JP2830503B2 - 圧電セラミックトランス及びその製造方法 - Google Patents
圧電セラミックトランス及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2830503B2 JP2830503B2 JP3111318A JP11131891A JP2830503B2 JP 2830503 B2 JP2830503 B2 JP 2830503B2 JP 3111318 A JP3111318 A JP 3111318A JP 11131891 A JP11131891 A JP 11131891A JP 2830503 B2 JP2830503 B2 JP 2830503B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- piezoelectric
- transformer
- thickness direction
- piezoelectric transformer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 241000981595 Zoysia japonica Species 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波帯で動作可能な圧
電トランス、特に小型化、低ノイズ化が要求されるオン
ボード電源用圧電トランス及び、その製造方法に関する
ものである。
電トランス、特に小型化、低ノイズ化が要求されるオン
ボード電源用圧電トランス及び、その製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子装置の電源回路を小型にする
ために、スイッチング電源には電磁トランスが用いられ
ており、スイッチング電源の小型化にはスイッチング周
波数の高周波化が望まれている。しかしながら、スイッ
チング周波数を高くすると、電磁トランスに用いられて
いる磁性材料のヒステリシス損失、渦電流損失や導線の
表皮効果による損失が急激に増大し、トランスの効率が
非常に低くなる欠点があった。このため、電磁トランス
の実用的な周波数帯域の上限はせいぜい５００ｋＨｚで
あった。
ために、スイッチング電源には電磁トランスが用いられ
ており、スイッチング電源の小型化にはスイッチング周
波数の高周波化が望まれている。しかしながら、スイッ
チング周波数を高くすると、電磁トランスに用いられて
いる磁性材料のヒステリシス損失、渦電流損失や導線の
表皮効果による損失が急激に増大し、トランスの効率が
非常に低くなる欠点があった。このため、電磁トランス
の実用的な周波数帯域の上限はせいぜい５００ｋＨｚで
あった。
【０００３】これに対して、積層型圧電トランスは、共
振状態で使用され一般の電磁トランスに比べて（１）同
一周波数においてエネルギー密度が高いため小型化が図
れる、（２）不燃化が図れる、（３）電磁誘導によるノ
イズができないこと等数多くの長所を有している。
振状態で使用され一般の電磁トランスに比べて（１）同
一周波数においてエネルギー密度が高いため小型化が図
れる、（２）不燃化が図れる、（３）電磁誘導によるノ
イズができないこと等数多くの長所を有している。
【０００４】図７に従来の代表的な積層型圧電トランス
であるローゼン型圧電トランスの構造を示す。以下、図
面に沿って説明する。表面に電極が設けられた圧電板に
おいて、７１で示す部分は圧電トランスの低インピーダ
ンス部の駆動部分であり、その上下面に電極７３、７４
が設けられており、この部分は厚み方向に分極されてい
る（図中の矢印で示す）また、同様に７２で示す部分は
高インピーダンス部の発電部であり、その端面に電極７
５が設けられており、発電部分７２は圧電板の長さ方向
に分極されている（図中の矢印で示す）この圧電トラン
スの動作は、例えば高電圧を取り出そうとする場合、駆
動電圧が印可されると横効果縦振動モード（３１モー
ド）で電気機械結合係数ｋ31を介して縦振動が励振さ
れ、さらに発電部分では、電気機械結合係数Ｋ31を介し
て、縦効果縦振動モード（３３モード）により高電圧が
取り出される。一方、高電圧を入力し、低電圧を出力さ
せようとする場合には、縦効果の高インピーダンス部分
を入力側、横効果の低インピーダンス部分を出力側とす
ればよいことは言うまでもない。
であるローゼン型圧電トランスの構造を示す。以下、図
面に沿って説明する。表面に電極が設けられた圧電板に
おいて、７１で示す部分は圧電トランスの低インピーダ
