JPH09186373A - 圧電トランス - Google Patents
圧電トランスInfo
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- JPH09186373A JPH09186373A JP7353371A JP35337195A JPH09186373A JP H09186373 A JPH09186373 A JP H09186373A JP 7353371 A JP7353371 A JP 7353371A JP 35337195 A JP35337195 A JP 35337195A JP H09186373 A JPH09186373 A JP H09186373A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い変圧比を得るとともに、圧電材料の分極
や支持を容易に行う。 【解決手段】 入力端子36の交流駆動電圧Vinは、入
力側圧電素子12の電極16,18間に印加され、圧電
体14が圧電効果によって振動する。圧電体14の振動
は振動体28を介して出力側圧電素子20の圧電体22
に伝達され、圧電逆効果によって出力端子38に出力電
圧Voutが生ずる。振動体28のメカニカルQを十分大
きく設定すれば、圧電素子12,20のメカニカルQが
低くても全体のメカニカルQは大きくなり、大きな昇圧
比を得ることができる。また、振動の節が振動体28の
表面に存在するため、節の個所に支持線32をスポット
溶接して支持することで、メカニカルQが低下すること
なく圧電トランス10をプリント基板34上に支持でき
る。
や支持を容易に行う。 【解決手段】 入力端子36の交流駆動電圧Vinは、入
力側圧電素子12の電極16,18間に印加され、圧電
体14が圧電効果によって振動する。圧電体14の振動
は振動体28を介して出力側圧電素子20の圧電体22
に伝達され、圧電逆効果によって出力端子38に出力電
圧Voutが生ずる。振動体28のメカニカルQを十分大
きく設定すれば、圧電素子12,20のメカニカルQが
低くても全体のメカニカルQは大きくなり、大きな昇圧
比を得ることができる。また、振動の節が振動体28の
表面に存在するため、節の個所に支持線32をスポット
溶接して支持することで、メカニカルQが低下すること
なく圧電トランス10をプリント基板34上に支持でき
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、圧電素子を利用
した圧電トランスの改良に関するものである。
した圧電トランスの改良に関するものである。
【0002】
【背景技術】圧電素子は、周知のように、電気エネルギ
を機械エネルギに変換し、あるいは逆に機械エネルギを
電気エネルギに変換する性質を有している。圧電トラン
スでは、そのような圧電効果,圧電逆効果を利用して電
圧の変換が行われ、ノートパソコン用バックライトのイ
ンバータや、小型・小容量のDC−DCコンバータなど
に応用されている。
を機械エネルギに変換し、あるいは逆に機械エネルギを
電気エネルギに変換する性質を有している。圧電トラン
スでは、そのような圧電効果,圧電逆効果を利用して電
圧の変換が行われ、ノートパソコン用バックライトのイ
ンバータや、小型・小容量のDC−DCコンバータなど
に応用されている。
【0003】図5には、従来の圧電トランスの一例が示
されている。同図(A)には圧電材料部分の斜視図が示
されており、(B)には支持状態の側面図が示されてい
る。これらの図において、全体として形状が角柱状の圧
電材料によって形成された圧電板100の左側半分が低
インピーダンスの入力部(駆動部)102となってお
り、右側半分が高インピーダンスの出力部(発電部)1
04となっている。
されている。同図(A)には圧電材料部分の斜視図が示
されており、(B)には支持状態の側面図が示されてい
る。これらの図において、全体として形状が角柱状の圧
電材料によって形成された圧電板100の左側半分が低
インピーダンスの入力部(駆動部)102となってお
り、右側半分が高インピーダンスの出力部(発電部)1
04となっている。
【0004】これらのうち、入力部102側では、その
上下面に入力電極106,共通電極108が圧電板10
0を挟んで対向するように形成されている。また、出力
部104側では、圧電板100の右端面に出力電極11
0が形成されている。これらの電極106,108,1
10は、例えば銀ペーストの印刷,焼成によって形成さ
れる。圧電板100の分極方向は、同図(B)に矢印で
