JPH08107241A - 圧電トランス - Google Patents

圧電トランス

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JPH08107241A
JPH08107241A JP6241276A JP24127694A JPH08107241A JP H08107241 A JPH08107241 A JP H08107241A JP 6241276 A JP6241276 A JP 6241276A JP 24127694 A JP24127694 A JP 24127694A JP H08107241 A JPH08107241 A JP H08107241A
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JP
Japan
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piezoelectric transformer
piezoelectric
electrode
ceramic plate
piezoelectric ceramic
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Application number
JP6241276A
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English (en)
Inventor
Kenichi Goto
賢一 後藤
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Daishinku Corp
Original Assignee
Daishinku Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電トランス素子を多層化しても、われ等の
破壊が生じる原因となる段差のない構造で、しかも高い
入出力電圧に対応でき、しかも効率の良い圧電トランス
を提供する。 【構成】 圧電磁器板上の所定領域に電極を設け、その
圧電磁器板に駆動部分と発電部分とを画して設けた圧電
トランス素子を複数枚積層し、一体化してなり、その駆
動部分及び発電部分のそれぞれが互いに重ね合わされ、
各圧電磁器板の分極方向が隣接する駆動部分で互いに反
対方向を向き、発電部分でその駆動部分の分極方向に対
し直交する圧電トランスであり、この電極部分を除く圧
電磁器板上の少なくともその対向部にその電極とほぼ等
しい厚さのスペーサが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電トランスに関し、
更に詳しくは、圧電トランス素子を何層にも積層して形
成される圧電トランスに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の圧電トランスは、ローゼン型圧電
トランスに代表されるように、直方体の圧電磁器板をそ
の長手方向に例えば1/2に分割し、一方を駆動部、他
方を昇圧あるいは降圧のための発電部とする構成であっ
た。しかし、このローゼン型圧電トランスにおいて、昇
圧型の場合、高い駆動電圧が必要であり、かつ、十分な
出力電流を得るためには、大型化する必要があった。ま
た、降圧型の場合にも、十分な出力電流を得るために
は、昇圧型の場合同様、大型化する必要があった。
【0003】そこで、こうした問題に対応するものとし
て、特開平6−224484号公報に記載されているよ
うに、圧電磁器板に駆動部分と発電部分とを画して設け
た圧電トランス素子を2枚以上積層して一体化し、その
駆動部分同士と発電部分同士が互いに重ね合わされた構
造のものが提案されている。このいわゆる多層、並列駆
動の圧電トランスの開発によって、高電圧高出力を得る
ことができるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来例
では、この圧電トランス素子を何層にも積層することに
より、高電圧高出力が得られるようになったが、この圧
電トランス素子には圧電磁器板上の駆動部分に電極が印
刷されており、この電極の厚さ分、発電部分との段差が
生じた構成となっているため、積層する素子数が多くな
るに伴い、駆動部分と発電部分との段差がますます大き
くなる問題がある。このように段差が大きくなると、そ
の段差部分に応力が集中し、われ等の破壊が生じる恐れ
があること、また、異なった振動モードの励振によって
圧電トランスの効率低下を招くことが、新たな問題とな
ってきた。
【0005】本発明はこうした新たな問題点を解決する
