JP2003501810A - 拡張振動式の多出力復合構造の圧電トランス - Google Patents
拡張振動式の多出力復合構造の圧電トランスInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/40—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and electrical output, e.g. functioning as transformers
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- H—ELECTRICITY
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
(57)【要約】
拡張振動式多出力複合圧電トランスを開示する。それは、多出力の第１及び第２の圧電セラミック組立体と絶縁構造の隔離層とが積層されて高分子接着剤によって接着されて積層構造を形成し、圧電組立体の電極が引出構造によって引き出されて入力及び出力端子を形成し、絶縁層全体が隔離層と圧電セラミック組立体及び電極引出構造の外側表面を被覆する絶縁材料とによって形成される点に特徴を有する。このトランスは第１及び第２の間の容易な調整された整合係数と高出力及び高変換効率とを含む。
Description
【０００１】
本発明は圧電セラミックトランスに関し、特に、拡張振動式の多出力の複合構
造の圧電トランスに関する。
造の圧電トランスに関する。
【０００２】
従来の圧電セラミックトランスは一次焼結で成型される単層又は多層の圧電セ
ラミックから構成される。構成材料が単一なので、製造技術と商品性能との面で
現実的な要求に満足させるのは難しい。特に降圧式の圧電トランスを各種の入力
及び出力の分配に適合させるために、圧電トランスの第１及び第２の組立体のさ
まざまなパレメータを調整しなければならない。従って、第１及び第２の圧電ト
ランスの組立体を設計する際には、異なる種類の圧電性材料及び複雑な構造を採
用しなければならない。しかし、異なる種類の圧電材料には別々の焼結条件が必
要である。このため、理想的な圧電セラミックトランスを１つの焼結工程のみで
作り上げることは非常に困難である。
ラミックから構成される。構成材料が単一なので、製造技術と商品性能との面で
現実的な要求に満足させるのは難しい。特に降圧式の圧電トランスを各種の入力
及び出力の分配に適合させるために、圧電トランスの第１及び第２の組立体のさ
まざまなパレメータを調整しなければならない。従って、第１及び第２の圧電ト
ランスの組立体を設計する際には、異なる種類の圧電性材料及び複雑な構造を採
用しなければならない。しかし、異なる種類の圧電材料には別々の焼結条件が必
要である。このため、理想的な圧電セラミックトランスを１つの焼結工程のみで
作り上げることは非常に困難である。
【０００３】
従来、降圧式圧電セラミックトランスはその厚さ方向への振動によって駆動さ
れるので、圧電材料の３３方向の圧電特性を利用でき、さらに、高作動周波数を
同時に得ることができる。しかし、厚さ方向への振動によって生じる圧力分布の
結果、そのような圧電セラミックトランスの第１及び第２の組立体を構成するこ
とが技術的に困難になっている。さらに、その圧力分布は電荷消滅及び非平衡電
荷分布も生じさせ、それは次に、圧電トランスの性能に逆行する影響を与え、そ
の結果、満足する出力を得ることができないことになっている。
れるので、圧電材料の３３方向の圧電特性を利用でき、さらに、高作動周波数を
同時に得ることができる。しかし、厚さ方向への振動によって生じる圧力分布の
結果、そのような圧電セラミックトランスの第１及び第２の組立体を構成するこ
とが技術的に困難になっている。さらに、その圧力分布は電荷消滅及び非平衡電
荷分布も生じさせ、それは次に、圧電トランスの性能に逆行する影響を与え、そ
の結果、満足する出力を得ることができないことになっている。
【０００４】
一方、圧電セラミックの第１及び第２組立体の間には離隔層が存在するが、そ
の離隔層によって生じる絶縁容量は非常に大きく、交流チャンネルのみが形成さ
れるので、その離隔層の機能は直流を分離するだけとなり、圧電セラミックトラ
ンスが高周波数で作動するときには適切な離隔を達成することができない。いく
つかの離隔層は第１及び第２の組立体の間の静電容量を減少させるが、それによ
り、圧力変換の困難性、電力消費の増大及び出力の減少が生じる。圧電セラミッ
クトランスの寸法は比較的小さく、厚さは数ミリメートルしかなく、さらに、内
側の離隔層の絶縁性能は非常に高く、その離隔作用は、第１及び第２の組立体の
狭い空間のために空間通電及び表面通電につながることがある。その結果、機器
の損傷及び人身事故が生じる可能性がある。
の離隔層によって生じる絶縁容量は非常に大きく、交流チャンネルのみが形成さ
れるので、その離隔層の機能は直流を分離するだけとなり、圧電セラミックトラ
ンスが高周波数で作動するときには適切な離隔を達成することができない。いく
つかの離隔層は第１及び第２の組立体の間の静電容量を減少させるが、それによ
り、圧力変換の困難性、電力消費の増大及び出力の減少が生じる。圧電セラミッ
クトランスの寸法は比較的小さく、厚さは数ミリメートルしかなく、さらに、内
側の離隔層の絶縁性能は非常に高く、その離隔作用は、第１及び第２の組立体の
