JPH07176804A - Piezoelectric porcelain transformer and its drive - Google Patents

Piezoelectric porcelain transformer and its drive

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JPH07176804A
JPH07176804A JP5320651A JP32065193A JPH07176804A JP H07176804 A JPH07176804 A JP H07176804A JP 5320651 A JP5320651 A JP 5320651A JP 32065193 A JP32065193 A JP 32065193A JP H07176804 A JPH07176804 A JP H07176804A
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修 大西
Kaneo Uehara
兼雄 上原
Hiromi Kishie
宏美 岸江
Takeshi Inoue
武志 井上
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to launch the high-power drive of a piezo-electric porcelain transformer in a low-input voltage and to make it possible to lead out easily a high voltage by a method wherein a plurality of internal electrodes and a plurality of piezoelectric porcelain layers are alternately laminated in the direction of the board thickness of the transformer in the part of 1/3 or shorter of a piezo-electric porcelain transformer length and the transformer is driven in a length longitudinal tertiary mode. CONSTITUTION:As the material for a piezoelectric porcelain, a PZT piezo-electric porcelain is used and internal electrodes are formed by a method, wherein a Pt paste is subjected to screen printing on a green sheet, which is a piezoelectric material, and is calcined integrally along with the piezoelectric material. Low-impedance parts 8L and 8R are formed into a laminated structure, wherein four layers of active piezoelectric porcelain layers 6L and five layers of the internal electrodes 5L and four layers of active piezoelectric porcelain layers 6R and five layers of the internal electrodes 5R are respectively laminated alternately and moreover, the laminated materials respectively have an inactive piezoelectric porcelain layer one layer by one layer on their upper and as an insulator, is made to adhere on the exposed parts of the side surfaces of their respective active layers 6L and 6R alternately in the left and right on every other layer by an electrophoresis method, an Ag paste is applied and calcined to form external electrodes.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、各種の高電圧発生用電
源回路で用いられる圧電磁器トランスとその駆動方法に
関し、特に、小型化、高信頼度が要求される小型・薄型
でかつ高電圧を発生する圧電磁器トランスとその駆動方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric ceramic transformer used in various high-voltage generating power supply circuits and a method of driving the same, and particularly to a compact, thin and high-voltage device that requires miniaturization and high reliability. The present invention relates to a piezoelectric ceramic transformer and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、テレビジョンの偏向装置や複写機
の帯電装置など高電圧を必要とする装置内の電源回路で
は、高電圧発生用の変圧素子として巻線型の電磁トラン
スが用いられてきた。この電磁トランスは、磁性体のコ
アに導線を巻きつける構造になっており、高い変成比を
実現するためには巻き付ける導線の数を多くする必要が
ある。即ち、導線を少なくとも数百〜数千回巻き付ける
ことが不可欠である。そのため、小型薄型の電磁トラン
スを実現するためには、先づ極細線でなければならず、
必然的に銅損が増大し、電磁トランスの小型化と高効率
化とは相反するものであった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a winding type electromagnetic transformer has been used as a transformer element for generating a high voltage in a power supply circuit in a device requiring a high voltage such as a deflecting device for a television or a charging device for a copying machine. . This electromagnetic transformer has a structure in which a conductor wire is wound around a magnetic core, and it is necessary to increase the number of conductor wires wound in order to realize a high transformation ratio. That is, it is indispensable to wind the conductor wire at least hundreds to thousands of times. Therefore, in order to realize a small and thin electromagnetic transformer, it must first be an ultrafine wire,
The copper loss inevitably increased, and the miniaturization and high efficiency of the electromagnetic transformer conflicted with each other.

【0003】これに対して、圧電効果を用いた圧電磁器
トランス(以下、圧電トランスと記す)が提案されてい
る。図6に、従来の代表的な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からなる圧電ト
ランスの低インピーダンスの駆動部61には、その上下
面に対向電極63、64が設けらており、この部分は、
図中太い矢印で示すように厚み方向に分極されている。
また、高インピーダンスの発電部62にはその端面に電
極65が設けらており、発電部62は、図中に太い矢印
で示すように圧電板の長さ方向に分極されている。
On the other hand, a piezoelectric ceramic transformer using a piezoelectric effect (hereinafter referred to as a piezoelectric transformer) has been proposed. FIG. 6 shows the structure of a conventional Rosen type piezoelectric transformer, which is a typical piezoelectric transformer. Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. A low-impedance drive unit 61 of a piezoelectric transformer made of a piezoelectric plate having electrodes on its surface is provided with counter electrodes 63 and 64 on its upper and lower surfaces.
It is polarized in the thickness direction as shown by the thick arrow in the figure.
Further, an electrode 65 is provided on the end surface of the high impedance power generation unit 62, and the power generation unit 62 is polarized in the length direction of the piezoelectric plate as indicated by a thick arrow in the figure.

【0004】この圧電トランスの動作は、以下の通りで
ある。外部端子66、67から駆動電極63、64に電
圧を印加すると、駆動部61では分極方向に電界が加わ
り、分極方向に対して垂直方向に変位する圧電効果(圧
電横効果31モード)で長さ方向の縦振動が励振され、
トランス全体が振動する。さらに、発電部62では分極
方向に機械的歪が生じ、分極方向に電位差が発生する圧
電効果(圧電縦効果33)モードにより、出力電極65
から外部端子68に入力電圧と同じ周波数の電圧が取り
出される。このとき、駆動周波数を圧電トランスの共振
周波数と等しくすれば、非常に高い出力電圧が得られ
る。尚、高電圧を入力し低電圧を出力させる場合には、
縦効果の高インピーダンス部分62を入力側とし、横効
果の低インピーダンス部分61を出力側にすれば良い。
The operation of this piezoelectric transformer is as follows. When a voltage is applied to the drive electrodes 63 and 64 from the external terminals 66 and 67, an electric field is applied in the polarization direction in the drive unit 61, and the length is changed by the piezoelectric effect (piezoelectric lateral effect 31 mode) that is displaced in the direction perpendicular to the polarization direction. Longitudinal vibration is excited,
The whole transformer vibrates. Further, in the power generation unit 62, the output electrode 65 is driven by the piezoelectric effect (piezoelectric longitudinal effect 33) mode in which mechanical strain occurs in the polarization direction and a potential difference occurs in the polarization direction.
A voltage having the same frequency as the input voltage is taken out from the external terminal 68. At this time, if the drive frequency is made equal to the resonance frequency of the piezoelectric transformer, a very high output voltage can be obtained. When inputting a high voltage and outputting a low voltage,
The vertical effect high impedance portion 62 may be the input side, and the horizontal effect low impedance portion 61 may be the output side.

