JPH07193293A - 圧電トランスおよびその駆動方法 - Google Patents
圧電トランスおよびその駆動方法Info
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- JPH07193293A JPH07193293A JP4027040A JP2704092A JPH07193293A JP H07193293 A JPH07193293 A JP H07193293A JP 4027040 A JP4027040 A JP 4027040A JP 2704092 A JP2704092 A JP 2704092A JP H07193293 A JPH07193293 A JP H07193293A
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- piezoelectric
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/40—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and electrical output, e.g. functioning as transformers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】特に、安心して使え、かつ使い安い圧電トラン
スを提供することが本発明の目的である。従来の圧電ト
ランスは作動するときのノイズが大きかったり、変成比
の選択に大きな制限があったり、信頼性、安全上大きな
問題点があった。 【構成】以下の構成を組み合わせて実現する。 機械振動の節点を含む両端部分に駆動部５を設ける。 駆動部の分極方向を変える。 両駆動部に逆相、あるいは同相の入力 機械振動の節点を含む中央部分に発電部６を設ける。 高次の振動モードを利用する。 発電電圧が加算されるように分極の向きを設定する。 駆動部、発電部の振動の節点に支持具７および９を兼
ねた電気端子を設ける。
スを提供することが本発明の目的である。従来の圧電ト
ランスは作動するときのノイズが大きかったり、変成比
の選択に大きな制限があったり、信頼性、安全上大きな
問題点があった。 【構成】以下の構成を組み合わせて実現する。 機械振動の節点を含む両端部分に駆動部５を設ける。 駆動部の分極方向を変える。 両駆動部に逆相、あるいは同相の入力 機械振動の節点を含む中央部分に発電部６を設ける。 高次の振動モードを利用する。 発電電圧が加算されるように分極の向きを設定する。 駆動部、発電部の振動の節点に支持具７および９を兼
ねた電気端子を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種の高電圧電源に用い
られる圧電トランスに係り、中でも高信頼度、小型化を
要求せれる小型・高電圧電源に関するものである。
られる圧電トランスに係り、中でも高信頼度、小型化を
要求せれる小型・高電圧電源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は複写機や、液晶のバックライトに
用いられている高電圧発生用トランスは殆どの場合電磁
式の巻き線トランスであった。
用いられている高電圧発生用トランスは殆どの場合電磁
式の巻き線トランスであった。
【０００３】一方、巻き線トランスとは全く動作原理の
異なる圧電トランスが、提案されている。この圧電トラ
ンスは図８に代表的な構造例を示す。図８において、１
は圧電体であり、この圧電体の上下面には電極２および
３が被着形成されている。さらに、駆動部の圧電体は厚
み方向に、発電部は長さ方向に分極処理をする。両電極
間４に入力の交流電圧が加えられる。この入力電圧が加
えられる部分５は駆動部と称する。
異なる圧電トランスが、提案されている。この圧電トラ
ンスは図８に代表的な構造例を示す。図８において、１
は圧電体であり、この圧電体の上下面には電極２および
３が被着形成されている。さらに、駆動部の圧電体は厚
み方向に、発電部は長さ方向に分極処理をする。両電極
間４に入力の交流電圧が加えられる。この入力電圧が加
えられる部分５は駆動部と称する。
【０００４】他方、駆動部以外の部分６は発電部と称す
る。この発電部の端面には電極７が被着形成されてい
る。この電極７と電極３間８から出力が得られる。ま
た、圧電トランスの固定方法として、長手方向の縦振動
の共振時の節点に支持具９を装着して、支持固定する。
る。この発電部の端面には電極７が被着形成されてい
る。この電極７と電極３間８から出力が得られる。ま
た、圧電トランスの固定方法として、長手方向の縦振動
の共振時の節点に支持具９を装着して、支持固定する。
【０００５】この状態で、４に圧電体１の長手方向の縦
振動の共振周波数を有する交流電圧を印加すると、圧電
体は機械的な共振をする。この結果、発電部より、入力
電圧と同じ周波数の高電圧が出力される。
振動の共振周波数を有する交流電圧を印加すると、圧電
体は機械的な共振をする。この結果、発電部より、入力
電圧と同じ周波数の高電圧が出力される。
【０００６】図８に示す圧電トランスは駆動部、発電部
