JP2004119416A

JP2004119416A - 圧電トランス

Info

Publication number: JP2004119416A
Application number: JP2002276808A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Matsuo; 松尾　泰秀
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: JP4570840B2

Abstract

【課題】動作モード以外の振動の誘発を防ぐ圧電トランスを提供する。
【解決手段】駆動部と発電部とに分極される圧電板１と、圧電板１の両側に設けられた一次電極２、３と、圧電板１の端部に二次電極４が設けられると共に、二次電極４に一端が接続されたリード線４Ｂと、振動負荷として作用するはんだ４Ａに対してバランスをとるために、圧電板１に異なる位置に設けられたはんだ５Ａの負荷部とを備え、圧電板１の寸法で決まる固有共振周波数の入力電圧が一次電極２、３に加えられると振動によって動作し、二次電極４に電圧を発生する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷陰極管点灯用インバータやオゾナイザ、イオナイザ用などの高電圧電源、ＡＣ−ＡＣコンバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの各種電源に使用される圧電トランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な圧電トランスを図１０に示す。この圧電トランスは、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの細長い矩形板状の圧電板１０１を備えている。圧電板１０１の表面に一次電極１０２が設けられ、裏面に一次電極１０３が設けられると共に、圧電板１０１の表面の端部に二次電極１０４が設けられている。また、矢印で示すように、一次側は厚さ方向に高電界で分極して駆動部を形成し、二次側は長さ方向に分極して発電部を形成する。なお、図中Ｌが圧電トランスの全長を示し、Ｗが幅を示す。また、圧電板１０１はトランスケース１１０に収納される。
【０００３】
このような圧電トランスの一次電極１０２、１０３に寸法Ｌで決まる固有共振周波数の電圧を加えると、逆圧電効果により圧電板１０１に機械的振動が生じる。さらに、圧電効果により、その振動に見合った高電圧が二次電極１０４に発生する。
【０００４】
そして、通常、電圧を加えるためのリード線（図示を省略）が一次電極１０２、１０３にはんだ付けをされ、同じく、電圧を取り出すためのリード線（図示を省略）が二次電極１０４にはんだ付けをされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の圧電トランスには、次のような問題点がある。つまり、圧電トランスの二次電極１０４には、電圧を取り出すためのリード線が、はんだ付けをされている。このために、はんだ付けをされたはんだ付け部分が振動の負荷になり、動作モード以外の振動を誘発するという課題がある。また、動作モード以外の振動によって、効率の低下、異常発熱などが発生することにもなる。
【０００６】
この発明は、前記の課題を解決し、動作モード以外の振動の誘発を防ぐ圧電トランスを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、外部に入出力する接続部および／または本体を保持する保持部を、一次側電極および二次側電極に設けた圧電トランスにおいて、前記接続部および／または前記保持部に対して振動のバランスをとるために、前記接続部および／または前記保持部と異なる位置に設けられた負荷部を備えたことを特徴とする圧電トランスである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の圧電トランスにおいて、前記負荷部が前記一次側電極および／または二次側電極に付けられたはんだであることを特徴とする。請求項３の発明は、請求項１に記載の圧電トランスにおいて、前記負荷部が前記接続部であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１に記載の圧電トランスにおいて、前記負荷部が圧電板に設けられた重りであることを特徴とする。請求項５の発明は、請求項３に記載の圧電トランスにおいて、前記重りが前記圧電板に一体焼結されていることを特徴とする。請求項６の発明は、請求項４または５に記載の圧電トランスにおいて、前記圧電板の入出力側の少なくとも一方が積層されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００１１】