示すように、入力部102では厚み方向,出力部104
では長さ方向となっている。
上下面に入力電極106,共通電極108が圧電板10
0を挟んで対向するように形成されている。また、出力
部104側では、圧電板100の右端面に出力電極11
0が形成されている。これらの電極106,108,1
10は、例えば銀ペーストの印刷,焼成によって形成さ
れる。圧電板100の分極方向は、同図(B)に矢印で
示すように、入力部102では厚み方向,出力部104
では長さ方向となっている。
【0005】図5に示したタイプはローゼンタイプと呼
ばれており、圧電板100の長さ方向に伸び縮みする、
いわゆる縦振動の第一次モードで動作し、振動の節は中
心部分にある。詳述すると、外部から電極106,10
8に駆動電圧が印加されると、入力部102では分極方
向に電界が形成されて分極方向と垂直の方向に変位する
圧電効果が生ずる。これにより、圧電板100が励振さ
れて長さ方向の縦振動が生じ、圧電板100全体が振動
する。
ばれており、圧電板100の長さ方向に伸び縮みする、
いわゆる縦振動の第一次モードで動作し、振動の節は中
心部分にある。詳述すると、外部から電極106,10
8に駆動電圧が印加されると、入力部102では分極方
向に電界が形成されて分極方向と垂直の方向に変位する
圧電効果が生ずる。これにより、圧電板100が励振さ
れて長さ方向の縦振動が生じ、圧電板100全体が振動
する。
【0006】他方、出力部104では、かかる振動によ
って分極方向に機械的歪みが生じ、圧電逆効果によって
分極方向に電位差が発生する。これが電極110から外
部に取り出される。出力電圧の周波数は入力電圧と同様
である。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を得ることが
でき、圧電トランスは昇圧トランスとして作用する。な
お、降圧トランスとするときは、逆に電極110側を入
力,106側を出力とすればよい。
って分極方向に機械的歪みが生じ、圧電逆効果によって
分極方向に電位差が発生する。これが電極110から外
部に取り出される。出力電圧の周波数は入力電圧と同様
である。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を得ることが
でき、圧電トランスは昇圧トランスとして作用する。な
お、降圧トランスとするときは、逆に電極110側を入
力,106側を出力とすればよい。
【0007】この圧電トランスを使用している状態での
入力電圧Vinと出力電圧Voutの昇圧比(=Vout/Vi
n)は、 Vout/Vin=(L/T)・k31・k33・Qm ……(1) で表わされる。ここで、Lは圧電板100の長さ,Tは
圧電板100の厚さ,k31,k33は電気機械結合係数,
Qmは圧電板100全体のメカニカルQ(クオリティフ
ァクタ)である。なお、電気機械結合係数k31,k33
は、電気エネルギと機械エネルギの比を表わすもので、
電気機械結合係数kabの「a」は分極方向,「b」は伸縮
方向をそれぞれ表わす。この式から明らかなように、
(L/T)を大きくすることによって昇圧が可能にな
る。
入力電圧Vinと出力電圧Voutの昇圧比(=Vout/Vi
n)は、 Vout/Vin=(L/T)・k31・k33・Qm ……(1) で表わされる。ここで、Lは圧電板100の長さ,Tは
圧電板100の厚さ,k31,k33は電気機械結合係数,
Qmは圧電板100全体のメカニカルQ(クオリティフ
ァクタ)である。なお、電気機械結合係数k31,k33
は、電気エネルギと機械エネルギの比を表わすもので、
電気機械結合係数kabの「a」は分極方向,「b」は伸縮
方向をそれぞれ表わす。この式から明らかなように、
(L/T)を大きくすることによって昇圧が可能にな
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような背景技術には、次のような不都合がある。前記
(1)式によれば、昇圧比を高くするためにはQmを大き
くすることも有効である。ところが、圧電板100の機
械振動を妨げるとQmが低下してしまう。このため、図
5(B)に示すように、振動の節である中心個所を利用
してシリコン樹脂112により回路基板114に固定す
る。あるいは、圧電板100として、Qmの高い圧電材
料を用いるようにする。
ような背景技術には、次のような不都合がある。前記
(1)式によれば、昇圧比を高くするためにはQmを大き
くすることも有効である。ところが、圧電板100の機
械振動を妨げるとQmが低下してしまう。このため、図
