JP2003168832A - Method for inspecting piezoelectric transformer - Google Patents

Method for inspecting piezoelectric transformer

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JP2003168832A
JP2003168832A JP2001366809A JP2001366809A JP2003168832A JP 2003168832 A JP2003168832 A JP 2003168832A JP 2001366809 A JP2001366809 A JP 2001366809A JP 2001366809 A JP2001366809 A JP 2001366809A JP 2003168832 A JP2003168832 A JP 2003168832A
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Japan
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piezoelectric transformer
temperature rise
value
conductance
inspection
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Noboru Ito
昇 伊藤
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Toto Ltd
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Toto Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that 100% inspection process of temperature rise measurement of a piezoelectric transformer having possibility of abnormal temperature rise is impossible in a mass production line because a long inspection time is required, and to provide an inspection method being carried out conveniently in a short time in the inspection process thus ensuring high degree quality control economically. <P>SOLUTION: In the inspection system for measuring the conductance of a piezoelectric transformer performing voltage conversion through means for holding the piezoelectric transformer, conductance of the piezoelectric transformer is measured at the resonance frequency thereof and saturation temperature rise of the piezoelectric transformer is estimated after continuous driving thereof thus performing efficient inspection in a short period of time. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】本発明は圧電トランスの検査
方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a piezoelectric transformer inspection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の圧電トランスを用いた電力変換装
置としては、例えば特開2000−216450号掲載
公報に記載されたものがある。
2. Description of the Related Art A conventional power conversion device using a piezoelectric transformer is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-216450.

【0003】前記特開2000−216450号掲載公
報は圧電トランスの最大変換効率が最大となる駆動周波
数としてアドミタンスの位相が最小となる周波数とほぼ
一致することから、前記圧電トランスの駆動装置で前記
圧電トランスの駆動周波数が最低位相周波数を追尾する
ように設定して、前記圧電トランスが駆動中に周波数変
動しても最大変換効率で駆動するというものである。
In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-216450, since the drive frequency at which the maximum conversion efficiency of the piezoelectric transformer is maximized substantially coincides with the frequency at which the phase of admittance is minimized, the piezoelectric transformer driving device described above The drive frequency of the transformer is set so as to track the lowest phase frequency, and the piezoelectric transformer is driven with the maximum conversion efficiency even if the frequency changes during driving.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の前
記特開2000−216450号掲載公報は圧電トラン
スの駆動回路で前記圧電トランスの入力−出力特性の変
換効率が最大となる駆動周波数で駆動するものである
が、前記圧電トランスは前記入力−出力特性の変換効率
が最大となる駆動周波数で駆動をしても、個々の入力−
出力特性の変換効率のバラツキが大きい為、入力−出力
特性の変換効率が悪い圧電トランスを前記駆動回路に搭
載して、変換効率が最大となる駆動周波数で駆動するも
のの高い設定出力電圧が必要な場合は、高い入力電圧が
必要となる。
However, the conventional Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-216450 discloses a piezoelectric transformer driving circuit which is driven at a driving frequency which maximizes the conversion efficiency of the input-output characteristics of the piezoelectric transformer. However, even if the piezoelectric transformer is driven at a driving frequency that maximizes the conversion efficiency of the input-output characteristics, the individual input-
Since there is a large variation in the conversion efficiency of the output characteristics, a piezoelectric transformer with poor conversion efficiency of the input-output characteristics is mounted in the drive circuit to drive at a drive frequency that maximizes the conversion efficiency, but a high set output voltage is required. In that case, a high input voltage is required.

【0005】前記圧電トランスで、前記入力−出力特性
の変換効率が悪い場合、前記圧電トランスが異常温度上
昇となる。よって、前記圧電トランスを単に前記駆動回
路で変換効率が最大となる駆動周波数で駆動するだけで
は前記圧電トランスが破損する要因の一つと言われてい
る異常温度上昇を防ぐことはできないという問題があ
る。
If the conversion efficiency of the input-output characteristics of the piezoelectric transformer is poor, the piezoelectric transformer will have an abnormal temperature rise. Therefore, there is a problem in that it is not possible to prevent an abnormal temperature rise, which is one of the factors that damage the piezoelectric transformer, by simply driving the piezoelectric transformer at a driving frequency that maximizes conversion efficiency. .

【0006】更に、圧電トランス単体で異常温度上昇と
なる不良品を全数選別するには個々に温度上昇を測定す
るしかなく、長い測定時間を必要とし量産の検査工程で
の選別は不可能であり、これまでは技術的、経済的に実
現不可能であった。
Further, in order to select all defective products which have an abnormal temperature rise by a single piezoelectric transformer, it is necessary to measure the temperature rise individually, which requires a long measurement time and cannot be selected in a mass production inspection process. Until now, it has not been technically or economically feasible.