ンス部の駆動部分であり、その上下面に電極７３、７４
が設けられており、この部分は厚み方向に分極されてい
る（図中の矢印で示す）また、同様に７２で示す部分は
高インピーダンス部の発電部であり、その端面に電極７
５が設けられており、発電部分７２は圧電板の長さ方向
に分極されている（図中の矢印で示す）この圧電トラン
スの動作は、例えば高電圧を取り出そうとする場合、駆
動電圧が印可されると横効果縦振動モード（３１モー
ド）で電気機械結合係数ｋ31を介して縦振動が励振さ
れ、さらに発電部分では、電気機械結合係数Ｋ31を介し
て、縦効果縦振動モード（３３モード）により高電圧が
取り出される。一方、高電圧を入力し、低電圧を出力さ
せようとする場合には、縦効果の高インピーダンス部分
を入力側、横効果の低インピーダンス部分を出力側とす
ればよいことは言うまでもない。
【０００５】また、このようなローゼン型圧電トランス
の他にも、図８（ａ）、（ｂ）に示したような円板の径
拡がり振動モードを用いた圧電トランスが知られてい
る。図８に示した圧電トランスの動作原理はローゼンタ
イプのものと全く同じである。図において矢印は分極方
向を示し、８１は低インピーダンス部分、８２は高イン
ピーダンス部分、８３、８４、８５は電極を示す。ま
た、８６、８７は電気端子、８８はアースを示す。この
ような圧電トランスでは、いずれも縦効果の高インピー
ダンス部分は、長さ方向あるいは径方法に分極されてお
り、周知の如く分極処理を行う場合、直流高電圧を必要
とする。例えば、ＰＺＴ系圧電磁器の場合必要な分極電
解の強さは約４ｋＶ／ｍｍに達し、高インピーダンス部
分の電極間の距離が長いほど分極電圧は高くなる。従っ
て、この高い分極電圧の為分極処理時に圧電トランスが
破壊される恐れがあった。
の他にも、図８（ａ）、（ｂ）に示したような円板の径
拡がり振動モードを用いた圧電トランスが知られてい
る。図８に示した圧電トランスの動作原理はローゼンタ
イプのものと全く同じである。図において矢印は分極方
向を示し、８１は低インピーダンス部分、８２は高イン
ピーダンス部分、８３、８４、８５は電極を示す。ま
た、８６、８７は電気端子、８８はアースを示す。この
ような圧電トランスでは、いずれも縦効果の高インピー
ダンス部分は、長さ方向あるいは径方法に分極されてお
り、周知の如く分極処理を行う場合、直流高電圧を必要
とする。例えば、ＰＺＴ系圧電磁器の場合必要な分極電
解の強さは約４ｋＶ／ｍｍに達し、高インピーダンス部
分の電極間の距離が長いほど分極電圧は高くなる。従っ
て、この高い分極電圧の為分極処理時に圧電トランスが
破壊される恐れがあった。
【０００６】さらに、このような従来の圧電トランスの
動作周波数は、長さ縦共振あるいは基本径拡がり共振を
用いているため、せいぜい２００ｋＨｚにとどまってい
た。
動作周波数は、長さ縦共振あるいは基本径拡がり共振を
用いているため、せいぜい２００ｋＨｚにとどまってい
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上の従来例で示した
ように、従来の圧電トランスの適用周波数はせいぜい２
００ｋＨｚ以下の低周波帯に限られていた。従って、低
周波帯でしか使用できないため、多くの電流を流すこと
が出来ず、電源用トランスとしては不向きであった。ま
た、長さ、もしくは径方向に分極処理を行わねばならな
いなため直流高電圧を印加する必要がある。このため分
極時に圧電トランスが破壊する恐れがあった。また、ロ
ーゼン型圧電トランスは縦効果の結合係数Ｋ33に比べて
著しく小さい横効果の結合係数ｋ31を用いざるを得ない
ため、励振効果率が良くないという欠点があった。本発
明は、少なくとも５００ｋＨｚ以上の高周波帯におい
て、低損失で十分な機能を有する小型電源用圧電トラン
スを提供するためになされたものである。
ように、従来の圧電トランスの適用周波数はせいぜい２
００ｋＨｚ以下の低周波帯に限られていた。従って、低
周波帯でしか使用できないため、多くの電流を流すこと
が出来ず、電源用トランスとしては不向きであった。ま
た、長さ、もしくは径方向に分極処理を行わねばならな
いなため直流高電圧を印加する必要がある。このため分
極時に圧電トランスが破壊する恐れがあった。また、ロ
ーゼン型圧電トランスは縦効果の結合係数Ｋ33に比べて
著しく小さい横効果の結合係数ｋ31を用いざるを得ない
ため、励振効果率が良くないという欠点があった。本発
明は、少なくとも５００ｋＨｚ以上の高周波帯におい
て、低損失で十分な機能を有する小型電源用圧電トラン