ためになされたもので、圧電トランス素子を多層化して
も、われ等の破壊が生じる原因となる段差のない構造と
し、高い入出力電圧に対応でき、しかも効率の良い駆動
を実現することができる圧電トランスを提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、本発明の昇圧型の圧電トランスは、圧電磁器板
上の所定領域に電極を設け、その圧電磁器板に駆動部分
と発電部分とを画して設けた圧電トランス素子を複数枚
積層し、一体化してなるとともに、上記駆動部分及び発
電部分のそれぞれが互いに重ね合わされ、かつ、上記各
圧電磁器板の分極方向が隣接する駆動部分で互いに反対
方向を向き、発電部分で上記駆動部分の分極方向に対し
直交する圧電トランスにおいて、上記電極部分を除く上
記圧電磁器板上にその電極と等しい厚さのスペーサが形
成されていることによって特徴づけられている。
【0007】なお、上記のスペーサは、上記圧電磁器板
と同じ材質であることが好ましい。また、本発明の降圧
型の圧電トランスは、圧電磁器板上の所定領域に電極を
設け、その圧電磁器板に駆動部分と発電部分とを画して
設けた圧電トランス素子を複数枚積層し、一体化してな
るとともに、上記駆動部分及び発電部分のそれぞれが互
いに重ね合わされ、かつ、上記各圧電磁器板の分極方向
が隣接する発電部分で互いに反対方向を向き、駆動部分
で上記発電部分の分極方向に対し直交する圧電トランス
において、上記電極部分を除く上記圧電磁器板上の少な
くともその対向部にその電極とほぼ等しい厚さのスペー
サが形成されていることによって特徴づけられている。
【0008】なお、この場合にも、スペーサは、上記圧
電磁器板と同じ材質であることが好ましい。
【0009】
【作用】電極が形成されていない圧電磁器板上の少なく
ともその対向部に、この電極とほぼ等しい厚さのスペー
サが形成されることによって、圧電磁器板上において、
段差を生じることがなく、圧電トランス素子全体の厚み
は一様になる。したがって、この圧電トランス素子を何
層積層しても、厚みが一様な圧電トランスとなる。
【0010】また、スペーサが圧電磁器板と同じ材質で
あれば、電極を除き、圧電トランスを形成する材質は同
一となるので、異なった材質のスペーサを形成した場合
に比べ、異なる振動モードが発生する恐れがない。
【0011】
【実施例】図1は本発明実施例の構造を模式的に示す斜
視図である。図2は図1におけるX−X断面図で、入力
電極の接続を示すための図であり、図3はこの本発明実
施例であり、図4は図1の焼成前の状態を模式的に示す
斜視図である。
【0012】以下にこれらの図面を参照しながら、本発
明実施例を説明する。本発明実施例の圧電トランスは、
図3に示す圧電トランス素子M,Nが互いに交互に積層
されたものである。この圧電トランス素子M,Nは、そ
れぞれ圧電磁器板2上に一部切り欠き部を形成した電極
4が印刷されており、電極4は入力電極を構成してい
る。尚、最上層の圧電トランス素子には、出力電極4a
を設け、最下層の圧電トランス素子については、その両
面に電極4を設ける必要がある。また、圧電磁器板2上
に形成された電極4を除く圧電磁器板2上には、この圧
電磁器板2の材質と同一のスペーサ3,3a,3bがそ
れぞれ形成されている。これらのスペーサ3,3a,3
bのうち、スペーサ3a,3bは、電極4を接続するた
めの外部電極5a,5bとの絶縁を確保するために形成
されており、印刷された電極4と同等の厚さに形成され
ている。この厚さは、圧電磁器板2の厚さのほぼ1/1
0に形成されており、例えば、圧電磁器板2の厚さ、約
20μmに対し、電極4は2〜3μmの厚さとなってい
る。
【0013】これらのスペーサ3a,3b(電極4の切
り欠き部)は、それぞれ振動の節の部分の一方に互いに
対向する位置に形成されている。この圧電トランス素子
M,Nは、このようにスペーサの形成部分が異なってい
る点において相違しているが、電極4の形成部分は同じ
となっている。本発明の圧電トランスは、圧電トランス
素子を、図2に示すように、圧電トランス素子がM−N
−M−N−Mの順に積層された状態となっており、1層
おきに各入力電極が接続され、それぞれ外部電極5a,
5bにそれらの入力電極が引き出された構成となってい
る。なお、この外部電極5a,5bと、これらの外部電
極5a,5bにそれぞれ接続される内部の入力電極との
間隔t2 は、少なくとも圧電磁器板2の厚さt1 の厚み
分が確保されている。外部電極の位置を振動の節に施さ
ない場合についても、同様の間隔t2 が確保されてい
る。
【0014】以上の構成の本発明実施例は、以下に説明
する製造方法によって製造される。まず、圧電セラミッ