狭い空間のために空間通電及び表面通電につながることがある。その結果、機器
の損傷及び人身事故が生じる可能性がある。
【０００５】
従来の単一出力モードで作動する圧電セラミックトランスは、多くの電子機器
の多出力の要求に合致していない。そのため、圧電セラミックトランスの応用が
かなり制限されている。
の多出力の要求に合致していない。そのため、圧電セラミックトランスの応用が
かなり制限されている。
【０００６】
本願発明の目的は、上記の問題を解消する拡張振動式の多出力圧電セラミック
トランスを提供することにある。それは、第１及び第２組立体のさまざまなパラ
メータを整合させるように容易に調整ができる特性と、高出力及び高変換効率と
、第１及び第２の組立体の間の確実な離隔と、降圧出力電源の適用の要求を満足
させる十分な性能とを持つ。
トランスを提供することにある。それは、第１及び第２組立体のさまざまなパラ
メータを整合させるように容易に調整ができる特性と、高出力及び高変換効率と
、第１及び第２の組立体の間の確実な離隔と、降圧出力電源の適用の要求を満足
させる十分な性能とを持つ。
【０００７】
上記目的を達成するために、本願発明は、拡張振動モードで作動し、第１及び
第２圧電セラミック組立体を持つ多出力の複合構造の圧電セラミックトランスを
提供する。その特徴は、拡張振動式多出力の圧電セラミックトランスが、高分子
結合構造と、絶縁離隔構造及び電極引出構造と、第１及び第２圧電セラミック組
立体とを備え、絶縁分離構造の離隔層が順に重ねられて、サンドイッチ構造を形
成するように高分子接着剤によってしっかりと固定されている点にある。電極は
、外側の入力及び出力端子を形成するように圧電セラミック組立体の電極引出構
造によって引き出される。圧電セラミック組立体及び電極引出構造の両方ともが
、離隔層と一緒になって、トランスの連続した一体的絶縁離隔構造を形成するよ
うに、高分子絶縁材料の膜によって被覆されている。
第２圧電セラミック組立体を持つ多出力の複合構造の圧電セラミックトランスを
提供する。その特徴は、拡張振動式多出力の圧電セラミックトランスが、高分子
結合構造と、絶縁離隔構造及び電極引出構造と、第１及び第２圧電セラミック組
立体とを備え、絶縁分離構造の離隔層が順に重ねられて、サンドイッチ構造を形
成するように高分子接着剤によってしっかりと固定されている点にある。電極は
、外側の入力及び出力端子を形成するように圧電セラミック組立体の電極引出構
造によって引き出される。圧電セラミック組立体及び電極引出構造の両方ともが
、離隔層と一緒になって、トランスの連続した一体的絶縁離隔構造を形成するよ
うに、高分子絶縁材料の膜によって被覆されている。
【０００８】
本願発明に係る、高分子化合物及び拡張振動式の多出力複合構造の圧電セラミ
ックから構成されたトランスの第１及び第２の組立体の間にはサンドイッチ構造
が形成されている。その高分子圧電セラミック組立体は２つの同一の組立体に分
けられており、各々は、トランスの上下の両側に設置されている。第２の圧電セ
ラミック組立体が２つの第１組立体の間のトランスの中間に配置されている。第
２の圧電セラミック組立体の上面及び下面は、離隔層によって、それぞれ、その
２つの第１圧電組立体の下面及び上面に結合されている。さらに、圧電セラミッ
ク組立体及び離隔層の全てが高分子結合構造によってしっかりと結合されていて
サンドイッチ構造が形成されている。本願発明のこの構造は、第１の圧電組立体
をトランスの中間位置に挿入するとともに、２つの第２の圧電セラミック組立体
をその第１の圧電セラミック組立体の両側に配置するようにして構成してもよい
。そのサンドイッチ構造は、第１及び第２圧電セラミック組立体の減衰状態の違
いによって生じることがある振動のゆがみを効果的に排除するとともに、単一の
拡張式振動式におけるトランス振動を保証する。
ックから構成されたトランスの第１及び第２の組立体の間にはサンドイッチ構造
が形成されている。その高分子圧電セラミック組立体は２つの同一の組立体に分
けられており、各々は、トランスの上下の両側に設置されている。第２の圧電セ
ラミック組立体が２つの第１組立体の間のトランスの中間に配置されている。第
２の圧電セラミック組立体の上面及び下面は、離隔層によって、それぞれ、その
２つの第１圧電組立体の下面及び上面に結合されている。さらに、圧電セラミッ
ク組立体及び離隔層の全てが高分子結合構造によってしっかりと結合されていて
サンドイッチ構造が形成されている。本願発明のこの構造は、第１の圧電組立体
をトランスの中間位置に挿入するとともに、２つの第２の圧電セラミック組立体
をその第１の圧電セラミック組立体の両側に配置するようにして構成してもよい
。そのサンドイッチ構造は、第１及び第２圧電セラミック組立体の減衰状態の違
いによって生じることがある振動のゆがみを効果的に排除するとともに、単一の
拡張式振動式におけるトランス振動を保証する。
【０００９】
本願発明の絶縁離隔構造は離隔層及び絶縁膜からなる。離隔層は第１及び第２
組立体の間に配置されており、必要であれば、離隔層を多出力圧電セラミック組
立体内の別々の第２組立体の間に挿入することもできる。離隔層の直径は圧電セ
ラミック組立体の直径よりもやや大きい。離隔層は、圧電セラミックトランス内
部で電気的離隔作用をし、セラミック、ガラス又は複合材料の膜から作られる。
その特徴は、離隔層の弾性率を必須の圧電セラミック材料の弾性率の十分の一か