スを提供するためになされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく圧電トラ
ンスは、圧電セラッミク円板の径拡がり３次モードを利
用したものである。図１の例に示す如く、圧電セラミッ
ク円板１０の径方向中心部分において、厚み方向に対向
する一対もしくは二対程度の内部電極１４を有する高イ
ンピーダンス部分１２とその外側に電極を有しない絶縁
環状部分１０、更に、その外側に厚み方向に相対向する
複数対の内部電極１３を有する低インピーダンス部１１
からなる圧電セラミックトランスにおいて、厚み方向の
上面から、該内部電極一層毎に交互に導電材１５が埋め
込まれ、その導電材１５の一方は厚み方向の上下面に露
出おり、かつ、導電材１５は内部電極１４の径方向中心
部に配置されてなる高インピーダンス部１２と、該内部
電極１３の環状幅方向の中心部に配置されている低イン
ピーダンス部１１からなる径拡がり３次モードで動作す
るこことを特徴とする圧電セラミックトランスと、スル
ーホールを形成したセラミックグリーンシートなどを積
層、圧着、焼成して作製する該トランスの製造方法であ
る。
ンスは、圧電セラッミク円板の径拡がり３次モードを利
用したものである。図１の例に示す如く、圧電セラミッ
ク円板１０の径方向中心部分において、厚み方向に対向
する一対もしくは二対程度の内部電極１４を有する高イ
ンピーダンス部分１２とその外側に電極を有しない絶縁
環状部分１０、更に、その外側に厚み方向に相対向する
複数対の内部電極１３を有する低インピーダンス部１１
からなる圧電セラミックトランスにおいて、厚み方向の
上面から、該内部電極一層毎に交互に導電材１５が埋め
込まれ、その導電材１５の一方は厚み方向の上下面に露
出おり、かつ、導電材１５は内部電極１４の径方向中心
部に配置されてなる高インピーダンス部１２と、該内部
電極１３の環状幅方向の中心部に配置されている低イン
ピーダンス部１１からなる径拡がり３次モードで動作す
るこことを特徴とする圧電セラミックトランスと、スル
ーホールを形成したセラミックグリーンシートなどを積
層、圧着、焼成して作製する該トランスの製造方法であ
る。
【０００９】
【作用】本発明に基づく圧電トランスは、径拡がり３次
モードを積極的に利用するため、内部電極は励振効果の
良い適切な位置に配置され、厚み方向に相対向した構造
となっている。また、該内部電極は、導電材によって内
部で接続されている。この導電材の配置は径拡がり３次
モードの振動変位分布が極小となる位置、即ち、内部電
極の径方向中心部と内部電極の環状幅方向の中心部にあ
る。このため、内部電極からの電気端子取り出しにおけ
る振動応力分布を阻害することが無く振動効率の良い構
造である。本圧電トランスは積層セラミック技術（ドク
ターブレード法）で製造することが出来る。この方法で
製造した場合、低インピーダンス部分１１において層間
隔１０μｍ程度まで薄く実現することが可能である。
モードを積極的に利用するため、内部電極は励振効果の
良い適切な位置に配置され、厚み方向に相対向した構造
となっている。また、該内部電極は、導電材によって内
部で接続されている。この導電材の配置は径拡がり３次
モードの振動変位分布が極小となる位置、即ち、内部電
極の径方向中心部と内部電極の環状幅方向の中心部にあ
る。このため、内部電極からの電気端子取り出しにおけ
る振動応力分布を阻害することが無く振動効率の良い構
造である。本圧電トランスは積層セラミック技術（ドク
ターブレード法）で製造することが出来る。この方法で
製造した場合、低インピーダンス部分１１において層間
隔１０μｍ程度まで薄く実現することが可能である。
【００１０】次に本圧電トランスの動作原理について説
明する。図１（ａ）に本発明に基づく圧電トランスの平
面図、（ｂ）に断面図を示す。図１において例えば、降
圧を目的とし、電気入力端子を１７、１７’、出力端子
１６、１６’とする。この場合、１２部分が駆動部、１
１部分が発電部となる。電気端子１７、１７’から交流
電圧を印加した場合、本構成の圧電トランスは３次径拡
がり振動が強勢に励振されると同時に、出力端子１６、
１６’から効率よく降圧された交流電圧を取り出すこと
ができる。一般に、この３次径拡がり振動の共振周波数
は、基本径拡がり振動の共振周波数の約２．７倍に達す
る。
明する。図１（ａ）に本発明に基づく圧電トランスの平
面図、（ｂ）に断面図を示す。図１において例えば、降
圧を目的とし、電気入力端子を１７、１７’、出力端子
１６、１６’とする。この場合、１２部分が駆動部、１
