JPH08130335A - Piezoelectric transformer - Google Patents

Piezoelectric transformer

Info

Publication number
JPH08130335A
JPH08130335A JP7227968A JP22796895A JPH08130335A JP H08130335 A JPH08130335 A JP H08130335A JP 7227968 A JP7227968 A JP 7227968A JP 22796895 A JP22796895 A JP 22796895A JP H08130335 A JPH08130335 A JP H08130335A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
electrodes
rectangular plate
piezoelectric transformer
comb
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7227968A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Fuda
良明 布田
Tetsuo Yoshida
哲男 吉田
Futoshi Shiotani
太志 塩谷
Katsunori Kumasaka
克典 熊坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP7227968A priority Critical patent/JPH08130335A/en
Publication of JPH08130335A publication Critical patent/JPH08130335A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/40Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and electrical output, e.g. functioning as transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE: To make it possible to mount an output lead wire on the node of vibration, and to prevent the deterioration of characteristics and the lowering of reliability by a method wherein an interdigital electrode is provided on the half surface in longitudinal direction of the rectangular plate formed by piezoelectric ceramic, and this interdigital electrode is used for a ceramic polarization and transformer output. CONSTITUTION: A pair of electrodes 12a and 12b, to be used for ceramic polarization opposing to thickness direction, and transfer input are formed on the surface almost half of the longitudinal direction of the rectangular plate 11 of a PZT piezoelectric ceramic. On the surface of the remaining half in longitudinal direction of the rectangular plate 11, two each and four in total of the first and the second common electrodes 14a (14b) and 16a and three first pectinated electrodes 15a and the second common electrode 16a are connected to the first common electrode 14a in orthogonally intersecting direction, three first pectinated electrode 15a and the second common electrode 16a are connected in longitudinal direction of the rectangular plate 11 in orthogonally intersecting direction in such a manner that an interdigit is formed with the first pectinated electrode 15a, a total of three second pectinated electrode 17a are formed in longitudinal direction of the rectangular plate 11, and interdigital electrodes 10 are arranged.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電性セラミック
スを用いた圧電トランスに関し、特に圧電セラミックス
によって作られた矩形板の長さ方向における共振を利用
した圧電トランスに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer using piezoelectric ceramics, and more particularly to a piezoelectric transformer utilizing resonance in a length direction of a rectangular plate made of piezoelectric ceramics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、静電気発生装置や液晶ディスプレ
イのバックライト点灯用等に用いられている電源では、
大きな電流値を必要としないが、1KV程度の高電圧電
源が用いられている。これらの電源には、電磁式トラン
スが昇圧用として用いられているが、発生する電磁ノイ
ズの低減や低消費電力化、機器の小形低背化などの要求
により、電圧トランスに実用化の検討がなされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a power source used for lighting a static electricity generator or a backlight of a liquid crystal display,
Although it does not require a large current value, a high voltage power source of about 1 KV is used. For these power supplies, electromagnetic transformers are used for boosting, but due to demands such as reduction of electromagnetic noise generated, low power consumption, and small and low profile of equipment, consideration of practical use for voltage transformers is under consideration. Has been done.

【0003】図3は従来の圧電トランスに用いられてい
る1/2波長共振モードの圧電セラミック(圧電振動
子)の構造を示している。図3において、圧電セラミッ
クスによって作られている矩形板41の表面(一対の表
面)には、長さ方向のほぼ半分の表面部分に、厚さ方向
で対向する一対の電極42a及び42bが形成されてい
る。電極42a及び42bは一方がトランス入力側分極
用の電極であり、他方が入力用の電極となる。
FIG. 3 shows the structure of a 1/2 wavelength resonance mode piezoelectric ceramic (piezoelectric vibrator) used in a conventional piezoelectric transformer. In FIG. 3, on a surface (a pair of surfaces) of a rectangular plate 41 made of piezoelectric ceramic, a pair of electrodes 42a and 42b facing each other in the thickness direction are formed on almost half of the surface in the length direction. ing. One of the electrodes 42a and 42b serves as a transformer input side polarization electrode, and the other serves as an input electrode.

【0004】また、矩形板41には一対の電極42a及
び42bが形成された部分とは反対側の端面に、端面電
極44が形成されている。矩形板41は、電極42a及
び42bの部分が厚さ方向に分極され、端面電極44,
電極42a及び42bとの間の部分は、矩形板41の長
さ方向に分極されている。
Further, an end surface electrode 44 is formed on the end surface of the rectangular plate 41 opposite to the part where the pair of electrodes 42a and 42b are formed. In the rectangular plate 41, the electrodes 42a and 42b are polarized in the thickness direction, and the end face electrodes 44,
The portion between the electrodes 42a and 42b is polarized in the length direction of the rectangular plate 41.