ら十倍までの範囲内にすることによって、離隔層がトランスの作動状態に悪影響
を及ぼさないことを保証する点にある。絶縁膜は、第１及び第２の組立体の外側
面及び引出電極構造の露出された外側面を覆って離隔層と結合し、それにより、
完全に圧電セラミック組立体を被覆するとともに結びつけて、緊密に結合した絶
縁離隔構造を形成する。それにより、トランス内部の絶縁破壊及び外部空気又は
外側表面の漏洩電流による外側絶縁破壊のようなさまざまな要因による絶縁の失
敗を防止する。絶縁膜は、エポキシ樹脂、フェノール系アルデヒド樹脂、ユリア
ホルムアルデヒド樹脂のようなさまざまな高分子材料を吹き付けまたは塗布する
ことによって作られる。
組立体の間に配置されており、必要であれば、離隔層を多出力圧電セラミック組
立体内の別々の第２組立体の間に挿入することもできる。離隔層の直径は圧電セ
ラミック組立体の直径よりもやや大きい。離隔層は、圧電セラミックトランス内
部で電気的離隔作用をし、セラミック、ガラス又は複合材料の膜から作られる。
その特徴は、離隔層の弾性率を必須の圧電セラミック材料の弾性率の十分の一か
ら十倍までの範囲内にすることによって、離隔層がトランスの作動状態に悪影響
を及ぼさないことを保証する点にある。絶縁膜は、第１及び第２の組立体の外側
面及び引出電極構造の露出された外側面を覆って離隔層と結合し、それにより、
完全に圧電セラミック組立体を被覆するとともに結びつけて、緊密に結合した絶
縁離隔構造を形成する。それにより、トランス内部の絶縁破壊及び外部空気又は
外側表面の漏洩電流による外側絶縁破壊のようなさまざまな要因による絶縁の失
敗を防止する。絶縁膜は、エポキシ樹脂、フェノール系アルデヒド樹脂、ユリア
ホルムアルデヒド樹脂のようなさまざまな高分子材料を吹き付けまたは塗布する
ことによって作られる。
【００１０】
上記のような本願発明を採用すると、トランスの複合構造及び多出力によって
、第１及び第２の組立体の両方のパラメータを容易に調整でき、高出力及び高変
換効率を得ることができ、第１及び第２圧電セラミック組立体の間の離隔の信頼
性が高く、さらに、降圧式電源の実用的な要求を満足させることができる。
、第１及び第２の組立体の両方のパラメータを容易に調整でき、高出力及び高変
換効率を得ることができ、第１及び第２圧電セラミック組立体の間の離隔の信頼
性が高く、さらに、降圧式電源の実用的な要求を満足させることができる。
【００１１】
図１に示すとおり、本願発明の圧電セラミック組立体が、同一の直径の連続す
る薄い円形状プレート１０３及び金属電極１０１、１０５を備えており、金属電
極１０１、１０５はそのプレートの上面及び下面に形成されている。さらに、圧
電セラミック組立体は、それぞれが上面及び下面の電極に接続された２つの側面
の引出電極１０２及び１０４を備えており、それらは、プレートの側面に作られ
ていて引出電極構造の一部を形成する。その圧電セラミックの薄い円形状プレー
トは、その厚さ方向に極性が与えられる。第１の圧電セラミック組立体は同一の
厚さを持つ１つ又はいくつかの圧電セラミックの円形状プレートからなり、それ
らは、隣り合うプレートが互いに反対方向に極性が与えられ、さらに、２つのプ
レートの隣り合う電極が接続されて第１の組立体を形成するように積層されてい
る。圧電セラミックの円形状プレートの数及び厚さは、入力インピーダンス分配
、入力電圧及び入力効率分配の要求に基づいて決定される。第２の圧電セラミッ
ク組立体が、出力端子の数に基づいて、対応する第２の組立体に分けられる。そ
の際、各第２の組立体の圧電セラミックプレートの厚さが同一の同種の材料でで
きているが、異なる第２の組立体の圧電セラミックプレートの厚さ及び材料は異
なってもよい。さらに、その組立体における圧電セラミックの材料の種類並びに
プレートの数量及び厚さは、出力電圧、出力効率及び出力インピーダンス分配の
要求によって決定される。単一出力及び独立した多出力モードのいずれの場合に
おいても、第２の組立体における別々の圧電セラミックプレートは、図２に示す
ように、隣り合うプレートが互いに反対方向に極性が与えられ、さらに、２つの
プレートの隣り合う電極が接続されるように積層される。正及び負の出力の組立
体における圧電セラミックの円形状プレートは、図３に示すように、正及び負の
出力が第２の組立体の共通する接地用電極を共有するように配置されており、そ
の配置は、単一の出力モードで用いられている第２の組立体の配置と同じである
。２つの隣り合う圧電セラミックプレート３４及び３５は、正の出力組立体と負
の出力組立体との間の結合面にあり、また、それぞれ、正及び負の出力組立体に
属していて、その極性方向に従って配置されている。また、プレート３４及び３
５の結合面にある側面の引出電極の極性方向も同一である。第２の組立体の正又
は負の出力組立体に属し、それぞれ隣り合う圧電セラミックプレート３４及び３
５の方向と同一の方向に極性が与えられている側面の電極組立体は、端子プレー
トによって接続されて二重出力組立体の共通の接地電極３３として用いられる。
さらに、隣り合う圧電セラミックプレート３４及び３５の方向と反対の方向に極
性が与えられた正又は負の組立体の他方の側面の電極組立体は、それぞれ、正及
び負の出力電極３１及び３２として用いられる。独立した第２の組立体の間には
互いに離隔するように離隔層を設けることができる。
る薄い円形状プレート１０３及び金属電極１０１、１０５を備えており、金属電