5(B)に示すように、振動の節である中心個所を利用
してシリコン樹脂112により回路基板114に固定す
る。あるいは、圧電板100として、Qmの高い圧電材
料を用いるようにする。
【0009】しかしながら、図5(B)の如くシリコン
樹脂112で圧電板100を固定すると、振動の節の範
囲外までシリコン樹脂112が流れてしまい、Qmがそ
の分低下してしまう。また、圧電材料のQmは、高性能
な金属に比べても非常に小さい。このような理由から、
入出力間の変圧比(昇圧比あるいは降圧比)にはおのず
と限界がある。
樹脂112で圧電板100を固定すると、振動の節の範
囲外までシリコン樹脂112が流れてしまい、Qmがそ
の分低下してしまう。また、圧電材料のQmは、高性能
な金属に比べても非常に小さい。このような理由から、
入出力間の変圧比(昇圧比あるいは降圧比)にはおのず
と限界がある。
【0010】また、背景技術の圧電トランスでは、圧電
板100の入力部102と出力部104の境界部分で、
図5(A)に矢印で示すように2方向の分極が交差し
て、内部応力が生ずる。このため、分極を行ったときに
圧電板100が割れてしまうというようなことがある。
更に、前記矢印の如く長さ方向の分極が厚さ成分を持つ
ことによりロスが生じ、電力変換効率が悪化するという
問題もある。
板100の入力部102と出力部104の境界部分で、
図5(A)に矢印で示すように2方向の分極が交差し
て、内部応力が生ずる。このため、分極を行ったときに
圧電板100が割れてしまうというようなことがある。
更に、前記矢印の如く長さ方向の分極が厚さ成分を持つ
ことによりロスが生じ、電力変換効率が悪化するという
問題もある。
【0011】この発明は、以上の点に着目したもので、
高い変圧比を得ることができるとともに、圧電材料の分
極や支持を容易に行うことができる圧電トランスを提供
することを、その目的とするものである。
高い変圧比を得ることができるとともに、圧電材料の分
極や支持を容易に行うことができる圧電トランスを提供
することを、その目的とするものである。
【0012】
【発明の開示】前記目的を達成するため、この発明の圧
電トランスは、圧電体を挟んで対向する一対の電極を有
する第1及び第2の圧電素子を、振動体によって機械的
に結合したことを特徴とする。主要な態様によれば、前
記振動体は、その振動の節が支持手段によってスポット
支持される。前記振動体が導電性を有するときは、圧電
素子の電極を振動体に接続して支持手段を外部接続に利
用したり、振動体が電極を兼用することも可能である。
前記第1及び第2の圧電素子のうちの少なくとも一方を
積層構造とすることもできる。
電トランスは、圧電体を挟んで対向する一対の電極を有
する第1及び第2の圧電素子を、振動体によって機械的
に結合したことを特徴とする。主要な態様によれば、前
記振動体は、その振動の節が支持手段によってスポット
支持される。前記振動体が導電性を有するときは、圧電
素子の電極を振動体に接続して支持手段を外部接続に利
用したり、振動体が電極を兼用することも可能である。
前記第1及び第2の圧電素子のうちの少なくとも一方を
積層構造とすることもできる。
【0013】
【発明の効果】前記振動体にメカニカルQの高いものを
使用して圧電トランスの振動子を構成することができ、
振動子全体としてのメカニカルQが向上する。支持手段
によって振動体の振動の節がスポット支持されるので、
振動が支持個所で妨害されず、これによってもメカニカ
ルQの向上を図ることができる。そして、メカニカルQ
の向上により、変圧比(昇圧比,降圧比)が高くなる。
更に、振動体を設けることで、圧電素子の分極や圧電ト
ランスの支持が容易になる。
使用して圧電トランスの振動子を構成することができ、
振動子全体としてのメカニカルQが向上する。支持手段
によって振動体の振動の節がスポット支持されるので、
振動が支持個所で妨害されず、これによってもメカニカ
ルQの向上を図ることができる。そして、メカニカルQ
の向上により、変圧比(昇圧比,降圧比)が高くなる。
更に、振動体を設けることで、圧電素子の分極や圧電ト
ランスの支持が容易になる。
【0014】この発明の前記及び他の目的,特徴,利点
は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て実施例を参照しながら詳細に説明する。本発明の圧電
トランスは、小型・薄型で高電圧を発生する必要がある
場合に特に有効であり、テレビジョンの電子ビーム偏向
装置などに好適である。
て実施例を参照しながら詳細に説明する。本発明の圧電
トランスは、小型・薄型で高電圧を発生する必要がある
