JP5576143B2 - Piezoelectric module - Google Patents
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Description
本発明は、圧電トランスや圧電アクチュエータ、圧電モータ等の用途に適した圧電体モジュールに関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric module suitable for applications such as a piezoelectric transformer, a piezoelectric actuator, and a piezoelectric motor.
この種のモジュールには圧電体(圧電素子)が用いられる。圧電体は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機能を有し、電圧の印加によって機械的に振動(共振現象)する。この圧電体において、例えばその厚み方向で対をなす外面には電極がそれぞれ形成され、分極処理が施される。
ここで、この電極間を抵抗で接続する構造が開示されている(例えば、特許文献1,2参照)。
A piezoelectric body (piezoelectric element) is used for this type of module. The piezoelectric body has a function of converting electrical energy into mechanical energy, and mechanically vibrates (resonance phenomenon) when a voltage is applied. In this piezoelectric body, for example, electrodes are formed on the outer surfaces that make a pair in the thickness direction, and subjected to polarization treatment.
Here, the structure which connects between these electrodes with resistance is disclosed (for example, refer patent document 1, 2).
これは、圧電体の周囲温度が変化すると、いわゆる焦電効果によって電極間に電荷が発生したり、放電が起こり易くなる点を考慮したものであり、この焦電対策として、当該電極間を導電性塗料で相互に接続し、導電性被膜を圧電体の外面に形成している。 This is due to the fact that when the ambient temperature of the piezoelectric body changes, electric charges are generated between the electrodes due to the so-called pyroelectric effect, or discharge is likely to occur. The conductive coatings are connected to each other with a conductive paint, and a conductive film is formed on the outer surface of the piezoelectric body.
ところで、圧電体をケース体に保持する場合には、導電性被膜はケース体に収容される前に圧電体の外面に予め形成されることがある。
この場合に、仮に作業者が圧電体をやや傾けた状態でケース体に収容すると、圧電体の導電性被膜がケース体に接触し、その導電性塗料がケース体に付着して汚染してしまう。
By the way, when the piezoelectric body is held in the case body, the conductive film may be formed in advance on the outer surface of the piezoelectric body before being accommodated in the case body.
In this case, if an operator accommodates the piezoelectric body in the case body in a slightly inclined state, the conductive film of the piezoelectric body comes into contact with the case body, and the conductive paint adheres to the case body and is contaminated. .
そして、このまま圧電体モジュールを製品に組み込むと、この製品の回路部品等にダメージを与える原因になるという問題がある。上記ケース体に付着した導電性被膜が圧電体の作動時の振動によってケース体から脱落し、製品の回路を短絡させ得るからである。
一方、この問題は、導電性被膜がケース体に収容された後に圧電体の外面に形成される場合にも同様に起こる。導電性被膜の形成に液状の導電性塗料を用い、この導電性塗料を当該収容状態で圧電体の外面に単に塗布すると、その液面がケース体にも触れ易くなるためである。
If the piezoelectric module is incorporated into a product as it is, there is a problem that it causes damage to circuit parts and the like of the product. This is because the conductive film attached to the case body can fall off from the case body due to vibration during operation of the piezoelectric body, and the product circuit can be short-circuited.
On the other hand, this problem also occurs when the conductive coating is formed on the outer surface of the piezoelectric body after being accommodated in the case body. This is because a liquid conductive paint is used for forming the conductive film, and when this conductive paint is simply applied to the outer surface of the piezoelectric body in the accommodated state, the liquid surface can easily touch the case body.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、導電性被膜を圧電体の外面に形成しても、ケース体の汚染を防止できる圧電体モジュールを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric module capable of preventing the case body from being contaminated even if the above-mentioned problems are solved and a conductive film is formed on the outer surface of the piezoelectric body.
上記目的を達成するための第1の発明は、分極された圧電体と、圧電体の外面に形成された少なくとも2つの電極と、圧電体を収容し、この収容状態にて圧電体の一部の外面を露出させる開口を有したケース体と、導電体で構成されており、開口を通じて露出した外面に沿って形成され、電極間を相互に接続して電極間に抵抗値を付与する導電体と、開口に連なり、露出した外面に形成された導電体との接触を回避する退避部とを具備する。 A first invention for achieving the above object includes a polarized piezoelectric body, at least two electrodes formed on an outer surface of the piezoelectric body, and a piezoelectric body, and a part of the piezoelectric body in the accommodated state. The case body having an opening for exposing the outer surface of the electrode and the conductor, the conductor formed along the outer surface exposed through the opening, and connecting the electrodes to each other to provide a resistance value between the electrodes And a retracting portion that is continuous with the opening and that avoids contact with the conductor formed on the exposed outer surface.
第1の発明によれば、圧電体の外面には少なくとも2つの電極が形成され、これら電極間は導電体で接続される。
また、本発明の導電体には、例えば導電性塗料による導電性被膜の他、導電性テープも該当し、液滴の吐出や貼付等の手法で容易に形成できる。したがって、導電体の形成には自動化が可能であり、圧電体モジュールの生産効率を高めることができる。
According to the first invention, at least two electrodes are formed on the outer surface of the piezoelectric body, and the electrodes are connected by the conductor.