極１０１、１０５はそのプレートの上面及び下面に形成されている。さらに、圧
電セラミック組立体は、それぞれが上面及び下面の電極に接続された２つの側面
の引出電極１０２及び１０４を備えており、それらは、プレートの側面に作られ
ていて引出電極構造の一部を形成する。その圧電セラミックの薄い円形状プレー
トは、その厚さ方向に極性が与えられる。第１の圧電セラミック組立体は同一の
厚さを持つ１つ又はいくつかの圧電セラミックの円形状プレートからなり、それ
らは、隣り合うプレートが互いに反対方向に極性が与えられ、さらに、２つのプ
レートの隣り合う電極が接続されて第１の組立体を形成するように積層されてい
る。圧電セラミックの円形状プレートの数及び厚さは、入力インピーダンス分配
、入力電圧及び入力効率分配の要求に基づいて決定される。第２の圧電セラミッ
ク組立体が、出力端子の数に基づいて、対応する第２の組立体に分けられる。そ
の際、各第２の組立体の圧電セラミックプレートの厚さが同一の同種の材料でで
きているが、異なる第２の組立体の圧電セラミックプレートの厚さ及び材料は異
なってもよい。さらに、その組立体における圧電セラミックの材料の種類並びに
プレートの数量及び厚さは、出力電圧、出力効率及び出力インピーダンス分配の
要求によって決定される。単一出力及び独立した多出力モードのいずれの場合に
おいても、第２の組立体における別々の圧電セラミックプレートは、図２に示す
ように、隣り合うプレートが互いに反対方向に極性が与えられ、さらに、２つの
プレートの隣り合う電極が接続されるように積層される。正及び負の出力の組立
体における圧電セラミックの円形状プレートは、図３に示すように、正及び負の
出力が第２の組立体の共通する接地用電極を共有するように配置されており、そ
の配置は、単一の出力モードで用いられている第２の組立体の配置と同じである
。２つの隣り合う圧電セラミックプレート３４及び３５は、正の出力組立体と負
の出力組立体との間の結合面にあり、また、それぞれ、正及び負の出力組立体に
属していて、その極性方向に従って配置されている。また、プレート３４及び３
５の結合面にある側面の引出電極の極性方向も同一である。第２の組立体の正又
は負の出力組立体に属し、それぞれ隣り合う圧電セラミックプレート３４及び３
５の方向と同一の方向に極性が与えられている側面の電極組立体は、端子プレー
トによって接続されて二重出力組立体の共通の接地電極３３として用いられる。
さらに、隣り合う圧電セラミックプレート３４及び３５の方向と反対の方向に極
性が与えられた正又は負の組立体の他方の側面の電極組立体は、それぞれ、正及
び負の出力電極３１及び３２として用いられる。独立した第２の組立体の間には
互いに離隔するように離隔層を設けることができる。
【００１２】
図４に示すように、本願発明に係る電極引出し構造は２つの部分からなる。そ
の電極引出し構造の１つの部分は、側面の同方向引出し電極構造４１及び４２か
らなり、それらは圧電セラミックの円形状プレートの２つの側面の表面上に配置
され、それぞれ、そのプレートの上面及び下面に電気的に接続されている。圧電
セラミックの円形状プレートの側面の電極は、同一の組立体の各々のものに関し
て同一の方向に配置されているので電気的接続が容易である。電極引出し構造の
他方の部分は、入力及び出力を接続するために用いられる端子プレートであり、
端子プレートの一端が、対応する圧電セラミック組立体又は組立体の側面の引出
し電極に、はんだ付けによって接続され、それにより、１つの組立体又は組立体
における同一の側面に配置された側面の引出電極を接続する。また、他方の端部
は入力又は出力用のコネクタである。
の電極引出し構造の１つの部分は、側面の同方向引出し電極構造４１及び４２か
らなり、それらは圧電セラミックの円形状プレートの２つの側面の表面上に配置
され、それぞれ、そのプレートの上面及び下面に電気的に接続されている。圧電
セラミックの円形状プレートの側面の電極は、同一の組立体の各々のものに関し
て同一の方向に配置されているので電気的接続が容易である。電極引出し構造の
他方の部分は、入力及び出力を接続するために用いられる端子プレートであり、
端子プレートの一端が、対応する圧電セラミック組立体又は組立体の側面の引出
し電極に、はんだ付けによって接続され、それにより、１つの組立体又は組立体
における同一の側面に配置された側面の引出電極を接続する。また、他方の端部
は入力又は出力用のコネクタである。
【００１３】
本願発明に係る高分子結合構造は、第１の及び第２の圧電セラミック組立体の
独立した円形状プレートの間の結合層であるとともに、絶縁離隔層の離隔層でも
あり、その結合構造は、エポキシ樹脂、フェノールアルデヒド樹脂、尿素樹脂、
ポリエーテル、ポリイミド樹脂及び他の耐熱性の複素環式ポリマーのようなポリ
マーからなる。その高分子結合構造は、表面被覆、薄層状化及び固化の処理によ
って、又は射出によって作られる。
独立した円形状プレートの間の結合層であるとともに、絶縁離隔層の離隔層でも
あり、その結合構造は、エポキシ樹脂、フェノールアルデヒド樹脂、尿素樹脂、
ポリエーテル、ポリイミド樹脂及び他の耐熱性の複素環式ポリマーのようなポリ
マーからなる。その高分子結合構造は、表面被覆、薄層状化及び固化の処理によ
って、又は射出によって作られる。
【００１４】
本願発明の上記の及び他の目的及び特徴及び利点は以下の説明によって明白に
なるであろう。ただし、その説明は本願発明を限定するものではなく、単に、説