【0005】この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)巻線構造が不用でエネルギー密度も高いため、小
型化・薄型化が図れること、(2)不燃化が図れるこ
と、(3)電磁誘導ノイズがでないこと、等、数多くの
長所を有している。
This piezoelectric transformer is used in a resonance state,
Compared with general electromagnetic transformers, (1) the winding structure is unnecessary and the energy density is high, so it can be made smaller and thinner, (2) non-combustible, (3) no electromagnetic induction noise, It has many advantages.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来のローゼン
型圧電トランスでは、発電部62の電極65が振動の腹
に位置するため、外部端子68の接続が振動の損失を増
大させたり、また、ハイパワー駆動時に発電電極65と
外部端子68に接続するリード線が切れるといった事故
があり、信頼性の点で問題があった。
In the above-mentioned conventional Rosen type piezoelectric transformer, since the electrode 65 of the power generation section 62 is located at the antinode of vibration, the connection of the external terminal 68 increases the vibration loss, or There was an accident in which the lead wire connecting the power generating electrode 65 and the external terminal 68 was cut during high power driving, and there was a problem in terms of reliability.

【0007】また、圧電トランスの出力インピーダンス
に比べて極端に大きな負荷抵抗(例えば10〜100M
Ω)の場合には高い出力電圧が得られるが、負荷抵抗の
値がさほど大きくない場合にはそれほど高い出力電圧が
得られないといった欠点がある。
Further, the load resistance (for example, 10 to 100 M) is extremely large as compared with the output impedance of the piezoelectric transformer.
Ω), a high output voltage can be obtained, but if the value of the load resistance is not so large, there is a drawback that a high output voltage cannot be obtained.

【0008】さらに、従来のローゼン型トランスでは、
低電圧で大振幅駆動を行うためには極端に板厚を薄くし
なければならない。この場合、まず第1に、トランスの
出力インピーダンスが大きくなりすぎ負荷インピーダン
スとのインピーダンス不整合を起こすことがあるので、
実質的に低電圧で高い出力電圧を得ることは難しい。第
2に、トランスの体積が小さくなりすぎ、十分な出力パ
ワーを得る事ができない。
Further, in the conventional Rosen type transformer,
In order to drive a large amplitude at a low voltage, the plate thickness must be extremely thin. In this case, first of all, the output impedance of the transformer may become too large, causing an impedance mismatch with the load impedance.
It is difficult to obtain a high output voltage at a substantially low voltage. Secondly, the volume of the transformer becomes too small and sufficient output power cannot be obtained.

【0009】従って本発明の目的は、低入力電圧でも十
分な出力パワーを取り出せる圧電トランスを実現しする
と共に、さらには、高信頼性の高い圧電トランスを提供
することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to realize a piezoelectric transformer capable of taking out sufficient output power even at a low input voltage, and further to provide a highly reliable piezoelectric transformer.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の圧電磁器トラン
スは、長さ方向の二つの端面のそれぞれからそれぞれ最
大で全圧電磁器トランス長の3分の1以下の部分に、内
部電極と圧電磁器層とが板厚方向に交互に複数積層され
てなり、各内部電極をはさんで対向する各圧電磁器層ど
うしが積層方向軸に関して互いに逆向きに分極処理され
ている構造の二つの低インピーダンス部を備え、長さ方
向の中央部には、前記板厚方向軸に垂直な相対向する二
つの面上に相対向する一対の電極を有しその一対の電極
間の圧電磁器層が前記板厚方向に分極処理されている構
造の高インピーダンス部を備えてなり、長さ縦3次モー
ドで動作することを特徴とする。
According to the piezoelectric ceramic transformer of the present invention, the internal electrode and the piezoelectric ceramic are respectively provided at the maximum one-third or less of the total piezoelectric ceramic transformer length from each of the two end faces in the longitudinal direction. Two low impedance parts with a structure in which layers are alternately laminated in the plate thickness direction, and the piezoelectric ceramic layers facing each other with each internal electrode sandwiched are polarized in opposite directions with respect to the axis in the lamination direction. In the central portion in the length direction, a pair of electrodes facing each other on two surfaces facing each other perpendicular to the plate thickness direction axis, the piezoelectric ceramic layer between the pair of electrodes is the plate thickness. It is characterized in that it has a high impedance portion having a structure that is polarized in the direction, and operates in a lengthwise third-order mode.

【0011】又、本発明の圧電磁器トランスは、長さ方
向の二つの端面のそれぞれからそれぞれ最大で全圧電磁
器トランス長の3分の1以下の部分に、内部電極と圧電
磁器層とが板厚方向に交互に複数積層されてなり、各内
部電極をはさんで対向する各圧電磁器層どうしが積層方
向軸に関して互いに逆向きに分極処理されている構造の
二つの低インピーダンス部を備え、長さ方向の中央部に
は、板幅方向軸に垂直な相対向する二つの面上に相対向
する一対の電極を有しその一対の電極間の圧電磁器層が
前記板幅方向に分極処理されている構造の高インピーダ
ンス部を備えてなり、長さ縦3次モードで動作すること
を特徴とする。
Further, in the piezoelectric ceramic transformer of the present invention, the internal electrodes and the piezoelectric ceramic layers are formed on the respective portions of the two end faces in the longitudinal direction at the maximum one-third or less of the total length of the piezoelectric ceramic transformer. It has two low impedance parts with a structure in which a plurality of layers are alternately laminated in the thickness direction, and the piezoelectric ceramic layers facing each other with each internal electrode sandwiched are polarized in opposite directions with respect to the axis of the lamination direction. The central portion in the depth direction has a pair of electrodes facing each other on two surfaces facing each other perpendicular to the plate width direction axis, and the piezoelectric ceramic layer between the pair of electrodes is polarized in the plate width direction. It is characterized in that it has a high impedance part of the structure described above and operates in a lengthwise third-order mode.

【0012】又、本発明の圧電磁器トランスは、請求項
1または請求項2記載の圧電磁器トランスを駆動する方
法であって、前記二つの低インピーダンス部を入力部と
し、前記高インピーダンス部を出力部とする駆動方法に
おいて、前記低インピーダンス部のそれぞれに、それぞ
れを構成する各内部電極が一層置きに同電位となるよう
にして交流の入力電圧を与えると共に、二つの低インピ
ーダンス部を同相で駆動し、前記高インピーダンス部か
ら出力電圧を取り出すことによって、低入力電圧で高出
力電圧を効率よく得ることができる。
The piezoelectric ceramic transformer of the present invention is a method for driving the piezoelectric ceramic transformer according to claim 1 or 2, wherein the two low impedance portions are input portions and the high impedance portion is output. Driving the two low impedance portions in the same phase while applying an AC input voltage to each of the low impedance portions so that the internal electrodes forming each of them have the same potential every other layer. However, by extracting the output voltage from the high impedance portion, a high output voltage can be efficiently obtained with a low input voltage.