The conductor of the present invention includes, for example, a conductive tape as well as a conductive film made of a conductive paint, and can be easily formed by a method such as discharging or pasting droplets. Therefore, the formation of the conductor can be automated, and the production efficiency of the piezoelectric module can be increased.
ここで、本発明のケース体には退避部が設けられており、露出した外面に形成された導電体との接触を回避可能である。よって、導電体を予め圧電体に形成しておき、導電体を備えた圧電体がケース体に収容される場合にも、ケース体の汚染を回避でき、圧電体モジュールを組み込んだ製品の回路部品等の不具合を防止できる。この結果、圧電体モジュールの生産効率を高めつつ、その信頼性向上も達成できる。 Here, the case body of the present invention is provided with a retracting portion, and contact with the conductor formed on the exposed outer surface can be avoided. Therefore, even when the conductor is formed in advance in the piezoelectric body and the piezoelectric body including the conductor is accommodated in the case body, contamination of the case body can be avoided, and the circuit component of the product incorporating the piezoelectric body module Etc. can be prevented. As a result, the reliability of the piezoelectric module can be improved while improving the production efficiency.
第2の発明は、第1の発明の構成において、退避部は、収容状態にて導電体を露出した外面に形成する際に、この導電体との接触を回避することを特徴とする。
第2の発明によれば、第1の発明の作用に加えてさらに、この導電体は開口を通じて露出した外面に形成される。つまり、圧電体をケース体に収容した後に形成されており、ケース体に収容する前の圧電体に予め形成する場合に比して、他の構成部品を電極等に設置する際に導電体が剥がれるという懸念がなく、電極間を確実に接続できる。
The second invention is characterized in that, in the configuration of the first invention, the retracting portion avoids contact with the conductor when the conductor is formed on the exposed outer surface in the accommodated state.
According to the second invention, in addition to the action of the first invention, the conductor is formed on the outer surface exposed through the opening. In other words, the conductor is formed after the piezoelectric body is accommodated in the case body, and the conductor is provided when other components are installed on the electrode or the like as compared to the case where the piezoelectric body is previously formed in the case body. There is no concern of peeling, and the electrodes can be reliably connected.
そして、退避部は、この導電体との接触が回避可能である。よって、導電体を上記収容状態で圧電体の外面に形成しても、ケース体の汚染を回避できる。
第3の発明は、第1や第2の発明の構成において、圧電体は、略直方体形状に構成される一方、電極は、この圧電体の厚み方向で対をなす面に形成されており、退避部は、この厚み方向で視て、導電体から離間する方向に向けて膨らむ膨出開口を有することを特徴とする。
The retracting portion can avoid contact with the conductor. Therefore, contamination of the case body can be avoided even if the conductor is formed on the outer surface of the piezoelectric body in the accommodated state.
According to a third invention, in the configuration of the first or second invention, the piezoelectric body is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and the electrodes are formed on surfaces that make a pair in the thickness direction of the piezoelectric body, The retracting portion has a bulging opening that bulges in a direction away from the conductor when viewed in the thickness direction.
第3の発明によれば、第1や第2の発明の作用に加えてさらに、退避部は膨出開口を有している。詳しくは、この膨出開口は、圧電体の厚み方向で視て導電体から離間する方向に膨らんで形成され、導電体に近接し得るケース体の一部を導電体から遠ざけることができる。したがって、ケース体への余計な導電体の形成を確実に回避できる。 According to the third invention, in addition to the effects of the first and second inventions, the retracting portion has the bulging opening. Specifically, the bulge opening is formed to bulge in a direction away from the conductor as viewed in the thickness direction of the piezoelectric body, and a part of the case body that can be close to the conductor can be kept away from the conductor. Therefore, it is possible to reliably avoid formation of an extra conductor on the case body.
第4の発明は、第1から第3の発明の構成において、圧電体は、略直方体形状に構成される一方、電極は、この圧電体の厚み方向で対をなす面に形成されており、退避部は、この厚み方向及び圧電体の長手方向の双方に略直交した圧電体の幅方向で視て、導電体から離間する方向に向けて窪む低背開口を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first to third aspects of the invention, the piezoelectric body is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and the electrodes are formed on surfaces that make a pair in the thickness direction of the piezoelectric body. The retracting portion has a low-profile opening that is recessed in a direction away from the conductor as viewed in the width direction of the piezoelectric body substantially orthogonal to both the thickness direction and the longitudinal direction of the piezoelectric body.
第4の発明によれば、第1から第3の発明の作用に加えてさらに、退避部は、圧電体の幅方向で視て導電体から離間する方向に窪んだ低背開口を有している。これにより、導電体に近接し得るケース体の一部を導電体から遠ざけることができ、ケース体への余計な導電体の形成を確実に回避できる。 According to the fourth invention, in addition to the effects of the first to third inventions, the retracting portion has a low-profile opening that is recessed in a direction away from the conductor when viewed in the width direction of the piezoelectric body. Yes. Thereby, a part of case body which can adjoin to a conductor can be kept away from a conductor, and formation of the unnecessary conductor on a case body can be avoided reliably.