【0007】本発明は、叙上の従来の課題を解決するも
のであり、前記圧電トランスの温度上昇を測定すること
無しに、前記圧電トランスの共振周波数での前記コンダ
クタンス値で前記圧電トランスの温度上昇を推定可能と
することによって、前記圧電トランスの温度異常上昇と
なる不良品を量産検査工程で短時間に簡易に除去でき経
済性が良く高度な全数品質管理を可能とする検査方法を
提供することを目的としている。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and the temperature of the piezoelectric transformer is measured by the conductance value at the resonance frequency of the piezoelectric transformer without measuring the temperature rise of the piezoelectric transformer. By making it possible to estimate the rise, it is possible to easily remove a defective product that causes an abnormal rise in the temperature of the piezoelectric transformer in a short time in the mass production inspection process, and to provide an inspection method that is economically efficient and enables advanced quality control of all products. Is intended.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに請求項1は、電圧変換を行う圧電トランスを、前記
圧電トランスを計測保持する圧電トランス保持手段を介
して前記圧電トランスのコンダクタンス値を測定する検
査装置において、前記圧電トランスの共振周波数での前
記圧電トランスのコンダクタンス値を測定して、連続駆
動された圧電トランスの飽和温度上昇値を推定してい
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the first aspect of the present invention is to provide a piezoelectric transformer for performing voltage conversion, through a piezoelectric transformer holding means for measuring and holding the piezoelectric transformer, and a conductance value of the piezoelectric transformer. In the inspection device for measuring, the conductance value of the piezoelectric transformer at the resonance frequency of the piezoelectric transformer is measured, and the saturation temperature rise value of the continuously driven piezoelectric transformer is estimated.

【0009】このように、前記圧電トランスの量産検査
工程では多大の時間がかかり不可能であった温度上昇の
全数測定検査を前記圧電トランスの共振周波数での前記
圧電トランスのコンダクタンス値から飽和温度上昇値を
推定することで、短時間で簡易に全数測定検査を可能と
なる。
As described above, in the mass production inspection process of the piezoelectric transformer, it is not possible to take a lot of time to perform a 100% measurement inspection of temperature rise, and a saturation temperature rise is performed from the conductance value of the piezoelectric transformer at the resonance frequency of the piezoelectric transformer. By estimating the value, it is possible to easily perform 100% measurement inspection in a short time.

【0010】また、請求項2は、圧電トランスを保持す
る手段が、前記圧電トランスが振動する際の振動の節と
なる位置に取り付けられた一次側のリード端子を鉛直下
方向で抜き差し可能とするソケットと、振動の節となる
二次側を支持する部位を有するもので有れば、振動して
いる前記圧電トランスの変位が無い節部を支持している
為、前記支持する部位による振動の影響が無く、前記圧
電トランスの共振周波数での前記圧電トランスのコンダ
クタンス値測定が高精度にできる。
According to a second aspect of the present invention, the means for holding the piezoelectric transformer allows the lead terminal on the primary side, which is attached at a position serving as a node of vibration when the piezoelectric transformer vibrates, to be inserted / removed vertically downward. If it has a socket and a part that supports the secondary side that serves as a node of vibration, since it supports the no-displacement node part of the vibrating piezoelectric transformer, the vibration of the part that is supported is There is no influence, and the conductance value of the piezoelectric transformer can be measured with high accuracy at the resonance frequency of the piezoelectric transformer.

【0011】且つ、ソケット構造である為、前記圧電ト
ランスの抜き差しが容易で短時間でできる。
Further, because of the socket structure, the piezoelectric transformer can be easily inserted and removed in a short time.

【0012】また、請求項3は、圧電トランスを保持す
る手段が、低比誘電率性材質で構成されていれば、前記
保持手段による浮遊容量の前記圧電トランスの共振周波
数への影響が無く、前記圧電トランスのコンダクタンス
値測定が高精度にできる。
According to a third aspect of the present invention, if the means for holding the piezoelectric transformer is made of a material having a low relative dielectric constant, the holding means does not affect the resonance frequency of the piezoelectric transformer. The conductance value of the piezoelectric transformer can be measured with high accuracy.

【0013】また、請求項4は、前記圧電トランスで温
度上昇不良と判断する閾値は、前記圧電トランスの飽和
温度上昇値が急激に上昇する温度とし、前記温度となる
前記圧電トランスのコンダクタンス値を閾値とすること
で、圧電トランスの変換効率が悪く損失が大きくなる前
記圧電トランスを判定できる。
According to a fourth aspect of the present invention, the threshold value for determining the temperature rise failure of the piezoelectric transformer is a temperature at which the saturation temperature rise value of the piezoelectric transformer rapidly rises, and the conductance value of the piezoelectric transformer at the temperature is set. By setting the threshold value, it is possible to determine the piezoelectric transformer in which the conversion efficiency of the piezoelectric transformer is poor and the loss is large.

【0014】また、請求項5は、前記圧電トランスの飽
和温度上昇の測定ポイントは、前記圧電トランスの振動
の節部とすることで、振動の応力が前記節部に集中する
為、最高飽和温度上昇値を測定可能となり、広い測定範
囲が得られ検査を高精度にできる。
According to a fifth aspect of the present invention, since the measurement point of the saturation temperature rise of the piezoelectric transformer is a node of vibration of the piezoelectric transformer, the stress of vibration concentrates on the node, so that the maximum saturation temperature is reached. The rise value can be measured, a wide measurement range can be obtained, and inspection can be performed with high accuracy.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面に従って本発明を詳細
に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0016】図1は圧電トランスの構造図、図2は圧電
トランスの検査装置、図3は圧電トランス保持手段の材
質差による測定バラツキ、図4は圧電トランスの共振周
波数での一次側最大コンダクタンス特性、図5は圧電ト
ランスの最大コンダクタンス−飽和温度上昇値特性図、
図6は圧電トランスの検査フローチャートである。
FIG. 1 is a structural diagram of the piezoelectric transformer, FIG. 2 is a piezoelectric transformer inspection device, FIG. 3 is a measurement variation due to a material difference of the piezoelectric transformer holding means, and FIG. 4 is a primary-side maximum conductance characteristic at the resonance frequency of the piezoelectric transformer. Fig. 5 is a characteristic diagram of the maximum conductance-saturation temperature rise value of the piezoelectric transformer,
FIG. 6 is an inspection flowchart of the piezoelectric transformer.