クスをシート状に成形することにより、グリーンシート
(圧電磁器板)を作製する。その後、このグリーンシー
ト面に、入力電極及び出力電極となる電極4,4aを印
刷する。その後、この電極4,4aの厚さを補正するた
めに、電極4,4aを印刷していない面にスペーサを形
成するためにセラミックペーストを印刷する。ここで、
このセラミックペーストとしてはこの工程で用いた圧電
セラミックスの仮焼粉を用い、これとバインダ等を溶剤
または水に分散したペーストを用いており、このグリー
ンシートと同一の材質としている。このように、セラミ
ックペーストを圧電磁器板2に用いられた圧電セラミッ
クスと同一の材質とすることによって、製造方法を簡略
化するととともに、効率が低下することがない。また、
ここで焼成後の厚さが電極と等しくなるよう厚さを設定
する。
【0015】次に、以上の工程によって形成された圧電
トランス素子を必要枚数を重ねるとともに、電極の位置
合わせを行った上で加熱圧着した後、所望の寸法に切断
して焼成する。セラミックペーストはこの焼成により、
電極と等しい厚さのスペーサとなる。そして、外部電極
5a,5bを形成した後、分極処理を行うと、図2に示
すように、積層型の圧電トランスは完成する。
【0016】上記の実施例では、外部電極の取り付け位
置は振動の節部分(λモード)であるが、他の振動モー
ド(1/2λモード)や、また、これに限ることなく、
図5に示すように、圧電トランス素子の角の部分でもよ
い。この本発明の他の実施例に適用される積層前の単層
の圧電トランス素子A,Bの構成は、それぞれ圧電磁器
板2上に電極44a,44bが印刷されており、この圧
電磁器板2上に形成された電極44a,44bを除く圧
電磁器板2上には、この圧電磁器板2の材質と同一のス
ペーサ43,43a,43bがそれぞれ形成されてい
る。尚、最下層の圧電トランス素子については、その両
面に電極44a,44bを設ける必要がある。このスペ
ーサ43a,43bは、電極44a,44bを接続する
ための外部電極45a,45bとの絶縁を確保するため
に形成されており、印刷された電極44a,44bと等
しい厚さに形成されている。これらの圧電トランス素子
A,Bを、図6および図7に示すように、A−B−A−
B−Aの順に積層し、焼成後に外部電極45a,45b
及び出力電極6aを形成する。これにより、各電極が1
層おきに外部電極45a,45bにより接続される。そ
して、分極処理を行うと、この他の実施例の圧電トラン
スが完成する。
【0017】さらに、本発明実施例に適用される圧電ト
ランスに形成された印刷電極のパターンは、上記したも
のに限らず、図8に示すような、印刷電極60a・・60
eなどがあり、この電極パターンに対応してスペーサの
形状も、スペーサ61a・・61eなどがある。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の昇圧型の
圧電トランスによれば、圧電トランス素子を複数枚積層
し、一体化してなるとともに、駆動部分及び発電部分の
それぞれが互いに重ね合わされ、かつ、各圧電磁器板の
分極方向が隣接する駆動部分で互いに反対方向を向き、
発電部分で駆動部分の分極方向に対し直交する圧電トラ
ンスにおいて、電極部分を除く圧電磁器板上の少なくと
もその対向部にその電極の厚さとほぼ等しいスペーサが
形成された構成としたので、圧電磁器板上は段差を生じ
ることがなく、圧電トランス素子全体の厚みは一様にな
り、したがって、この圧電トランス素子を何層積層して
も、段差のない厚みが一様となった圧電トランスを得る
ことができる。この結果、圧電トランス素子を多層化し
ても、われ等の破壊の原因となる段差を取り除くことが
でき、高い入出力電圧に対応することができるととも
に、効率の良い駆動をなす圧電トランスが実現する。
【0019】また、本発明の降圧型の圧電トランスによ
れば、圧電トランス素子を複数枚積層し、一体化してな
るとともに、駆動部分及び発電部分のそれぞれが互いに
重ね合わされ、かつ、各圧電磁器板の分極方向が隣接す
る発電部分で互いに反対方向を向き、駆動部分で発電部
分の分極方向に対し直交する圧電トランスにおいて、電
極部分を除く圧電磁器板上の少なくともその対向部にそ
の電極とほぼ等しい厚さのスペーサが形成された構成と
したので、上記の昇圧型の圧電トランスと同様、圧電磁
器板上は段差を生じることがなく、圧電トランス素子全
体の厚みは一様になり、したがって、この圧電トランス
素子を何層積層しても、段差のない厚みが一様となった
圧電トランスを得ることができる。この結果、圧電トラ
ンス素子を多層化しても、われ等の破壊の原因となる段