しかも、この窪んで形成された低背開口を通じて、電極に対する導電体の形成状態を外観の目視検査や確認(導電体が電極に対して正しく形成されているか否かの検査や確認)が容易になり、その品質管理の効率化にも寄与する。
第5の発明は、第4の発明の構成において、低背開口は、圧電体の作動時におけるケース体の剛性を確保できる位置まで窪んでいることを特徴とする。
Moreover, through this low-profile opening formed in the depression, visual inspection and confirmation of the appearance of the conductor with respect to the electrode (inspection and confirmation of whether the conductor is correctly formed with respect to the electrode) can be easily performed. It also contributes to the efficiency of quality control.
According to a fifth invention, in the configuration of the fourth invention, the low-profile opening is recessed to a position where the rigidity of the case body can be ensured when the piezoelectric body is actuated.
第5の発明によれば、第4の発明の作用に加えてさらに、通常、圧電体ではその作動時の圧電効果によって振動が生ずることから、ケース体は圧電体の振動を吸収したり、圧電体を保護する機能が求められるが、低背開口は圧電体の作動時におけるケース体の剛性を確保する位置に形成されているため、当該ケース体の機能は損なわれない。 According to the fifth aspect of the invention, in addition to the action of the fourth aspect of the invention, usually, the piezoelectric body vibrates due to the piezoelectric effect during its operation, so that the case body absorbs the vibration of the piezoelectric body or the piezoelectric body. Although the function which protects a body is calculated | required, since the low profile opening is formed in the position which ensures the rigidity of a case body at the time of the action | operation of a piezoelectric material, the function of the said case body is not impaired.
第6の発明は、第4や第5の発明の構成において、退避部は、圧電体の長手方向で視て、電極からこの電極が形成されていない部分を視認可能な範囲に形成されていることを特徴とする。
第6の発明によれば、第4や第5の発明の作用に加えてさらに、低背開口を通じて、電極に対する導電体の形成状態の他、圧電体のうちこの電極が形成されていない部分についても外観の目視検査や確認(導電体が電極の無い部分に付着せず、電極のみに正しく形成されているか否かの検査や確認)が容易になり、その品質管理のさらなる効率化に寄与する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the fourth or fifth aspect, the retracting portion is formed in a range in which a portion where the electrode is not formed can be seen from the electrode when viewed in the longitudinal direction of the piezoelectric body. It is characterized by that.
According to the sixth invention, in addition to the effects of the fourth and fifth inventions, in addition to the formation state of the conductor with respect to the electrode through the low-back opening, the portion of the piezoelectric body where this electrode is not formed This also facilitates visual inspection and confirmation of the appearance (inspection and confirmation of whether or not the conductor does not adhere to the part without the electrode and is formed correctly only on the electrode), and contributes to further efficiency in quality control. .
本発明によれば、ケース体が導電体との接触を回避可能に構成されており、導電体を圧電体の外面に形成しても、ケース体の汚染を防止できる圧電体モジュールを提供することができる。 According to the present invention, there is provided a piezoelectric module in which a case body is configured to avoid contact with a conductor, and contamination of the case body can be prevented even when the conductor is formed on the outer surface of the piezoelectric body. Can do.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下では圧電体モジュールを圧電トランスに適用した実施形態を挙げて説明するが、本発明の圧電体モジュールは圧電トランスの形態に限られるものではない。
図1は、本実施例における圧電トランス10の分解斜視図であり、図2は、この圧電トランス10の完成状態の斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, an embodiment in which the piezoelectric body module is applied to a piezoelectric transformer will be described. However, the piezoelectric body module of the present invention is not limited to the form of a piezoelectric transformer.
FIG. 1 is an exploded perspective view of the
なお、この図1はケース体14の形状を分かり易くするために、図2の完成状態から圧電セラミックス12を分離させたものである。つまり、導電性被膜(導電体)24を圧電セラミックス12に形成した後に、ケース体14に収容するのではなく、導電性被膜24は、後述の如くケース体14に収容された圧電セラミックス12に対して形成される(図5等)。
FIG. 1 shows the
そして、この圧電トランス10は、例えば液晶バックライト用のインバータ等の高圧用電源に使用され、低電圧の入力で高電圧の出力を発生させる。
詳しくは、図1,2に示されるように、圧電トランス10は、主に圧電セラミックス(圧電体)12及び樹脂製のケース体14を備えており、圧電セラミックス12はケース体14内に収容されている。なお、この図1,2の上方向はケース体14の底面側に相当し、圧電トランス10は、このケース体14の底面側を製品の回路基板(図示していない)の実装面に向き合わせた状態で実装される。
The
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施例の圧電セラミックス12は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス(PZT)等の圧電振動子を分極して構成されている。この圧電セラミックス12の形状については特に限定しないが、ここでは一例として略直方体形状(平板状)を挙げることができる。
圧電セラミックス12の外面のうち、その厚み方向で対になる両面には、一次側電極(電極)12aがそれぞれ形成されている。図1,2には片面のみ示されているが、この反対側の面にも同様の一次側電極(電極)12aが形成されている。
The
Of the outer surfaces of the piezoelectric ceramic 12, primary electrodes (electrodes) 12a are respectively formed on both surfaces that are paired in the thickness direction. Although only one side is shown in FIGS. 1 and 2, the same primary side electrode (electrode) 12a is formed on the opposite side.