【0017】図1に、ローゼン型圧電トランスの構造を
示す。前記圧電トランス1は薄板状の圧電振動子からな
り、その表面には入力電極と接続している一次側リード
2及び出力電極と接続している二次側出力リード3を備
えている。前記圧電トランス1の電圧変換は、電気エネ
ルギーとして、前記圧電トランス1の一次側4に二次側
機械的振動の共振周波数に合わせた入力電圧14を十数
ボルトを一次側リード2間に印加すると、与えられた前
記電気エネルギーを、圧電横効果すなはち印加した電界
の一次側の分極方向8と一次側の変位方向9が垂直な方
向に変位が生じることによって長さ方向への伸び振動の
エネルギーに変換される。同時に、この伸び振動の弾性
エネルギーは圧電トランス全体を長手方向に伝搬し、前
記圧電トランス1の二次側5の出力側では圧電縦効果す
なはち二次側の変位方向11と平行に二次側の分極方向
10に電束が生じることによって、電気エネルギーに変
換され圧電トランス二次側5に無負荷で千数百ボルトの
高電圧出力が二次側出力3に得られる。
FIG. 1 shows the structure of a Rosen type piezoelectric transformer. The piezoelectric transformer 1 is composed of a thin plate-shaped piezoelectric vibrator, and on the surface thereof, a primary side lead 2 connected to an input electrode and a secondary side output lead 3 connected to an output electrode are provided. For the voltage conversion of the piezoelectric transformer 1, when an input voltage 14 matching the resonance frequency of the secondary side mechanical vibration is applied to the primary side 4 of the piezoelectric transformer 1 as an electric energy, ten dozen volts is applied between the primary side leads 2. , The piezoelectric energy is applied to the applied electric energy, that is, the polarization direction 8 on the primary side of the applied electric field and the displacement direction 9 on the primary side are displaced in a direction perpendicular to each other, so that the stretching vibration in the longitudinal direction is generated. Converted to energy. At the same time, the elastic energy of this stretching vibration propagates in the longitudinal direction through the entire piezoelectric transformer, and on the output side of the secondary side 5 of the piezoelectric transformer 1, the piezoelectric longitudinal effect, that is, the secondary direction parallel to the displacement direction 11 on the secondary side. By generating an electric flux in the polarization direction 10 on the side, the secondary side output 3 is converted into electric energy and a high voltage output of several thousand hundreds of volts is obtained on the secondary side 5 of the piezoelectric transformer without load.

【0018】図2に、本発明の圧電トランスの検査装置
を示す。前記検査装置は前記圧電トランス1を保持する
構造は、圧電トランス保持手段18上に備える前記圧電
トランス1を抜き差し可能なソケット15で、前記圧電
トランス1を鉛直下方向で保持するものである。前記ソ
ケット15の前記圧電トランス1を固定する位置は、振
動する際に前記圧電トランス1の一次側4の振動の節6
となる位置に取り付けられた一次側リード2間寸法と同
一にしてリード形状が変わることなく、且つ、勘合に遊
びは無き寸法として鉛直下方向で保持するものである。
そして、前記圧電トランス1の圧電トランス二次側5の
振動の節7を支持する部位17を有して前記圧電トラン
ス1を2本の一次側リード2をソケット15と圧電トラ
ンス二次側5の振動の節7を支持する部位17の三点支
持として、前記圧電トランス1が傾くこと無く残留応力
を均一にして検査装置の測定精度を向上させ安定して保
持されている。
FIG. 2 shows a piezoelectric transformer inspection apparatus according to the present invention. The structure for holding the piezoelectric transformer 1 in the inspection apparatus is to hold the piezoelectric transformer 1 in a vertically downward direction with a socket 15 provided on the piezoelectric transformer holding means 18 into which the piezoelectric transformer 1 can be inserted and removed. The position of the socket 15 where the piezoelectric transformer 1 is fixed is determined by the vibration node 6 on the primary side 4 of the piezoelectric transformer 1 when vibrating.
The size is the same as the dimension between the primary-side leads 2 attached at the positions such that the shape of the leads does not change, and there is no play in fitting, and the dimension is maintained in the vertical downward direction.
The piezoelectric transformer 1 has a portion 17 for supporting the vibration node 7 on the piezoelectric transformer secondary side 5, and the piezoelectric transformer 1 includes two primary side leads 2 of the socket 15 and the piezoelectric transformer secondary side 5. As the three-point support of the portion 17 supporting the vibration node 7, the piezoelectric transformer 1 is made to have a uniform residual stress without being tilted, and the measurement accuracy of the inspection device is improved to be stably held.