明及び開示のためのものである。
なるであろう。ただし、その説明は本願発明を限定するものではなく、単に、説
明及び開示のためのものである。
【００１５】
例１
本願発明の圧電セラミックトランスは、１７０Ｖから２５０Ｖまでの範囲の電
圧で作動して１２Ｖの出力電圧を発生する。望ましい分配抵抗は８オームである
。そのトランスの第２の圧電セラミック組立体は、Ｐ５圧電セラミック材料から
作られ、１０層から構成されている。各圧電セラミック層は、図１に示すように
、直径２６mm及び厚さ０．３mmの円形状の薄いプレートである。銀電極１０１及
び１０５がそれぞれ圧電セラミックプレートの上面及び下面に形成されている。
また、それぞれ上面及び下面の銀電極に接続された側面の２つの引出電極１０２
及び１０４は、それぞれ、圧電セラミックの円形状の薄いプレートの２つの側面
に作られており、そこでは、上面又は下面の電極と同一のプレート上の側面の引
出電極との間が０．３mmより広く離隔されていて、反対方向への極性を持つ２つ
の電極の間の良好な電気的な離隔が保証されている。図２に示すように、１０層
の圧電セラミックプレートが一つずつ積み重ねられ、２つの隣り合うプレートが
反対方向の極性を持つようにされている。「正」の方向の極性を持つ表面電極の
側面の引出電極２０１１、２０２４、２０９２及び２１０４が、同一の方向を向
くように配置されていて、第２の圧電セラミック組立体の正の側面の引出電極組
立体４２を形成する（図４）。同様に、「負」の方向の極性を持つ表面電極の側
面の引出電極２０１５、２０２２、２０９５及び２１０２も同一の方向を向くよ
うに別の角度で配置されて、第２の圧電セラミック組立体の負の側面の引出電極
組立体を構成しており、それにより、電極が容易に引き出しやすくなっている。
隣り合う表面電極（２０１４、２０２１、・・・２０９４、２１０１）の極性方
向は同一である。積層構造内の１０プレートの全ては、エポキシ樹脂の接着剤の
層２０１６、２０２６、・・・２０９０他によって接着されていて一体の積層構
造に形成されている。
圧で作動して１２Ｖの出力電圧を発生する。望ましい分配抵抗は８オームである
。そのトランスの第２の圧電セラミック組立体は、Ｐ５圧電セラミック材料から
作られ、１０層から構成されている。各圧電セラミック層は、図１に示すように
、直径２６mm及び厚さ０．３mmの円形状の薄いプレートである。銀電極１０１及
び１０５がそれぞれ圧電セラミックプレートの上面及び下面に形成されている。
また、それぞれ上面及び下面の銀電極に接続された側面の２つの引出電極１０２
及び１０４は、それぞれ、圧電セラミックの円形状の薄いプレートの２つの側面
に作られており、そこでは、上面又は下面の電極と同一のプレート上の側面の引
出電極との間が０．３mmより広く離隔されていて、反対方向への極性を持つ２つ
の電極の間の良好な電気的な離隔が保証されている。図２に示すように、１０層
の圧電セラミックプレートが一つずつ積み重ねられ、２つの隣り合うプレートが
反対方向の極性を持つようにされている。「正」の方向の極性を持つ表面電極の
側面の引出電極２０１１、２０２４、２０９２及び２１０４が、同一の方向を向
くように配置されていて、第２の圧電セラミック組立体の正の側面の引出電極組
立体４２を形成する（図４）。同様に、「負」の方向の極性を持つ表面電極の側
面の引出電極２０１５、２０２２、２０９５及び２１０２も同一の方向を向くよ
うに別の角度で配置されて、第２の圧電セラミック組立体の負の側面の引出電極
組立体を構成しており、それにより、電極が容易に引き出しやすくなっている。
隣り合う表面電極（２０１４、２０２１、・・・２０９４、２１０１）の極性方
向は同一である。積層構造内の１０プレートの全ては、エポキシ樹脂の接着剤の
層２０１６、２０２６、・・・２０９０他によって接着されていて一体の積層構
造に形成されている。
【００１６】
図５は、第２の圧電セラミック組立体の引出電極構造の概略図を示す。図中、
引出接続片５１及び５７が、それぞれ、ろう材料５２及び５６を用いてろう付け
することによって、第２の圧電セラミック組立体５４の２つの側面の引出電極組
立体５３及び５５に接続されており、それによって、側面電極組立体の側面の引
出電極の各々が、側面の同一の引出電極組立体の他の側面の引出電極に電気的に
十分に接続される。引出接続片によって圧電トランスの外側の出力端子が形成さ
れている。
引出接続片５１及び５７が、それぞれ、ろう材料５２及び５６を用いてろう付け
することによって、第２の圧電セラミック組立体５４の２つの側面の引出電極組
立体５３及び５５に接続されており、それによって、側面電極組立体の側面の引
出電極の各々が、側面の同一の引出電極組立体の他の側面の引出電極に電気的に
十分に接続される。引出接続片によって圧電トランスの外側の出力端子が形成さ
れている。
【００１７】
第１の圧電セラミック組立体は、厚さ１．６mm及び直径２６mmのＰ８の圧電セ
ラミック材料によって作られた２つの圧電セラミックの円形状プレートからなる
。その圧電セラミックプレートの上面及び下面には銀電極が作られており、その
上面及び下面の銀電極のそれぞれに接続された引出電極が、圧電セラミックの円
形状プレートの２つの側面に作られている。その第１圧電セラミック組立体の概
略図は図１に示すものと同一である。
ラミック材料によって作られた２つの圧電セラミックの円形状プレートからなる