もそれらの電極での接続は振動の節点でない。この為著
しく信頼性の低下を招いていることに鑑み、最近上記の
圧電トランスの欠点を大幅に改良する提案がある。図９
がこれを示す。図９に於いて、１は圧電体、２および３
は駆動部の電極、電極間４に入力電圧を加える。５、６
は各々駆動部、発電部である。７は発電部に設けられた
端子兼支持具である。電極３と電極７から出力８が得ら
れる。９、１０はそれぞれ駆動部に設けた下部、上部電
極端子である。この図に於いて、上向き、右向き、左向
きの矢印が前側面に示されている。これらの矢印が示す
ように発電部は厚さ方向で同じ向きに、発電部は長さ方
向で中心面で二分し、互いに逆向き分極されている。
もそれらの電極での接続は振動の節点でない。この為著
しく信頼性の低下を招いていることに鑑み、最近上記の
圧電トランスの欠点を大幅に改良する提案がある。図９
がこれを示す。図９に於いて、１は圧電体、２および３
は駆動部の電極、電極間４に入力電圧を加える。５、６
は各々駆動部、発電部である。７は発電部に設けられた
端子兼支持具である。電極３と電極７から出力８が得ら
れる。９、１０はそれぞれ駆動部に設けた下部、上部電
極端子である。この図に於いて、上向き、右向き、左向
きの矢印が前側面に示されている。これらの矢印が示す
ように発電部は厚さ方向で同じ向きに、発電部は長さ方
向で中心面で二分し、互いに逆向き分極されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図８、および図９に示
すような圧電トランスは小型で、高電圧が発生でき、小
型化の要求の大きい液晶のバックライト用インバータ等
には極めて魅力的である。しかしながら、図９に示すよ
うな大幅に改善された圧電トランスでも以下のような大
きな問題点があった。
すような圧電トランスは小型で、高電圧が発生でき、小
型化の要求の大きい液晶のバックライト用インバータ等
には極めて魅力的である。しかしながら、図９に示すよ
うな大幅に改善された圧電トランスでも以下のような大
きな問題点があった。
【０００８】両端の駆動部を同位相で駆動するため、
直流電源からの駆動時には電源に対する負荷の時間変動
が大である。
直流電源からの駆動時には電源に対する負荷の時間変動
が大である。
【０００９】入力電圧を比較的大きくとる必要があ
り、選択に自由度が小さい。
り、選択に自由度が小さい。
【００１０】出力電圧についても変成比の選択の自由
度が小さい。
度が小さい。
【００１１】端子、支持点が少なく使用状態での振動
衝撃に不安があった。
衝撃に不安があった。
【００１２】以上の問題点を解決することが本発明の課
題である。
題である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明では前記の問題点
を解決するため、 機械振動の節点を含む両端部分に駆動部を設ける。
を解決するため、 機械振動の節点を含む両端部分に駆動部を設ける。
【００１４】駆動部の分極方向を変える。
【００１５】両駆動部に逆相、あるいは同相の入力 機械振動の節点を含む中央部分に発電部を設ける。
【００１６】高次の振動モードを利用する。
【００１７】発電電圧が加算されるように分極の向き
を設定する。
を設定する。
【００１８】駆動部、発電部の振動の節点に支持具を
兼ねた電気端子を設ける。 以上の諸手段を巧みに組み合わせることで、初めて可能
となる。
兼ねた電気端子を設ける。 以上の諸手段を巧みに組み合わせることで、初めて可能
となる。
【００１９】
【実施例】以下実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。ここで、以下の実施例で共通の事項をまとめて説明
する。
る。ここで、以下の実施例で共通の事項をまとめて説明
する。
【００２０】圧電トランス用素板 電気機械結合係数ｋ31が小さく、ｋ33が大きい圧電材料
として、ＮＥＰＥＣ８（商品名、トーキン製）の焼結体
を用いた。この焼結体を所要の形状に切削加工をして、
長板状にした。
として、ＮＥＰＥＣ８（商品名、トーキン製）の焼結体
を用いた。この焼結体を所要の形状に切削加工をして、
長板状にした。
【００２１】電極の形成 銀７５％，パラジウム２５％の銀−パラジウムペースト
を通常の厚膜スクリーン印刷法でパターン形成し、６０
０℃で焼き付けた。
を通常の厚膜スクリーン印刷法でパターン形成し、６０
０℃で焼き付けた。
【００２２】分極処理 １５０℃に加熱した絶縁油中で約１．５ＫＶ／ｍｍの直
流電界を加えて１５分間保持した。
流電界を加えて１５分間保持した。
【００２３】支持具取り付け 駆動部の支持具は厚さ０．１ｍｍの銅板を打ち抜いて作
製した。その長さは圧電トランス素板上に形成した電極
の幅とした。その幅は０．３ｍｍとした。この打ち抜き
銅板を振動の節点に相当する下面に電気溶接した。
製した。その長さは圧電トランス素板上に形成した電極
の幅とした。その幅は０．３ｍｍとした。この打ち抜き
銅板を振動の節点に相当する下面に電気溶接した。
【００２４】発電部の支持具は厚さ０．１ｍｍの銅板に
圧電トランス素板の長手方向の断面の形状より僅かに大
きい穴を打ち抜きで形成した。この打ち抜き銅板を支持
