JP2007208012A - Piezoelectric transformer device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高電圧を発生する素子として、また、電圧を変換する素子として圧電セラミクスを用い、かつ電源装置に用いられる圧電トランス装置に関する。 The present invention relates to a piezoelectric transformer device that uses a piezoelectric ceramic as an element that generates a high voltage and an element that converts a voltage, and is used in a power supply device.
従来、この種の一般的な圧電トランス本体は、図6に示すように、圧電セラミクス100の一半部の上下面にそれぞれ1次側の電極101a、101bが設けられ、かつ他半部の外端部に2次側の電極102が設けられ、1次側の電極101a、101bや2次側の電極102にそれぞれ1次側リード線103a、103b、2次側リード線104が接続されるなどして構成されている。
Conventionally, as shown in FIG. 6, this type of general piezoelectric transformer body is provided with primary-
そして、この圧電トランス本体は、図7に示すように、底部が開口した箱形のケース105内に収納される。
The piezoelectric transformer body is housed in a box-
ケース105の外面の適位置に形成された適形状の端子部aの下部には、1次側の端子105aや、2次側の端子106aが設けられ、圧電トランス本体の1次側リード線101a、101b、2次側リード線104はケースに形成された切欠き(図示せず)から外部に引出されるなどし、各端子105a、106aに接続され、圧電トランス106が構成される。
A primary-
この圧電トランス106は、所定の電源回路を構成すべく他の電子素子と共に基板(図示せず)に組み込まれる。この場合、複数個の圧電トランスが基板に実装されることがある。
The
複数個の圧電トランスの基板への実装としては、例えば、図8に示すように、2つの圧電トランス106を巾広のケース107内に並置したタイプの圧電トランス装置が提案されている。図8はケースの平面図である。
For mounting a plurality of piezoelectric transformers on a substrate, for example, as shown in FIG. 8, a piezoelectric transformer device of a type in which two
この圧電トランス装置として、特開2004−319718が存在する。
しかしながら、2つの圧電トランス106を横方向に寝かせた状態で並べて収納する構造では、基板の床面積を必要とし、実装部品の高密度化、機器の小型化上、問題があった。
However, the structure in which the two
この発明は、上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、複数個の圧電トランスであっても、床面積を小さくでき、実装部品の高密度化、機器の小型化に適し、しかも騒音の低減化を図った圧電トランス装置を提供することにある。 The present invention has been proposed in view of the above, and the object of the present invention is to reduce the floor area even in the case of a plurality of piezoelectric transformers, to increase the density of mounted parts and to reduce the size of equipment. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric transformer device that is suitable and has reduced noise.
請求項1記載の発明は、互いに出力逆位相の第1、第2の圧電トランスを背中合せに積み重ね一体化したことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の圧電トランス装置において、前記第1、第2の圧電トランスの発電部の分極方向は互いに逆で、かつ出力部の分極方向は同じであり、第1の圧電トランスの一方の1次側端子に交流電源の一端が接続され、第2の圧電トランスの他方の1次側端子に前記交流電源の他端が接続され、第1の圧電トランスの他方の1次側端子と第2の圧電トランスの一方の1次側端子とが接続され、第1、第2の圧電トランスの各2次側からの出力を逆位相としたことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の圧電トランス装置において、前記第1、第2の圧電トランスの発電部および出力部の分極方向は同じものを用い、かつ第1、第2の圧電トランスの1次側電極にそれぞれ交流電源を接続し、かつ互いに逆相の入力を加え、各2次側からの出力を逆位相としたことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1、2または3記載の圧電トランス装置において、前記第1、第2の圧電トランス間にクッション性を有するバンプを設けたことを特徴とする。
The invention described in
According to a second aspect of the present invention, in the piezoelectric transformer device according to the first aspect, the polarization directions of the power generation units of the first and second piezoelectric transformers are opposite to each other, and the polarization directions of the output units are the same. One end of the AC power supply is connected to one primary side terminal of one piezoelectric transformer, the other end of the AC power supply is connected to the other primary side terminal of the second piezoelectric transformer, and the other end of the first piezoelectric transformer is connected. The primary terminal of the second piezoelectric transformer and one primary terminal of the second piezoelectric transformer are connected, and the outputs from the secondary sides of the first and second piezoelectric transformers have opposite phases.