【0005】図4(a)乃至図4(c)は、図3の圧電
トランスの動作原理の説明図であり、矩形板41を側面
から見た状態を示している。図4(b)は矩形板41が
長さ方向振動の1/2波長共振モードで振動している場
合の変位分布であり、矩形板41の中央部に図示した符
号51は振動の節を示している。図4(c)は矩形板4
1が長さ方向振動の1/2波長共振モードで振動してい
る時の歪分布を示している。
FIGS. 4 (a) to 4 (c) are explanatory views of the operation principle of the piezoelectric transformer of FIG. 3, and show a state in which the rectangular plate 41 is viewed from the side. FIG. 4B is a displacement distribution when the rectangular plate 41 is vibrating in a half-wavelength resonance mode of longitudinal vibration, and the reference numeral 51 shown in the center of the rectangular plate 41 indicates a vibration node. ing. FIG. 4C shows a rectangular plate 4.
1 shows the strain distribution when vibrating in the 1/2 wavelength resonance mode of the longitudinal vibration.

【0006】図4(a)において、矩形板41の一方の
表面における電極42bをアース端子とし、他方の表面
における電極42aに矩形板41の長さ方向1/2波長
共振モードの共振周波数に等しい周波数の電圧を印加す
る。この時、矩形板41は、図4(b)にB線で示すよ
うに振動する。ここで、電極42bと端面電極44との
間には圧電効果により電圧が発生する。
In FIG. 4A, the electrode 42b on one surface of the rectangular plate 41 is used as a ground terminal, and the electrode 42a on the other surface is equal to the resonance frequency of the rectangular plate 41 in the half-wavelength resonance mode in the length direction. Apply voltage of frequency. At this time, the rectangular plate 41 vibrates as shown by the line B in FIG. Here, a voltage is generated between the electrode 42b and the end surface electrode 44 by the piezoelectric effect.

【0007】さらに、電極42aに印加した入力電圧と
端面電極44に発生した出力電圧とについて説明する。
電極42a及び43bの対向間隔は、電極42bと端面
電極44との間隔に比べ十分に小さい。電極42a及び
42bの面積は端面電極44の面積より十分に大きいた
め、入力側の静電容量は出力側の静電容量に比べて十分
に大きな値となる。
Further, the input voltage applied to the electrode 42a and the output voltage generated at the end face electrode 44 will be described.
The facing distance between the electrodes 42a and 43b is sufficiently smaller than the distance between the electrode 42b and the end surface electrode 44. Since the areas of the electrodes 42a and 42b are sufficiently larger than the area of the end face electrode 44, the capacitance on the input side is sufficiently larger than the capacitance on the output side.

【0008】したがって、入力側に低い電圧を印加して
振動しを振動した場合、入力側の電極42a及び42b
の間隔と出力側の端面電極44との間隔の比に比例した
大きな電圧が発生する。
Therefore, when a low voltage is applied to the input side to vibrate and vibrate, the electrodes 42a and 42b on the input side are vibrated.
A large voltage is generated which is proportional to the ratio of the distance between the output side end surface electrode 44 and the output side end surface electrode 44.

【0009】また、他の従来例として図5には、圧電ト
ランスに用いられている1/2波長共振モードの圧電セ
ラミック(圧電振動子)の構造を示している。
As another conventional example, FIG. 5 shows the structure of a ½ wavelength resonance mode piezoelectric ceramic (piezoelectric vibrator) used in a piezoelectric transformer.

【0010】圧電トランスは、矩形板81の長さ方向の
ほぼ半分の表面に、厚さ方向で対向するセラミックス分
極用とトランス入力用との一対の電極82a及び82b
を有している。矩形板81の長さ方向の残りの半分の表
面上の少なくとも一方の表面には、交差指電極80が形
成されている。
The piezoelectric transformer has a pair of electrodes 82a and 82b for ceramics polarization and transformer input, which are opposed to each other in the thickness direction on the surface of the rectangular plate 81 in the approximately half length direction.
have. Interdigital electrodes 80 are formed on at least one surface of the other half of the rectangular plate 81 in the length direction.

【0011】交差指電極80は、第1及び第2の櫛歯状
電極84a及び86aと、第1及び第2の共通電極83
a及び85aにより構成されている。即ち、交差指電極
80は、長さ方向に構成されかつ長さ方向を直交する方
向に所定ピッチで複数我配されている第1の櫛歯状電極
84aと、これらの第1の櫛歯状電極84aと交差指を
構成するように長さ方向に複数の第2の櫛歯状電極86
aが形成されている。第1及び第2の櫛歯状電極84a
及び86aは矩形板81の表面端部で長さ方向に直交方
向の第1及び第2の共通電極83a及び85aによって
接続されており、第1及び第2の櫛歯状電極84a及び
86aをセラミックス分極用とトランス出力用電極とし
ている。
The interdigital electrode 80 includes the first and second comb-shaped electrodes 84a and 86a and the first and second common electrode 83.
a and 85a. That is, the interdigital electrode 80 includes the first comb-tooth-shaped electrodes 84a which are arranged in the lengthwise direction and are arranged at a predetermined pitch in a direction orthogonal to the lengthwise direction, and the first combtooth-shaped electrodes 84a. A plurality of second comb-teeth-shaped electrodes 86 in the lengthwise direction so as to form an interdigitated electrode with the electrode 84a.
a is formed. First and second comb-shaped electrodes 84a
And 86a are connected to each other by the first and second common electrodes 83a and 85a which are orthogonal to the longitudinal direction at the surface end of the rectangular plate 81, and the first and second comb-teeth electrodes 84a and 86a are connected to the ceramics. The electrodes are for polarization and transformer output.