場合に特に有効であり、テレビジョンの電子ビーム偏向
装置などに好適である。
【0016】
【実施例1】図1には、実施例1の圧電トランス10が
示されている。同図(A)には斜視図が示されており、
同図(B)には側面図が示されている。入力側(駆動
側)から説明すると、入力側圧電素子12の圧電体14
には、圧電トランス10の長さ方向に位置する側面に、
電極16,18がそれぞれ形成されている。他方、出力
側(発電側)の出力側圧電素子20の圧電体22には、
圧電トランス10の長さ方向に位置する側面に、電極2
4,26がそれぞれ形成されている。これらの電極1
6,18,24,26は、例えば銀ペーストの印刷,焼
成によって形成される。
示されている。同図(A)には斜視図が示されており、
同図(B)には側面図が示されている。入力側(駆動
側)から説明すると、入力側圧電素子12の圧電体14
には、圧電トランス10の長さ方向に位置する側面に、
電極16,18がそれぞれ形成されている。他方、出力
側(発電側)の出力側圧電素子20の圧電体22には、
圧電トランス10の長さ方向に位置する側面に、電極2
4,26がそれぞれ形成されている。これらの電極1
6,18,24,26は、例えば銀ペーストの印刷,焼
成によって形成される。
【0017】これら圧電素子12,20の間には振動体
28が設けられており、圧電素子12の電極18側と圧
電素子20の電極24側が接着剤である樹脂30によっ
て振動体28に接着されている。振動体28としては、
機械振動に対する損失係数が小さい,すなわちメカニカ
ルQが高く導電性を有する金属あるいは合金材料,例え
ばエリンバ合金,モリブデン合金,ステンレスなどが用
いられる。圧電素子12の圧電体14は矢印FA方向に
分極されており、圧電素子20の圧電体22は矢印FB
方向に分極されている。このような分極は、電極16,
18間及び電極24,26間に適当な電圧を印加するこ
とで容易に実現できる。
28が設けられており、圧電素子12の電極18側と圧
電素子20の電極24側が接着剤である樹脂30によっ
て振動体28に接着されている。振動体28としては、
機械振動に対する損失係数が小さい,すなわちメカニカ
ルQが高く導電性を有する金属あるいは合金材料,例え
ばエリンバ合金,モリブデン合金,ステンレスなどが用
いられる。圧電素子12の圧電体14は矢印FA方向に
分極されており、圧電素子20の圧電体22は矢印FB
方向に分極されている。このような分極は、電極16,
18間及び電極24,26間に適当な電圧を印加するこ
とで容易に実現できる。
【0018】これら3つの部材12,20,28によっ
て構成された振動子の厚み振動に対する振動の節の位置
は、振動体28の表面にも存在する。そこで、本実施例
では、この振動の節の位置に、圧電トランス10を支持
するための2本の支持線32が対称的に設けられている
(図中には1つのみ表示されている)。これら支持線3
2としては、例えばNiメッキされたモリブデン線が用
いられる。そして、支持線32の一方の端側は振動体2
8の側面にスポット溶接され、他方の端はプリント基板
34に半田などで固定されている。
て構成された振動子の厚み振動に対する振動の節の位置
は、振動体28の表面にも存在する。そこで、本実施例
では、この振動の節の位置に、圧電トランス10を支持
するための2本の支持線32が対称的に設けられている
(図中には1つのみ表示されている)。これら支持線3
2としては、例えばNiメッキされたモリブデン線が用
いられる。そして、支持線32の一方の端側は振動体2
8の側面にスポット溶接され、他方の端はプリント基板
34に半田などで固定されている。
【0019】電極16はプリント基板34上の入力端子
36に接続されており、電極26はプリント基板34上
の出力端子38に接続されている。支持線32は、アー
ス端子40に接続されている。この支持線32は振動体
28に電気的,機械的に接続しており、この振動体28
は樹脂30を介して電極18,24にそれぞれ接続して
いる。これによって、電極18,24がアース端子40
に接続されることになる。
36に接続されており、電極26はプリント基板34上
の出力端子38に接続されている。支持線32は、アー
ス端子40に接続されている。この支持線32は振動体
28に電気的,機械的に接続しており、この振動体28
は樹脂30を介して電極18,24にそれぞれ接続して
いる。これによって、電極18,24がアース端子40
に接続されることになる。
【0020】次に、以上のように構成された実施例1の