具とした。圧電トランス素板を前記の穴に差し込み、長
さ方向の縦振動の節点に相当する位置に被着形成された
銀−パラジウム電極に支持板を電気溶接で固定した。
圧電トランス素板の長手方向の断面の形状より僅かに大
きい穴を打ち抜きで形成した。この打ち抜き銅板を支持
具とした。圧電トランス素板を前記の穴に差し込み、長
さ方向の縦振動の節点に相当する位置に被着形成された
銀−パラジウム電極に支持板を電気溶接で固定した。
【００２５】端子取り付け 駆動部の上面の振動の節点に相当する位置の中央に厚さ
０．１ｍｍの銅板を０．３ｍｍ角に打ち抜き点溶接で固
定した。
０．１ｍｍの銅板を０．３ｍｍ角に打ち抜き点溶接で固
定した。
【００２６】
【実施例１】図１に示すようなλ／２の３倍モードの圧
電トランスを作製した。図１に於いて、１は圧電体、２
および３は駆動部の電極、電極間４に入力電圧を加え
る。５、６は各々駆動部、発電部である。７は発電部に
設けられた出力電極上に電気溶接された端子兼支持具で
ある。電極３と電極７から出力８が得られる。９、１０
はそれぞれ駆動部に設けた下部、上部電極端子である。
この図に於いて、上向き、右向き、左向きの矢印が前側
面に示されている。これらの矢印が示すように発電部は
厚さ方向で逆向きに、発電部は長さ方向で中心面で二分
し、互いに逆向き分極処理をした。
電トランスを作製した。図１に於いて、１は圧電体、２
および３は駆動部の電極、電極間４に入力電圧を加え
る。５、６は各々駆動部、発電部である。７は発電部に
設けられた出力電極上に電気溶接された端子兼支持具で
ある。電極３と電極７から出力８が得られる。９、１０
はそれぞれ駆動部に設けた下部、上部電極端子である。
この図に於いて、上向き、右向き、左向きの矢印が前側
面に示されている。これらの矢印が示すように発電部は
厚さ方向で逆向きに、発電部は長さ方向で中心面で二分
し、互いに逆向き分極処理をした。
【００２７】この図に示す両端の駆動部５、発電部６の
長さは何れもλ／２とし、全長７２．７ｍｍ、幅２２．
６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍとした。
長さは何れもλ／２とし、全長７２．７ｍｍ、幅２２．
６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍとした。
【００２８】２つの入力端４は互いに逆相で交流を入力
し、両出力端８は並列い出力した。この時の３次モード
の共振周波数は６４．４ｋＨｚで、出力インピーダンス
２１１ｋΩの時、入力４８Ｖに対して出力１３００Ｖで
あった。すなわち、８Ｗの出力を得た。
し、両出力端８は並列い出力した。この時の３次モード
の共振周波数は６４．４ｋＨｚで、出力インピーダンス
２１１ｋΩの時、入力４８Ｖに対して出力１３００Ｖで
あった。すなわち、８Ｗの出力を得た。
【００２９】また、直流電源のスイッチングによる圧電
トランスの駆動時に発生する電源ノイズを実測した。す
なわち、本実施例の圧電トランスは図６、従来の図９に
示すものは図７の構成で実測した。図６、図７におい
て、２１は直流電源、２２は平滑用の電解コンデンサ、
２３はチャークコイル、２４は電源保護用のバリスタ、
２５は電子式スイッチ、２６は圧電トランス、２７は負
荷抵抗である。
トランスの駆動時に発生する電源ノイズを実測した。す
なわち、本実施例の圧電トランスは図６、従来の図９に
示すものは図７の構成で実測した。図６、図７におい
て、２１は直流電源、２２は平滑用の電解コンデンサ、
２３はチャークコイル、２４は電源保護用のバリスタ、
２５は電子式スイッチ、２６は圧電トランス、２７は負
荷抵抗である。
【００３０】繰り返しパルス周波数がこれらの共振周波
数で、デューティが５０％となるように電子式スイッチ
をスイッチングした。この時、図６と、図７では駆動部
で消費する電極が等しくなるように電源電圧を調整し
た。
数で、デューティが５０％となるように電子式スイッチ
をスイッチングした。この時、図６と、図７では駆動部
で消費する電極が等しくなるように電源電圧を調整し
た。
【００３１】図６では両端の駆動部は互いに１８０°位
相がずれて、図７では両端駆動部は同時に同位相で電界
が加わっている。
相がずれて、図７では両端駆動部は同時に同位相で電界
が加わっている。
【００３２】この結果、出力は何れも殆ど同じであるこ
とが認められた。一方、直流電源１の出力変動を計測し
た。その結果、本実施例による場合の方が１桁以上軽減
されることが観測できた。
とが認められた。一方、直流電源１の出力変動を計測し
た。その結果、本実施例による場合の方が１桁以上軽減
されることが観測できた。
【００３３】この実施例による圧電トランスの信頼性試
験として、相対性湿度８５％温度８０℃の雰囲気中で連
続稼働試験を２万時間行った。その結果、２５０個の試
験体で特性に異状の認められるものは１個も認められな
かった。
験として、相対性湿度８５％温度８０℃の雰囲気中で連
続稼働試験を２万時間行った。その結果、２５０個の試
験体で特性に異状の認められるものは１個も認められな
かった。
【００３４】
【実施例２】図２に示すようなλ／２の５倍モードの圧
電トランスを作製した。この図に示す番号は何れも実施