【0012】なお、交差指電極80は矩形板81の長さ
方向の残りの半分の一対の表面に配置されており、反対
側の表面にも交差指電極80が配置されている。図5に
おいては、第2の櫛歯電極86aに厚さ方向で対向する
第2の櫛歯電極86bのみを図示している。
The interdigital electrodes 80 are arranged on the other half of the pair of surfaces in the lengthwise direction of the rectangular plate 81, and the interdigital electrodes 80 are also arranged on the opposite surface. In FIG. 5, only the second comb-teeth electrode 86b facing the second comb-teeth electrode 86a in the thickness direction is shown.

【0013】なお、図5に示した圧電トランスは、例え
ば、特開平6−204582号公報にも開示されてい
る。このような圧電トランスにおいては、出力側の分極
方向が矩形板81の長さ振動方向に直交しているので、
交差指を構成している出力側が圧電横効果となり、出力
電圧は、電気機械軽都合係数k31=0.34に比例す
る。
The piezoelectric transformer shown in FIG. 5 is also disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-204582. In such a piezoelectric transformer, since the polarization direction on the output side is orthogonal to the length vibration direction of the rectangular plate 81,
The output side forming the cross finger has a piezoelectric lateral effect, and the output voltage is proportional to the electromechanical lightness factor k31 = 0.34.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】図3,及び図4(a)
乃至図4(c)で説明した圧電トランスでは、振動に影
響しないように、振動子を支持するために、図4(b)
に示した振動の節51の部分で振動子を支持する必要が
ある。
3 and 4 (a).
In the piezoelectric transformer described with reference to FIG. 4C, the piezoelectric transformer shown in FIG.
It is necessary to support the vibrator at the vibration node 51 shown in FIG.

【0015】一方、前述したように出力電圧は振動振幅
の最も大きな端面電極44から取り出す必要があり、リ
ード線の取り付けによる質量の付加で振動子特性が変化
したり、振動によるリード線取り出し部分の段線等、圧
電トランスとしての特性と劣化と信頼性の低下を来すと
いう問題がある。
On the other hand, as described above, it is necessary to take out the output voltage from the end face electrode 44 having the largest vibration amplitude, and the characteristics of the vibrator change due to the addition of the mass due to the attachment of the lead wire, or the lead wire take-out portion due to the vibration. There is a problem that characteristics such as step lines and the like as a piezoelectric transformer are deteriorated and reliability is lowered.

【0016】したがって、出力端子の取り出し部には導
電ゴムなどの振動に与える影響の小さい材料を用いた
り、端面電極として圧電セラミックスとの密着性の高い
電極を形成するなどの特別な処理工程が必要である。
Therefore, a special treatment process such as using a material having a small influence on vibration such as conductive rubber for forming the output terminal lead-out portion or forming an electrode having high adhesion with the piezoelectric ceramics as an end face electrode is required. Is.

【0017】また、圧電トランスの出力電圧は、前述の
入力側と出力側の電極間距離に依存し、かつ負荷抵抗依
存性があり、大きな出力電圧が得られないという問題が
ある。
Further, the output voltage of the piezoelectric transformer depends on the above-mentioned distance between the electrodes on the input side and the output side and also depends on the load resistance, so that there is a problem that a large output voltage cannot be obtained.

【0018】また、他の従来例として図5で示した圧電
トランスにおいては、トランスとしての昇圧比が、幅寸
法に比例するので、昇圧比を大きくするには、幅の広い
構造が必要となる。
Further, in the piezoelectric transformer shown in FIG. 5 as another conventional example, the step-up ratio as a transformer is proportional to the width dimension, and therefore a wide structure is required to increase the step-up ratio. .

【0019】それ故に本発明の課題は、振動の節への出
力用リード線の取り付けが可能であり、支持による特性
の劣化と信頼性の低下を防ぐことができる圧電トランス
を提供することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a piezoelectric transformer in which an output lead wire can be attached to a vibration node and which can prevent deterioration of characteristics and deterioration of reliability due to support. .