【0019】次に、前記圧電トランス1と共振周波数で
の一次側最大コンダクタンス測定装置20の電気的な接
続は、前記圧電トランス1の一次側リード部2を圧電ト
ランス保持手段18上に備えているソケット15に挿入
することにより、ソケット端子16に電位的に接続され
る。圧電トランス保持手段18下に出ているソケット端
子16に、共振周波数での一次側最大コンダクタンス測
定装置20のテストピン19を接触させて、共振周波数
での一次側最大コンダクタンス測定装置20に電気的に
接続されるものである。前記圧電トランス1を保持する
構造において、最大コンダクタンス検査装置20のテス
トピン19と電気的に接続しているソケット15は、外
郭は前記ソケット15間の浮遊容量を最小にする為、比
誘電率が2.3〜3.6と低い硬質エンビ等の絶縁体で
構成される。そして、ソケット15の内面は銅等の導電
体で覆われた中空のソケット端子となって一次側リード
2と最大コンダクタンス検査装置20のテストピン19
と電気的に接続される。更に、前記圧電トランス1の二
次側5の振動の節7を支持する部位17は振動を阻害し
ないように前記圧電トランス1の二次側5の振動の節7
との接触は点接触となる形状で構成されている。
Next, the electrical connection between the piezoelectric transformer 1 and the primary side maximum conductance measuring device 20 at the resonance frequency is provided with the primary side lead portion 2 of the piezoelectric transformer 1 on the piezoelectric transformer holding means 18. By being inserted into the socket 15, it is electrically connected to the socket terminal 16. The test pin 19 of the primary side maximum conductance measuring device 20 at the resonance frequency is brought into contact with the socket terminal 16 under the piezoelectric transformer holding means 18 to electrically connect to the primary side maximum conductance measuring device 20 at the resonance frequency. It is connected. In the structure for holding the piezoelectric transformer 1, the socket 15 electrically connected to the test pin 19 of the maximum conductance inspection device 20 has a relative permittivity because the outer shell minimizes the stray capacitance between the sockets 15. It is composed of an insulator such as hard ENVI, which has a low level of 2.3 to 3.6. Then, the inner surface of the socket 15 becomes a hollow socket terminal covered with a conductor such as copper, and the primary side lead 2 and the test pin 19 of the maximum conductance inspection device 20.
Electrically connected to. Further, the portion 17 supporting the vibration node 7 on the secondary side 5 of the piezoelectric transformer 1 does not hinder the vibration, and the vibration node 7 on the secondary side 5 of the piezoelectric transformer 1 does not interfere.
The contact with is configured to be a point contact.

【0020】本発明の圧電トランスを説明すると、材質
はチタン酸ジルコン酸鉛系で、外形が50mm(長さ)
*13mm(高さ)*2mm(厚み)であり、二次側5
の二次側出力3には電圧が約7KV、周波数が約72k
Hzの高電圧が得られる。
Explaining the piezoelectric transformer of the present invention, the material is lead zirconate titanate, and the outer shape is 50 mm (length).
* 13mm (height) * 2mm (thickness), 5 secondary side
The secondary output 3 has a voltage of about 7KV and a frequency of about 72k.
A high voltage of Hz can be obtained.

【0021】叙上の如く、前記圧電トランス1の二次側
5は高電圧が発生するため、二次側5の振動の節7の下
部を支持する部位17の材質は、絶縁耐力が17〜50
kV/mmと高く、比誘電率が2.3〜3.6と低い硬
質エンビ等の絶縁体で構成される。前記圧電トランス保
持手段18を置いている台は、外形が60mm(長さ)
*30mm(幅)*3mm(高さ)で、材質は絶縁性が
高く、浮遊容量の影響が受けにくく、絶縁耐力が17〜
50kV/mmと高く、比誘電率が2.3〜3.6と低
い硬質エンビ等の絶縁体で構成される。
As described above, since a high voltage is generated on the secondary side 5 of the piezoelectric transformer 1, the material of the portion 17 supporting the lower portion of the vibration node 7 on the secondary side 5 has a dielectric strength of 17 to Fifty
It is composed of an insulator such as hard ENVI having a high kV / mm and a low relative dielectric constant of 2.3 to 3.6. The table on which the piezoelectric transformer holding means 18 is placed has an outer shape of 60 mm (length)
* 30 mm (width) * 3 mm (height), the material is highly insulating, is not easily affected by stray capacitance, and has a dielectric strength of 17-
It is composed of an insulator such as hard ENVI, which has a high relative dielectric constant of 2.3 to 3.6 and is as high as 50 kV / mm.