。その圧電セラミックプレートの上面及び下面には銀電極が作られており、その
上面及び下面の銀電極のそれぞれに接続された引出電極が、圧電セラミックの円
形状プレートの２つの側面に作られている。その第１圧電セラミック組立体の概
略図は図１に示すものと同一である。
【００１８】
絶縁離隔構造の離隔プレートが厚さ０．３mm及び直径２７mmのガラスから作ら
れている。
れている。
【００１９】
図６は、入力（第１）及び出力（第２）の圧電セラミック組立体と離隔プレー
トとから構成されている圧電セラミックトランスの本体構造を示す。第１の圧電
セラミック組立体６１及び６９が、それぞれ、トランスの上面及び下面に配置さ
れており、第２の圧電セラミック組立体が、その２つの第１の圧電セラミック組
立体の間に挿入されている。そこでは、第１及び第２の圧電セラミック組立体は
、離隔プレート６３及び６７によって離隔されている。上記の各部分は、エポキ
シ樹脂の接着剤層６２、６４、６６及び６８によってしっかりと接着されている
。
トとから構成されている圧電セラミックトランスの本体構造を示す。第１の圧電
セラミック組立体６１及び６９が、それぞれ、トランスの上面及び下面に配置さ
れており、第２の圧電セラミック組立体が、その２つの第１の圧電セラミック組
立体の間に挿入されている。そこでは、第１及び第２の圧電セラミック組立体は
、離隔プレート６３及び６７によって離隔されている。上記の各部分は、エポキ
シ樹脂の接着剤層６２、６４、６６及び６８によってしっかりと接着されている
。
【００２０】
図７は第１電極の引出構造の概略図である。端子プレート７１又は７２が、ろ
う材料７３を用いるろう付けによって第１の圧電セラミック組立体の側面の電極
組立体７４に接続されており、それにより、第１の圧電セラミック組立体の同極
の電極が、外部の入力端子を構成する端子プレートによって接続されている。
う材料７３を用いるろう付けによって第１の圧電セラミック組立体の側面の電極
組立体７４に接続されており、それにより、第１の圧電セラミック組立体の同極
の電極が、外部の入力端子を構成する端子プレートによって接続されている。
【００２１】
図８は本願発明の絶縁離隔構造の概略図である。
【００２２】
２つの離隔プレート８１及び８３の間の第２の圧電組立体の露出面と、引出電
極構造の露出表面と、第２の組立体の出力ワイヤとの全体が、厚さ０．３mmのエ
ポキシ樹脂の密封接着層８２によって被覆され、８１、８２及び８３の間に完全
な密封された被覆が形成されている。それによって、第２の組立体が外部から完
全に絶縁されるので、第１組立体の確実な離隔を達成することができる。
極構造の露出表面と、第２の組立体の出力ワイヤとの全体が、厚さ０．３mmのエ
ポキシ樹脂の密封接着層８２によって被覆され、８１、８２及び８３の間に完全
な密封された被覆が形成されている。それによって、第２の組立体が外部から完
全に絶縁されるので、第１組立体の確実な離隔を達成することができる。
【００２３】
このトランスの作動データは以下のとおりである。
【００２４】
作動周波数：９０KHz、
最大出力効率：４５W
出力電圧：１２V
最大効率：９８％
第１及び第２の組立体の間の絶縁強度：５０００V直流、もれ電流８０μA未満
【００２５】
例２
実験を通じて、１１０V、５０Hzの入力で、+１５V及び±５Vの３つの出力電圧
を発生する電源として用いる三出力拡張振動複合構造の圧電セラミックトランス
を作った。
を発生する電源として用いる三出力拡張振動複合構造の圧電セラミックトランス
を作った。
【００２６】
図９はこの圧電トランスの構造及び電気的接続を示す図である。
【００２７】
圧電セラミックトランスは１１０Vの入力電圧で作動するように設計されてい
る。第１の圧電セラミック組立体の各々が、厚さ０．６mm及び直径３０mmの対か
らなるＰＺＴの圧電セラミック材料から作られた２つの円形状プレート９１３及
び９１４と９１５及び９１６とから構成されている。それら及び側面電極の配置
方法は図９に示すとおりである。正方向の極性を持つ側面電極の全部が、端子プ
レートによって接続されて、外部の入力端子の入力電極９０２の１つを構成する
。負の方向の極性を持つものの全部が端子プレートによって接続されて、外部の
入力端子の他方の入力端子９０１を構成する。
る。第１の圧電セラミック組立体の各々が、厚さ０．６mm及び直径３０mmの対か
らなるＰＺＴの圧電セラミック材料から作られた２つの円形状プレート９１３及
び９１４と９１５及び９１６とから構成されている。それら及び側面電極の配置
方法は図９に示すとおりである。正方向の極性を持つ側面電極の全部が、端子プ
レートによって接続されて、外部の入力端子の入力電極９０２の１つを構成する
。負の方向の極性を持つものの全部が端子プレートによって接続されて、外部の
入力端子の他方の入力端子９０１を構成する。
【００２８】
１５Ｖの出力電圧を持つ第２の圧電セラミック組立体は、Ｐ５系列のＰＺＴ圧
電セラミック材料から作られた厚さ０．３mm及び直径３０mmの６つのプレートか
らなる。その構造は図１のものと同じである。その２つの側面電極は１５V出力
電圧の２つの外部出力端子９０４、９０５を構成する。
電セラミック材料から作られた厚さ０．３mm及び直径３０mmの６つのプレートか
らなる。その構造は図１のものと同じである。その２つの側面電極は１５V出力
電圧の２つの外部出力端子９０４、９０５を構成する。
【００２９】