【0020】また、本発明の他の課題は、電極間ピッチ
を変えることにより容易に負荷抵抗の大きさに対応した
設計が容易で、負荷抵抗が小さくても比較的大きな出力
電圧が得られる圧電トランスを提供することにある。
Another object of the present invention is to easily design a device corresponding to the size of the load resistance by changing the pitch between the electrodes, and to obtain a relatively large output voltage even if the load resistance is small. To provide a transformer.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミックスにより作られた矩形板の長さ方向の共振モー
ドを利用した圧電トランスにおいて、前記矩形板の長さ
方向を2つに区分し、一方の区分の厚さ方向で相対向す
る表面にセラミックス分極とトランス入力とに用いる一
対の電極を有し、前記矩形板の長さ方向の他方の区分の
表面の少なくとも一方の表面に交差指電極を有し、該交
差指電極は互いに所定間隔をもって対向した複数の共通
電極と、一端を該共通電極に接続し、他端が対向する前
記共通電極に向かってのびている複数の櫛歯電極とを有
し、該櫛歯電極は互いに平行に所定ピッチをもって交差
指を構成するよう配置されており、前記交差指電極をセ
ラミックス分極とトランス出力とに用いることを特徴と
する圧電トランスが得られる。
According to the present invention, in the piezoelectric transformer utilizing the resonance mode in the lengthwise direction of the rectangular plate made of piezoelectric ceramics, the lengthwise direction of the rectangular plate is divided into two. A pair of electrodes used for ceramics polarization and a transformer input on the surfaces of one section that face each other in the thickness direction, and intersecting fingers on at least one surface of the other section of the rectangular plate in the length direction. A plurality of common electrodes having electrodes, the crossing finger electrodes facing each other at a predetermined interval, and a plurality of comb-teeth electrodes having one end connected to the common electrode and the other end extending toward the facing common electrode. A piezoelectric transformer in which the comb-teeth electrodes are arranged parallel to each other with a predetermined pitch to form an interdigitated electrode, and the interdigitated electrode is used for ceramic polarization and transformer output. Obtained.

【0022】また、本発明によれば、前記交差指電極
は、少なくとも前記一方の表面に所定間隔をもって平行
に、かつ前記矩形板の長さ方向に形成した第1及び第2
の共通電極と、該第1及び第2の共通電極に対して直交
方向に、かつ前記矩形板の長さ方向に所定ピッチに配置
した第1及び第2の櫛歯状電極とを有し、前記第1の櫛
歯状電極の一端は前記第1の共通電極に接続され、前記
第2の櫛歯状電極の一端は前記第2の共通電極に接続さ
れていることを特徴とする圧電トランスが得られる。
Further, according to the present invention, the interdigital electrodes are formed on at least one surface of the first and second electrodes in parallel with each other at a predetermined interval and in the lengthwise direction of the rectangular plate.
A common electrode and first and second comb-teeth-shaped electrodes arranged at a predetermined pitch in a direction orthogonal to the first and second common electrodes and in a length direction of the rectangular plate, One end of the first comb tooth-shaped electrode is connected to the first common electrode, and one end of the second comb tooth-shaped electrode is connected to the second common electrode. Is obtained.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
圧電トランスの実施の形態例を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a piezoelectric transformer of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】図1を参照して、圧電トランスは、圧電セ
ラミックスにより作られた矩形板11の長さ方向の共振
モードを利用しており、矩形板11の長さ方向を2つに
区分した一方の区分の厚さ方向で相対向する一対の表面
にセラミックス分極用とトランス入力用との一対の電極
12a及び12bを有している。
Referring to FIG. 1, the piezoelectric transformer utilizes the resonance mode in the lengthwise direction of the rectangular plate 11 made of piezoelectric ceramics, and the lengthwise direction of the rectangular plate 11 is divided into two. A pair of electrodes 12a and 12b for ceramics polarization and transformer input are provided on a pair of surfaces facing each other in the thickness direction of the section.

【0025】矩形板11の長さ方向の他方の区分の一対
の表面のうち少なくとも一方の表面には、交差指電極1
0が形成されている。交差指電極10は、互いに平行に
所定ピッチをもって交差指を構成するように交互に形成
した複数の第1の櫛歯状電極15a及び第2の櫛歯状電
極17aと、複数の第1の櫛歯状電極15aの一端側を
相互に接続した第1の共通電極14aと、複数の第2の
櫛歯状電極17aの一端側を相互に接続した第2の共通
電極16aとを有している。
At least one surface of the pair of surfaces of the other section of the rectangular plate 11 in the lengthwise direction has at least one surface thereof with the interdigital electrode 1.
0 is formed. The interdigital electrode 10 includes a plurality of first comb-teeth-shaped electrodes 15a and a second comb-teeth-shaped electrode 17a which are alternately formed so as to form an interdigitated finger with a predetermined pitch in parallel with each other, and a plurality of first comb-shaped electrodes. It has a first common electrode 14a in which one ends of the tooth-shaped electrodes 15a are connected to each other, and a second common electrode 16a in which one ends of a plurality of second comb-tooth-shaped electrodes 17a are connected to each other. .