例１と同様である。この図で前側面に矢印が示すように
駆動部は厚さ方向で逆向きに分極処理をした。また、発
電部は中心面から距離λ／４の２領域とそれらに隣接す
るλ／２の領域の４領域に分割し、互いに隣接する領域
内の分極の向きが長さ方向で互いに逆向きとなるように
分極処理を施した。
電トランスを作製した。この図に示す番号は何れも実施
例１と同様である。この図で前側面に矢印が示すように
駆動部は厚さ方向で逆向きに分極処理をした。また、発
電部は中心面から距離λ／４の２領域とそれらに隣接す
るλ／２の領域の４領域に分割し、互いに隣接する領域
内の分極の向きが長さ方向で互いに逆向きとなるように
分極処理を施した。
【００３５】この図に示す両端の駆動部５の長さはそれ
ぞれλ／２、全発電部６の長さは１．５λとし、全長１
２１．２ｍｍ、幅２２．６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍとし
た。
ぞれλ／２、全発電部６の長さは１．５λとし、全長１
２１．２ｍｍ、幅２２．６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍとし
た。
【００３６】入力部には逆相で交流を入力し、出力端は
両端子９と端子７とを並列に出力した。この時の５次モ
ードの共振周波数は６４．４ｋＨｚで、出力インピーダ
ンス２１１ｋΩの時、入力１６Ｖに対して出力１３００
Ｖであった。すなわち、８Ｗの出力を得た。
両端子９と端子７とを並列に出力した。この時の５次モ
ードの共振周波数は６４．４ｋＨｚで、出力インピーダ
ンス２１１ｋΩの時、入力１６Ｖに対して出力１３００
Ｖであった。すなわち、８Ｗの出力を得た。
【００３７】この実施例による圧電トランスの信頼性試
験として、相対性湿度８５％温度８０℃の雰囲気中で連
続稼働試験を２万時間行った。その結果、２００個の試
験体で特性に異状の認められるものは１個も認められな
かった。
験として、相対性湿度８５％温度８０℃の雰囲気中で連
続稼働試験を２万時間行った。その結果、２００個の試
験体で特性に異状の認められるものは１個も認められな
かった。
【００３８】
【実施例３】図３に示すようなλ／２の７倍モードの圧
電トランスを作製した。この図に示す番号は何れも実施
例１と同様である。この図で前側面に矢印が示すように
発電部は厚さ方向で逆向きに分極処理をした。また、発
電部は中心面から距離λ／４の２領域とそれらに隣接す
る距離λ／２領域と、さらにそれらに隣接する距離λ／
２領域の６領域に分割し、互いに隣接する領域内の分極
の向きが長さ方向で互いに逆向きとなるように分極処理
を施した。
電トランスを作製した。この図に示す番号は何れも実施
例１と同様である。この図で前側面に矢印が示すように
発電部は厚さ方向で逆向きに分極処理をした。また、発
電部は中心面から距離λ／４の２領域とそれらに隣接す
る距離λ／２領域と、さらにそれらに隣接する距離λ／
２領域の６領域に分割し、互いに隣接する領域内の分極
の向きが長さ方向で互いに逆向きとなるように分極処理
を施した。
【００３９】この図に示す両端の駆動部５の長さはλ／
２、全発電部６の長さは２．５λとし、全長１６９．６
ｍｍ、幅２２．６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍとした。
２、全発電部６の長さは２．５λとし、全長１６９．６
ｍｍ、幅２２．６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍとした。
【００４０】入力部には逆相で交流を入力し、出力端は
両端子９と端子７とを並列に出力した。この時の７次モ
ードの共振周波数は６４．４ｋＨｚで、出力インピーダ
ンス２１１ｋΩの時、入力９．６Ｖに対して出力１３０
０Ｖであった。すなわち、８Ｗの出力を得た。
両端子９と端子７とを並列に出力した。この時の７次モ
ードの共振周波数は６４．４ｋＨｚで、出力インピーダ
ンス２１１ｋΩの時、入力９．６Ｖに対して出力１３０
０Ｖであった。すなわち、８Ｗの出力を得た。
【００４１】この実施例による圧電トランスの信頼性試
験として、相対性湿度８５％温度８０℃の雰囲気中で連
続稼働試験を２万時間行った。その結果、２００個の試
験体で特性に異状の認められるものは１個も認められな
かった。
験として、相対性湿度８５％温度８０℃の雰囲気中で連
続稼働試験を２万時間行った。その結果、２００個の試
験体で特性に異状の認められるものは１個も認められな
かった。
【００４２】標準的なプリント配線基板に本実施例の圧
電トランスの２個の端子９と端子７の底部を半田付けで
実装して、長さ・幅・厚さ方法の３方向について衝撃試
験を実施した。その結果、５００Ｇまでの衝撃に耐える
ことが明確になった。
電トランスの２個の端子９と端子７の底部を半田付けで
実装して、長さ・幅・厚さ方法の３方向について衝撃試
験を実施した。その結果、５００Ｇまでの衝撃に耐える
ことが明確になった。
【００４３】
【実施例４】図４に示すようなλ／２の９倍モードの圧
電トランスを作製した。この図に示す番号は何れも実施
例１と同様である。この図で前側面に矢印が示すように