１部分が発電部となる。電気端子１７、１７’から交流
電圧を印加した場合、本構成の圧電トランスは３次径拡
がり振動が強勢に励振されると同時に、出力端子１６、
１６’から効率よく降圧された交流電圧を取り出すこと
ができる。一般に、この３次径拡がり振動の共振周波数
は、基本径拡がり振動の共振周波数の約２．７倍に達す
る。
【００１１】径拡がり振動に関する圧電セラミック円板
の音速（位相速度）をＶ、共振周波数をｆr とすると中
心軸から距離ｒだけ離れた点での変位Ｕ（ｒ）は次式の
ようになる。
の音速（位相速度）をＶ、共振周波数をｆr とすると中
心軸から距離ｒだけ離れた点での変位Ｕ（ｒ）は次式の
ようになる。
【００１２】
【数１】
【００１３】これにより径方向の振動変位分布を知るこ
とができる。
とができる。
【００１４】また、応力Ｔ（ｒ）分布は大略Ｕ（ｒ）を
ｒで微分した形（次式）となる。
ｒで微分した形（次式）となる。
【００１５】
【数２】
【００１６】本発明の圧電トランスの場合、効率の良い
駆動、発電を行うため各駆動、発電電極の中央部は振動
応力の大きさ（絶対値）が最大となる部分に一致してい
る。本圧電トランスの変成比は入力及び出力の静電容量
を変えることにより、容易に所望の変成比を実現でき
る。具体的には入力、出力の積層数を変えることにより
所望の変成比を実現することが可能で、入力側の円形電
極の直径あるいは出力側環状電極の幅をかえることで所
望の変成比を実現する方法よりはるかに有効である。な
ぜなら、積層数をｎ倍にすると静電容量はｎ2 倍にな
り、変成比を容易にしかも大きく変化させることが出来
るからである。なお、本圧電トランスの電極構成で３次
径拡がり振動モードを励振する場合の電気機械変換効率
の目安となる径拡がり振動の電気機械結合係数ｋp は、
ＰＺＴ系圧電セラミックスの場合、少なくとも０．５以
上であり、この値は横効果の棒あるいは板の縦振動の電
気機械結合係数ｋ31の実に２倍以上である。従って、ｋ
p は、一般に横効果の結合係数であるにも拘らず、横効
果の厚み縦振動の結合係数ｋt とほぼ同等、もしくはそ
れ以上の値となっている。すなわち、ｋp を利用してい
ることで、電極の適正配置を行うことにより、エネルギ
ー変換効率の極めて高い圧電トランスを実現することが
出来る。
駆動、発電を行うため各駆動、発電電極の中央部は振動
応力の大きさ（絶対値）が最大となる部分に一致してい
る。本圧電トランスの変成比は入力及び出力の静電容量
を変えることにより、容易に所望の変成比を実現でき
る。具体的には入力、出力の積層数を変えることにより
所望の変成比を実現することが可能で、入力側の円形電
極の直径あるいは出力側環状電極の幅をかえることで所
望の変成比を実現する方法よりはるかに有効である。な
ぜなら、積層数をｎ倍にすると静電容量はｎ2 倍にな
り、変成比を容易にしかも大きく変化させることが出来
るからである。なお、本圧電トランスの電極構成で３次
径拡がり振動モードを励振する場合の電気機械変換効率
の目安となる径拡がり振動の電気機械結合係数ｋp は、
ＰＺＴ系圧電セラミックスの場合、少なくとも０．５以
上であり、この値は横効果の棒あるいは板の縦振動の電
気機械結合係数ｋ31の実に２倍以上である。従って、ｋ
p は、一般に横効果の結合係数であるにも拘らず、横効
果の厚み縦振動の結合係数ｋt とほぼ同等、もしくはそ
れ以上の値となっている。すなわち、ｋp を利用してい
ることで、電極の適正配置を行うことにより、エネルギ
ー変換効率の極めて高い圧電トランスを実現することが
出来る。
【００１７】また、本発明の圧電トランスは、振動によ
って生じる応力の加わる方向が電極面に平行であるた
め、ハイパワー駆動時においても内部電極が剥離する恐
れが殆どないこと、および、電極部分に応力が集中する
ことがないため、ＰＺＴ系圧電セラミックスがもつ機械
的品質係数値（Ｑｍ値）をトランスにした状態でも保持
できるという長所を有する。
って生じる応力の加わる方向が電極面に平行であるた
め、ハイパワー駆動時においても内部電極が剥離する恐
れが殆どないこと、および、電極部分に応力が集中する
ことがないため、ＰＺＴ系圧電セラミックスがもつ機械
的品質係数値（Ｑｍ値）をトランスにした状態でも保持
できるという長所を有する。
【００１８】
【実施例】本発明に基づく圧電トランスの一実施例とし
て図１（ａ）、（ｂ）に示した径拡がり３次モードで動
作する圧電トランスを試作した。
て図１（ａ）、（ｂ）に示した径拡がり３次モードで動
作する圧電トランスを試作した。