According to a third aspect of the present invention, in the piezoelectric transformer device according to the first aspect, the first and second piezoelectric transformers use the same polarization direction in the power generation unit and the output unit, and the first and second piezoelectric transformers. An AC power source is connected to each primary side electrode of the transformer, inputs having opposite phases are added, and outputs from the respective secondary sides have opposite phases.
According to a fourth aspect of the present invention, in the piezoelectric transformer device according to the first, second, or third aspect, a bump having a cushioning property is provided between the first and second piezoelectric transformers.
請求項1〜3の発明によれば、省スペースを図ることができることに加え、背中合せで積み重ねた第1、第2の圧電トランスの駆動時に生じる振動を互いに逆位相としたため、各圧電トランスの振動が相殺され、音の発生を防止することができる。
請求項4の発明によれば、第1、第2の圧電トランス間にクッション性を有するバンプを設けたため、相互の干渉を低減することができる。
According to the first to third aspects of the invention, in addition to being able to save space, the vibrations generated when driving the first and second piezoelectric transformers stacked back to back are in opposite phases to each other. Are canceled out, and generation of sound can be prevented.
According to the invention of
以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明では、図1(a)、(b)に示すように、各圧電トランスの駆動時に生じる振動を互いに逆位相とした2つの第1、第2の圧電トランスA、A’を背中合わせに積み重ねて一体化し、振動を相殺して音の発生を防止したことに特徴を有している。 In the present invention, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), two first and second piezoelectric transformers A and A ′ having vibrations generated when driving each piezoelectric transformer in opposite phases are stacked back to back. And is integrated to cancel out vibrations and prevent the generation of sound.
図2(a)は本発明に用いられる第1の圧電トランスAの平面図、(b)は底面図、(c)は側面図、(d)は(c)図において、矢印a方向から見た右端面図、(e)は(c)図において矢印b方向から見た左端面図、(f)は(a)図X−X線断面図を示す。 2A is a plan view of the first piezoelectric transformer A used in the present invention, FIG. 2B is a bottom view, FIG. 2C is a side view, and FIG. 2D is a view from the direction of arrow a in FIG. (E) is a left end view as seen from the direction of arrow b in FIG. (C), and (f) is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
これらの図において図中1は底部が開口した絶縁性の樹脂からなる第1のケースであり、内部に第1の圧電トランス本体2が収納される。
In these drawings,
第1のケース1は平面から見ると横長のほぼ長方形をなす平板3と、その周囲を囲むリブ状の周壁4とを備え、図示の状態において周壁4の左端面5の一端部には、一方の1次側リード線接続用の第1の端子支持部6が突設され、この第1の端子支持部6の下部には一方の一次側リード線が接続される第1の1次側端子7が設けられている。
The
また、周壁4の一方の側面8における左端面5側には、他方の1次側リード線接続用の第2の端子支持部9が突設され、この第2の端子支持部9の下部には他方の1次側リード線が接続される第2の1次側端子10が設けられている。この第2の端子支持部9の近く、すなわちやや右端面11側の位置であって周壁4の下部には外部に引出されたリード線を引き回すためのリード線案内用突起12が突設されている。
Further, a second
また、周壁4一方の側面8の右端面11側には2次側リード線接続用の第1の端子支持部13が突設され、その下部には2次側リード線接続用の第1の2次側端子14が設けられている。
Further, a first
周壁4の他方の側面における左端面15側には2つのリード線案内用突起19、20が離間して突設されている。これらリード線案内用突起19、20は第1の1次側端子7にリード線を引き回すためのものである。
Two lead
周壁4の一方の側面8の右端面11側には2次側リード線引出用の切欠き22が形成されている。
On the side of the
周壁4内に第1の圧電トランス本体2が収納して固定される。これは、図2(f)に示すように、節の部分に接着剤21を用いて第1のケース1の平板3の内面側に固定される。このような固定手段は、この種技術分野において周知である。
The first
第1の圧電トランス本体2は、長方形をなし板状の圧電セラミクス23と、この圧電セラミクス23の上下面の一半部に印刷によってそれぞれ設けられた1次電極24a、24bと、他半部の端部に印刷によって設けられた2次電極25とを備えている。このような第1の圧電トランス本体2の基本構成は図6に示したものとほぼ同様であり、周知である。
The first
図示の状態において下面側に相当する他方の1次電極24bのほぼ中央部には半田26を介し第2のリード線27bの一端が接続され、この第2のリード線27bは一方の側面8側に設けられたリード線案内用突起12上を引き回され、第2のリード線27bの他端部は第2の端子支持部9の下部に設けられた第2の1次側端子10に半田付けによって接続されている。