なお、圧電セラミックス12のうち、一次側電極12aが形成された部分は駆動部として機能し、この一次側電極12aが形成されていない部分は発電部として機能する。
また、この圧電セラミックス12の外面のうち、その長手方向の後端部分には二次側電極12bが形成される。本実施例の二次側電極12bは、その厚み方向で対になる一方の面(図1,2に示された片面)にのみ形成されている。
In the piezoelectric ceramic 12, a portion where the
Further, a
一次側電極12a及び二次側電極12bは、圧電セラミックス12の外面に例えば金属ペーストを用いたスクリーン印刷によって形成されており、圧電セラミックス12の幅方向、つまり、上述した長手方向及び厚み方向にそれぞれ略直交する方向で視ると、この圧電セラミックス12の幅よりも僅かに短い長さで構成されている。なお、一次側電極12aは圧電セラミックス12の全長(長手方向)に対して約半分程度の長さで形成されている。
The
図1に示されるように、一次側電極12a,12aの略中央位置には導電線16,16(例えば、金糸線)の一端がそれぞれ半田付けされ、また、二次側電極12bの略中央位置にも導電線16(例えば、金糸線)の一端が半田付けされている。
一方、ケース体14は、圧電セラミックス12よりも大きな外形をなし、その内部にはカップ状の収容部14bが形成されている。
As shown in FIG. 1, one end of each of the
On the other hand, the
詳しくは、収容部14bはケース体14の底面側が開口され、この底面側からケース体14の上面側(図1,2では下方に位置する)に向けて延びてから閉塞される。つまり、図には示されていないが、本実施例におけるケース体14の開口はその底面側のみである。
また、収容部14bは、圧電セラミックス12よりも一回り大きく形成されており、この収容部14bには、圧電セラミックス12を小端立てした姿勢で、上記開口から挿入して収容できる。
Specifically, the
Further, the
ケース体14には、計3本の端子18,18,20が設置される。このうち2本の端子18,18は一次側端子であり、一次側電極12aに対向してそれぞれ配置されている。
これら端子18,18は、ケース体14の突出部14a,14aにそれぞれ挿通されており、その一端側18aが突出部14aから図1,2で視て上方に向けて突出する。
A total of three
These
各突出部14aには、端子18のための挿通穴(図1,2の手前側の突出部14aに破線で示す)が形成され、端子18はケース体14の長手方向(圧電セラミックス12の長手方向と同じ)に向けて約90°屈曲する。そして、端子18の他端側18bはケース体14の長手方向に向けて突出部14aからそれぞれ突出している。
Each protruding
残りの端子20は二次側端子である。この端子20は、ケース体14の長手方向で視て一次側端子18aとは反対側の端部分に設けられており、その一端側が図1,2で視て上方に向けて突出する。
なお、本実施例の端子20の他端側はケース体14に埋設されているが、ケース体14の上面側から突出していても良い。
The remaining
In addition, although the other end side of the terminal 20 of the present embodiment is embedded in the
そして、図2に示される如く、圧電セラミックス12がケース体14に収容された状態にて、上述した各導電線16の他端は、それぞれ近傍の一次側端子18又は二次側端子20に絡げ付けて半田付けされる。これにより、一次側電極12a,12aは一次側の端子18,18に接続され、また、二次側電極12bは二次側の端子20に接続される。
As shown in FIG. 2, in the state where the piezoelectric ceramic 12 is housed in the
また、圧電セラミックス12は、図示しない例えばシリコーン接着剤を用いてケース体14に固定される。具体的には、上述した突出部14a,14aの近傍には、この突出部14aの高さ(ケース体14の上面側と底面側とを結ぶ方向で視た長さ、圧電セラミックス12の幅方向と同じ)よりも低い凹部14c,14cがそれぞれ形成されており、シリコーン接着剤をこれら凹部14cに充填(又は塗布)して圧電セラミックス12をケース体14に保持している。
Further, the piezoelectric ceramic 12 is fixed to the
なお、このシリコーン接着剤は、圧電セラミックス12をケース体14に定着(固着)させた時点においても適度な弾性を発揮する材質で構成される。このため、圧電セラミックス12は、その作動時にケース体14の内部で自在に振動することができ、且つ、その振動はシリコーン接着剤で吸収可能である。また、シリコーン接着剤は、圧電セラミックス12に生ずる機械的な振動の節(振幅が零になる位置)で圧電セラミックス12をケース体14に固定できれば、この凹部14c以外の位置(例えば一次側電極12aと二次側電極12bとの間における他の節)に塗布されても良い。
The silicone adhesive is made of a material that exhibits appropriate elasticity even when the piezoelectric ceramic 12 is fixed (fixed) to the
ここで、本実施例の圧電セラミックス12には、その外面に沿って導電性被膜24が形成される。
この導電性被膜24は、例えば圧電セラミックス12の長手方向で視て略中央部分に形成される。また、導電性被膜24は、圧電セラミックス12の外面のうち、その長手方向に沿う小端面を跨ぎ、その厚み方向で対になる両面にまで回り込んでおり、一次側電極12aに重なって(オーバーラップ)形成されている。つまり、導電性被膜24は、図1,2には示されていない反対側の面にも一次側電極12aに重なって形成される。
Here, a
For example, the
導電性被膜24は、後述するように、液状の導電性塗料を圧電セラミックス12の外面に塗布して形成される。この導電性塗料は、例えば揮発性溶剤を含む樹脂と導電性材料とを混合して構成されている。そして、導電性被膜24は、圧電セラミックス12の長手方向に沿う小端面に沿って形成され、一次側電極12a,12a間を電気的に接続している(図1,2)。
As will be described later, the
また、図2に示す収容状態で視た圧電セラミックス12は、ケース体14内に埋没し、その長手方向に沿う小端面も収容部14bからは突き出ていない。しかし、この圧電セラミックス12は、この小端面が収容部14bから露出しており、当該小端面を図2の上方からは視認可能である。
圧電セラミックス12を収容した圧電トランス10は、端子18の一端側18a及び端子20の上記一端側を下向きにした状態で、上記製品の回路基板にフロー槽等を用いて半田付けされ、この回路基板に実装される。
Further, the piezoelectric ceramic 12 viewed in the accommodated state shown in FIG. 2 is buried in the
The
この際、半田付け時の温度変化(フロー熱)によって圧電セラミックス12に焦電効果による電荷が発生するが、その電荷は主に導電性被膜24を通じて消費される。このため、焦電効果による圧電セラミックス12の劣化を抑制できるとともに、上記回路基板の回路部品(例えば入力回路、出力回路、制御回路等)への放電によるダメージの発生を防止できる。
At this time, a charge due to the pyroelectric effect is generated in the piezoelectric ceramic 12 due to a temperature change (flow heat) during soldering, but the charge is mainly consumed through the
また、本実施例の導電性被膜24は、圧電トランス10が上記回路基板に実装された後においても引き続き機能しており、圧電トランス10の作動時における周辺温度の変化に対しても有効な焦電対策となる。
詳しくは、導電性被膜24は、一次側電極12a間に付与する抵抗値がこの一次側電極12a間における共振抵抗値以上(好ましくはその10倍以上)であり、且つ、一次側電極12a間における絶縁抵抗値の10%以下の範囲内で設定されている。
In addition, the
Specifically, the
さらに、導電性被膜24による抵抗値は、導電性塗料を塗布する範囲の長さ(上記長手方向)に基づいて管理(調整)されている。すなわち、この導電性塗料は、その塗布した範囲の面積に応じて全体としての抵抗値(一次側電極12a間に付与する抵抗値)が決まる性質を有するため、塗布する範囲の幅(上記厚み方向)を一定とすると、塗布する範囲の長さに応じて(略比例して)抵抗値を決定できるからである。
Furthermore, the resistance value by the
より具体的には、導電性塗料を塗布するべき範囲は、圧電セラミックス12の上記厚み方向(手前側の面から小端面を跨いで奥側の面に至る方向)で視て、2つの一次側電極12a間を接続するのに必要な最小の距離を塗布幅(圧電セラミックス12の厚み+α)として考えられる。そして、このときの塗布幅で単位長さ分の導電性塗料を塗布した場合に得られる抵抗値を「初期単位抵抗値(Ω/mm)」とすると、導電性被膜24全体として付与する抵抗値(Ω)は、「初期単位抵抗値(Ω/mm)」×「塗布長さ(mm)」によって求められる。
More specifically, the range in which the conductive paint should be applied is the two primary sides as viewed in the thickness direction of the piezoelectric ceramic 12 (the direction from the near side surface to the far side surface across the small end surface). The minimum distance required to connect the
したがって、使用する導電性塗料の物性と必要な塗布幅から初期単位抵抗値(Ω/mm)とが明らかになれば、後はその塗布長さを調整するだけで容易に導電性被膜24による抵抗値を管理できる。
ところで、本実施例の導電性被膜24は、圧電セラミックス12をケース体14内に収容した後に形成される。
Therefore, if the initial unit resistance value (Ω / mm) is clarified from the physical properties of the conductive paint used and the required coating width, the resistance by the
By the way, the
詳しくは、上述した液状の導電性塗料は、圧電セラミックス12を収容部14bに配置し、その小端面が収容部14bから露出した状態で塗布されており、この導電性塗料の液面(例えば略球状)はケース体14のうち、特に、上記駆動部と発電部との境界近傍の周囲に位置する収容部14bなどに付着し、ケース体14が導電性塗料で汚染され易くなる。
Specifically, the liquid conductive paint described above is applied in a state where the piezoelectric ceramic 12 is disposed in the
そこで、本実施例のケース体14には、収容部14bに連なる退避部30が設けられており、この導電性塗料で汚され易い箇所をなくしている。
具体的には、図1,2の他、ケース体14の長手方向で視て略中央部分の平面図である図3、及び、このケース体14の当該略中央部分の側面図である図4にも示される如く、本実施例の退避部30は、膨出開口32と低背開口34とで構成されている。
Therefore, the
Specifically, in addition to FIGS. 1 and 2, FIG. 3 is a plan view of a substantially central portion when viewed in the longitudinal direction of the
この膨出開口32は、圧電セラミックス12の厚み方向で視て、導電性被膜24が形成される小端面から離間する方向に向けてそれぞれ膨らんでおり(図1,3)、これら両側一対の膨出開口32は、収容部14bと一次側電極12aとの間に形成される空間よりも大きな空間をそれぞれ形成し、導電性塗料の液面との接触を回避する。
The
次に、低背開口34は、圧電セラミックス12の幅方向で視て、導電性被膜24が形成される小端面からから離間する方向に向けてそれぞれ窪んでいる(図1,4)。
詳しくは、これら両側一対の低背開口34は、上述した凹部14cの高さ(ケース体14の上面側と底面側とを結ぶ方向で視た長さ、圧電セラミックス12の幅方向と同じ)よりも低く形成され、特に、本実施例の低背開口34は、ケース体14の高さで云えば約半分程度までは低くなるように窪んでいる。これにより、導電性塗料の液面との接触を回避しつつ、圧電セラミックス12の作動時におけるケース体14の剛性を確保している。
Next, when viewed in the width direction of the piezoelectric ceramic 12, the low-
Specifically, the pair of low-
さらに、これら膨出開口32や低背開口34は、圧電セラミックス12の長手方向で視れば、一次側電極12aが形成された駆動部から一次側電極12aが形成されない発電部に亘って形成されており、図4のケース体14に圧電セラミックス12を収容した図5に示されるように、これら駆動部と発電部との境界位置を外部から視ることができる。
Further, when viewed in the longitudinal direction of the piezoelectric ceramic 12, the
そして、図5で視た圧電セラミックス12の収容状態にて、ニードル40を圧電セラミックス12の小端面の上方(駆動部と発電部との境界近傍の位置)に配置し、このニードル40の先端から液状の導電性塗料22を上記調整された所定量だけ滴下すると、導電性塗料22の液面は、退避部30によってケース体14からは遠ざけられているため、圧電セラミックス12の小端面にだけ接触する。
Then, in the accommodated state of the piezoelectric ceramic 12 as viewed in FIG. 5, the
続いて、この小端面に塗布された導電性塗料22は、塗布した当初は略球状で膨らんでいるが、その後、溶剤が空気中に飛散すると、樹脂及び導電性材料が拡がる。このため、一次側電極12a,12aを接続する導電性被膜24が、小端面のうち上述した導電性塗料22を塗布するべき範囲に亘って形成される(図6)。
Subsequently, the
以上のように、本実施例によれば、導電性被膜24は圧電セラミックス12の小端面に沿って形成され、圧電トランス10単独でみても、圧電セラミックス12の一次側電極12a間が他の部品を介在させることなく抵抗(=導電性被膜24)で接続された状態にある。
よって、この圧電トランス10を製品に組み込む際に、仮にその製造過程で周囲温度が変化しても、その焦電効果により発生した電荷は速やかに消費され、製品の回路部品等にダメージを与えない。
As described above, according to the present embodiment, the
Therefore, when the
また、導電性被膜24は液状の導電性塗料22で構成され、液滴の吐出等の手法で容易に塗布できる。したがって、導電性被膜24の形成には自動化が可能であり、圧電トランス10の生産効率を高めることができる。
そして、この導電性塗料22は収容部14bを通じて露出した小端面に塗布される。つまり、圧電セラミックス12をケース体14に収容した後に塗布されており、ケース体14に収容する前の圧電セラミックス12に予め塗布する場合に比して、他の構成部品(例えば導電線16)を一次側電極12a等に設置する際に導電性被膜24が剥がれるという懸念がなく、一次側電極12a間を確実に接続できる。
In addition, the
The
ここで、本実施例のケース体14には退避部30が設けられており、この塗布される導電性塗料22の液面との接触を回避可能である。よって、導電性塗料22を上記収容状態で圧電セラミックス12の小端面に塗布しても、ケース体14の汚染を回避でき、圧電トランス10を組み込んだ製品の回路部品等の不具合を防止できる。この結果、圧電トランス10の生産効率を高めつつ、その信頼性向上も達成できる。
Here, the
また、退避部30は膨出開口32を有している。この膨出開口32は、収容した圧電セラミックス12の厚み方向で視て導電性被膜24から離間する方向にそれぞれ膨らんで形成され、導電性被膜24に近接し得るケース体14の一部を導電性塗料22の液面から遠ざけることができる。よって、ケース体14への上記回路部品等に不具合を招きかねない余計な導電性被膜の形成を確実に回避できる。
The retracting
さらに、退避部30は、同じく収容した圧電セラミックス12の幅方向で視て導電性被膜24から離間する方向にそれぞれ窪んだ低背開口34を有している。これにより、導電性被膜24に近接し得るケース体14の一部を導電性塗料22の液面からさらに遠ざけることができ、上記余計な導電性被膜の形成をより一層確実に回避できる。
Further, the retracting
しかも、この窪んで形成された低背開口34を通じて、一次側電極12aに対する導電性被膜24の形成状態を外観の目視検査や確認(導電性被膜24が一次側電極12aに対して正しく形成されているか否かの検査や確認)が容易になり、その品質管理の効率化にも寄与する。
さらにまた、通常、圧電セラミックス12ではその作動時の圧電効果によって振動が生ずることから、ケース体14は圧電セラミックス12の振動を吸収したり、圧電セラミックス12を保護する機能が求められるが、低背開口34は圧電セラミックス12の作動時におけるケース体14の剛性を確保する位置に形成されているため、当該ケース体14の機能は損なわれない。
In addition, the formation state of the