【００１９】次に、実施例に基づいて説明する。まず圧
電材料としてＰＺＴ系圧電セラミック粉末（株式会社
トーキン製、ＮＥＰＥＣ−６１（商品名））を有機バイ
ンダーと共に溶媒中に分散しスラリー状とする。これを
ドクターブレードを用いたキャスィング法によって、厚
さが約７０μｍのグリーンシートを作製する。その後、
熱プレス機で積層圧着するために必要な形状、すなわ
ち、プレス金型に適合する大きさにパンチング機により
打ち抜き切断する。次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、前述したグリーンシートに穴明け機により直径
０．３ｍｍのスルホール３０を形成しそのグリーンシー
ト１０に内部電極層１３、１４及び、導電材１５として
Ｐt バインダー、有機溶剤からなるＰt ペーストをスク
リーン印刷法により印刷する。（図２（ａ）〜（ｆ）に
印刷後の各種パターンの断面図を示す）その後、所定の
組み合わせに従い積み重ねた後、熱プレス機にて熱圧着
し、一体のグリーン積層体とする。このグリーン積層体
を６００℃で空気中で熱処理して脱バインダーする。そ
の後、１２００℃２時間焼成した後、所定寸法に切断し
圧電磁気トランス素子を作製する。次に、図４に積層体
の断面を示すように圧電磁気トランスの上下面を平行平
面研磨し外部電極１８を焼き付け電極端子１６、１
６’、１７、１７’、をそれぞれ接続する。電極端子１
６と１６’間、１７と１７’間に４ｋＶ／ｍｍの直流電
圧を印加し分極させる。試作した圧電トランスの外径は
９．６ｍｍ、厚さ１．５ｍｍである圧電トランスの低イ
ンピーダンス側１１部分は、圧電セラミック層が４層か
らなり、内部電極の環状幅は３ｍｍであり、円板中心部
の内部電極の直径は３．５ｍｍである。隣接する圧電セ
ラミック層間において前途の如く分極方向は互いに逆向
きになっている。
電材料としてＰＺＴ系圧電セラミック粉末（株式会社
トーキン製、ＮＥＰＥＣ−６１（商品名））を有機バイ
ンダーと共に溶媒中に分散しスラリー状とする。これを
ドクターブレードを用いたキャスィング法によって、厚
さが約７０μｍのグリーンシートを作製する。その後、
熱プレス機で積層圧着するために必要な形状、すなわ
ち、プレス金型に適合する大きさにパンチング機により
打ち抜き切断する。次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、前述したグリーンシートに穴明け機により直径
０．３ｍｍのスルホール３０を形成しそのグリーンシー
ト１０に内部電極層１３、１４及び、導電材１５として
Ｐt バインダー、有機溶剤からなるＰt ペーストをスク
リーン印刷法により印刷する。（図２（ａ）〜（ｆ）に
印刷後の各種パターンの断面図を示す）その後、所定の
組み合わせに従い積み重ねた後、熱プレス機にて熱圧着
し、一体のグリーン積層体とする。このグリーン積層体
を６００℃で空気中で熱処理して脱バインダーする。そ
の後、１２００℃２時間焼成した後、所定寸法に切断し
圧電磁気トランス素子を作製する。次に、図４に積層体
の断面を示すように圧電磁気トランスの上下面を平行平
面研磨し外部電極１８を焼き付け電極端子１６、１
６’、１７、１７’、をそれぞれ接続する。電極端子１
６と１６’間、１７と１７’間に４ｋＶ／ｍｍの直流電
圧を印加し分極させる。試作した圧電トランスの外径は
９．６ｍｍ、厚さ１．５ｍｍである圧電トランスの低イ
ンピーダンス側１１部分は、圧電セラミック層が４層か
らなり、内部電極の環状幅は３ｍｍであり、円板中心部
の内部電極の直径は３．５ｍｍである。隣接する圧電セ
ラミック層間において前途の如く分極方向は互いに逆向
きになっている。
【００２０】本圧電トランスの集中定数近似等価回路
は、図５のように表すことができる。図５において
Ｃd1、Ｃd2はそれぞれ入力側、出力側の制動容量、
Ａ1 、Ａ2 、は力係数、ｍ、Ｃ、Ｒｍはそれぞれ径拡が
り３次モードに関する等価質量、等価コンプライアン
ス、等価機械抵抗である。本圧電トランスは図５に示し
た等価回路に基ずいて設計された。
は、図５のように表すことができる。図５において
Ｃd1、Ｃd2はそれぞれ入力側、出力側の制動容量、
Ａ1 、Ａ2 、は力係数、ｍ、Ｃ、Ｒｍはそれぞれ径拡が
り３次モードに関する等価質量、等価コンプライアン
ス、等価機械抵抗である。本圧電トランスは図５に示し
た等価回路に基ずいて設計された。
【００２１】試作した圧電トランスの共振周波数は６０
２ｋＨｚ、機械的品質係数Ｑ値は８３０、最大エネルギ
ー変換効率は９７％、また安定供給電力は４．５Ｗであ