動作について説明する。入力端子36には、全体の振動
子の一次厚み振動モードに相当する直列共振周波数の交
流駆動電圧Vinが印加される。この駆動電圧Vinは、入
力側圧電素子12の電極16,18間に印加され、圧電
体14が圧電効果によって振動する。この圧電体14の
振動は振動体28を介して出力側圧電素子20の圧電体
22に伝達され、圧電トランス10を構成する振動子の
全体が振動するようになる。このため、出力側圧電素子
20の圧電体22では、圧電逆効果によって電圧が発生
し、出力端子38に発電電圧Voutが生じることとな
る。
動作について説明する。入力端子36には、全体の振動
子の一次厚み振動モードに相当する直列共振周波数の交
流駆動電圧Vinが印加される。この駆動電圧Vinは、入
力側圧電素子12の電極16,18間に印加され、圧電
体14が圧電効果によって振動する。この圧電体14の
振動は振動体28を介して出力側圧電素子20の圧電体
22に伝達され、圧電トランス10を構成する振動子の
全体が振動するようになる。このため、出力側圧電素子
20の圧電体22では、圧電逆効果によって電圧が発生
し、出力端子38に発電電圧Voutが生じることとな
る。
【0021】このときの昇圧比(=Vout/Vin)は、 Vout/Vin=(d2/d1)・k332・Qm ……(2) で表わされる。ここで、d1,d2は、それぞれ入力側圧
電素子12と出力側圧電素子20の厚み(図1(B)参
照),k33はこれら圧電素子12,20の電気機械結合
係数,Qmは振動子全体(圧電体14,22及び振動体
28)のメカニカルQである。なお、本実施例では、圧
電体14,22の分極方向が揃っているので、圧電素子
12,20の電気機械結合係数は等しくなり、k33で表
わされる。
電素子12と出力側圧電素子20の厚み(図1(B)参
照),k33はこれら圧電素子12,20の電気機械結合
係数,Qmは振動子全体(圧電体14,22及び振動体
28)のメカニカルQである。なお、本実施例では、圧
電体14,22の分極方向が揃っているので、圧電素子
12,20の電気機械結合係数は等しくなり、k33で表
わされる。
【0022】本実施例では、振動体28のQmが十分大
きく設定されている。このため、圧電素子12,20の
Qmが低くても、振動体28のQmが大きいために振動子
全体のQmも大きくなる。従って、前記(2)式から明ら
かなように、全体として大きな昇圧比を得ることができ
る。また、振動の節がスポット溶接の容易な合金で形成
された振動体28の表面に存在するため、この個所を支
持することで、Qmをほとんど低下させることなく圧電
トランス10を支持することができる。
きく設定されている。このため、圧電素子12,20の
Qmが低くても、振動体28のQmが大きいために振動子
全体のQmも大きくなる。従って、前記(2)式から明ら
かなように、全体として大きな昇圧比を得ることができ
る。また、振動の節がスポット溶接の容易な合金で形成
された振動体28の表面に存在するため、この個所を支
持することで、Qmをほとんど低下させることなく圧電
トランス10を支持することができる。
【0023】
【実施例2】次に、図2を参照しながら実施例2につい
て説明する。上述した実施例1では、圧電トランスが全
体として四角柱状となっており、その長さ方向に電極を
形成した。しかし、この実施例2の圧電トランス50で
は、全体が平板形状となっており、入力側圧電素子の電
極位置が厚み方向となっている。図2(A)には斜視図
が示されており、同図(B)には側面図が示されてい
る。
て説明する。上述した実施例1では、圧電トランスが全
体として四角柱状となっており、その長さ方向に電極を
形成した。しかし、この実施例2の圧電トランス50で
は、全体が平板形状となっており、入力側圧電素子の電
極位置が厚み方向となっている。図2(A)には斜視図
が示されており、同図(B)には側面図が示されてい
る。
【0024】入力側から説明すると、入力側圧電素子5
2の圧電体54には、圧電トランス50の厚さ方向に位
置する表裏面に、電極56,58がそれぞれ形成されて
いる。他方、出力側の出力側圧電素子60の圧電体62
には、圧電トランス50の長さ方向に位置する側面に、
それぞれ電極64,66が形成されている。これらの電
極56,58,64,66も、前記実施例と同様に銀な
どによって形成されている。このように、電極配置は、
上述した背景技術と同様となっている。
2の圧電体54には、圧電トランス50の厚さ方向に位
置する表裏面に、電極56,58がそれぞれ形成されて
いる。他方、出力側の出力側圧電素子60の圧電体62