【0022】図3に本発明によるおける実施例の圧電ト
ランス保持手段の材質差による測定バラツキを示す。保
持手段の材質を硬質エンビとユリア樹脂にした場合、同
一の圧電トランスの最大コンダクタンスを前記検査装置
で繰り返して測定している。バラツキを表す3σn-1
硬質エンビは0.28mSとなり。一方、絶縁耐力が
7.2〜10.5kV/mm、比誘電率が5〜7ユリア
樹脂は0.69mSと硬質エンビの方が、測定バラツキ
が小さくなっている。圧電トランス保持手段18を硬質
エンビ等の絶縁体で構成することにより、前記圧電トラ
ンス1が72kHzの周波数で駆動して、約7kVの高
出力電圧を発生している際に、前記周波数成分による測
定系の浮遊容量の結合の影響を受け難くなり、検査装置
が設置環境に左右されにくいものとして信頼性の高い検
査装置を構築されている。
FIG. 3 shows the measurement variation due to the material difference of the piezoelectric transformer holding means of the embodiment according to the present invention. When the material of the holding means is hard ENVI and urea resin, the maximum conductance of the same piezoelectric transformer is repeatedly measured by the inspection device. The 3σ n-1 representing the variation is 0.28 mS for hard ENVI. On the other hand, the dielectric strength is 7.2 to 10.5 kV / mm and the relative permittivity is 5 to 7 for urea resin, which is 0.69 mS. By configuring the piezoelectric transformer holding means 18 with an insulator such as hard ENVI, when the piezoelectric transformer 1 is driven at a frequency of 72 kHz and a high output voltage of about 7 kV is generated, measurement by the frequency component is performed. A highly reliable inspection device is constructed so that it is less susceptible to the coupling of stray capacitance of the system and the inspection device is less affected by the installation environment.

【0023】図4に圧電トランス一次側の共振周波数で
の一次側最大コンダクタンス特性を示す。
FIG. 4 shows the primary side maximum conductance characteristic at the resonance frequency of the piezoelectric transformer primary side.

【0024】前記圧電トランス1の一次側4の共振周波
数での一次側最大コンダクタンス値21を求めるに当た
り、共振周波数での一次側最大コンダクタンス測定装置
20にインピーダンスアナライザを用いて、前記圧電ト
ランス1の一次側4に前記インピーダンスアナライザの
測定端子を接続し、前記圧電トランス1の一次側リード
部2に前記圧電トランス1の固有共振周波数の72kH
z前後の67kHzから77kHzに周波数をスイープ
させた電圧を印加して得られる図4のコンダクタンス−
周波数特性において、図4の共振特性から共振周波数で
の一次側最大コンダクタンス値21を求めている。
In obtaining the primary side maximum conductance value 21 at the resonance frequency of the primary side 4 of the piezoelectric transformer 1, an impedance analyzer is used for the primary side maximum conductance measuring device 20 at the resonance frequency, and the primary side of the piezoelectric transformer 1 is used. The measurement terminal of the impedance analyzer is connected to the side 4, and the primary resonance section 2 of the piezoelectric transformer 1 has a characteristic resonance frequency of 72 kHz of the piezoelectric transformer 1.
Conductance of FIG. 4 obtained by applying a voltage whose frequency is swept from 67 kHz to 77 kHz around z.
Regarding the frequency characteristic, the primary-side maximum conductance value 21 at the resonance frequency is obtained from the resonance characteristic of FIG.

【0025】上記共振周波数での一次側最大コンダクタ
ンス値21は、圧電トランスが共振する際にはインピー
ダンス整合される条件となる為、共振周波数に於いては
インピーダンスが最小値をとる。即ち、アドミタンス成
分のコンダクタンスが最大値となる。
Since the primary-side maximum conductance value 21 at the resonance frequency is a condition for impedance matching when the piezoelectric transformer resonates, the impedance has a minimum value at the resonance frequency. That is, the conductance of the admittance component becomes the maximum value.

【0026】図5に圧電トランス一次側の最大コンダク
タンス−飽和温度上昇値特性図を示す。
FIG. 5 shows a characteristic diagram of the maximum conductance-saturation temperature rise value on the primary side of the piezoelectric transformer.

【0027】上記特性図は、各々の圧電トランス1の共
振周波数での一次側最大コンダクタンス21に対応した
飽和温度上昇値を求めて特性図に表したものである。上
記の飽和温度上昇値を求めるに当たり、ローゼン型圧電
トランス1の飽和温度上昇の測定ポイントは、前記圧電
トランス1の機械的変位の方向12で圧電トランスの振
動が圧電トランス長で一波長となる振動のλモード(二
次共振モード)で振動している前記圧電トランス1にお
いて、振動変位が無く、応力が最大となる為、一次側及
び二次側の振動の節部6,7を飽和温度上昇が大となる
測定ポイントとしている。
The above characteristic diagram is a characteristic diagram in which the saturation temperature rise value corresponding to the primary side maximum conductance 21 at the resonance frequency of each piezoelectric transformer 1 is obtained. In determining the saturation temperature rise value, the measurement point of the saturation temperature rise of the Rosen type piezoelectric transformer 1 is the vibration in which the vibration of the piezoelectric transformer is one wavelength in the piezoelectric transformer length 12 in the mechanical displacement direction 12 of the piezoelectric transformer 1. In the piezoelectric transformer 1 that is vibrating in the λ mode (secondary resonance mode), since there is no vibration displacement and the stress becomes maximum, the saturation temperature rises at the nodes 6 and 7 of the vibration on the primary side and the secondary side. Is a large measurement point.