差を取り除くことができ、高い入出力電圧に対応するこ
とができるとともに、効率の良い駆動をなす圧電トラン
スが実現する。
【0020】さらに、上記の昇圧型および降圧型の圧電
トランスにおいて、スペーサを圧電磁器板と同じ材質と
した場合は、異なる振動モードが発生する恐れもなく、
より効率のよい駆動を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の構造を模式的に示す斜視図
【図2】図1におけるX−X断面図で、電極の接続を示
すための図
【図3】本発明実施例に適用される圧電トランス素子の
構造を示す斜視図
【図4】図1の焼成前の状態を模式的に示す斜視図
【図5】本発明の他の実施例に適用される積層前の単層
の圧電トランスの構成を示す斜視図
【図6】本発明の他の実施例の構造を模式的に示す斜視
【図7】図6におけるY−Y断面図で、電極の接続を示
すための図
【図8】本発明実施例に適用される圧電トランスに形成
された印刷電極のパターンを示す図
【符号の説明】
M,N・・・・圧電トランス素子 2・・・・圧電磁器板 3,3a・・・・スペーサ 4,4a・・・・印刷電極 5a,5b・・・・外部電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電磁器板上の所定領域に電極を設け、
    その圧電磁器板に駆動部分と発電部分とを画して設けた
    圧電トランス素子を複数枚積層し、一体化してなるとと
    もに、上記駆動部分及び発電部分のそれぞれが互いに重
    ね合わされ、かつ、上記各圧電磁器板の分極方向が隣接
    する駆動部分で互いに反対方向を向き、発電部分で上記
    駆動部分の分極方向に対し直交する圧電トランスにおい
    て、上記電極部分を除く上記圧電磁器板上の少なくとも
    その対向部にその電極とほぼ等しい厚さのスペーサが形
    成されていることを特徴とする圧電トランス。
  2. 【請求項2】 上記スペーサは、上記圧電磁器板と同じ
    材質であることを特徴とする請求項1に記載の圧電トラ
    ンス。
  3. 【請求項3】 圧電磁器板上の所定領域に電極を設け、
    その圧電磁器板に駆動部分と発電部分とを画して設けた
    圧電トランス素子を複数枚積層し、一体化してなるとと
    もに、上記駆動部分及び発電部分のそれぞれが互いに重
    ね合わされ、かつ、上記各圧電磁器板の分極方向が隣接
    する発電部分で互いに反対方向を向き、駆動部分で上記
    発電部分の分極方向に対し直交する圧電トランスにおい
    て、上記電極部分を除く上記圧電磁器板上の少なくとも
    その対向部にその電極とほぼ等しい厚さのスペーサが形
    成されていることを特徴とする圧電トランス。
  4. 【請求項4】 上記スペーサは、上記圧電磁器板と同じ
    材質であることを特徴とする請求項3に記載の圧電トラ
    ンス。
JP6241276A 1994-10-05 1994-10-05 圧電トランス Pending JPH08107241A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037706A (en) * 1997-10-24 2000-03-14 Nec Corporation Piezoelectric transformer having a high energy-conversion efficiency and high reliability
US6078127A (en) * 1997-12-17 2000-06-20 Nec Corporation Stacked piezoelectric transformer and method of manufacturing the same
US6140747A (en) * 1997-12-16 2000-10-31 Nec Corporation Piezoelectric transformer element and method of manufacturing the same
US6172447B1 (en) * 1996-07-12 2001-01-09 Taiheiyo Cement Corporation Piezoelectric transformer device
US6229251B1 (en) * 1998-03-12 2001-05-08 Murata Manufacturing Co., Ltd. Monolithic piezoelectric transformer

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