Furthermore, since vibration is usually generated in the piezoelectric ceramic 12 due to the piezoelectric effect during its operation, the
また、低背開口34を通じて、駆動部である一次側電極12aに対する導電性被膜24の形成状態の他、発電部である一次側電極12aが形成されていない部分についても外観の目視検査や確認(導電性被膜24がこの発電部に付着せず、駆動部のみに正しく形成されているか否かの検査や確認)も容易になり、その品質管理のさらなる効率化に寄与する。
In addition to the state of formation of the
さらに、導電性被膜24は、一次側電極12a間に付与する抵抗値が当該一次側電極12a間における共振抵抗値以上で、且つ、一次側電極12a間の絶縁抵抗値の10%以下である。
この「共振抵抗値」は、使用する共振モードでの圧電セラミックス12(導電性被膜24の形成前)の一次側電極12a間における最小抵抗値に相当する。また、「絶縁抵抗値」は、圧電セラミックス12(導電性被膜24の形成前)の一次側電極12a間の抵抗の値であり、ここには内部抵抗、表面抵抗をともに含む。
Further, in the
This “resonance resistance value” corresponds to the minimum resistance value between the primary-
そして、導電性被膜24で付与される一次側電極12a間の抵抗値の下限を共振抵抗値に設定し、抵抗を過度に低くしないため、圧電トランス10の使用時(入力電圧の印加時)において入力電圧が不用意に分圧されない。
また、導電性被膜24で付与される一次側電極12a間の抵抗値の上限を絶縁抵抗値の10%までに抑えている。これは、抵抗値の上限を単に「絶縁抵抗値未満」に設定しても、焦電電圧に対して実際の一次側電極12a間の抵抗値が過大に設定されてしまうと、実用上はほとんどの場合に電荷の消失(消費)が得られず、実際の焦電対策として有効に機能しない点を鑑みたものである。この結果、製品に組み込まれる際の温度変化に対して実用的な焦電対策を発揮できる。また、製品の使用時においてその正常な圧電動作を保証するとともに、使用環境下での温度変化に対しても有効な焦電対策を発揮できる。
And since the lower limit of the resistance value between the
Moreover, the upper limit of the resistance value between the
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施例の導電性被膜24は、圧電セラミックス12の長手方向で視て略中央部分に形成されているが、本発明の退避部は、一次側電極12a間を接続できる箇所であれば、一次側の端子18の近傍の収容部14bに連なって形成されていても良い。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims.
For example, the
また、上記実施例では、膨出開口32は、収容した圧電セラミックス12の厚み方向で視て導電性被膜24から離間する方向に膨らみ、低背開口34は、収容した圧電セラミックス12の幅方向で視て導電性被膜24から離間する方向に窪んでいるが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。つまり、ケース体14を導電性塗料22の液面から遠ざけられれば良く、圧電セラミックス12の配置状態に応じて、膨出開口32はその幅方向や長手方向に膨らみ、低背開口34はその厚み方向や長手方向に窪んでも良い。
Further, in the above embodiment, the bulging
さらに、上記実施例では、導電性被膜24を各一次側電極12aに接触させた状態で形成している。しかし、導電性被膜24を圧電セラミックス12の外面に形成した状態で一次側電極12a間に付与する抵抗値が上記の適正範囲内にある限り、導電性被膜24と一次側電極12aとは直接的に接続されていなくても良い。
Furthermore, in the said Example, the
さらにまた、上記実施例では導電性被膜24が、ケース体14に収容された後に圧電セラミックス12の外面に形成される場合を説明したが、導電性被膜24はケース体14に収容される前に圧電セラミックス12の外面に予め形成されていても良い。この場合にも導電性被膜24とケース体14とが接触すると、その塗料がケース体14に付着してケース体14を汚染するからである。
Furthermore, in the above embodiment, the case where the
また、上記実施例では液状の導電性塗料22を圧電セラミックス12の外面に塗布した例を説明した。しかし、導電性テープを圧電セラミックス12の外面に貼付しても良く、本発明の導電体には、上述した導電性塗料の他、導電性テープなども該当する。
さらに、上記実施例では圧電トランス10に具現化した例で説明しているものの、本発明の圧電体モジュールは、例えば圧電アクチュエータや圧電モータ(超音波モータ)にも適用可能である。
In the above embodiment, the example in which the liquid
Furthermore, although the above embodiment has been described with an example embodied in the
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、導電体を圧電体の外面に形成しても、ケース体の汚染を防止できるとの効果を奏する。 In any of these cases, similarly to the above, even when the conductor is formed on the outer surface of the piezoelectric body, the effect of preventing the case body from being contaminated can be obtained.