【0013】[0013]

【作用】本発明に基づく圧電トランスは、図1に示す如
く、長さ方向の左端面から圧電トランス全長の3分の1
以下の長さ部分に、複数の内部電極5Lと圧電磁器層6
Lとが互いに交互に厚み方向に積層された構造の低イン
ピーダンス部8Lを備えている。又、反対側の右端面か
ら全長の3分の1以下の部分に、複数の内部電極5Rと
圧電磁器層6Rとが互いに交互に厚み方向に積層された
構造の低インピーダンス部8Rを備えている。内部電極
5L,5Rを介して隣接する圧電磁器層6Lどうし,6
Rどうしは、図中に細い矢印で示すように互いに逆向き
に分極されている。内部電極5L,5Rはそれぞれ、外
部端子1L,2L及び1R,2Rに接続される。
The piezoelectric transformer according to the present invention is, as shown in FIG. 1, one third of the total length of the piezoelectric transformer from the left end face in the length direction.
A plurality of internal electrodes 5L and a piezoelectric ceramic layer 6 are provided in the following length part.
The low impedance portion 8L has a structure in which L and L are alternately laminated in the thickness direction. Further, a low impedance portion 8R having a structure in which a plurality of internal electrodes 5R and piezoelectric ceramic layers 6R are alternately laminated in the thickness direction is provided in a portion of one third or less of the entire length from the right end surface on the opposite side. . Piezoelectric ceramic layers 6L that are adjacent to each other via the internal electrodes 5L and 5R, 6
The Rs are polarized in opposite directions, as indicated by the thin arrows in the figure. The internal electrodes 5L and 5R are connected to the external terminals 1L and 2L and 1R and 2R, respectively.

【0014】内部電極の無い中央部には、厚さ方向の下
面と上面に電極7A,7Bが形成され、この電極7A,
7Bに挟まれた内部の圧電磁器層6Cは、図中に太い矢
印で示すように電極7A,7Bと垂直方向に分極されて
いる。この中央部分は高インピーダンス部9となってい
る。
Electrodes 7A and 7B are formed on the lower surface and the upper surface in the thickness direction at the central portion where there is no internal electrode.
The internal piezoelectric ceramic layer 6C sandwiched between 7B is polarized in the direction perpendicular to the electrodes 7A and 7B as indicated by the thick arrow in the figure. This central portion is a high impedance portion 9.

【0015】内部電極5L及び5Rと電極7A,7Bと
は、長さがそれぞれこの圧電トランスの長手方向(紙面
左右方向)の長さの1/3以内である。そして、外部端
子1L,2L及び1R,2Rは、低インピーダンス部8
L,8Rの内部電極5L,5Rのそれぞれと一層置きに
接続されている。高インピーダンス部9の電極7A,7
Bは外部端子3、4に接続している。
The length of each of the internal electrodes 5L and 5R and the electrodes 7A and 7B is within 1/3 of the length of the piezoelectric transformer in the longitudinal direction (left-right direction on the paper). The external terminals 1L, 2L and 1R, 2R are connected to the low impedance portion 8
The internal electrodes 5L and 5R of L and 8R are connected to each other by one layer. Electrodes 7A, 7 of the high impedance part 9
B is connected to the external terminals 3 and 4.

【0016】本発明の圧電磁器トランスは、厚み方向に
分極した圧電磁器板を積み重ねた構造であり、長手方向
の縦振動3次モードで動作する新規な圧電磁器トランス
である。本発明に基づく圧電トランスは図1に示す振動
速度分布及び応力分布から明らかなように、長さ縦3次
モードで動作させたとき、最も効率よく動作する。横効
果長さ縦振動モードで動作する本圧電トランスの振動応
力は、周知の如く、長さ方向に張力あるいは圧縮力が発
生し、内部電極5L及び5Rの積層方向とは互いに直角
である。すなわち、構造的に最も弱い内部電極の積層方
向に振動応力が加わらない構成となっているので、ハイ
パワー動作時にあっても十分強度を保持することができ
る長所がある。
The piezoelectric ceramic transformer of the present invention has a structure in which piezoelectric ceramic plates polarized in the thickness direction are stacked, and is a novel piezoelectric ceramic transformer that operates in the longitudinal longitudinal third-order mode. As apparent from the vibration velocity distribution and the stress distribution shown in FIG. 1, the piezoelectric transformer according to the present invention operates most efficiently when operated in the lengthwise third-order mode. As is well known, the oscillating stress of the present piezoelectric transformer operating in the transverse effect length longitudinal vibration mode is such that tension or compression force is generated in the longitudinal direction, and they are perpendicular to the laminating direction of the internal electrodes 5L and 5R. That is, since the structurally weakest structure is such that no vibration stress is applied in the stacking direction of the internal electrodes, there is an advantage that sufficient strength can be maintained even during high power operation.