発電部は厚さ方向で逆向きに分極処理をした。また、発
電部は中心面から距離λ／４の２領域とそれらに隣接す
る距離λ／２領域と、さらにそれらに隣接する距離λ／
２領域の８領域に分割し、互いに隣接する領域内の分極
の向きが長さ方向で互いに逆向きとなるように分極処理
を施した。
電トランスを作製した。この図に示す番号は何れも実施
例１と同様である。この図で前側面に矢印が示すように
発電部は厚さ方向で逆向きに分極処理をした。また、発
電部は中心面から距離λ／４の２領域とそれらに隣接す
る距離λ／２領域と、さらにそれらに隣接する距離λ／
２領域の８領域に分割し、互いに隣接する領域内の分極
の向きが長さ方向で互いに逆向きとなるように分極処理
を施した。
【００４４】この図に示す駆動部５の長さはλ／２、全
発電部６の長さは３．５λとし、全長２１８．１ｍｍ、
幅２２．６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍとした。
発電部６の長さは３．５λとし、全長２１８．１ｍｍ、
幅２２．６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍとした。
【００４５】入力部には逆相で交流を入力し、出力端は
中央の端子７と両端の２個の端子９とを並列に出力し
た。この時の９次モードの共振周波数は６４．４ｋＨｚ
で、出力インピーダンス２１１ｋΩの時、入力６．９Ｖ
に対して出力１３００Ｖであった。すなわち、８Ｗの出
力を得た。
中央の端子７と両端の２個の端子９とを並列に出力し
た。この時の９次モードの共振周波数は６４．４ｋＨｚ
で、出力インピーダンス２１１ｋΩの時、入力６．９Ｖ
に対して出力１３００Ｖであった。すなわち、８Ｗの出
力を得た。
【００４６】この実施例による圧電トランスの信頼性試
験として、相対性湿度８５％温度８０℃の雰囲気中で連
続稼働試験を２万時間行った。その結果、１００個の試
験体で特性に異状の認められるものは１個も認められな
かった。
験として、相対性湿度８５％温度８０℃の雰囲気中で連
続稼働試験を２万時間行った。その結果、１００個の試
験体で特性に異状の認められるものは１個も認められな
かった。
【００４７】標準的なプリント配線基板に本実施例の圧
電トランスを実装して、長さ・幅・厚さ方法の３方向に
ついて衝撃試験を実施した。その結果、５００Ｇまでの
衝撃に耐えることが明確になった。
電トランスを実装して、長さ・幅・厚さ方法の３方向に
ついて衝撃試験を実施した。その結果、５００Ｇまでの
衝撃に耐えることが明確になった。
【００４８】
【実施例５】図５に示すようなλ／２の５倍モードの圧
電トランスを作製した。この図に示す番号は何れも実施
例１と同様である。この図で前側面に矢印が示すように
駆動部は厚さ方向で同じ向きに分極処理をした。また、
発電部は中心面から距離λ／４の２領域とそれらに隣接
するλ／２の領域の４領域に分割し、互いに隣接する領
域内の分極の向きが長さ方向で互いに逆向きとなるよう
に分極処理を施した。
電トランスを作製した。この図に示す番号は何れも実施
例１と同様である。この図で前側面に矢印が示すように
駆動部は厚さ方向で同じ向きに分極処理をした。また、
発電部は中心面から距離λ／４の２領域とそれらに隣接
するλ／２の領域の４領域に分割し、互いに隣接する領
域内の分極の向きが長さ方向で互いに逆向きとなるよう
に分極処理を施した。
【００４９】この図に示す両端の駆動部５の長さはそれ
ぞれλ／２、全発電部６の長さは１．５λとし、全長１
２１．２ｍｍ、幅２２．６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍとし
た。
ぞれλ／２、全発電部６の長さは１．５λとし、全長１
２１．２ｍｍ、幅２２．６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍとし
た。
【００５０】入力部には同相で交流を入力し、出力端は
両端子９と端子７とを並列に出力した。この時の５次モ
ードの共振周波数は６４．４ｋＨｚで、出力インピーダ
ンス２１１ｋΩの時、入力１６Ｖに対して出力１３００
Ｖであった。すなわち、８Ｗの出力を得た。
両端子９と端子７とを並列に出力した。この時の５次モ
ードの共振周波数は６４．４ｋＨｚで、出力インピーダ
ンス２１１ｋΩの時、入力１６Ｖに対して出力１３００
Ｖであった。すなわち、８Ｗの出力を得た。
【００５１】この実施例による圧電トランスの信頼性試
験として、相対性湿度８５％温度８０℃の雰囲気中で連
続稼働試験を２万時間行った。その結果、１５０個の試
験体で特性に異状の認められるものは１個も認められな
かった。
験として、相対性湿度８５％温度８０℃の雰囲気中で連
続稼働試験を２万時間行った。その結果、１５０個の試
験体で特性に異状の認められるものは１個も認められな
かった。
【００５２】
【発明の効果】多くの場合、小型トランスは静電複写機
や液晶のバックライト等の機器に組み込まれ、本体機器
から直流電源を供給される。この場合、本体機器は多く
のサブシステムに同様の電源を供給している。従って、
電源を通じたノイズによる干渉が起きては大変面倒なこ
とになる。本発明の第１の効果は前記のノイズを従来の