In the state shown in the drawing, one end of a
また、平板3の内面側に位置する一方の1次電極24aのほぼ中央部には半田付け(図示せず)によって第1のリード線27aの一端が接続され、この第1のリード線27aの他端は他方の側面15側に設けられたリード線案内用突起19、20上を介して引き回され、左端面5側に設けられた第1の1次側端子7に半田付けによって接続されている。
One end of the
また、圧電セラミクス23の端部に設けられた2次電極25には2次側リード線28の一端が接続され、この2次側リード線28は一方の側面8の右端面11側に形成された切欠き22を介し外部に引出され、同一方の側面8側に設けられた第1の2次側端子14に半田付けによって接続され、このようにして第1の圧電トランスAが形成されている。
One end of a
なお、各リード線27a、27b、28が接続される第1、第2の1次側端子7、10および第1の2次側端子14の構造は面実装タイプとなっている。また、これらの各端子は第1のケース1の周壁4の下部に設けられ、下面の実装面がほぼ同位置になっている。
The structures of the first and second
以上のようにして第1の圧電トランスAは構成されている。 The first piezoelectric transformer A is configured as described above.
第2の圧電トランスA’も第1の圧電トランスAと同様に構成されているため、対応する部材は同じ符号に「’(ダッシュ)」をつけて示す。そして、これら第1、第2の圧電トランスA,A’の第1、第2のケース1、1’の上面を互いに向い合わせて積み重ね、すなわち背中合わせにして積み重ね一体化して圧電トランス装置を構成している。
Since the second piezoelectric transformer A 'is configured in the same manner as the first piezoelectric transformer A, the corresponding members are indicated by adding "' (dash)" to the same reference numerals. Then, the upper surfaces of the first and
一体化に先立って、第1の圧電トランスAおよび第2の圧電トランスA’は別体となっているため、それらの組み合わせ前に、それぞれ独立して特性を測定することが出来、特性を検査した後に第1の圧電トランスAと第2の圧電トランスA’とを組み合わせることによって、所定の性能を出すことが出来る。組み合わせてからではそれぞれの特性をあわせることが困難となる。第1と第2の圧電トランスA、A’の特性がそれぞれ、同出力インピーダンス、同入力インピーダンス、同昇圧比などの特性を持ち、出力逆位相としたものを適宜組合わせて一体化する。 Prior to the integration, the first piezoelectric transformer A and the second piezoelectric transformer A ′ are separated from each other. Therefore, before the combination, the characteristics can be measured independently, and the characteristics are inspected. Then, a predetermined performance can be obtained by combining the first piezoelectric transformer A and the second piezoelectric transformer A ′. After combining, it becomes difficult to match each characteristic. The characteristics of the first and second piezoelectric transformers A and A 'have characteristics such as the same output impedance, the same input impedance, and the same step-up ratio.
第1、第2の圧電トランスA,A’は出力波形が180°位相の異なるものを用いる。このようにして180°位相の異なる振動を重ねることで振動を相殺し音の発生を防止するようにしている。 As the first and second piezoelectric transformers A and A ', output waveforms having different phases by 180 ° are used. In this way, vibrations with different phases of 180 ° are overlapped to cancel the vibrations and prevent the generation of sound.
すなわち、圧電トランスの1次側電極に、圧電セラミクスの長さ方向で決まる固有共振周波数の電圧を印加すると逆圧電効果により圧電セラミクスが機械的振動し、振動に見合った電圧を2次側から取り出すことができる。振動の際、振動がケースに伝播して振動音(異音)が生ずる。第1、第2の圧電トランスA、A’の各出力が互いに逆位相のものを用いるということは、各圧電トランスA、A’の振動も逆位相となる。このため、相互の振動は打ち消され、音の発生を防止することができる。 That is, when a voltage having a natural resonance frequency determined by the length direction of the piezoelectric ceramic is applied to the primary electrode of the piezoelectric transformer, the piezoelectric ceramic mechanically vibrates due to the inverse piezoelectric effect, and a voltage corresponding to the vibration is taken out from the secondary side. be able to. During the vibration, the vibration propagates to the case to generate vibration noise (abnormal noise). The fact that the outputs of the first and second piezoelectric transformers A and A 'are in opposite phases means that the vibrations of the piezoelectric transformers A and A' are also in opposite phases. For this reason, mutual vibrations are canceled out, and generation of sound can be prevented.