った。この圧電トランスの周波数に対する降圧比Ｖｏ／
Ｖｉ（Ｖｉ；入力電圧、Ｖｏ；出力電圧）と効率の実測
値を図６に示す。図６より、試作した圧電トランスは、
トランスの降圧機能及び、高いエネルギー変換効率を実
現していることがあきらかである。
２ｋＨｚ、機械的品質係数Ｑ値は８３０、最大エネルギ
ー変換効率は９７％、また安定供給電力は４．５Ｗであ
った。この圧電トランスの周波数に対する降圧比Ｖｏ／
Ｖｉ（Ｖｉ；入力電圧、Ｖｏ；出力電圧）と効率の実測
値を図６に示す。図６より、試作した圧電トランスは、
トランスの降圧機能及び、高いエネルギー変換効率を実
現していることがあきらかである。
【００２２】なお、入力端子を低インピーダンス部分、
出力端子を高インピーダンス部分から取り出すことによ
り昇圧用トランスとしても用いることが可能であること
は言うまでもない。
出力端子を高インピーダンス部分から取り出すことによ
り昇圧用トランスとしても用いることが可能であること
は言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従った圧
電トランスは５００ＫＨｚ以上の高周波帯で使用するこ
とができ、かつ小型で高効率であるという従来の圧電ト
ランスにはみられない長所があり、工業的価値も多大で
ある。
電トランスは５００ＫＨｚ以上の高周波帯で使用するこ
とができ、かつ小型で高効率であるという従来の圧電ト
ランスにはみられない長所があり、工業的価値も多大で
ある。
【図１】本発明の圧電セラミックトランスの実施例を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の圧電セラミックトランスの積層構造を
示す図である。
示す図である。
【図３】グリーンシートの形状を示す図である。
【図４】本発明の圧電セラミックトランスの断面図であ
る。
る。
【図５】圧電トランスの集中定数等価回路図である。
【図６】本発明の圧電セラミックトランスの特性図であ
る。
る。
【図７】従来のローゼン型圧電トランスを示す図であ
る。
る。
【図８】従来の円板型圧電トランスを示す図である。
１０ グリーンシート １１、７１、８１ 圧電トランスの低インピーダンス部
分 １２、７２、８２ 圧電トランスの高インピーダンス部
分 １３、１４ 内部電極層 １５ 導電材 １６、１６’、１７、１７’、８６、８７ 電気端子 １８ 外部電極 ３０ スルホール ７３、７４、７５、８３、８４、８５ 電極 ８８ アース
分 １２、７２、８２ 圧電トランスの高インピーダンス部
分 １３、１４ 内部電極層 １５ 導電材 １６、１６’、１７、１７’、８６、８７ 電気端子 １８ 外部電極 ３０ スルホール ７３、７４、７５、８３、８４、８５ 電極 ８８ アース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩本 明夫 東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株 式会社内 (56)参考文献 特開 平４−167504（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−79482（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 41/107
Claims (2)
- 【請求項１】圧電セラミック円板の径方向の中心部にお
いて厚み方向に所定の間隔で配置された複数の内部電極
からなる高インピーダンス部分と、その外周部に電極が
形成されない絶縁環状部分と、さらにその外周部に厚み
方向に所定の間隔で配置された複数の内部電極からなる
低インピーダンス部を備えた圧電セラミックトランスで
あって、前記圧電セラミック円板の厚み方向に該内部電
極が一層毎に接続されるように複数の導電材が形成さ
れ、それぞれの導電材は圧電セラミック円板の厚み方向
のいずれか一方の上下面に露出しており、該導電材は高
インピーダンス部では内部電極の径方向中心部に配置さ
れ、低インピーダンス部では導電材は該内部電極の環状
幅方向の中心部に配置されていることを特徴とする圧電
セラミックトランス。 - 【請求項２】請求項１の圧電セラミックトランスにおい
て、圧電効果を示す材料からなり複数のスルホールを形成さ
れた第１のグリーンシートと、圧電効果を示す材料から
なり内部電極及び複数のスルホール形成された第２のグ
リーンシートとを作製する工程と、 第１のグリーンシートを最上層として複数の第２のグリ
ーンシートを、スルホール内に印刷された複数の導電材