【0017】次に、電極からの外部端子の取り出し方に
ついて述べる。長さ縦3次モードで動作する本圧電トラ
ンスには、振動のノード(節部)が3カ所存在する。振
動のノードは図1の左側から順に、低インピーダンス部
8Lの中央部、高インピーダンス部9の中央部及び低イ
ンピーダンス部8Rの中央部分にある。従って、高イン
ピーダンス部9からの外部端子3,4は、電極7A,7
Bが外部に露出しているので、通常のはんだ付けなどの
方法で取り出し可能である。一方、低インピーダンス部
8L(8R)からの外部端子1L,2L(1R,2R)
は、例えば電気泳動法などによって、圧電トランスの側
面に露出した各内部電極5L(5R)の露出部分を一層
置きに絶縁物層で覆い、残りの露出部分を一層置きに接
続するという構造によって、内部電極からの取り出しが
可能である。このような外部端子の取り出し方は、例え
ば内部電極の平面形状とセラミック層(圧電磁器層)の
平面形状とが同一である、いわゆる全面電極型の積層セ
ラミック圧電アクチュエータなどで通常用いられている
方法であり、本発明にも適用できる。或いは、本発明の
圧電トランスの低インピーダンス部8L,8Rの各内部
電極5L,5Rを、一部の側面露出部を除いてセラミッ
ク層より引っ込めた、いわゆる積層セラミックキャパシ
タ型の構造にするときは、この積層セラミックキャパシ
タで通常用いられている外部端子取り出し構造が本発明
に適用可能である。
Next, how to take out the external terminal from the electrode will be described. In this piezoelectric transformer that operates in the lengthwise third-order mode, there are three vibration nodes (nodes). The nodes of vibration are located in the center of the low impedance portion 8L, the center of the high impedance portion 9 and the center of the low impedance portion 8R in order from the left side of FIG. Therefore, the external terminals 3 and 4 from the high impedance portion 9 are connected to the electrodes 7A and 7A.
Since B is exposed to the outside, it can be taken out by a method such as normal soldering. On the other hand, the external terminals 1L, 2L (1R, 2R) from the low impedance portion 8L (8R)
Is a structure in which the exposed portions of the internal electrodes 5L (5R) exposed on the side surfaces of the piezoelectric transformer are covered with an insulating layer every other layer and the remaining exposed portions are connected to every other layer by, for example, an electrophoresis method. It can be taken out from the internal electrode. Such a method of taking out the external terminal is a method usually used in a so-called full-surface electrode type laminated ceramic piezoelectric actuator in which the planar shape of the internal electrode is the same as the planar shape of the ceramic layer (piezoelectric ceramic layer), for example. Therefore, the present invention can also be applied. Alternatively, when the internal electrodes 5L and 5R of the low impedance portions 8L and 8R of the piezoelectric transformer of the present invention are recessed from the ceramic layer except for a part of the exposed side surface, a so-called laminated ceramic capacitor type structure is used. The external terminal lead-out structure usually used in this multilayer ceramic capacitor can be applied to the present invention.

【0018】次に、本圧電トランスの駆動方法について
述べる、まず、左右端にある低インピーダンス部8L及
び8Rを駆動して、高インピーダンス部9から高電圧を
出力する駆動方法について述べる。図1の左右端にある
低インピーダンス部8L及び8Rに交流電圧を印加する
と、横効果電気機械結合係数k31を介して、電気エネル
ギーが機械振動エネルギーに変換される。このとき、長
さ縦3次モードを効率よく励振させるためには、左右両
端部の低インピーダンス部8L及び8Rを同相で駆動す
ることが重要である。また、左右両端部の低インピーダ
ンス部分の電気的結線は並列とした方が、低電圧で大電
流を投入することができる。しかも、積層セラミックキ
ャパシタや圧電アクチュエータなどの技術を適用すれ
ば、内部電極を薄く形成して電極間距離を小さくするこ
とが可能であるので、いわゆる低電圧ハイパワー駆動が
可能となる。即ち、積層セラミックキャパシタなどの技
術を本多層構造低インピーダンス部8L及び8Rに適用
すると、電極間距離を容易に50μm以下とすることが
可能であり、周知のローゼン型圧電トランスの駆動電圧
より著るしく小さな電圧で駆動が可能となるわけであ
る。
Next, a method of driving the piezoelectric transformer will be described. First, a method of driving the low impedance portions 8L and 8R at the left and right ends to output a high voltage from the high impedance portion 9 will be described. When an AC voltage is applied to the low impedance portions 8L and 8R at the left and right ends of FIG. 1, electric energy is converted into mechanical vibration energy via the lateral effect electromechanical coupling coefficient k 31 . At this time, in order to efficiently excite the longitudinal longitudinal third mode, it is important to drive the low impedance portions 8L and 8R at the left and right ends in the same phase. Further, if the electrical connections of the low impedance portions at the left and right ends are parallel, a large current can be applied at a low voltage. Moreover, by applying a technique such as a monolithic ceramic capacitor or a piezoelectric actuator, the internal electrodes can be formed thin and the distance between the electrodes can be reduced, so that so-called low-voltage high-power driving is possible. That is, when a technique such as a monolithic ceramic capacitor is applied to the low impedance portions 8L and 8R of the present multilayer structure, the distance between the electrodes can be easily reduced to 50 μm or less, which is higher than the drive voltage of a known Rosen type piezoelectric transformer. It can be driven with an extremely small voltage.

【0019】さらに、長さ縦3次モードで駆動された圧
電トランスの出力側高インピーダンス部9においては、
左右両端の低インピーダンス駆動部8L及び8Rとは逆
相の振動が励振され、横効果縦振動の結合係数k31を介
して高電圧が外部端子3,4から出力される。
Furthermore, in the output side high impedance portion 9 of the piezoelectric transformer driven in the lengthwise third order mode,
Vibrations of opposite phases to the low impedance drive units 8L and 8R at the left and right ends are excited, and a high voltage is output from the external terminals 3 and 4 via the coupling coefficient k 31 of the lateral effect vertical vibration.

【0020】尚、本圧電トランスから低電圧で大電流を
出力させるためには、前述の駆動の逆をたどれば容易に
可能であることは言うまでもない。即ち、本圧電トラン
スの中央に位置する高インピーダンス部9を駆動して、
両端部に位置する低インピーダンス部8L及び8Rを出
力部とすることにより低電圧、大電流を出力させること
ができる。
Needless to say, in order to output a large current with a low voltage from the piezoelectric transformer, it is possible to easily carry out the reverse operation of the above-mentioned driving. That is, by driving the high impedance portion 9 located at the center of the piezoelectric transformer,
By using the low impedance parts 8L and 8R located at both ends as output parts, low voltage and large current can be output.