【0028】前記圧電トランス1一次側に与えられた電
気エネルギーは、一次側の変位方向9は、圧電横効果即
ち印加した電界と垂直な方向に変位が生じることによっ
て長さ方向への伸び振動のエネルギーに変換される。
The electric energy applied to the primary side of the piezoelectric transformer 1 causes a piezoelectric transverse effect, that is, a displacement in the direction perpendicular to the applied electric field, to cause extensional vibration in the longitudinal direction. Converted to energy.

【0029】伸び振動の弾性エネルギーは圧電トランス
全体を長手方向に伝搬し、二次側の振動11は、出力側
で圧電縦効果即ち変位と平行に電束が生じることによっ
て、電気エネルギーに変換される。一次側と二次側のエ
ネルギー変換損失を考えると電界と変位が垂直となる一
次側の方が大きくなる。このことにより、前記圧電トラ
ンス1の飽和温度上昇の測定ポイントは、一次側振動の
節部6としている。次に、温度測定をするにあたり、測
定装置の前記圧電トランス1の振動の影響を無くす為、
測定は非接触方式の熱画像装置等で行い。前記圧電トラ
ンス1の温度上昇が飽和となるまで測定をする。その際
に、温度測定の条件として、各前記圧電トランス1の圧
電トランス一次側4の入力電圧14と圧電トランス二次
側5の出力電圧は同一とする。上記の如く温度測定をす
ることで、温度上昇量が大きくとれて、温度測定による
バラツキが低減でき温度測定の精度が向上されている。
The elastic energy of the stretching vibration propagates in the longitudinal direction through the entire piezoelectric transformer, and the vibration 11 on the secondary side is converted into electric energy by the generation of an electric flux parallel to the piezoelectric longitudinal effect, that is, the displacement on the output side. It Considering the energy conversion loss of the primary side and the secondary side, the primary side where the electric field and displacement are perpendicular becomes larger. As a result, the measurement point of the saturation temperature rise of the piezoelectric transformer 1 is the node 6 of the primary side vibration. Next, in measuring the temperature, in order to eliminate the influence of vibration of the piezoelectric transformer 1 of the measuring device,
The measurement is performed with a non-contact type thermal imager. The measurement is performed until the temperature rise of the piezoelectric transformer 1 becomes saturated. At that time, as a temperature measurement condition, the input voltage 14 of the piezoelectric transformer primary side 4 and the output voltage of the piezoelectric transformer secondary side 5 of each piezoelectric transformer 1 are the same. By performing the temperature measurement as described above, the amount of temperature rise can be made large, the variation due to the temperature measurement can be reduced, and the accuracy of the temperature measurement can be improved.

【0030】共振周波数での一次側最大コンダクタンス
測定装置20で前記圧電トランス1の共振周波数での一
次側最大コンダクタンス値21を測定して、連続駆動さ
れた圧電トランス1の飽和温度上昇値を図4に示した圧
電トランスの一次側の最大コンダクタンス−飽和温度上
昇値特性図から推定するもので、前記特性図は多数の前
記圧電トランス1の共振周波数での一次側の最大コンダ
クタンス値21とそれぞれの飽和温度上昇値のデータを
求め、特性テーブルと回帰曲線に表されている。
The primary-side maximum conductance measuring device 20 at the resonance frequency measures the primary-side maximum conductance value 21 at the resonance frequency of the piezoelectric transformer 1, and the saturation temperature rise value of the continuously driven piezoelectric transformer 1 is shown in FIG. It is estimated from the characteristic diagram of the maximum conductance-saturation temperature rise value on the primary side of the piezoelectric transformer shown in FIG. 1, and the characteristic diagram shows the maximum conductance value 21 on the primary side at each resonance frequency of the piezoelectric transformers 1 and their respective saturation values. The data of the temperature rise value is obtained and is shown in the characteristic table and the regression curve.

【0031】以上によりコンダクタンスが低いものは、
圧電トランス1の変換効率が悪く、損失が多く電流が増
加するものの熱となり、急激に飽和温度上昇が高くなる
ことが分かる。前記圧電トランス1の最高飽和温度上昇
値と最も強い相関が得られたG(コンダクタンス)を採
用している。
As a result of the above, those having a low conductance are
It can be seen that the conversion efficiency of the piezoelectric transformer 1 is poor, and although the loss is large and the current increases, it becomes heat and the saturation temperature rises rapidly. G (conductance) that has the strongest correlation with the maximum saturation temperature rise value of the piezoelectric transformer 1 is adopted.

【0032】前記圧電トランス1の一次側4の共振周波
数での一次側最大コンダクタンス21の他に、温度上昇
と相関が得られるものとして、前記圧電トランス1の一
次側4の機械-電気結合係数、コンデンサ容量値、サセ
プタンス値、又、前記圧電トランス1の二次側5の機械
-電気結合係数、コンデンサ容量値、コンダクタンス
値、サセプタンス値と温度上昇の関係を想定して検証し
たが、前記圧電トランス1の一次側4のコンダクタンス
値に比べ弱い相関であった。
In addition to the primary-side maximum conductance 21 at the resonance frequency of the primary side 4 of the piezoelectric transformer 1, the mechanical-electrical coupling coefficient of the primary side 4 of the piezoelectric transformer 1 is obtained as a correlation with temperature rise. Capacitor capacitance value, susceptance value, or machine on the secondary side 5 of the piezoelectric transformer 1.
-It was verified by assuming the relationship between the electrical coupling coefficient, the capacitance value of the capacitor, the conductance value, the susceptance value and the temperature rise, but the correlation was weaker than the conductance value of the primary side 4 of the piezoelectric transformer 1.