によって内部電極が一層毎に接続され、かつそれぞれの
導電材が圧電セラミック円板の厚み方向のいずれか一方
の上下面に露出するような順序で重ねる工程と、 積層された第１のグリーンシート及び複数の第２のグリ
ーンシートを 熱圧着する工程と、 脱バインダーと焼成を行い所定形状に切断する工程とを
備えたことを特徴とする圧電セラミックトランスの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3111318A JP2830503B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 圧電セラミックトランス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3111318A JP2830503B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 圧電セラミックトランス及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04338685A JPH04338685A (ja) | 1992-11-25 |
| JP2830503B2 true JP2830503B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=14558185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3111318A Expired - Fee Related JP2830503B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 圧電セラミックトランス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2830503B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7030538B2 (en) | 2001-06-14 | 2006-04-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric transformer, piezoelectric transformer unit, inverter circuit, light emission control device, and liquid crystal display device |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2894908B2 (ja) * | 1992-12-08 | 1999-05-24 | 日本電気株式会社 | 圧電トランス及びその駆動方法 |
| JP2508575B2 (ja) * | 1993-01-28 | 1996-06-19 | 日本電気株式会社 | 圧電磁器トランスとその駆動方法 |
| JP3022373B2 (ja) | 1997-01-31 | 2000-03-21 | 日本電気株式会社 | 圧電磁器トランスとその駆動方法 |
| DE102005015600A1 (de) * | 2005-04-05 | 2006-10-12 | Epcos Ag | Piezoelektrischer Transformator |
| DE102006049919A1 (de) | 2006-10-23 | 2008-04-24 | Epcos Ag | Piezotransformator |
| DE102007009230A1 (de) * | 2007-02-26 | 2008-08-28 | Epcos Ag | Transformatoranordnung mit einem piezoelektrischen Transformator |
-
1991
- 1991-05-16 JP JP3111318A patent/JP2830503B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7030538B2 (en) | 2001-06-14 | 2006-04-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric transformer, piezoelectric transformer unit, inverter circuit, light emission control device, and liquid crystal display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04338685A (ja) | 1992-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0567819A (ja) | 圧電セラミツクトランス | |