圧電トランスに比べて１桁以上軽減されることにある。
や液晶のバックライト等の機器に組み込まれ、本体機器
から直流電源を供給される。この場合、本体機器は多く
のサブシステムに同様の電源を供給している。従って、
電源を通じたノイズによる干渉が起きては大変面倒なこ
とになる。本発明の第１の効果は前記のノイズを従来の
圧電トランスに比べて１桁以上軽減されることにある。
【００５３】さらに、高次の振動モードを必要に応じて
用いることで、共振周波数を変えることなく、変成比の
選択範囲が広いことである。すなわち、前記のように本
体機器から供給を受ける電圧には大きな制限がある。こ
の制限を解消しようとするときには極めて有効である。
さらにまた、入力電圧を一定とした時には、出力電圧を
振動モードの次数に従って大きくすることができ、この
点も極めて大きな利点となる。
用いることで、共振周波数を変えることなく、変成比の
選択範囲が広いことである。すなわち、前記のように本
体機器から供給を受ける電圧には大きな制限がある。こ
の制限を解消しようとするときには極めて有効である。
さらにまた、入力電圧を一定とした時には、出力電圧を
振動モードの次数に従って大きくすることができ、この
点も極めて大きな利点となる。
【００５４】加えて、実施例から本発明が極めて高信頼
性の昇圧トランスを提供するものであることは明白であ
る。従来の巻線型の電磁トランスは高湿高温中では必ず
短絡故障を生ずることは公知であった。しかし、本発明
は前記実施例からも明かな様に短絡故障を始め如何なる
故障も生じていない。これは本発明の圧電トランスの構
造が簡単なことと振動の次数個ある節点で必要箇所だけ
電気的接続が実施できる構造になっていることに起因し
ている。
性の昇圧トランスを提供するものであることは明白であ
る。従来の巻線型の電磁トランスは高湿高温中では必ず
短絡故障を生ずることは公知であった。しかし、本発明
は前記実施例からも明かな様に短絡故障を始め如何なる
故障も生じていない。これは本発明の圧電トランスの構
造が簡単なことと振動の次数個ある節点で必要箇所だけ
電気的接続が実施できる構造になっていることに起因し
ている。
【００５５】従来、優れた構造の圧電トランスが提案さ
れているにも拘らず工業的に広く利用されていないのは
電気的接続が不安定な機械振動の腹点で実施されていな
いことによる。さらに本発明では支持を機械振動の多箇
所の節点で確実に施すことができる点が安定性の向上に
役立っている。これらの難点を完全に克服したものが本
発明である。
れているにも拘らず工業的に広く利用されていないのは
電気的接続が不安定な機械振動の腹点で実施されていな
いことによる。さらに本発明では支持を機械振動の多箇
所の節点で確実に施すことができる点が安定性の向上に
役立っている。これらの難点を完全に克服したものが本
発明である。
【図１】本発明による圧電トランスの斜視図である。λ
／２の３倍モードの圧電トランスの図である。
／２の３倍モードの圧電トランスの図である。
【図２】本発明による圧電トランスの斜視図である。λ
／２の５倍モードの圧電トランスの図である。
／２の５倍モードの圧電トランスの図である。
【図３】本発明による圧電トランスの斜視図である。λ
／２の７倍モードの圧電トランスの図である。
／２の７倍モードの圧電トランスの図である。
【図４】本発明による圧電トランスの斜視図である。λ
／２の９倍モードの圧電トランスの図である。
／２の９倍モードの圧電トランスの図である。
【図５】本発明による圧電トランスの斜視図である。λ
／２の５倍モードの圧電トランスの図である。
／２の５倍モードの圧電トランスの図である。
【図６】圧電トランスの評価・駆動法の１例を示すもの
である。
である。
【図７】圧電トランスの評価・駆動法の１例を示すもの
である。
である。
【図８】従来の圧電トランス
【図９】従来の圧電トランス、λ／２の３倍モードの圧
電トランスの図である。
電トランスの図である。
１ 圧電体 ２ 駆動部電極 ３ 駆動部の下部電極 ４ ２電極と３電極間に加える入力 ５ 駆動部 ６ 発電部 ７ 発電部電極上の端子兼支持具 ８ 発電電極間出力 ９ 駆動電極下部端子 １０ 駆動電極上部端子 ２１ 直流電源 ２２ 平滑用の電解コンデンサ ２３ チョークコイル ２４ 電源保護用のバリスタ ２５ 電子式スイッチ ２６ 圧電トランス ２７ 負荷抵抗
Claims (8)
- 【請求項１】 長板状の圧電体と表面に形成した電極よ
りなる圧電トランスにおいて、圧電体の長さ方向の縦振
動の機械共振の波長λの１／２の３倍の振動モードで、
圧電体の駆動部を機械共振の節点を含む両端領域に、発
電部を機械共振の節点を含む中央領域に設け、かつ圧電
体の両端面より距離λ／２の二領域を厚さ方向の異なる
向きに分極した駆動部を有することを特徴とする圧電ト
ランス。 - 【請求項２】 長板状の圧電体と表面に形成した電極よ
りなる圧電トランスにおいて、圧電体の長さ方向の縦振
動の機械共振の波長λの１／２の５以上の奇数倍の振動
モードで、圧電体の駆動部を機械共振の節点を含む両端
領域に、発電部を機械共振の節点を含む中央部領域に設
けたことを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項３】 請求項２の圧電トランスにおいて、端面