【0033】圧電トランス1で温度上昇不良と判断する
閾値は、図5において、前記圧電トランス1圧電トラン
スの共振周波数での温度上昇が急激に上昇する温度22
を前記圧電トランス1の圧電トランスの共振周波数での
温度上昇が急激に上昇する一次側コンダクタンス値23
を閾値とする。
In FIG. 5, the threshold value for judging the temperature rise failure in the piezoelectric transformer 1 is the temperature 22 at which the temperature rise at the resonance frequency of the piezoelectric transformer 1 sharply rises.
The primary side conductance value 23 at which the temperature rise at the resonance frequency of the piezoelectric transformer of the piezoelectric transformer 1 rapidly rises.
Is the threshold.

【0034】即ち、前記エネルギー変換効率が悪い為
に、異常温度上昇となる圧電トランスを個々の前記圧電
トランス1の共振周波数での温度上昇が一定となる飽和
温度上昇を測定することなく、電気特性の一つである電
気電導率を表すコンダクタンスに注目して、前記圧電ト
ランス1の共振周波数における一次側最大コンダクタン
ス21を測定して、異常温度上昇となる圧電トランスを
判別する元データとすることができる。
That is, the electric characteristics of the piezoelectric transformer, which has an abnormal temperature rise due to the poor energy conversion efficiency, are measured without measuring the saturation temperature rise in which the temperature rise is constant at the resonance frequency of each piezoelectric transformer 1. The primary side maximum conductance 21 at the resonance frequency of the piezoelectric transformer 1 may be measured by paying attention to the conductance, which is one of the above, as the original data for discriminating the piezoelectric transformer having an abnormal temperature rise. it can.

【0035】図6に圧電トランス1の温度上昇不良を検
査するフローチャートを示す。図6において、先ずS1
01にて共振周波数での一次側最大コンダクタンス測定
装置20で前記圧電トランス1の共振周波数での一次側
最大コンダクタンス値21を測定する。次にS102に
て上記測定値21が、図4の圧電トランスの共振周波数
での温度上昇が急激に上昇する一次側コンダクタンス値
23以下のコンダクタンス閾値である15mS以下か判
断する。S102にて肯定であれば、S104に進み温
度上昇不良品と結果を出力する。S102にて否定であ
れば、S103に進み温度上昇正常品と結果を出力す
る。このように、本検査装置を用いることにより、異常
温度上昇となる圧電トランスを、前記圧電トランスの全
数検査工程で多大の時間がかかり量産工程では不可能な
温度上昇の測定検査を要せず、圧電トランスの共振周波
数でのコンダクタンス値のみを全数測定検査することに
より、前記圧電トランスの温度異常上昇となる不良品を
短時間で簡易に検出可能とする。
FIG. 6 shows a flow chart for inspecting the temperature rise defect of the piezoelectric transformer 1. In FIG. 6, first, S1
At 01, the primary side maximum conductance measuring device 20 at the resonance frequency measures the primary side maximum conductance value 21 at the resonance frequency of the piezoelectric transformer 1. Next, in S102, it is determined whether the measured value 21 is 15 mS or less, which is a conductance threshold value of 23 or less on the primary side conductance value at which the temperature rise at the resonance frequency of the piezoelectric transformer rapidly increases. If the result in S102 is affirmative, the process proceeds to S104, in which a defective temperature rise product is output. If the result in S102 is negative, the process proceeds to S103, in which a temperature rise normal product is output. As described above, by using the present inspection device, the piezoelectric transformer having an abnormal temperature rise does not require the measurement inspection of the temperature rise, which takes a lot of time in the 100% inspection process of the piezoelectric transformer and is impossible in the mass production process, By performing 100% measurement and inspection only on the conductance value at the resonance frequency of the piezoelectric transformer, it is possible to easily detect a defective product that causes an abnormal temperature rise of the piezoelectric transformer in a short time.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は如上のごとく構成されるから、
異常温度上昇となる圧電トランスを、前記圧電トランス
の全数検査工程で多大の時間がかかり量産工程では不可
能な温度上昇の測定検査を要せず、圧電トランスの共振
周波数でのコンダクタンス値のみを全数測定検査するこ
とにより、前記圧電トランスの温度異常上昇となる不良
品を短時間で簡易に除去できて経済性が極めて良く、且
つ、高度な品質管理を可能とするこれまでにない検査方
法を提供することができる。
Since the present invention is constructed as described above,
For all the piezoelectric transformers that cause abnormal temperature rise, it takes a lot of time in the inspection process of all the piezoelectric transformers, and the conductance value at the resonance frequency of the piezoelectric transformer is all Providing an unprecedented inspection method that can easily remove defective products that cause abnormal temperature rise of the piezoelectric transformer in a short time by measuring and inspecting, which is extremely economical and enables high quality control. can do.

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

【図1】本発明によるおける実施例の圧電トランスの構
造図
FIG. 1 is a structural diagram of a piezoelectric transformer according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明によるおける実施例の圧電トランスの検
査装置
FIG. 2 is a piezoelectric transformer inspection device according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明によるおける実施例の圧電トランス保持
手段の材質差による測定バラツキ
FIG. 3 is a measurement variation due to a material difference of a piezoelectric transformer holding means of an embodiment according to the present invention.