【0026】図1に示す圧電トランスでは、矩形板11
の長さ方向のほぼ半分の表面上に、長さ方向に長い寸法
の第1及び第2の共通電極14a及び16aと、第1の
共通電極14aに一端を接続し、かつ矩形板11の長さ
方向に対して所定ピッチに配置されている複数の第1の
櫛歯状電極15aと、第1の櫛歯状電極15aと交差指
を構成するように第2の共通電極16aに対して直交方
向に接続し、矩形板11の長さ方向に所定ピッチに配置
されている複数の第2の櫛歯状電極17aとを有してい
る。交差指電極10は、セラミックス分極用とトランス
出力用電極としている。
In the piezoelectric transformer shown in FIG. 1, the rectangular plate 11 is used.
Of the first and second common electrodes 14a and 16a, which are long in the length direction, and one end of which is connected to the first common electrode 14a, and the length of the rectangular plate 11 A plurality of first comb-teeth-shaped electrodes 15a arranged at a predetermined pitch in the vertical direction, and orthogonal to the second common electrode 16a so as to form an interdigitated finger with the first comb-teeth-shaped electrodes 15a. And a plurality of second comb-teeth-shaped electrodes 17a arranged in a predetermined pitch in the length direction of the rectangular plate 11. The interdigital electrodes 10 are electrodes for ceramics polarization and transformer output.

【0027】なお、交差指電極10は、矩形板11の厚
み方向で相対向する一対の表面に配置されており、図1
においては、反対側の表面に第1の共通電極14aに厚
み方向で対向している第1の共通電極14bのみを図示
している。
The interdigital electrodes 10 are arranged on a pair of surfaces of the rectangular plate 11 which face each other in the thickness direction of the rectangular plate 11.
In the figure, only the first common electrode 14b facing the first common electrode 14a in the thickness direction is shown on the opposite surface.

【0028】一般に圧電トランスの支持は、電気・機械
的結合係数(Q)の低下や共振周波数の変化を生じさせ
ないように振動の節で行うのが望ましいが、実際の支持
は必ずしも容易ではない。
Generally, it is desirable to support the piezoelectric transformer at the nodes of vibration so as not to reduce the electromechanical coupling coefficient (Q) or change the resonance frequency, but the actual support is not always easy.

【0029】本発明の圧電トランスは、矩形板11をそ
の長さ方向にn次の共振モードで駆動したとき、入力側
では矩形板11の長さ方向のほぼ半分の表面に、厚さ方
向に対向するセラミックス分極用とトランス入力用との
電極上に固定側となる振動の節が存在する。また、出力
側には長さ方向の第1及び第2の共通電極14a及び1
6aや第1及び第2の櫛歯状電極15a及び17aが存
在し、第1及び第2の共通電極14a及び16aや第1
及び第2の櫛歯状電極15a及び17a上に振動の節が
存在する。
In the piezoelectric transformer of the present invention, when the rectangular plate 11 is driven in the longitudinal direction in the nth-order resonance mode, on the input side, approximately half the surface of the rectangular plate 11 in the longitudinal direction is formed, and in the thickness direction. There is a vibration node on the fixed side on the opposing ceramic polarization and transformer input electrodes. Further, on the output side, the first and second common electrodes 14a and 1a in the length direction are provided.
6a and the first and second comb-teeth-shaped electrodes 15a and 17a are present, and the first and second common electrodes 14a and 16a and the first
There are vibration nodes on the second comb-shaped electrodes 15a and 17a.

【0030】よって、本発明の圧電トランスでは振動の
節から外部に電極を取り出すことが可能であり、圧電ト
ランスの電気機械的結合係数(Q)の低下や共振周波数
の変化を生じさせないような支持も可能である。
Therefore, in the piezoelectric transformer of the present invention, the electrode can be taken out from the vibration node, and the piezoelectric transformer is supported so that the electromechanical coupling coefficient (Q) does not decrease and the resonance frequency does not change. Is also possible.

【0031】また、圧電トランスの出力電圧側の静電容
量は、出力側の電極が交差指を構成しており、従来の圧
電トランスに比較して大きくすることが可能であり、圧
電トランスの出力電圧の負荷抵抗依存性を小さくするこ
とが可能である。
Further, the capacitance on the output voltage side of the piezoelectric transformer can be made larger than that of the conventional piezoelectric transformer because the electrodes on the output side form interdigitating fingers, and the output of the piezoelectric transformer can be increased. It is possible to reduce the load resistance dependency of the voltage.

【0032】さらに具体的に説明すると、図1に示す圧
電トランスとして、PZT系圧電セラミックスの長さ4
0mm、幅10mm、厚さ1mmの矩形板11を用いて
1波長共振モードの電圧トランスを試作した。また、圧
電トランスの変位振動モードを図2に示した。
More specifically, the piezoelectric transformer shown in FIG. 1 has a length of PZT-based piezoelectric ceramics of 4 mm.
A 1-wavelength resonance mode voltage transformer was prototyped using a rectangular plate 11 having a width of 0 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 1 mm. The displacement vibration mode of the piezoelectric transformer is shown in FIG.