図3は第1、第2の圧電トランスA、A’の一接続例を示す。 FIG. 3 shows a connection example of the first and second piezoelectric transformers A and A ′.
交流電源Eの一端を、第1の圧電トランスAの一方の1次側電極24aに接続し、交流電源Eの他端を第2の圧電トランスA’の他方の1次側電極24b’に接続している。また、第1の圧電トランスAの他方の1次側電極24bと第2の圧電トランスA’の一方の1次側電極24a’とを接続している。また、第1、第2の圧電トランスA、A’の出力部の分極方向は同じであるが、互いに出力逆位相とするため、第1の圧電トランスAの1次電極24a、24b間の発電部の分極方向に対し、第2の圧電トランスA’の1次電極24a’、24b’の分極方向は反転させたものを用いている。これら第1、第2の圧電トランスA、A’を駆動すると各圧電トランスA、A’の2次側25、25’からは抵抗R、R’を介し逆相の出力を取り出すことができる。この場合、各圧電トランスA、A’を背中合わせに一体化すれば各圧電トランスA、A’は180°位相の異なる振動を重ねることになるため、振動を相殺し音の発生を防止することができる。
One end of the AC power supply E is connected to one
図4は他の接続例を示す。この例では第1、第2の各圧電トランスA、A’の発電部、出力部は、矢印で示すようにそれぞれ同方向に分極されたものを用い、第1の圧電トランスAの1次電極24a、24b、第2の圧電トランスA’の1次電極24a’、24b’にそれぞれ交流電源E、E’を接続し、互いに逆位相の入力を加えるようにしている。この場合も各圧電トランスA、A’は180°位相の異なる振動となり、振動は相殺され、音の発生を防止することができる。
FIG. 4 shows another connection example. In this example, the first and second piezoelectric transformers A and A ′ have power generation units and output units that are polarized in the same direction as indicated by arrows, and are used as primary electrodes of the first piezoelectric transformer A. AC power supplies E and E ′ are connected to
図5は第1、第2の圧電トランスA、A’の第1、第2のケース1、1’間を接着手段Bを介して一体化した例を示す。接着手段としては、シリコーン接着剤を用いる。このようにすると相互の位置ズレを防止することができる。あるいはシリコーン樹脂もしくはゴム樹脂などのクッション系のバンプを用いれば相互の位置ズレ防止の他、干渉を防ぐことができ好ましい。
FIG. 5 shows an example in which the first and
1 第1のケース
2 第1の圧電トランス本体
3 平板
4 周壁
5 左端面
6 第1の端子支持部
7 第1の1次側端子
8 周壁の一方の側面
9 第2の端子支持部
10 第2の1次側端子
11 右端面
12 リード線案内用突起
13 2次側リード線接続用の第1の端子支持部
14 2次側リード線接続用の第1の2次側端子
15 周壁の他方の側面
19 リード線案内用突起
20 リード線案内用突起
21 接着剤
22 切欠き
23 圧電セラミクス
24a 一方の1次電極
24b 他方の1次電極
25 2次電極
26 半田
27a 第1のリード線
27b 第2のリード線
28 2次側リード線
A 第1の圧電トランス
A’ 第2の圧電トランス
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006025242A JP2007208012A (en) | 2006-02-02 | 2006-02-02 | Piezoelectric transformer device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006025242A JP2007208012A (en) | 2006-02-02 | 2006-02-02 | Piezoelectric transformer device |
Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5474572B2 (en) * | 2008-02-05 | 2014-04-16 | 株式会社タムラ製作所 | Piezoelectric transformer device |
-
2006
- 2006-02-02 JP JP2006025242A patent/JP2007208012A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP5474572B2 (en) * | 2008-02-05 | 2014-04-16 | 株式会社タムラ製作所 | Piezoelectric transformer device |
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