には、圧電トランス50の長さ方向に位置する側面に、
それぞれ電極64,66が形成されている。これらの電
極56,58,64,66も、前記実施例と同様に銀な
どによって形成されている。このように、電極配置は、
上述した背景技術と同様となっている。
【0025】これら圧電素子52,60の間にはエリン
バ合金などによる振動体68が設けられており、圧電素
子52の一方の側面と圧電素子60の電極64側が樹脂
70によって振動体68に接着されている。圧電素子5
2の電極56,58間に直流高電圧を印加することで、
圧電体54が矢印FC方向に分極され、圧電素子60の
電極64,66間に直流高電圧を印加することで、圧電
体62は矢印FD方向に分極される。すなわち、入力側
圧電素子52の圧電体54は厚さ方向に分極され、出力
側圧電素子60の圧電体62は長さ方向に分極される。
バ合金などによる振動体68が設けられており、圧電素
子52の一方の側面と圧電素子60の電極64側が樹脂
70によって振動体68に接着されている。圧電素子5
2の電極56,58間に直流高電圧を印加することで、
圧電体54が矢印FC方向に分極され、圧電素子60の
電極64,66間に直流高電圧を印加することで、圧電
体62は矢印FD方向に分極される。すなわち、入力側
圧電素子52の圧電体54は厚さ方向に分極され、出力
側圧電素子60の圧電体62は長さ方向に分極される。
【0026】これを上述した背景技術と比較すると、背
景技術の圧電トランスでは、上述したように、圧電板1
00の入力部102と出力部104の境界部分で2方向
の分極が交差して内部応力が生じ、分極時に圧電板10
0が割れてしまうなどの不都合がある。ところが、本実
施例では、入力側圧電素子52と出力側圧電素子60と
の間に振動体68が挿入されているため、両圧電素子5
2,60の分極を別個独立して良好に行うことができ
る。
景技術の圧電トランスでは、上述したように、圧電板1
00の入力部102と出力部104の境界部分で2方向
の分極が交差して内部応力が生じ、分極時に圧電板10
0が割れてしまうなどの不都合がある。ところが、本実
施例では、入力側圧電素子52と出力側圧電素子60と
の間に振動体68が挿入されているため、両圧電素子5
2,60の分極を別個独立して良好に行うことができ
る。
【0027】次に、上述した振動体68の表面の振動の
節の位置には、圧電トランス50を支持するための2本
のモリブデン線などによる支持線72が対称的に設けら
れている(図中には1つのみ表示されている)。支持線
72の一方の端側は振動体68の側面にスポット溶接さ
れ、他方の端はプリント基板74に半田などで固定され
ている。
節の位置には、圧電トランス50を支持するための2本
のモリブデン線などによる支持線72が対称的に設けら
れている(図中には1つのみ表示されている)。支持線
72の一方の端側は振動体68の側面にスポット溶接さ
れ、他方の端はプリント基板74に半田などで固定され
ている。
【0028】電極56はプリント基板74上の入力端子
76に接続されており、反対側の電極58は振動体68
に接続されている。また、電極66はプリント基板74
上の出力端子78に接続されており、支持線72はアー
ス端子80に接続されている。この支持線72は振動体
68に電気的,機械的に接続しており、この振動体68
は電極58,64にそれぞれ接続している。これによっ
て、電極58,64がアース端子80に接続されること
になる。
76に接続されており、反対側の電極58は振動体68
に接続されている。また、電極66はプリント基板74
上の出力端子78に接続されており、支持線72はアー
ス端子80に接続されている。この支持線72は振動体
68に電気的,機械的に接続しており、この振動体68
は電極58,64にそれぞれ接続している。これによっ
て、電極58,64がアース端子80に接続されること
になる。
【0029】以上のように構成された実施例2の動作
は、基本的に実施例1と同様である。入力端子76の入
力電圧Vinと出力端子78の出力電圧Voutの昇圧比
(=Vout/Vin)は、 Vout/Vin=(L/T)・k31・k33・Qm ……(3) で表わされる。Lは圧電トランス50の長さ,Tは圧電
素子52(又は60)の圧電体54(又は62)の厚
み,k31,k33は圧電素子52,60の電気機械結合係
数,Qmは振動子全体のメカニカルQである。
は、基本的に実施例1と同様である。入力端子76の入
力電圧Vinと出力端子78の出力電圧Voutの昇圧比