| JP3064458B2 (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP2842382B2 (ja) | 積層型圧電トランスおよびその製造方法 | |
| KR20030007429A (ko) | 복합 압전변압기 | |
| EP0821419B1 (en) | Piezoelectric transformer | |
| JP2830503B2 (ja) | 圧電セラミックトランス及びその製造方法 | |
| JP3090022B2 (ja) | 積層型圧電トランス | |
| JP2666562B2 (ja) | 圧電セラミックトランスとその駆動方法 | |
| US6278227B1 (en) | Piezoelectric transformer | |
| JPH07176804A (ja) | 圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP3060666B2 (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP2910392B2 (ja) | 厚み振動圧電磁器トランスの製造方法 | |
| JP2940282B2 (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランス及びその駆動方法 | |
| JPH0354878A (ja) | 厚み振動圧電磁器トランスの製造方法 | |
| JP2576648B2 (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP2655450B2 (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスとその製造方法および駆動方法 | |
| JP2757561B2 (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP2907153B2 (ja) | 圧電トランスおよびその製造方法 | |
| JPH05251781A (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスおよびその製造方法 | |
| JPH05251784A (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスおよびその製造方法 | |
| JPH065944A (ja) | 圧電磁器トランスフィルタとその駆動方法 | |
| JPH05235433A (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスとその駆動方法および製造方法 | |
| JPH04291773A (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランス及びその製造方法 | |
| JPH0582854A (ja) | 圧電セラミツクトランスの支持方法 | |
| JPH05251783A (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980825 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080925 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080925 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090925 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090925 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100925 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |