JPH0918066A - 圧電トランス - Google Patents
圧電トランスInfo
- Publication number
- JPH0918066A JPH0918066A JP7188426A JP18842695A JPH0918066A JP H0918066 A JPH0918066 A JP H0918066A JP 7188426 A JP7188426 A JP 7188426A JP 18842695 A JP18842695 A JP 18842695A JP H0918066 A JPH0918066 A JP H0918066A
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- Japan
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- electrodes
- rectangular plate
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- piezoelectric transformer
- piezoelectric
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- Pending
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 配線電極取り出しの影響を少なくし、効率よ
く昇圧できる圧電トランスを供する。 【構成】 トランス入力用と出力用のリード線１９を、
圧電セラミックスからなる矩形板１１の入力用、出力
用、それぞれの区分の表面及び裏面の中央部のノード点
から取り出せるように、出力用については、側面電極か
ら出力用区分の表裏面中央部にいたるリード線取り出し
用配線電極１７，１８を設ける。
く昇圧できる圧電トランスを供する。 【構成】 トランス入力用と出力用のリード線１９を、
圧電セラミックスからなる矩形板１１の入力用、出力
用、それぞれの区分の表面及び裏面の中央部のノード点
から取り出せるように、出力用については、側面電極か
ら出力用区分の表裏面中央部にいたるリード線取り出し
用配線電極１７，１８を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電セラミックスを用
いた圧電トランスに関し、特に、圧電セラミックス矩形
板の内部と表面に分極用と入出力用の電極を形成し、矩
形板の長さ方向の共振を利用した圧電トランスに関する
ものである。
いた圧電トランスに関し、特に、圧電セラミックス矩形
板の内部と表面に分極用と入出力用の電極を形成し、矩
形板の長さ方向の共振を利用した圧電トランスに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】静電気発生装置や液晶ディスプレイのバ
ックライト点灯等では、大きな電流値は必要としない
が、１ｋＶ−数ワット程度の高電圧電源が用いられてい
る。現在、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、機器の小型低背化等の要求により、圧電
トランスの実用化の検討がなされている。
ックライト点灯等では、大きな電流値は必要としない
が、１ｋＶ−数ワット程度の高電圧電源が用いられてい
る。現在、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、機器の小型低背化等の要求により、圧電
トランスの実用化の検討がなされている。
【０００３】図２は、従来の圧電トランスに用いられて
いる圧電振動子の構造の概略を示す斜視図である。図２
において、圧電セラミックス矩形板２１の長さ方向の一
方の区分には、厚さ方向に対面する複数対の対面電極層
２２が形成されており、それらは、交互に長側面の共通
配線層２３，２４に接続されている。又、前記矩形板２
１の他方の区分の長側面には、側面電極２５及び２６が
形成されている。圧電セラミックス矩形板２１は、図中
矢印で示すように、電極２２の部分は、厚さ方向に分極
され、側面電極２５，２６の間の部分は、幅方向に分極
されている。
いる圧電振動子の構造の概略を示す斜視図である。図２
において、圧電セラミックス矩形板２１の長さ方向の一
方の区分には、厚さ方向に対面する複数対の対面電極層
２２が形成されており、それらは、交互に長側面の共通
配線層２３，２４に接続されている。又、前記矩形板２
１の他方の区分の長側面には、側面電極２５及び２６が
形成されている。圧電セラミックス矩形板２１は、図中
矢印で示すように、電極２２の部分は、厚さ方向に分極
され、側面電極２５，２６の間の部分は、幅方向に分極
されている。
【０００４】図３は、図２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り、図３（ａ）は、圧電
セラミックス矩形板の断面図、図３（ｂ）は、圧電セラ
ミックス矩形板が長さ方向振動の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、その振動の節（ノー
ド点）を符号３１で示している。図３（ｃ）は、その時
の歪分布を示している。
ランスの動作原理の説明図であり、図３（ａ）は、圧電
セラミックス矩形板の断面図、図３（ｂ）は、圧電セラ
ミックス矩形板が長さ方向振動の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、その振動の節（ノー
ド点）を符号３１で示している。図３（ｃ）は、その時
の歪分布を示している。
【０００５】図２において、外部電極（共通配線層）２
３をアース端子とし、外部電極２４に圧電セラミックス
矩形板の長さ方向の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と、セラミックス矩形板
は、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように振動する。
この時、側面電極２５と２６の間には、圧電効果によ
り、電圧が発生する。このような構成とすることによ
り、入力側に低い電圧を印加して振動子を振動させて、
出力側に大きな電圧を発生させることができる。
３をアース端子とし、外部電極２４に圧電セラミックス
矩形板の長さ方向の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と、セラミックス矩形板
は、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように振動する。
この時、側面電極２５と２６の間には、圧電効果によ
り、電圧が発生する。このような構成とすることによ
り、入力側に低い電圧を印加して振動子を振動させて、
出力側に大きな電圧を発生させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】静電気発生装置や液晶
バックライトの低消費電力化や低電圧駆動化の要求に対
して、図２で説明した圧電トランスでは、入力側のイン
ピーダンスを小さくするために、圧電セラミックス矩形
板の厚さを薄くし、入力側の電極を複数対の対面電極層
で形成して、積層構造としている。圧電性セラミックス
矩形板を長さ方向に二つに区分したその一方の区分に、
セラミックス分極用とトランス入力用として、表面及び
内部の厚さ方向に対向する複数の電極層からなる対面電
極層を有し、これら対面電極層は、対向電極を形成する
ように、矩形板の側面の振動の節付近で、一層おきにそ
れぞれ共通の外部電極（共通配線層）に接続され、前記
矩形板の他方の区分の長側面に、セラミックス分極用と
トランス出力用としての電極を有し、入出力用の配線
は、振動のノード点にある各区分の側面中央部から取り
出す構造になっている。しかし、高出力を得るため、ト
ランスの出力側の横幅を広げるにつれ、配線の取り出し
点における長さ方向の共振モードと異なる横方向の振動
モードの影響が無視できず、理想的な昇圧ができないと
いう問題点がある。なお、トランスの出力側の横幅を広
げる時には、圧電セラミックス矩形板の全体の横幅を広
げるので、トランスの入力側の配線の取り出し点にも同
様な問題が生じる。
バックライトの低消費電力化や低電圧駆動化の要求に対
して、図２で説明した圧電トランスでは、入力側のイン
ピーダンスを小さくするために、圧電セラミックス矩形
板の厚さを薄くし、入力側の電極を複数対の対面電極層
で形成して、積層構造としている。圧電性セラミックス
矩形板を長さ方向に二つに区分したその一方の区分に、
セラミックス分極用とトランス入力用として、表面及び
内部の厚さ方向に対向する複数の電極層からなる対面電
極層を有し、これら対面電極層は、対向電極を形成する
ように、矩形板の側面の振動の節付近で、一層おきにそ
れぞれ共通の外部電極（共通配線層）に接続され、前記
矩形板の他方の区分の長側面に、セラミックス分極用と
トランス出力用としての電極を有し、入出力用の配線
は、振動のノード点にある各区分の側面中央部から取り
出す構造になっている。しかし、高出力を得るため、ト
ランスの出力側の横幅を広げるにつれ、配線の取り出し
点における長さ方向の共振モードと異なる横方向の振動
モードの影響が無視できず、理想的な昇圧ができないと
いう問題点がある。なお、トランスの出力側の横幅を広
げる時には、圧電セラミックス矩形板の全体の横幅を広
げるので、トランスの入力側の配線の取り出し点にも同
様な問題が生じる。
【０００７】そこで、本発明の技術的課題は、従来構造
の配線の取り出し点において生じる横方向の振動に起因
する問題点を解決すべく、効率よく昇圧する圧電トラン
スを提供することある。
の配線の取り出し点において生じる横方向の振動に起因
する問題点を解決すべく、効率よく昇圧する圧電トラン
スを提供することある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電性
セラミックス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に二つに
区分した一方の区分には、セラミックス分極用電極、及