【0021】本圧電磁器トランスの共振周波数近傍の集
中定数近似等価回路は、他の圧電トランスと同様に図2
に示される。図2において、Cd1 及びCd2 はそれぞ
れ、入力側及び出力側の制動容量である。A1 及びA2
は、入出力の力係数である。m,c及びrm はそれぞ
れ、長さ縦振動3次モードに関する等価質量,等価コン
プライアンス及び等価機械抵抗である。本発明の圧電磁
器トランスの入出力の力係数A1 及びA2 は、幅,厚さ
並びに駆動部の電極間の距離及び電極の層数で変化す
る。本発明に基づく圧電トランスのように駆動部がn層
の積層構造となっていると、その力係数A1 は単板のそ
れのn倍となり、1/nの低電圧で同じレベルの振動を
励振可能である。図2の等価回路から明らかなように、
一般に圧電トランスの出力電力Vout は、接続される負
荷の抵抗値によって変化し、負荷抵抗の値が大きいほど
out の値も大きくなる。また、エネルギー伝送効率も
負荷抵抗に依存し、圧電磁器トランスの出力インピーダ
ンスと整合した値の負荷以外では、伝送効率はさほど高
くない。本発明の圧電磁器トランスでは、トランス全体
の長さ,幅及び厚さ以外にも出力電極の面積或いは入力
電極の面積などに自由度があり、負荷と圧電磁器トラン
スの出力インピーダンスを整合させられる範囲が広いと
いう特長をもつ。
The lumped constant approximate equivalent circuit in the vicinity of the resonance frequency of this piezoelectric ceramic transformer is similar to that of other piezoelectric transformers, as shown in FIG.
Shown in. In FIG. 2, Cd 1 and Cd 2 are braking capacitances on the input side and the output side, respectively. A 1 and A 2
Is the input / output force coefficient. m, c, and r m are the equivalent mass, equivalent compliance, and equivalent mechanical resistance, respectively, for the third longitudinal longitudinal vibration mode. The input and output force coefficients A 1 and A 2 of the piezoelectric ceramic transformer of the present invention vary depending on the width, the thickness, the distance between the electrodes of the driving section, and the number of layers of the electrodes. When the driving part has a laminated structure of n layers like the piezoelectric transformer according to the present invention, the force coefficient A 1 thereof is n times that of a single plate, and the same level of vibration is generated at a low voltage of 1 / n. It can be excited. As is clear from the equivalent circuit of FIG.
Generally, the output power V out of the piezoelectric transformer changes depending on the resistance value of the connected load, and the larger the load resistance value, the larger the V out value. Further, the energy transmission efficiency also depends on the load resistance, and the transmission efficiency is not so high except for the load whose value matches the output impedance of the piezoelectric ceramic transformer. In the piezoelectric ceramic transformer of the present invention, in addition to the length, width, and thickness of the entire transformer, there is a degree of freedom in the area of the output electrode or the area of the input electrode, and the range in which the output impedance of the load and the piezoelectric ceramic transformer can be matched. Has a wide range.

【0022】また、本圧電磁器トランスは、図1から明
らかなように、入出力の外部端子がそれぞれ直流的に絶
縁された4端子構造である。従って、図6で示した3端
子型のローゼン型圧電トランスに比べて、周辺回路の自
由度を高くすることが可能である。
As is apparent from FIG. 1, the main piezoelectric ceramic transformer has a four-terminal structure in which the input and output external terminals are galvanically isolated. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom of the peripheral circuit as compared with the three-terminal type Rosen type piezoelectric transformer shown in FIG.

【0023】以上述べた如く、図1に示した本発明に基
づく圧電磁器トランスは、低入力電力で高出力を得るこ
とができ、かつ振動部の電極からはんだ付け等の方法で
端子を取り出すことが可能であるなど、数々の特徴があ
る。
As described above, in the piezoelectric ceramic transformer according to the present invention shown in FIG. 1, a high output can be obtained with a low input power, and terminals can be taken out from the electrodes of the vibrating portion by soldering or the like. There are many features such as

【0024】さらに、図1に示した圧電トランスより出
力電圧を高く取り出したい用途に対しては、図3に示し
たように、出力電極37A及び37Bを圧電トランス中
央部側面に設け、幅方向に分極させた構成にすることに
よって対応可能である。
Further, as shown in FIG. 3, the output electrodes 37A and 37B are provided on the side surface of the central portion of the piezoelectric transformer so that the output voltage is higher than that of the piezoelectric transformer shown in FIG. This can be dealt with by using a polarized configuration.

【0025】この構造によれば、図1に示した圧電トラ
ンスと同様に、横効果結合係数k31を介して出力電圧が
取り出されるが、圧電トランスの出力インピーダンスを
高く設定することができるので、図1に示した圧電トラ
ンスより高い出力電圧を取り出すことが可能となる。
According to this structure, as in the piezoelectric transformer shown in FIG. 1, the output voltage is taken out through the lateral effect coupling coefficient k 31 , but the output impedance of the piezoelectric transformer can be set high. It is possible to take out a higher output voltage than the piezoelectric transformer shown in FIG.

【0026】尚、図1に示した圧電トランスでは、出力
インピーダンスを高くしたい場合には、圧電トランスの
板厚を大きくするか或いは板幅を小さくすれば良いが、
図2に示した圧電トランスでは逆に、出力インピーダン
スを高くする場合、板厚を小さくした板幅を大きくする
ことになる。
In the piezoelectric transformer shown in FIG. 1, if it is desired to increase the output impedance, the plate thickness of the piezoelectric transformer may be increased or the plate width may be decreased.
On the contrary, in the piezoelectric transformer shown in FIG. 2, when the output impedance is increased, the plate thickness is decreased and the plate width is increased.

【0027】さらに、本発明に係わる圧電トランスで
は、入力側低インピーダンス部を3層あるいは5層、7
層などの奇数層にすれば、図4又は図5に示した如く、
入力側も出力側と同様な外部電極構造として、外部電極
が入力側の主面の大部分を覆うようにする事ができる。
図4中の電極41A,41B,42A及び42B並びに
図5中の電極51A,51B,52A及び52Bが、そ
の外部電極構造の入力側電極である。この場合、電極か
らの外部端子1L,2L及び1R,2Rの取り出しは、
この外部電極を利用すれば、図1,図2に示した構成の
圧電トランスに比べてさらに容易になる。
Further, in the piezoelectric transformer according to the present invention, the low impedance portion on the input side has three layers, five layers, or seven layers.
If odd layers such as layers are used, as shown in FIG. 4 or FIG.
The input side may have the same external electrode structure as the output side, and the external electrode may cover most of the main surface of the input side.
The electrodes 41A, 41B, 42A and 42B in FIG. 4 and the electrodes 51A, 51B, 52A and 52B in FIG. 5 are the input side electrodes of the external electrode structure. In this case, the extraction of the external terminals 1L, 2L and 1R, 2R from the electrodes is
By using this external electrode, it becomes easier compared with the piezoelectric transformer having the configuration shown in FIGS.

【0028】[0028]

【実施例】本発明に基づく圧電磁器トランスの第1の実
施例として、図1に示した構成の圧電磁器トランスをグ
リーンシート法により作製した。圧電磁器の材料にはP
ZT(PbZrO3 −PbTiO3 )系圧電磁器を用い
た。また、内部電極はPtペーストを圧電材料のグリー
ンシート上にスクリーン印刷し、圧電材料と共に一体焼
成することにより形成した。尚、ここでは圧電磁器と内
部電極の材料としてPZT系圧電磁器およびPtを用い
たが、圧電性を有する圧電磁器材料およびそれと一体焼
成可能である電極材料であれば他の組合せでも良いこと
は言うまでもない。
EXAMPLE As a first example of the piezoelectric ceramic transformer according to the present invention, a piezoelectric ceramic transformer having the structure shown in FIG. 1 was produced by a green sheet method. The material of the piezoelectric ceramic is P
ZT was used (PbZrO 3 -PbTiO 3) based piezoelectric ceramic. Further, the internal electrodes were formed by screen-printing a Pt paste on a green sheet of a piezoelectric material and integrally firing it together with the piezoelectric material. Although PZT-based piezoelectric ceramics and Pt were used as the materials for the piezoelectric ceramics and the internal electrodes here, it goes without saying that other combinations may be used as long as they are piezoelectric ceramic materials and electrode materials that can be integrally fired with them. Yes.

【0029】低インピーダンス部8L,8Rはそれぞ
れ、活性な圧電磁器層6L,6Rが4層、内部電極5
L,5Rが5層交互に積層され、更に上下に1層ずつの
不活性な圧電磁器層をもつ積層構造である。各圧電磁器
層6L,6Rの厚さを0.2mmとし、全体の厚さを
1.2mmとした。焼成後、全体の長さ30mm、幅7
mmの寸法に切断した。
Each of the low impedance portions 8L and 8R has four active piezoelectric ceramic layers 6L and 6R and an internal electrode 5 respectively.
This is a laminated structure in which L and 5R are alternately laminated in five layers, and further one inactive piezoelectric ceramic layer is provided on each of the upper and lower layers. The thickness of each piezoelectric ceramic layer 6L, 6R was 0.2 mm, and the total thickness was 1.2 mm. After firing, overall length 30 mm, width 7
It was cut to a size of mm.

【0030】低インピーダンス部8L,8Rには、内部
電極5L,5Rの側面露出部に、電気泳動法により1層
置きに左右交互に、絶縁体としてのガラスを付着させた
後、Agペーストを塗布し、更に、高インピーダンス部
9に対しては、上下主面にAgペーストを塗布した後、
焼成して外部電極を形成した。これらの外部電極は、塗
布・焼成以外の方法、例えば蒸着法やスパッタ法を用い
てAg以外の導電性材料の薄膜を形成しても一向に構わ
ない。
In the low impedance portions 8L and 8R, glass as an insulator is applied to the exposed side surfaces of the internal electrodes 5L and 5R alternately every other layer by electrophoretic method, and then Ag paste is applied. Further, for the high impedance portion 9, after applying Ag paste on the upper and lower main surfaces,
It was fired to form an external electrode. These external electrodes may be formed by forming a thin film of a conductive material other than Ag using a method other than coating and baking, such as vapor deposition or sputtering.

【0031】その後、低インピーダンス部8L,8R及
び高インピーダンス部9ともに、100℃の絶縁油中に
おいて4kV/mmの電圧を印加して分極処理を施し
た。さらに、外部電極のそれぞれに導線をはんだ付けし
た。このとき、外部電極との接続点が振動の節となるよ
うに、低インピーダンス部8L,8Rでは圧電磁器トラ
ンスの両端から5mm内側の位置にはんだ付けし、高イ
ンピーダンス部9では圧電トランス全体の中央部にはん
だ付けした。尚、ここでは昇圧比を高くするために、2
つの低インピーダンス部から取り出した端子1L,2L
及び1Rと2Rを並列に接続したが、直列に接続しても
トランスとして機能することは言うまでもない。
After that, the low impedance portions 8L and 8R and the high impedance portion 9 were polarized by applying a voltage of 4 kV / mm in insulating oil at 100 ° C. Further, a conductive wire was soldered to each of the external electrodes. At this time, the low impedance parts 8L and 8R are soldered to positions 5 mm inside from both ends of the piezoelectric ceramic transformer, and the high impedance part 9 is the center of the entire piezoelectric transformer so that the connection points with the external electrodes become nodes of vibration. Soldered to the part. Here, in order to increase the boost ratio, 2
Terminals 1L and 2L taken out from two low impedance parts
Although 1R and 2R are connected in parallel, it goes without saying that they function as a transformer even if they are connected in series.

【0032】この圧電磁器トランスの長さ縦振動3次モ
ードの共振周波数は、アドミタンスの周波数特性から1
48kHzと測定された。この圧電磁器トランスに高電
圧用途としては比較的低抵抗である100kΩの負荷抵
抗を接続したところ、入力電圧10Vに対して420V
の出力電圧が得られ、このときの出力電力は1.8Wで
あった。
The resonance frequency of the third longitudinal longitudinal vibration mode of this piezoelectric ceramic transformer is 1 from the frequency characteristic of admittance.
It was measured at 48 kHz. When a load resistance of 100 kΩ, which is a relatively low resistance for high voltage applications, is connected to this piezoelectric ceramic transformer, 420 V is input for an input voltage of 10 V.
Was obtained, and the output power at this time was 1.8W.

【0033】また、この実施例による圧電磁器トランス
100個を連続2000時間駆動したが、外部電極の剥
離や特性の異常が認められた試料は1個も無かった。
Although 100 piezoelectric ceramic transformers according to this example were continuously driven for 2000 hours, none of the samples showed peeling of the external electrodes or abnormal characteristics.

【0034】尚、この圧電磁器トランスは図4に示す様
に、低インピーダンス部から上下の圧電不活性層を無く
し、奇数層の圧電活性層5L,5Rと、内部電極と、低
インピーダンス部の上下主面に設けた外部電極41A,
41B,42A,42Bとで構成し、上下主面から外部
端子1L,2L,1R,2Rへの電気接続を取ることが
できる。この場合、積層セラミックコンデンサと同じよ
うに内部電極6L,6Rが交互に異なる側面まで達する
ように配置し、側面にAgペーストを塗布、焼成する事
により、外部電極41A,41B,42A,42Bを形
成できる。そのため外部端子1L,2L,1R,2Rを
上下主面から取り出せるので、実装上の自由度が増す。
実際に作製した活性層が3層の圧電トランスにおいて、
100kΩの負荷抵抗を接続したところ、入力電圧10
Vに対して370Vの出力電圧が得られ、このときの出
力電力は1.4Wであった。
As shown in FIG. 4, this piezoelectric ceramic transformer eliminates the upper and lower piezoelectric inactive layers from the low impedance portion, and odd-numbered piezoelectric active layers 5L and 5R, the internal electrodes, and the upper and lower portions of the low impedance portion. External electrode 41A provided on the main surface,
41B, 42A, 42B, and electrical connection can be established from the upper and lower main surfaces to the external terminals 1L, 2L, 1R, 2R. In this case, the external electrodes 41A, 41B, 42A, 42B are formed by arranging the internal electrodes 6L, 6R so as to reach different side surfaces alternately like the monolithic ceramic capacitor, and applying Ag paste on the side surfaces and firing. it can. Therefore, the external terminals 1L, 2L, 1R, 2R can be taken out from the upper and lower main surfaces, so that the degree of freedom in mounting is increased.
In a piezoelectric transformer with three active layers,
When a load resistance of 100 kΩ is connected, input voltage 10
An output voltage of 370 V was obtained with respect to V, and the output power at this time was 1.4 W.

【0035】続いて、図3に示すような、高インピーダ
ンス部を幅方向に分極した構造の第2の実施例の圧電ト
ランスを作製した。圧電磁器層と内部電極とを一体焼成
する方法は実施例1と同じである。ここでは、全体の寸
法を長さ30mm、幅4mm、厚さ1.2mmとした。
低インピーダンス部8L,8Rには、実施例1と同じく
電気泳動法により側面にAg電極を形成した。高インピ
ーダンス部9には、側面にAgペーストを塗布し焼成す
る事により、外部電極37A,37Bを形成した。この
とき、低インピーダンス部8L,8Rの内部電極5L,
5Rと高インピーダンス部9の外部電極37A,37B
との間隔は、分極時に絶縁破壊が起きないように2mm
とした。これらの外部電極37A,37Bは、塗布・焼
成以外の方法、例えば蒸着法やスパッタ法を用いてAg
以外の導電性材料の薄膜を形成しても一向に構わない。
Subsequently, as shown in FIG. 3, a piezoelectric transformer of a second embodiment having a structure in which the high impedance portion was polarized in the width direction was produced. The method of integrally firing the piezoelectric ceramic layer and the internal electrode is the same as in the first embodiment. Here, the overall dimensions are 30 mm in length, 4 mm in width, and 1.2 mm in thickness.
The Ag electrodes were formed on the side surfaces of the low impedance portions 8L and 8R by the electrophoresis method as in the first embodiment. External electrodes 37A and 37B were formed on the high impedance portion 9 by applying Ag paste on the side surface and baking the paste. At this time, the internal electrodes 5L, 8L of the low impedance portions 8L, 8R,
5R and external electrodes 37A and 37B of the high impedance part 9
The distance between and is 2 mm to prevent dielectric breakdown during polarization.
And These external electrodes 37A and 37B are formed by Ag using a method other than coating and baking, such as vapor deposition or sputtering.
It does not matter if a thin film of a conductive material other than the above is formed.

【0036】その後、低インピーダンス部8L,8R及
び高インピーダンス部9ともに、100℃の絶縁油中に
おいて4kV/mmの電圧を印加して分極処理を施し
た。さらに、外部電極のそれぞれに導線をはんだ付けし
た。このとき、外部電極との接続点が振動の節となるよ
うに、低インピーダンス部8L,8Rでは圧電磁器トラ
ンスの両端から5mm内側の位置にはんだ付けし、高イ
ンピーダンス部では圧電トランス全体の中央部にはんだ
付けした。尚、ここでは昇圧比を高くするため2つの低
インピーダンス部から取り出した端子1Lと2L及び1
Rと2Rを並列に接続したが、直列に接続してもトラン
スとして機能することは言うまでもない。
After that, both the low impedance portions 8L and 8R and the high impedance portion 9 were subjected to polarization treatment by applying a voltage of 4 kV / mm in insulating oil at 100 ° C. Further, a conductive wire was soldered to each of the external electrodes. At this time, so that the connection point with the external electrode becomes a node of vibration, the low impedance portions 8L and 8R are soldered to positions 5 mm inside from both ends of the piezoelectric ceramic transformer, and the high impedance portion is centered on the entire piezoelectric transformer. Soldered to. Here, in order to increase the boosting ratio, terminals 1L, 2L and 1 taken out from the two low impedance parts are used.
Although R and 2R are connected in parallel, it goes without saying that even if they are connected in series, they function as a transformer.

【0037】この圧電磁器トランスの長さ縦振動3次モ
ードの共振周波数は、アドミタンスの周波数特性から1
7kHzと測定された。この圧電磁器トランスに高電圧
用途としては比較的低抵抗である100kΩの負荷抵抗
を接続したところ、入力電圧10Vに対して530Vの
出力電圧が得られ、このときの出力電力は2.8Wであ
った。
The resonance frequency of the third longitudinal longitudinal vibration mode of this piezoelectric ceramic transformer is 1 from the frequency characteristic of admittance.
It was measured at 7 kHz. When a load resistance of 100 kΩ, which is a relatively low resistance for high voltage applications, is connected to this piezoelectric ceramic transformer, an output voltage of 530 V is obtained for an input voltage of 10 V, and the output power at this time is 2.8 W. It was

【0038】また、この実施例による圧電磁器トランス
100個を連続2000時間駆動したが、外部電極の剥
離や特性の異常が認められた試料は1個も無かった。
Although 100 piezoelectric ceramic transformers according to this example were continuously driven for 2000 hours, none of the samples showed peeling of the external electrodes or abnormal characteristics.

【0039】尚、この圧電磁器トランスは図5に示す様
に、低インピーダンス部から上下の圧電不活性層を無く
し、奇数層の圧電活性層と、内部電極と、各低インピー
ダンス部の上下主面に設けた外部電極51A,51B,
52A,52Bとで構成すれば、上下主面から外部端子
1L,2L,1R,2Rへの電気接続を取ることができ
る。この場合、積層セラミックコンデンスにおけると同
じように内部電極6が交互に異なる側面まで達するよう
に配置し、側面にAgペーストを塗布、焼成する事によ
って外部電極51A,51B,52A,52Bを形成で
きる。そのため外部端子1L,2L,1R,2Rを上下
主面から取り出せるので、実装上の自由度が増す。実際
に作製した活性層が3層の圧電トランスにおいて、10
0kΩの負荷抵抗を接続したところ、入力電圧10Vに
対して480Vの出力電圧が得られ、このときの出力電
力は2.3Wであった。
As shown in FIG. 5, this piezoelectric ceramic transformer eliminates the upper and lower piezoelectric inactive layers from the low impedance portion, and odd-numbered piezoelectric active layers, internal electrodes, and the upper and lower main surfaces of each low impedance portion. External electrodes 51A, 51B provided on the
With 52A and 52B, it is possible to establish electrical connection from the upper and lower main surfaces to the external terminals 1L, 2L, 1R and 2R. In this case, the external electrodes 51A, 51B, 52A, and 52B can be formed by arranging the internal electrodes 6 so as to reach different side surfaces alternately as in the laminated ceramic condenser, and applying Ag paste to the side surfaces and firing. Therefore, the external terminals 1L, 2L, 1R, 2R can be taken out from the upper and lower main surfaces, so that the degree of freedom in mounting is increased. In a piezoelectric transformer with three layers of active layers actually manufactured, 10
When a load resistance of 0 kΩ was connected, an output voltage of 480 V was obtained for an input voltage of 10 V, and the output power at this time was 2.3 W.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上述べた如く、本発明に従った圧電磁
器トランスは、低入力電圧でハイパワー駆動が可能であ
り容易に高電圧を取り出すことができる。しかも負荷の
インピーダンスとの整合も良いことから、特性に優れ、
且つ高信頼性を有しているなど従来の圧電トランスには
ない長所があり工業的価値も多大である。
As described above, the piezoelectric ceramic transformer according to the present invention can be driven with high power at a low input voltage and can easily take out a high voltage. Moreover, because it matches well with the impedance of the load, it has excellent characteristics,
In addition, it has advantages that conventional piezoelectric transformers do not have, such as high reliability, and has a great industrial value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による圧電磁器トランス
の構造,動作時の振動速度分布および応力分布を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a piezoelectric ceramic transformer according to a first embodiment of the present invention, a vibration velocity distribution during operation, and a stress distribution.

【図2】本発明の圧電磁器トランスの集中定数等価回路
図である。
FIG. 2 is a lumped constant equivalent circuit diagram of the piezoelectric ceramic transformer of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例による圧電磁器トランス
の構造,動作時の振動速度分布および応力分布を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a structure of a piezoelectric ceramic transformer according to a second embodiment of the present invention, and a vibration velocity distribution and a stress distribution during operation.

【図4】本発明の第1の実施例の変形例の構造を示す斜
視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing the structure of a modification of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例の変形例の構造を示す斜
視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the structure of a modification of the second embodiment of the present invention.

【図6】従来の圧電磁器トランスの一例としてのローゼ
ン型圧電トランスの構造を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a structure of a Rosen type piezoelectric transformer as an example of a conventional piezoelectric ceramic transformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1L,1R,2L,2R,3,4 外部端子 5L,5R 内部電極 6L,6R 圧電磁器層 7A,7B,37A,37B 電極 41A,41B,42A,42B,51A,51B,5
2A,52B 電極 8L,8R 低インピーダンス部 9 高インピーダンス部 61 駆動部 62 発電部 63,64,65 電極 66,67,68 外部端子
1L, 1R, 2L, 2R, 3, 4 External terminal 5L, 5R Internal electrode 6L, 6R Piezoelectric ceramic layer 7A, 7B, 37A, 37B Electrode 41A, 41B, 42A, 42B, 51A, 51B, 5
2A, 52B Electrodes 8L, 8R Low impedance part 9 High impedance part 61 Drive part 62 Power generation part 63, 64, 65 Electrode 66, 67, 68 External terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 武志 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takeshi Inoue 5-7-1, Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 長さ方向の二つの端面のそれぞれからそ
れぞれ最大で全圧電磁器トランス長の3分の1以下の部
分に、内部電極と圧電磁器層とが板厚方向に交互に複数
積層されてなり、各内部電極をはさんで対向する各圧電
磁器層どうしが積層方向軸に関して互いに逆向きに分極
処理されている構造の二つの低インピーダンス部を備
え、 長さ方向の中央部には、前記板厚方向軸に垂直な相対向
する二つの面上に相対向する一対の電極を有しその一対
の電極間の圧電磁器層が前記板厚方向に分極処理されて
いる構造の高インピーダンス部を備えてなり、長さ縦3
次モードで動作することを特徴とする圧電磁器トラン
ス。
1. A plurality of internal electrodes and piezoelectric ceramic layers are alternately laminated in the plate thickness direction on the maximum one-third or less of the total piezoelectric ceramic transformer length from each of the two end faces in the length direction. The piezoelectric ceramic layers facing each other sandwiching each internal electrode are provided with two low impedance parts having a structure in which they are polarized in opposite directions with respect to the stacking direction axis. A high impedance portion having a structure in which a pair of electrodes facing each other on two surfaces facing each other perpendicular to the axis in the plate thickness direction and a piezoelectric ceramic layer between the pair of electrodes are polarized in the plate thickness direction. Is equipped with a length of 3
A piezoelectric ceramic transformer that operates in the next mode.
【請求項2】 長さ方向の二つの端面のそれぞれからそ
れぞれ最大で全圧電磁器トランス長の3分の1以下の部
分に、内部電極と圧電磁器層とが板厚方向に交互に複数
積層されてなり、各内部電極をはさんで対向する各圧電
磁器層どうしが積層方向軸に関して互いに逆向きに分極
処理されている構造の二つの低インピーダンス部を備
え、 長さ方向の中央部には、板幅方向軸に垂直な相対向する
二つの面上に相対向する一対の電極を有しその一対の電
極間の圧電磁器層が前記板幅方向に分極処理されている
構造の高インピーダンス部を備えてなり、長さ縦3次モ
ードで動作することを特徴とする圧電磁器トランス。
2. A plurality of internal electrodes and piezoelectric ceramic layers are alternately laminated in the plate thickness direction on the maximum one-third or less of the total piezoelectric ceramic transformer length from each of the two end faces in the length direction. The piezoelectric ceramic layers facing each other sandwiching each internal electrode are provided with two low impedance parts having a structure in which they are polarized in opposite directions with respect to the stacking direction axis. A high impedance part having a structure in which a pair of electrodes facing each other on two surfaces facing each other perpendicular to the axis in the plate width direction and a piezoelectric ceramic layer between the pair of electrodes are polarized in the plate width direction A piezoelectric ceramic transformer, which is equipped with and operates in a third-longitudinal longitudinal mode.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の圧電磁器
トランスを駆動する方法であって、前記二つの低インピ
ーダンス部を入力部とし、前記高インピーダンス部を出
力部とする駆動方法において、 前記低インピーダンス部のそれぞれに、それぞれを構成
する各内部電極が一層置きに同電位となるようにして交
流の入力電圧を与えると共に、二つの低インピーダンス
部を同相で駆動し、前記高インピーダンス部から出力電
圧を取り出すことを特徴とする圧電磁器トランスの駆動
方法。
3. A method for driving a piezoelectric ceramic transformer according to claim 1, wherein the two low impedance parts are input parts and the high impedance part is an output part. An AC input voltage is applied to each of the low-impedance portions so that the internal electrodes forming each of them have the same potential every other layer, and the two low-impedance portions are driven in the same phase and output from the high-impedance portion. A method for driving a piezoelectric ceramic transformer, which is characterized by extracting a voltage.
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