［実施の形態１］
この実施の形態による圧電トランスを図１に示す。図１の圧電トランスは、圧電板１、一次電極２、３、二次電極４、５を備えている。圧電板１、一次電極２、３、および二次電極４は、図１０の圧電板１０１、一次電極１０２、１０３、および二次電極１０４とそれぞれ同じであるので、それらの説明を省略する。圧電板１は、保持部によってトランスケース（図示を省略）に固定されて、図１０と同様に、このトランスケースに収納される。
【００１２】
圧電板１の表・裏面に設けられた一次電極２、３には、はんだ２Ａ、３Ａによってリード線２Ｂ、３Ｂの一端部がそれぞれ接続され、一次側入力配線部分となっている。同じように、圧電板１の一方の面、図示例では表面に設けられた二次電極４には、はんだ４Ａによってリード線４Ｂの一端部が接続されている。
【００１３】
二次電極５は、二次電極４と向かい合うように、つまり、圧電板１に対して二次電極４と対称となる位置に、圧電板１の裏面の端部に設けられている。二次電極５は、二次電極４と同じ形状をしている。二次電極５には、二次電極４と同じように、はんだ５Ａが付けられている。はんだ５Ａの重さは、はんだ４Ａとほぼ同じである。
【００１４】
裏面側の二次電極５のはんだ５Ａは、表面側の二次電極４のはんだ４Ａに対してバランスをとるための負荷部として作用する。すなわち、固有共振周波数の電圧が一次電極２、３に加えられて、圧電板１の端部が振動するとき、はんだ４Ａが付けられた二次電極４部分は振動負荷となる。この振動負荷を相殺すべく、はんだ５Ａが付けられた二次電極５によって、振動動作のバランスがとられ、動作モード以外の振動の誘発を防ぐことができる。これによって、効率の低下、異常発熱などの発生を防止することもできる。
【００１５】
さらに、従来の圧電トランスによれば、図２（ａ）に示すように、振動負荷によってインピーダンス特性に歪みＭを発生する。しかし、この実施の形態による圧電トランスによれば、はんだ５Ａが付けられた二次電極５によって、重さのバランスがとられるので、図２（ｂ）に示すように、特性インピーダンスに歪みが発生することを防ぐことができる。
【００１６】
［実施の形態２］
この実施の形態では、実施の形態１で用いられた、はんだ５Ａが付けられた二次電極５の代わりに、次のようにしている。図３に示すように、二次電極４と向かい合うように、つまり、圧電板１に対してはんだ４Ａと対称となる位置に、重り１１が接着剤１２によって、圧電板１の裏面に接着されている。重り１１の重さは、はんだ４Ａとほぼ同じである。重り１１の代わりとして、金属などのように重量のあるものであれば、どのような物でも使用可能である。
【００１７】
圧電板１に接着された重り１１は、二次電極４のはんだ４Ａに対してバランスをとるための負荷部として作用する。そして、固有共振周波数の電圧が一次電極２、３に加えられて、圧電板１の端部が振動するとき、重り１１が付けられた圧電板１の端部では、重さのバランスがとられ、動作モード以外の振動の誘発を防ぐことができる。これによって、効率の低下、異常発熱などの発生を防止することもできる。
【００１８】
なお、この実施の形態では、重り１１を接着剤１２によって圧電板１に付けたが、重り１１を圧電板１に一体焼結して、重り１１を圧電板１に付けてもよい。
【００１９】
［実施の形態３］
この実施の形態では、実施の形態２で用いられた重り１１を次のようにしている。つまり、図４に示すように、圧電板１の二次側の裏面に、重り１３が接着剤１２によって接着されている。実施の形態２の重り１１の接着位置に比べて、重り１３の取り付け位置がずれている。そして、重り１３の取り付け位置がずれている分だけ、重り１３の重さを重り１１より重くする。重り１３の代わりとして、金属のように重量のあるものであれば、どのような物でも使用可能である。