より距離λ／２毎の領域に区分し、かつ中央の領域をλ
／４で２領域に細分する。両端の駆動部を除く領域内の
分極の方向を圧電体の長さ方向で隣接する領域内の分極
の向きを異なる向きとする発電部を有することを特徴と
する圧電トランス。 - 【請求項４】 請求項２の圧電トランスにおいて、圧電
体の両端面より距離λ／２の二領域を厚さ方向の異なる
向きに分極した駆動部を有することを特徴とする圧電ト
ランス。 - 【請求項５】 請求項２の圧電トランスにおいて、圧電
体の両端面より距離λ／２の二領域を厚さ方向の同じ向
きに分極した駆動部を有することを特徴とする圧電トラ
ンス。 - 【請求項６】 請求項１および２の圧電トランスにおい
て、駆動部および発電部共に圧電体の長さ方向の縦振動
の機械共振の節点に支持と電気的端子を兼ねた支持具を
取り付けることを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項７】 請求項５の圧電トランスにおいて、長板
状の圧電トランスの裏面側を駆動部と発電部の同電位電
極とし、上面側の両端の電極を駆動電極、中心部の電極
を発電部の電極とし、両駆動電極に同相の駆動電圧を印
加することを特徴とする圧電トランスの駆動方法。 - 【請求項８】 請求項１および請求項４の圧電トランス
において、長板状の圧電トランスの裏面側を駆動部と発
電部の同電位電極とし、上面側の両端の電極を駆動電
極、中心部の電極を発電部の電極とし、両駆動電極間に
逆相の電圧を印加することを特徴とする圧電トランスの
駆動方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4027040A JP2730378B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 圧電トランスおよびその駆動方法 |
| DE69318743T DE69318743T2 (de) | 1992-02-14 | 1993-02-15 | Piezoelektrischer Transformation sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen |
| EP93102353A EP0555887B1 (en) | 1992-02-14 | 1993-02-15 | Piezoelectric transformer and method for driving the same |
| US08/018,290 US5365141A (en) | 1992-02-14 | 1993-02-16 | Piezoelectric transformer and method for driving the same |
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|---|---|---|---|
| JP4027040A JP2730378B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 圧電トランスおよびその駆動方法 |
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|---|---|
| JPH07193293A true JPH07193293A (ja) | 1995-07-28 |
| JP2730378B2 JP2730378B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=12209957
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4027040A Expired - Lifetime JP2730378B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 圧電トランスおよびその駆動方法 |
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| EP (1) | EP0555887B1 (ja) |
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| DE (1) | DE69318743T2 (ja) |
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| US5757106A (en) * | 1995-09-29 | 1998-05-26 | Nec Corporation | Piezoelectric ceramic transformer having ring-shaped input electrodes put on piezoelectric ceramic plate |
| US5758397A (en) * | 1995-05-31 | 1998-06-02 | Nec Corporation | Process for making piezoelectric ceramic transformer having large voltage step-up ratio |