【0033】図1において、矩形板11の長さ40mm
の長さ方向のほぼ半分の表面に、厚さ方向に対向するセ
ラミックス分極用とトランス入力用の電極12a及び1
2bを一対形成している。矩形板11の長さ方向の残り
半分の一対の表面に、幅1.0mm、長さ18mmの長
さ方向に両表面2本づつ合計で4本の第1及び第2の共
通電極14a(14b)及び16aと、第1の共通電極
13aに直交方向に接続し矩形板11の長さ方向に7.
5mmピッチ、幅0.5mmで一方の表面で合計3本の
第1の櫛歯状電極15aと、第1の櫛歯状電極15aと
交差指を構成するように、長さ方向の第2の共通電極1
6aと直交方向に接続し、矩形板11の長さ方向に7.
5mmピッチ、幅1.5mmの一方の表面で合計3本の
第2の櫛歯状電極17aを形成して交差指電極10を配
置する。交差指電極10はセラミックス分極用とトラン
ス出力用電極とした圧電トランスを試作した。
In FIG. 1, the length of the rectangular plate 11 is 40 mm.
Of the electrodes 12a and 1 for ceramics polarization and transformer input, which face each other in the thickness direction, on almost half the surface in the length direction of the
A pair of 2b is formed. On the pair of surfaces of the remaining half of the rectangular plate 11 in the length direction, two first and second common electrodes 14a (14b) each having a width of 1.0 mm and a length of 18 mm are formed on each of the two surfaces in the length direction. ) And 16a and the first common electrode 13a connected in a direction orthogonal to the rectangular plate 11.
A total of three first comb-teeth-shaped electrodes 15a on one surface having a pitch of 5 mm and a width of 0.5 mm, and a second comb in the lengthwise direction so as to form cross fingers with the first comb-teeth-shaped electrodes 15a. Common electrode 1
6a in the direction orthogonal to the rectangular plate 11, and in the lengthwise direction of the rectangular plate 11.
A total of three second comb tooth-shaped electrodes 17a are formed on one surface having a pitch of 5 mm and a width of 1.5 mm, and the interdigital electrodes 10 are arranged. For the interdigital electrode 10, a piezoelectric transformer having ceramics polarization and transformer output electrodes was prototyped.

【0034】圧電トランスの分極は、温度150℃、電
解強度1.2KV/mmで実施した。圧電トランスの入
力電圧と出力電圧の昇圧比、および、出力の負荷抵抗
(Ω)の測定結果を表1に示した。なお、表1において
実施例の測定結果を実施例1として示し、図3に示した
従来構造の圧電トランスの測定結果を比較例として示し
た。
The polarization of the piezoelectric transformer was carried out at a temperature of 150 ° C. and an electrolytic strength of 1.2 KV / mm. Table 1 shows the measurement results of the boost ratio between the input voltage and the output voltage of the piezoelectric transformer and the load resistance (Ω) of the output. In Table 1, the measurement result of the example is shown as Example 1, and the measurement result of the piezoelectric transformer having the conventional structure shown in FIG. 3 is shown as a comparative example.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】表1より明らかなように、本発明の圧電ト
ランスでは、出力側の電極構造を交差指電極10とする
ことで、負荷抵抗;1MΩ程度以下の低い負荷抵抗範囲
で従来構造の圧電トランスよりも大きな昇圧が得られ
る。
As is apparent from Table 1, in the piezoelectric transformer of the present invention, the electrode structure on the output side is the cross finger electrode 10, so that the piezoelectric transformer having the conventional structure in the low load resistance range of about 1 MΩ or less. Greater boost is obtained.

【0037】図2(a)乃至図2(c)は図1の圧電振
動子を用いた圧電トランスの動作原理の説明図である。
図2(a)乃至図2(c)には矩形板11の側面を図示
している。図2(b)は矩形板11が長さ方向振動の1
波長共振モードで振動している場合の変位分布であり、
図符号21は振動の節を示している。図2(c)は矩形
板11が長さ方向振動の1波長共振モードで振動してい
る時の歪分布を示している。
FIGS. 2A to 2C are explanatory views of the operation principle of the piezoelectric transformer using the piezoelectric vibrator of FIG.
2A to 2C show side surfaces of the rectangular plate 11. In FIG. 2B, the rectangular plate 11 has a longitudinal vibration of 1
It is the displacement distribution when vibrating in the wavelength resonance mode,
Reference numeral 21 indicates a vibration node. FIG. 2C shows the strain distribution when the rectangular plate 11 is vibrating in the one-wavelength resonance mode of longitudinal vibration.