【００２０】
圧電板１の裏面に接着された重り１３は、二次電極４のはんだ４Ａに対してバランスをとるための負荷部として作用する。そして、固有共振周波数の電圧が一次電極２、３に加えられて、圧電板１の端部が振動するとき、重り１３によって重さのバランスがとられ、動作モード以外の振動の誘発を防ぐことができる。これによって、効率の低下、異常発熱などの発生を防止することもできる。
【００２１】
［実施の形態４］
この実施の形態では、実施の形態１で用いられた、はんだ５Ａが付けられた二次電極５の代わりに、次のようにしている。つまり、図５に示すように、圧電板１の中心に対してはんだ４Ａと対称となるように、圧電板１の一次側の表面である一次電極２に、はんだ２１が付けられている。はんだ２１の重さは、二次電極４のはんだ４Ａとほぼ同じである。
【００２２】
一次電極２のはんだ２１は、二次電極４のはんだ４Ａに対してバランスをとるための負荷部として作用する。そして、固有共振周波数の電圧が一次電極２、３に加えられて、圧電板１の端部が振動するとき、はんだ２１によって重さのバランスがとられ、動作モード以外の振動の誘発を防ぐことができる。これによって、効率の低下、異常発熱などの発生を防止することもできる。
【００２３】
なお、実施の形態４では、はんだ２１を用いたが、はんだ２１の代わりに実施の形態２と同様に重りを用いてもよい。また、実施の形態３と同様に、重さの異なる重りやはんだを一次電極２に、はんだ４Ａと非対称になる位置に設けてもよい。
【００２４】
［実施の形態５］
この実施の形態では、実施の形態１で用いられた、はんだ５Ａが付けられた二次電極５の代わりに、次のようにしている。つまり、図６に示すように、圧電板１の中心に対してはんだ４Ａと対称となるように、圧電板１の一次側の裏面である一次電極３に、はんだ２２が付けられている。
【００２５】
一次電極３のはんだ２２は、二次電極４のはんだ４Ａに対してバランスをとるための負荷部として作用する。そして、固有共振周波数の電圧が一次電極２、３に加えられて、圧電板１の端部が振動するとき、はんだ２２によって重さのバランスがとられ、動作モード以外の振動の誘発を防ぐことができる。これによって、効率の低下、異常発熱などの発生を防止することもできる。
【００２６】
なお、実施の形態５では、はんだ２２を用いたが、はんだ２２の代わりに実施の形態２と同様に重りを用いてもよい。また、実施の形態３と同様に、重さの異なる重りやはんだを一次電極３に、はんだ４Ａと非対称になる位置に設けてもよい。
【００２７】
［実施の形態６］
この実施の形態による圧電トランスを図７に示す。図７の圧電トランスは、ＤＣ−ＤＣコンバータ用のものである。この圧電トランスは、圧電板３１、一次電極３２Ａ、３２Ｂ、および二次電極３３Ａ、３３Ｂを備えている。
【００２８】
一次電極３２Ａ、３２Ｂには、はんだ３２Ｃ、３２Ｄによってリード線３２Ｅ、３２Ｆの一端部がそれぞれ接続されている。また、二次電極３３Ａ、３３Ｂには、はんだ３３Ｃ、３３Ｄによってリード線線３３Ｅ、３３Ｆの一端部がそれぞれ接続されている。
【００２９】
通常、図８（ａ）に示すように、振動の節３４Ａ、３４Ｂの位置に、はんだ３２Ｃ、３２Ｄ、３３Ｃ、３３Ｄを設けることが理想である。しかし、はんだ３２Ｃ、３２Ｄ、３３Ｃ、３３Ｄを節３４Ａ、３４Ｂの位置に設けることができないとき、図８（ｂ）に示すように、はんだ３２Ｃ、３２Ｄに対してバランスが取れる位置に、はんだ３３Ｃ、３３Ｄを設ける。つまり、この実施の形態では、はんだ３２Ｃ、３２Ｄに対して、はんだ３３Ｃ、３３Ｄを負荷部とする（逆に、はんだ３３Ｃ、３３Ｄに対して、はんだ３２Ｃ、３２Ｄを負荷部とする）。これによって、動作モード以外の振動の誘発を防ぐことができる。
【００３０】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。
【００３１】
たとえば、前記の実施の形態では、圧電板として単板構造のものについて説明したが、所定の厚みの薄板状の内部電極を有する圧電板を、入出力側のいずれか片方または両方に、厚さ方向に積み重ねた周知の積層構造のものにも、この発明を適用し得ることは勿論である。