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| US5939818A (en) * | 1995-02-15 | 1999-08-17 | Nec Corporation | Piezoelectric transformer, its manufacturing method and its driving method |
| US6060819A (en) * | 1996-06-18 | 2000-05-09 | Nec Corporation | Piezoelectric transformer |
| WO2013080647A1 (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | 株式会社村田製作所 | 降圧回路及び該降圧回路を用いた受電装置 |
| WO2013080874A1 (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | 株式会社村田製作所 | 圧電トランス、圧電トランスモジュールおよびワイヤレス電力伝送システム |
| WO2014077000A1 (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-22 | 株式会社村田製作所 | 圧電トランス |
| CN104979466A (zh) * | 2014-04-07 | 2015-10-14 | 三星电机株式会社 | 压电变压器 |
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| DE69412247T2 (de) * | 1994-07-26 | 1999-05-06 | Nec Corp | Piezoelektrischer Transformator |
| JP2658904B2 (ja) | 1994-10-05 | 1997-09-30 | 日本電気株式会社 | 圧電トランス |
| EP0720246B1 (en) * | 1994-12-30 | 2000-05-10 | Mitsui Chemicals, Inc. | Piezoelectric transformer |
| US5811913A (en) * | 1995-06-22 | 1998-09-22 | Nec Corporation | Piezoelectric transformer having four-terminal structure |
| SE511083C2 (sv) * | 1995-12-06 | 1999-08-02 | Sumitomo Electric Industries | Förfarande för att förlänga glasförform |
| JPH09172211A (ja) * | 1995-12-20 | 1997-06-30 | Nec Corp | 圧電磁器トランス |
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| WO1998015985A1 (en) * | 1996-10-10 | 1998-04-16 | Philips Electronics N.V. | Piezo-electric transformer |
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| US6057633A (en) * | 1997-06-19 | 2000-05-02 | Nec Corporation | Piezoelectric transformer unit |
| JP3111946B2 (ja) * | 1997-10-24 | 2000-11-27 | 日本電気株式会社 | 圧電トランス |
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- 1992-02-14 JP JP4027040A patent/JP2730378B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-02-15 EP EP93102353A patent/EP0555887B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-15 DE DE69318743T patent/DE69318743T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-16 US US08/018,290 patent/US5365141A/en not_active Expired - Lifetime
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| DE69318743D1 (de) | 1998-07-02 |
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