【0038】図2(a)において、一方の電極12bを
アース端子とし、他方の電極12aに矩形板11の長さ
方向1波長共振モードの共振周波数に等しい周波数の電
圧を印加する。この時、矩形板11は、図2(b)のA
線に示すように振動する。
In FIG. 2A, one electrode 12b is used as a ground terminal, and a voltage having a frequency equal to the resonance frequency of the lengthwise one-wavelength resonance mode of the rectangular plate 11 is applied to the other electrode 12a. At this time, the rectangular plate 11 is changed to A in FIG.
Vibrate as shown by the line.

【0039】また、圧電トランスの支持は1波長共振モ
ードの節が矩形板11の長さ方向に2か所存在するので
振動の節21を支持した。
The piezoelectric transformer is supported by vibrating nodes 21 because there are two nodes of one-wavelength resonance mode in the longitudinal direction of the rectangular plate 11.

【0040】このような圧電トランスでは、出力側の分
極方向が矩形板11の長さ振動方向に平行なので、交差
指を構成している出力側が圧電縦効果となり、出力電圧
は、電気機械的結合係数k33=0.67に比例する。
即ち、この圧電トランスでは、図5に示した従来の圧電
トランスよりも幅の狭い、細長い構造のトランスを構成
することが可能となる。
In such a piezoelectric transformer, since the polarization direction on the output side is parallel to the length vibration direction of the rectangular plate 11, the output side forming the crossing finger has a piezoelectric vertical effect, and the output voltage is electromechanically coupled. It is proportional to the coefficient k33 = 0.67.
That is, with this piezoelectric transformer, it is possible to form a transformer having an elongated structure with a width narrower than that of the conventional piezoelectric transformer shown in FIG.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上、実施例により説明したように、本
発明の圧電トランスによると、矩形板のほぼ半分の表面
に交差指電極を形成したため、振動の節への出力用リー
ド線の取り付けが可能であり、支持による特性の劣化と
信頼性の低下を防止することができる。
As described above with reference to the embodiments, according to the piezoelectric transformer of the present invention, since the interdigitated electrodes are formed on the surface of almost half of the rectangular plate, the output lead wire can be attached to the node of vibration. This is possible, and it is possible to prevent deterioration of characteristics and deterioration of reliability due to support.

【0042】また、交差指電極の電極ピッチを変えるこ
とにより負荷抵抗の大きさに対応した設計が容易にで
き、負荷抵抗が小さくても比較的大きな出力電圧の得ら
れる圧電トランスを提供できる。
Further, by changing the electrode pitch of the interdigital electrodes, the design corresponding to the size of the load resistance can be facilitated, and a piezoelectric transformer which can obtain a relatively large output voltage even if the load resistance is small can be provided.

【0043】さらに、トランスとしての昇圧比が、長さ
寸法に比例するため、幅の狭い、細長い構造のトランス
を構成できる。
Further, since the step-up ratio of the transformer is proportional to the length dimension, it is possible to form a narrow transformer having a narrow width.

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

【図1】本発明の実施例に係る圧電トランスを示す斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a piezoelectric transformer according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は圧電セラミックス矩形板の断面図、
(b)は圧電セラミックス矩形板が長さ方向1波長共振
モードで振動している場合の変位分布、(c)はそのと
きの歪分布を示す。
2A is a sectional view of a piezoelectric ceramic rectangular plate, FIG.
(B) shows a displacement distribution when the piezoelectric ceramic rectangular plate is vibrating in a longitudinal one-wavelength resonance mode, and (c) shows a strain distribution at that time.

【図3】従来の1/2波長共振モードの圧電セラミック
スの斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of a conventional ½ wavelength resonance mode piezoelectric ceramic.

【図4】(a)は圧電セラミックス矩形板の断面図、
(b)は圧電セラミックス矩形板が長さ方向1波長共振
モードで振動している場合の変位分布、(c)はそのと
きの歪分布を示す。
4A is a sectional view of a piezoelectric ceramic rectangular plate, FIG.
(B) shows a displacement distribution when the piezoelectric ceramic rectangular plate is vibrating in a longitudinal one-wavelength resonance mode, and (c) shows a strain distribution at that time.