10 圧電トランス(圧電体モジュール)
12 圧電セラミックス(圧電体)
12a 一次側電極(電極)
14 ケース体
14b 収容部(開口)
22 導電性塗料
24 導電性被膜(導電体)
30 退避部
32 膨出開口
34 低背開口
10 Piezoelectric transformer (piezoelectric module)
12 Piezoelectric ceramics (piezoelectric material)
12a Primary electrode (electrode)
14
22
30
Claims (6)
前記圧電体の外面に形成された少なくとも2つの電極と、
前記圧電体を収容し、この収容状態にて前記圧電体の一部の外面を露出させる開口を有したケース体と、
導電体で構成されており、前記開口を通じて露出した前記外面に沿って形成され、前記電極間を相互に接続して前記電極間に抵抗値を付与する導電体と、
前記開口に連なり、前記露出した外面に形成された前記導電体との接触を回避する退避部と
を具備したことを特徴とする圧電体モジュール。 A polarized piezoelectric body;
At least two electrodes formed on the outer surface of the piezoelectric body;
A case body that houses the piezoelectric body and has an opening that exposes a part of the outer surface of the piezoelectric body in the housed state;
A conductor made of a conductor, formed along the outer surface exposed through the opening, and interconnecting the electrodes to provide a resistance value between the electrodes;
A piezoelectric module comprising: a retracting portion that is connected to the opening and that avoids contact with the conductor formed on the exposed outer surface.
前記退避部は、前記収容状態にて前記導電体を前記露出した外面に形成する際に、この導電体との接触を回避することを特徴とする圧電体モジュール。 The piezoelectric module according to claim 1,
The evacuation unit avoids contact with the conductor when the conductor is formed on the exposed outer surface in the accommodated state.
前記圧電体は、略直方体形状に構成される一方、前記電極は、この圧電体の厚み方向で対をなす面に形成されており、
前記退避部は、この厚み方向で視て、前記導電体から離間する方向に向けて膨らむ膨出開口を有することを特徴とする圧電体モジュール。 The piezoelectric module according to claim 1 or 2,
While the piezoelectric body is configured in a substantially rectangular parallelepiped shape, the electrodes are formed on surfaces that make a pair in the thickness direction of the piezoelectric body,
The piezoelectric module is characterized in that the retracting portion has a bulging opening that bulges in a direction away from the conductor as viewed in the thickness direction.
前記圧電体は、略直方体形状に構成される一方、前記電極は、この圧電体の厚み方向で対をなす面に形成されており、
前記退避部は、この厚み方向及び前記圧電体の長手方向の双方に略直交した前記圧電体の幅方向で視て、前記導電体から離間する方向に向けて窪む低背開口を有することを特徴とする圧電体モジュール。 The piezoelectric module according to any one of claims 1 to 3,
While the piezoelectric body is configured in a substantially rectangular parallelepiped shape, the electrodes are formed on surfaces that make a pair in the thickness direction of the piezoelectric body,
The retracting portion has a low-profile opening that is recessed in a direction away from the conductor when viewed in the width direction of the piezoelectric body substantially perpendicular to both the thickness direction and the longitudinal direction of the piezoelectric body. A featured piezoelectric body module.
前記低背開口は、前記圧電体の作動時における前記ケース体の剛性を確保できる位置まで窪んでいることを特徴とする圧電体モジュール。 The piezoelectric module according to claim 4, wherein
The low-profile opening is recessed to a position where the rigidity of the case body can be ensured during operation of the piezoelectric body.
前記退避部は、前記圧電体の長手方向で視て、前記電極からこの電極が形成されていない部分を視認可能な範囲に形成されていることを特徴とする圧電体モジュール。 The piezoelectric module according to claim 4 or 5, wherein
The piezoelectric module is characterized in that the retracting portion is formed in a range in which a portion where the electrode is not formed can be seen from the electrode as viewed in the longitudinal direction of the piezoelectric body.
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