びトランス入力用電極として、該矩形板の厚さ方向に対
面する複数対の対面電極層を有し、前記複数対の対面電
極層の一方の極、及び他方の極は、それぞれ前記矩形板
の長側面にて、第１、第２の共通配線層により接続さ
れ、前記矩形板の他方の区分には、セラミックス分極
用、及びトランス出力用電極として、該矩形板の長側面
に第１、第２の側面電極を有し、これらの側面電極から
表面及び裏面のノード点にいたる配線を施したことによ
り、入出力とも矩形板表裏面のノード点から外部配線を
取り出すことができ、配線取り出しの影響の少ない圧電
トランスを得ることができる。
セラミックス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に二つに
区分した一方の区分には、セラミックス分極用電極、及
びトランス入力用電極として、該矩形板の厚さ方向に対
面する複数対の対面電極層を有し、前記複数対の対面電
極層の一方の極、及び他方の極は、それぞれ前記矩形板
の長側面にて、第１、第２の共通配線層により接続さ
れ、前記矩形板の他方の区分には、セラミックス分極
用、及びトランス出力用電極として、該矩形板の長側面
に第１、第２の側面電極を有し、これらの側面電極から
表面及び裏面のノード点にいたる配線を施したことによ
り、入出力とも矩形板表裏面のノード点から外部配線を
取り出すことができ、配線取り出しの影響の少ない圧電
トランスを得ることができる。
【０００９】
【作用】圧電性セラミックス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、高出力を得るた
めに、セラミックス矩形板の幅寸法を大きくすると、長
さ方向の共振モードと異なる横方向の振動モードによ
り、従来の長側面でのノード点は、ノード点とならなく
なるので、セラミックス分極後に、出力側の配線取り出
しを、該矩形板の長側面に設けた第１、第２の側面電極
から、セラミックス矩形板の表面及び裏面のノード点に
いたる配線を施し、又、入力側の配線取り出しは、直
接、表裏面のノード点から行うことにより、入出力とも
確実にノード点から外部配線を取り出す構造とする。
ードを利用した圧電トランスにおいて、高出力を得るた
めに、セラミックス矩形板の幅寸法を大きくすると、長
さ方向の共振モードと異なる横方向の振動モードによ
り、従来の長側面でのノード点は、ノード点とならなく
なるので、セラミックス分極後に、出力側の配線取り出
しを、該矩形板の長側面に設けた第１、第２の側面電極
から、セラミックス矩形板の表面及び裏面のノード点に
いたる配線を施し、又、入力側の配線取り出しは、直
接、表裏面のノード点から行うことにより、入出力とも
確実にノード点から外部配線を取り出す構造とする。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【００１１】ＰＺＴ系圧電セラミックスの厚み２３５μ
ｍのグリーンシート上に、銀−パラジウム電極ペースト
で内部電極パターンを印刷し、該印刷シートを４層積層
し、その上に電極パターンのないセラミックグリーンシ
ートを１層積層して積層体を作製し、該積層体を熱圧着
し、大気中で焼結し、更に、銀ペーストを用いて、得ら
れた焼結体の上・下表面に表面電極を形成し、予め積層
により内部に形成した内部電極層とで、図１に示すよう
に、対面電極層１２を構成する。入力部の長側面に内部
電極と接続する外部電極（共通配線層）１３，１４を形
成し、出力部には、長側面に分極および出力用の電極で
ある側面電極１５，１６を形成し、更に、これら電極と
接続し、セラミックス矩形板の表裏面のノード点にいた
る配線電極１７および１８を分極後に形成し、長さ４０
ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍの長さ方向１波長共振モ
ードの圧電トランスを試作した。本圧電トランスは、１
波長共振モードの節の部分が、圧電セラミックス矩形板
の長さ方向の端面から、それぞれ１０ｍｍの位置にある
ので、これらの表裏面のノード点を入出力用リード線の
接続取り出し部とした。圧電セラミックスの分極は、温
度１５０℃、電界強度１.２ｋＶ／ｍｍで実施した。本
圧電トランスの性能は、共振周波数が８１ｋＨｚ、負荷
抵抗１００ｋΩ時、入力電圧５Ｖで、出力電圧５５０Ｖ
の昇圧比１１０が得られた。
ｍのグリーンシート上に、銀−パラジウム電極ペースト
で内部電極パターンを印刷し、該印刷シートを４層積層
し、その上に電極パターンのないセラミックグリーンシ
ートを１層積層して積層体を作製し、該積層体を熱圧着
し、大気中で焼結し、更に、銀ペーストを用いて、得ら
れた焼結体の上・下表面に表面電極を形成し、予め積層
により内部に形成した内部電極層とで、図１に示すよう
に、対面電極層１２を構成する。入力部の長側面に内部
電極と接続する外部電極（共通配線層）１３，１４を形
成し、出力部には、長側面に分極および出力用の電極で
ある側面電極１５，１６を形成し、更に、これら電極と
接続し、セラミックス矩形板の表裏面のノード点にいた
る配線電極１７および１８を分極後に形成し、長さ４０
ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍの長さ方向１波長共振モ
ードの圧電トランスを試作した。本圧電トランスは、１
波長共振モードの節の部分が、圧電セラミックス矩形板
の長さ方向の端面から、それぞれ１０ｍｍの位置にある
ので、これらの表裏面のノード点を入出力用リード線の
接続取り出し部とした。圧電セラミックスの分極は、温
度１５０℃、電界強度１.２ｋＶ／ｍｍで実施した。本
圧電トランスの性能は、共振周波数が８１ｋＨｚ、負荷
抵抗１００ｋΩ時、入力電圧５Ｖで、出力電圧５５０Ｖ
の昇圧比１１０が得られた。
【００１２】実施例の圧電トランスのＱ、昇圧比の測定
結果を表１に示した。比較のため、図２に示した従来の
圧電トランスについても、同時に表１に示した。
結果を表１に示した。比較のため、図２に示した従来の
圧電トランスについても、同時に表１に示した。
【００１３】
【００１４】表１より明かなように、本発明の構造の圧
電トランスでは、Ｑ、昇圧比ともに、比較例のものより
も増加している。
電トランスでは、Ｑ、昇圧比ともに、比較例のものより
も増加している。
【００１５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、入出力ともノード点から外部配線を取り出すこ
とができ、配線取り出しの影響の少ない圧電トランスを
提供することが可能である。
よれば、入出力ともノード点から外部配線を取り出すこ
とができ、配線取り出しの影響の少ない圧電トランスを
提供することが可能である。
【図１】本発明の実施例１に係る圧電トランスの斜視
図。
図。
【図２】従来の１波長共振モードの圧電トランスの斜視
図。
図。
【図３】圧電セラミックス矩形板の振動の状態を説明す
る図。図３（ａ）は、圧電セラミックス矩形板の断面
図。図３（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を示す
図、図３（ｃ）は、その時の歪分布を示す図。
る図。図３（ａ）は、圧電セラミックス矩形板の断面
図。図３（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を示す
図、図３（ｃ）は、その時の歪分布を示す図。
１１，２１ 圧電セラミックス矩形板 １２，２２ 対面電極層 １３，１４，２３，２４ 共通配線層（外部電極） １５，１６，２５，２６ 側面電極 １７，１８ （リード線取り出し用）配線電極 １９，２９ リード線 ３１ 振動の節（ノード点）
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電性セラミックスからなる矩形板の長
さ方向の共振モードを利用した圧電トランスにおいて、
前記矩形板は、その長さ方向に二つに区分され、前記矩
形板の一方の区分には、分極用で、かつトランス入力用
の電極として、前記矩形板の厚さ方向に対面する複数対
の対面電極層を有し、前記複数対の対面電極層の一方の
極、及び他方の極は、それぞれ前記矩形板の長側面に
て、第１、第２の共通配線層に接続され、前記矩形板の
他方の区分には、分極用で、かつトランス出力用の電極
として、前記矩形板の長側面に第１、第２の側面電極層
を有し、トランス入力用及び出力用の配線は、前記矩形
板のそれぞれの区分の表面及び裏面のノード点から取り
出す構造であることを特徴とする圧電トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7188426A JPH0918066A (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 圧電トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7188426A JPH0918066A (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 圧電トランス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0918066A true JPH0918066A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=16223471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7188426A Pending JPH0918066A (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 圧電トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0918066A (ja) |
-
1995
- 1995-06-30 JP JP7188426A patent/JPH0918066A/ja active Pending
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