【図5】従来の1/2波長共振モードの圧電セラミック
スの斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a conventional 1/2 wavelength resonance mode piezoelectric ceramics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,41,81 矩形板 12a,12b,42a,42b,82a,82b
電極 14a,14b,83a 第1の共通電極 16a,85a, 第2の共通電極 15a,84a, 第1の櫛歯状電極 17a,86a,86b 第2の櫛歯状電極 10,80 交差指電極 21,51 振動の節 44 端面電極
11, 41, 81 rectangular plate 12a, 12b, 42a, 42b, 82a, 82b
Electrodes 14a, 14b, 83a First common electrodes 16a, 85a, Second common electrodes 15a, 84a, First comb-shaped electrodes 17a, 86a, 86b Second comb-shaped electrodes 10, 80 Interdigital electrode 21 , 51 Vibration nodes 44 End electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊坂 克典 宮城県仙台市太白区郡山六丁目7番1号 株式会社トーキン内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsunori Kumasaka 6-7 Koriyama, Taichiro-ku, Sendai-shi, Miyagi Tokin Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電セラミックスにより作られた矩形板
の長さ方向の共振モードを利用した圧電トランスにおい
て、前記矩形板の長さ方向を2つに区分し、一方の区分
の厚さ方向で相対向する表面にセラミックス分極とトラ
ンス入力とに用いる一対の電極を有し、前記矩形板の長
さ方向の他方の区分の表面の少なくとも一方の表面に交
差指電極を有し、該交差指電極は互いに所定間隔をもっ
て対向した複数の共通電極と、一端を該共通電極に接続
し、他端が対向する前記共通電極に向かってのびている
複数の櫛歯電極とを有し、該櫛歯電極は互いに平行に所
定ピッチをもって交差指を構成するよう配置されてお
り、前記交差指電極をセラミックス分極とトランス出力
とに用いることを特徴とする圧電トランス。
1. A piezoelectric transformer using a resonance mode in the lengthwise direction of a rectangular plate made of piezoelectric ceramics, wherein the rectangular plate is divided into two lengthwise directions, and one of the sections is made to have a relative thickness direction. A pair of electrodes used for ceramics polarization and a transformer input is provided on the facing surface, and a crossing finger electrode is provided on at least one surface of the other section in the lengthwise direction of the rectangular plate. It has a plurality of common electrodes facing each other at a predetermined interval, and a plurality of comb-teeth electrodes having one end connected to the common electrode and the other end extending toward the common electrode facing each other. A piezoelectric transformer, which is arranged in parallel to form an interdigitated finger with a predetermined pitch, and uses the interdigitated electrode for ceramic polarization and transformer output.
【請求項2】 請求項1記載の圧電トランスにおいて、
前記交差指電極は、少なくとも前記一方の表面に所定間
隔をもって平行に、かつ前記矩形板の長さ方向に形成し
た第1及び第2の共通電極と、該第1及び第2の共通電
極に対して直交方向に、かつ前記矩形板の長さ方向に所
定ピッチに配置した第1及び第2の櫛歯状電極とを有
し、前記第1の櫛歯状電極の一端は前記第1の共通電極
に接続され、前記第2の櫛歯状電極の一端は前記第2の
共通電極に接続されていることを特徴とする圧電トラン
ス。
2. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein
The interdigital electrodes are formed on at least one of the surfaces in parallel to each other at a predetermined interval and in the lengthwise direction of the rectangular plate, and the first and second common electrodes and the first and second common electrodes. The first and second comb-teeth-shaped electrodes arranged at a predetermined pitch in a direction orthogonal to each other and in the lengthwise direction of the rectangular plate, and one end of the first comb-teeth-shaped electrode has the first common shape. A piezoelectric transformer, wherein the piezoelectric transformer is connected to an electrode, and one end of the second comb-shaped electrode is connected to the second common electrode.
JP7227968A 1994-09-05 1995-09-05 Piezoelectric transformer Pending JPH08130335A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7227968A JPH08130335A (en) 1994-09-05 1995-09-05 Piezoelectric transformer

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21099494 1994-09-05
JP6-210994 1994-09-05
JP7227968A JPH08130335A (en) 1994-09-05 1995-09-05 Piezoelectric transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08130335A true JPH08130335A (en) 1996-05-21

Family

ID=26518373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7227968A Pending JPH08130335A (en) 1994-09-05 1995-09-05 Piezoelectric transformer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08130335A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0605901B1 (en) A piezoelectric transformer having improved electrode arrangement
US5402031A (en) Piezoelectric transformer having improved electrode arrangement
JP3303772B2 (en) Piezoelectric element
US5758397A (en) Process for making piezoelectric ceramic transformer having large voltage step-up ratio
JPH08130335A (en) Piezoelectric transformer
JPS6365243B2 (en)
JPH07336184A (en) Energy confining type piezoelectric resonator
JPH0521858A (en) Piezoelectric transformer
JP3343798B2 (en) Piezoelectric transformer
JP3673433B2 (en) Piezoelectric transformer
JP4571264B2 (en) Piezoelectric vibrator
JP3250832B2 (en) Piezoelectric transformer, piezoelectric transformer assembly, and piezoelectric vibrator
JP3398848B2 (en) Piezoelectric transformer
JPH0722907Y2 (en) Piezoelectric vibrator
JP2850216B2 (en) Piezoelectric transformer
JPS60113511A (en) Piezoelectric vibrating element
JPH08306984A (en) Piezoelectric transformer
JPH0846264A (en) Piezoelectric transformer
JPS61189678A (en) Piezoelectric transformer
JP3922095B2 (en) Vertically coupled multimode piezoelectric filter
JPH0974235A (en) Piezo-electric transformer
JPH10308543A (en) Piezoelectric vibrator
JPH0310509A (en) Longitudinal crystal resonator
JP3130371B2 (en) Piezoelectric transformer
JPH098374A (en) Piezoelectric transformer

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040526