共有接地を分担し、±５Vの出力電圧を発生する第２の圧電セラミック組立体
は、３及び２つのプレートからなり、それらは、厚さが０．１２mmで、直径が３
０mmＰ４系列の圧電セラミック材料から作られている。その内、３プレートは＋
５Ｖの出力電圧を発生する組となり、２プレートは−５Ｖの出力電圧を発生する
組となる。２つの隣り合う圧電セラミックプレート９１０及び９１１の極性方向
は同じである。＋５Ｖの出力組立体の正方向に極性を持つ側面の引出電極と、−
５Ｖの出力組立体の負方向に極性を持つ側面の電極とは、端子プレートに接続さ
れていて、正及び負の出力の共有接地９０８を形成する。＋５Ｖの出力組立体の
負方向に極性を持つ側面の引出電極は、端子プレートによって、+５Ｖの出力端
子９０７に接続される。また、−５Ｖの出力組立体の正方向に極性を持つ側面の
引出電極は、端子プレートによって、−５Ｖの出力端子９０９に接続される。第
１及び第２圧電セラミック組立体の間は、０．３ｍｍ及び直径３２mmの超硬質の
ガラスプレート９０３及び９１２によって離隔されている。１５Vの出力組と±
５Vの出力組との間は、厚さ０．２mm及び直径３１mmの離隔プレート９０６によ
って離隔されている。
は、３及び２つのプレートからなり、それらは、厚さが０．１２mmで、直径が３
０mmＰ４系列の圧電セラミック材料から作られている。その内、３プレートは＋
５Ｖの出力電圧を発生する組となり、２プレートは−５Ｖの出力電圧を発生する
組となる。２つの隣り合う圧電セラミックプレート９１０及び９１１の極性方向
は同じである。＋５Ｖの出力組立体の正方向に極性を持つ側面の引出電極と、−
５Ｖの出力組立体の負方向に極性を持つ側面の電極とは、端子プレートに接続さ
れていて、正及び負の出力の共有接地９０８を形成する。＋５Ｖの出力組立体の
負方向に極性を持つ側面の引出電極は、端子プレートによって、+５Ｖの出力端
子９０７に接続される。また、−５Ｖの出力組立体の正方向に極性を持つ側面の
引出電極は、端子プレートによって、−５Ｖの出力端子９０９に接続される。第
１及び第２圧電セラミック組立体の間は、０．３ｍｍ及び直径３２mmの超硬質の
ガラスプレート９０３及び９１２によって離隔されている。１５Vの出力組と±
５Vの出力組との間は、厚さ０．２mm及び直径３１mmの離隔プレート９０６によ
って離隔されている。
【００３０】
それらの圧電セラミック組立体及び離隔層は、全て改良されたフェノール樹脂
系アルデヒド樹脂接着剤によって互いに接着されている。第２の圧電セラミック
組立体の円筒状側面全ては、エポキシ樹脂によって被覆されていて、被覆層内に
密封された構造及び離隔プレートを形成する。それにより、第１及び第２組立体
を完全に離隔することができる。
系アルデヒド樹脂接着剤によって互いに接着されている。第２の圧電セラミック
組立体の円筒状側面全ては、エポキシ樹脂によって被覆されていて、被覆層内に
密封された構造及び離隔プレートを形成する。それにより、第１及び第２組立体
を完全に離隔することができる。
【００３１】
この圧電トランスの主要なデータは次のとおりである。
【００３２】
作動周波数：７２KHz
１５Vの出力電圧での最大効率：４５W
＋５Vの出力電圧での最大効率：８W
−５Vの出力電圧での最大効率：５W
最高作動率：９８％
寸法：３２mm×５．２mm
本願発明に係る添付図の説明は次のとおりであり、下記の説明及び発明の詳細
な説明を通じてよりよく本願発明を理解できるであろう。
な説明を通じてよりよく本願発明を理解できるであろう。
【図１】
図１は、本願発明に係る圧電セラミックプレートの構造の概略図である。
【図２】
図２は、本願発明に係る出力圧電セラミック組立体の概略図である。
【図３】
図３は、本願発明に係る接地を共有する正及び負の出力の第２圧電セラミック
組立体の圧電セラミックの円形状プレートの配置を説明するための概略図である
。
組立体の圧電セラミックの円形状プレートの配置を説明するための概略図である
。
【図４】
図４は、本願発明に係る出力圧電セラミック組立体の側面引出電極構造のハイ
チを説明するための概略図である。
チを説明するための概略図である。
【図５】
図５は、本願発明に係る第２圧電セラミック組立体の引出電極構造の説明概略
図である。
図である。
【図６】
図６は、本願発明に係る入力及び出力圧電セラミック組立体と離隔層とからな
る圧電トランスの本体構造の概略説明図である。
る圧電トランスの本体構造の概略説明図である。
【図７】
第７図は、本願発明に係る第１電極の引出電極構造の概略説明図である。
【図８】
図８は、本願発明に係る絶縁離隔構造の概略説明図である。
【図９】
図９は、本願発明に係る圧電トランスの構造及び電気的接続を説明するための
図である。
図である。
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フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ
，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，
ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，
ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ
Ｈ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ
，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，
ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，Ｌ
Ｃ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ
，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，
ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，Ｔ
Ｊ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ
，ＹＵ，ＺＷ
Claims (5)
- 【請求項１】 拡張振動モードで作動し、第１及び第２の圧電セラミック組
立体を持つ多出力複合構造の圧電セラミックトランスであって、高分子結合構造
と、絶縁離隔構造及び電極引出構造とを備え、前記第１及び第２圧電セラミック
組立体と前記絶縁分離構造とが順に重ねられて高分子接着剤によってしっかりと
固定されてサンドイッチ構造を形成しており、さらに、 外側の入力及び出力端子を形成するように前記電極引出構造によって引き出さ
れた電極と、 前記圧電セラミック組立体及び電極引出構造の両方の外側表面であって、高分
子絶縁材料の膜によって被覆されて、離隔層と一緒になって、連続した一体的な
絶縁離隔構造を形成する外側表面とを備える多出力複合構造の圧電セラミックト
ランス。 - 【請求項２】 請求項１の多出力複合構造の圧電セラミックトランスにおい
て、前記圧電セラミックトランスは多出力を持ち、独立した多出力圧電セラミッ
ク組立体に対し、離隔プレートによって出力圧電セラミック組立体が互いに離隔
され、また、組立体内の隣り合う圧電セラミックプレートの極性方向は反対であ
り、接地を共有する正及び負の出力圧電セラミック組立体の間にある二つの圧電
セラミックプレートの極性方向が同じであり、組立体内では隣り合う圧電セラミ
ックプレートの極性方向が互いに反対になるように配置されており、正出力の圧
電セラミック組立体の中の側面の引出電極の内、極性方向が、負出力圧電セラミ
ック組立体の中にある正出力圧電セラミック組立体の隣にある電極の極性方向と
同一の側面の引出電極が、前記引出構造によって接続され、次に、負の出力圧電
セラミック組立体中の側面の引出電極の内、極性方向が正出力圧電セラミック組
立体の中にある負出力圧電セラミック組立体の隣りにある電極の極性方向と同一
の側面の引出電極と接続されて前記共有の出力接続を形成し、さらに、正又は負
の出力組立体の他の側面電極が引出電極構造によって引き出されて正又は負の出
力の他の電極を形成する多出力複合構造の圧電セラミックトランス。 - 【請求項３】 請求項１の多出力複合構造の圧電セラミックトランスにおい
て、前記第１圧電セラミック組立体、第２圧電セラミック組立体及び前記絶縁離
隔構造の離隔層によってサンドイッチ構造が形成され、前記第１圧電セラミック
組立体は二組に分割され、それらの分割された二組はサンドイッチ構造の最も外
側に置かれ、第２圧電セラミック組立体が真中に接地され、前記絶縁離隔構造の
離隔層は、第１及び第２組立体のすべての結合面及び異なる第２圧電セラミック
組立体の結合面の間に配置される多出力複合構造の圧電セラミックトランス。 - 【請求項４】 請求項１の多出力複合構造の圧電セラミックトランスにおい
て、前記第２の圧電セラミック組立体の外側の側面が前記離隔プレート及び絶縁
膜によって完全に覆われ、それにより、前記第１及び第２組立体の間が確実に離
隔され、前記離隔層は、セラミック、ガラス、高分子材料の膜又は複合材料の膜
等の低誘電率、高絶縁抵抗及び高貫通電場強度の材料によって作られ、前記離隔
層の形状は第１圧電セラミック組立体と同じで、その寸法は第１圧電セラミック
組立体よりも大きく、厚さは絶縁要求された絶縁強度を保証するもので、その弾
性率は、組立体内の圧電セラミック材料の弾性率の十分の一より大きくかつ圧電
セラミックの弾性率の十倍よりも小さく、絶縁膜は第２圧電セラミック組立体の
側面の露出部分を覆い、離隔プレートとしっかりと結合して密封構造を形成し、
前記絶縁膜はエポキシ樹脂、フェノール系アルデヒド樹脂及びポリイミド樹脂か
ら作られる多出力複合構造の圧電セラミックトランス。 - 【請求項５】 請求項１の多出力複合構造の圧電セラミックトランスにおい
て、独立して信頼性のある電極引出構造を備え、圧電セラミックプレートの側面
の引出電極及び端子プレートを備え、前記端子プレートの一つがはんだによるろ
う付けによって対応する圧電セラミック組立体の側面の引出電極に接続されて、
接続が必要な側面の前記引出電極を接続し、前記端子プレートの他方の端部を入
力又は出力ワイヤに接続して堅固で信頼性のある入力又は出力端子を形成し、前
記端子プレートは銅又は鉄から作られ、接続の必要な側面電極又は側面電極組立
体と同一の形状を持ち、その面積が同一か又はわずかに小さい多出力複合構造の
圧電セラミックトランス。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN99107845.4 | 1999-06-01 | ||
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