 13 出力部 14 絶縁部 15a,16a 入力用内部電極 15b,16b 出力用内部電極 17a,18a 側面外部電極 17b,18b 側面外部電極 A 長さ方向寸法 B 幅方向寸法 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Input part 13 Output part 14 Insulation part 15a, 16a Input internal electrode 15b, 16b Output internal electrode 17a, 18a Side external electrode 17b, 18b Side external electrode A Length dimension B Width dimension

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電セラミック矩形板の共振モードを利
用した、入力部及び出力部ともに厚み方向へ内部電極と
セラミック層を交互に積層してなる積層型の圧電トラン
スにおいて、前記矩形板は、長さ寸法と幅寸法の比が
2:1であることを特徴とする圧電トランス。
1. A laminated piezoelectric transformer using a resonance mode of a piezoelectric ceramic rectangular plate and alternately laminating internal electrodes and ceramic layers in the thickness direction at both an input portion and an output portion, wherein the rectangular plate has a long length. A piezoelectric transformer, wherein the ratio of the width dimension to the width dimension is 2: 1.
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