【００３２】
前記の実施の形態では、一次側入力配線手段としてリード線を用いたが、たとえばバネ性のりんせい銅を用いてもよい。また、前記の実施の形態では、リード線をはんだによって電極に接続したが、たとえば、導電性接着剤を用いて、リード線を接合してもよい。
【００３３】
前記の実施の形態では、はんだや重りを負荷部としたが、圧電板をトランスケースに固定するための保持部を、負荷部として用いてもよい。
【００３４】
さらに、前記の実施の形態では、図９（ａ）に示すように、圧電板４１が節４２で振動する一次モードで動作する圧電トランスについて述べたが、多モードで動作する圧電トランス、たとえば、図９（ｂ）に示すように、圧電板４３が節４４Ａ、４４Ｂで振動する二次モードにも、本発明を適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、バランスをとるための負荷部を設けたので、基本振動モードに対して不要振動を誘発しないような構造、または、不要振動を打ち消す構造にすることができる。これにより、効率の低下、異常発熱などの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による圧電トランスを示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が背面図、（ｃ）が側面図である。
【図２】インピーダンス特性を示す図であり、（ａ）が従来の圧電トランスによるインピーダンス特性を示す図、（ｂ）が実施の形態１によるインピーダンス特性を示す図である。
【図３】実施の形態２による圧電トランスを示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が背面図、（ｃ）が側面図である。
【図４】実施の形態３による圧電トランスを示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が背面図、（ｃ）が側面図である。
【図５】実施の形態４による圧電トランスを示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が背面図、（ｃ）が側面図である。
【図６】実施の形態５による圧電トランスを示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が背面図、（ｃ）が側面図である。
【図７】実施の形態６による圧電トランスを示す図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が側面図である。
【図８】実施の形態６を説明するための側面図である。
【図９】多次モードを説明するための側面図である。
【図１０】従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　圧電板
２、３　一次電極
２Ａ、３Ａ　はんだ
２Ｂ、３Ｂ　リード線
４、５　二次電極
４Ａ、５Ａ　はんだ
４Ｂ　リード線
１１、１３　重り
１２　接着剤
２１、２２　はんだ
３１　圧電板
３２Ａ、３２Ｂ　一次電極
３３Ａ、３３Ｂ　二次電極
３２Ｃ、３２Ｄ、３３Ｃ、３３Ｄ　はんだ
３２Ｅ、３２Ｆ、３３Ｅ、３３Ｆ　リード線
４１、４３　圧電板
４２、４４Ａ、４４Ｂ　節
Ｍ　歪み

Claims

外部に入出力する接続部および／または本体を保持する保持部を、一次側電極および二次側電極に設けた圧電トランスにおいて、前記接続部および／または前記保持部に対して振動のバランスをとるために、前記接続部および／または前記保持部と異なる位置に設けられた負荷部を備えたことを特徴とする圧電トランス。
前記負荷部が前記一次側電極および／または二次側電極に付けられたはんだであることを特徴とする請求項１に記載の圧電トランス。
前記負荷部が前記接続部であることを特徴とする請求項１に記載の圧電トランス。
前記負荷部が圧電板に設けられた重りであることを特徴とする請求項１に記載の圧電トランス。
前記重りが前記圧電板に一体焼結されていることを特徴とする請求項３に記載の圧電トランス。
前記圧電板の入出力側の少なくとも一方が積層されていることを特徴とする請求項４または５に記載の圧電トランス。