【図4】圧電トランスの共振周波数での一次側最大コン
ダクタンス特性図
[Fig. 4] Primary-side maximum conductance characteristic diagram at the resonance frequency of the piezoelectric transformer

【図5】圧電トランスの一次側最大コンダクタンス−飽
和温度上昇値特性図
FIG. 5: Primary-side maximum conductance-saturation temperature rise value characteristic diagram of the piezoelectric transformer

【図6】本発明によるおける実施例の圧電トランスの検
査フローチャート
FIG. 6 is an inspection flowchart of a piezoelectric transformer according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:圧電トランス 2:一次側リード 3:二次側出力 4: 圧電トランス一次側 5: 圧電トランス二次側 6: 一次側の振動の節 7:二次側の振動の節 8:一次側の分極方向 9:一次側の変位方向 10:二次側の分極方向 11:二次側の振動方向 12:機械的変位の方向 13:応力 14:入力電圧 15:ソケット 16:ソケット端子 17:二次側を支持する部位 18:圧電トランス保持手段 19:テストピン 20:共振周波数での一次側最大コンダクタンス測定装
置 21:圧電トランスの共振周波数での一次側最大コンダ
クタンス 22:圧電トランスの共振周波数での温度上昇が急激に
上昇する温度 23:圧電トランスの共振周波数での温度上昇が急激に
上昇する一次側コンダクタンス値
1: Piezoelectric transformer 2: Primary side lead 3: Secondary side output 4: Piezoelectric transformer primary side 5: Piezoelectric transformer secondary side 6: Primary side vibration node 7: Secondary side vibration node 8: Primary side Polarization direction 9: Primary side displacement direction 10: Secondary side polarization direction 11: Secondary side vibration direction 12: Mechanical displacement direction 13: Stress 14: Input voltage 15: Socket 16: Socket terminal 17: Secondary Side supporting portion 18: Piezoelectric transformer holding means 19: Test pin 20: Primary side maximum conductance measuring device at resonance frequency 21: Primary side maximum conductance at piezoelectric transformer resonance frequency 22: Temperature at piezoelectric transformer resonance frequency Temperature 23 at which the temperature rises rapidly: Primary-side conductance value at which the temperature rises sharply at the resonance frequency of the piezoelectric transformer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電圧変換を行う圧電トランスを、前記圧
電トランスを計測保持する圧電トランス保持手段を介し
て前記圧電トランスのコンダクタンス値を測定する検査
装置において、前記圧電トランスの共振周波数での前記
圧電トランスのコンダクタンス値を測定して、連続駆動
された圧電トランスの飽和温度上昇値を推定することを
特徴とする圧電トランスの検査方法。
1. An inspection apparatus for measuring a conductance value of a piezoelectric transformer for performing voltage conversion through a piezoelectric transformer holding unit for measuring and holding the piezoelectric transformer, wherein the piezoelectric transformer has a resonance frequency of the piezoelectric transformer. A method for inspecting a piezoelectric transformer, which comprises measuring a conductance value of the transformer and estimating a saturation temperature rise value of the continuously driven piezoelectric transformer.
【請求項2】 請求項1記載の検査方法において、前記
保持手段は、前記圧電トランスが振動する際の振動の節
となる位置に取り付けられた一次側のリード端子を鉛直
下方向で抜き差し可能とするソケットと、振動の節とな
る二次側を支持する部位を有することを特徴とする圧電
トランスの検査方法。
2. The inspection method according to claim 1, wherein the holding means is capable of vertically inserting / removing a primary side lead terminal attached at a position serving as a node of vibration when the piezoelectric transformer vibrates. A method for inspecting a piezoelectric transformer, characterized by having a socket for supporting the secondary side, which serves as a vibration node.
【請求項3】 請求項1乃至2記載の検査方法におい
て、前記保持手段は、低比誘電率性材質で構成されてい
ることを特徴とする圧電トランスの検査方法。
3. The inspection method for a piezoelectric transformer according to claim 1, wherein the holding unit is made of a material having a low relative dielectric constant.
【請求項4】 前記圧電トランスで温度上昇不良と判断
する閾値は、前記圧電トランスの飽和温度上昇値が急激
に上昇する温度とし、前記温度となる前記圧電トランス
のコンダクタンス値を閾値とすることを特徴とする請求
項1記載の圧電トランスの検査方法。
4. The threshold value for determining the temperature rise failure in the piezoelectric transformer is a temperature at which the saturation temperature rise value of the piezoelectric transformer rapidly rises, and the conductance value of the piezoelectric transformer at the temperature is set as the threshold value. The method for inspecting a piezoelectric transformer according to claim 1, which is characterized in that.
【請求項5】 前記圧電トランスの飽和温度上昇の測定
ポイントは、前記圧電トランスの振動の節部とすること
を特徴とする請求項1記載の圧電トランスの検査方法。
5. The method for inspecting a piezoelectric transformer according to claim 1, wherein the measurement point of the saturation temperature rise of the piezoelectric transformer is a node of vibration of the piezoelectric transformer.
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