(=Vout/Vin)は、 Vout/Vin=(L/T)・k31・k33・Qm ……(3) で表わされる。Lは圧電トランス50の長さ,Tは圧電
素子52(又は60)の圧電体54(又は62)の厚
み,k31,k33は圧電素子52,60の電気機械結合係
数,Qmは振動子全体のメカニカルQである。
【0030】本実施例でも、振動体68のQmが十分大
きく設定されている。このため、圧電素子52,60の
Qmが低くても振動子全体のQmは大きくなる。従って、
前記(3)式から全体として大きな昇圧比を得ることが
できる。また、同様に、振動体68の振動の節がスポッ
ト支持されているので、Qmをほとんど低下させること
なく圧電トランス50を支持することができる。
きく設定されている。このため、圧電素子52,60の
Qmが低くても振動子全体のQmは大きくなる。従って、
前記(3)式から全体として大きな昇圧比を得ることが
できる。また、同様に、振動体68の振動の節がスポッ
ト支持されているので、Qmをほとんど低下させること
なく圧電トランス50を支持することができる。
【0031】
【他の実施例】この発明には多くの実施の形態があり、
以上の開示に基づいて多様に改変することが可能であ
る。例えば、次のようなものも含まれる。
以上の開示に基づいて多様に改変することが可能であ
る。例えば、次のようなものも含まれる。
【0032】(1)入力側,出力側の各圧電素子やそれ
らの間の振動体としては、入力側の振動が出力側に伝達
されれば、どのような形状や電極配置であってもよい。
図3には、そのような各種の実施例が示されており、ハ
ッチング部分が電極である。まず、同図(A)の例は、
圧電素子200,202がいずれも三角柱形状となって
おり、それらに挟まれた振動体204は四角柱状となっ
ている。この例の電極配置は、実施例1と同様である。
同図(B)の例は、圧電素子210,212,及び振動
体214のいずれもが円柱状となっており、電極配置は
実施例2と同様となっている。同図(C)の例は、圧電
素子220が四角柱状,圧電素子222が小径の円柱
状,振動体224が大径の円柱状となっている。電極配
置は実施例2と同様である。同図(D)の例は、圧電素
子230,232が円柱状となっており、振動体234
が四角柱状となっている。電極配置は実施例1と同様で
ある。
らの間の振動体としては、入力側の振動が出力側に伝達
されれば、どのような形状や電極配置であってもよい。
図3には、そのような各種の実施例が示されており、ハ
ッチング部分が電極である。まず、同図(A)の例は、
圧電素子200,202がいずれも三角柱形状となって
おり、それらに挟まれた振動体204は四角柱状となっ
ている。この例の電極配置は、実施例1と同様である。
同図(B)の例は、圧電素子210,212,及び振動
体214のいずれもが円柱状となっており、電極配置は
実施例2と同様となっている。同図(C)の例は、圧電
素子220が四角柱状,圧電素子222が小径の円柱
状,振動体224が大径の円柱状となっている。電極配
置は実施例2と同様である。同図(D)の例は、圧電素
子230,232が円柱状となっており、振動体234
が四角柱状となっている。電極配置は実施例1と同様で
ある。
【0033】(2)前記実施例では、いずれも圧電素子
の圧電体がブロック状のものであるとしたが、例えば特
開平6−224484号に開示されているような積層構
造としてもよい。図4(A)には、上述した実施例2を
積層構造とした圧電トランス300の長さ方向断面が示
されており、同図(B)は(A)の#4−#4線に沿って
矢印方向に見た断面である。入力側圧電素子302の圧
電体304は、内部電極306,308と圧電層310
を積層した構成となっている。内部電極306は、圧電
体304の側面において電極314に接続されており、
内部電極308は、圧電体304の側面において電極3
12に接続されている。
の圧電体がブロック状のものであるとしたが、例えば特
開平6−224484号に開示されているような積層構
造としてもよい。図4(A)には、上述した実施例2を
積層構造とした圧電トランス300の長さ方向断面が示
されており、同図(B)は(A)の#4−#4線に沿って
矢印方向に見た断面である。入力側圧電素子302の圧
電体304は、内部電極306,308と圧電層310
を積層した構成となっている。内部電極306は、圧電
体304の側面において電極314に接続されており、
内部電極308は、圧電体304の側面において電極3
12に接続されている。
【0034】他方、出力側圧電素子320の圧電体32
2は、内部電極324〜334と圧電層336を積層し
た構成となっている。内部電極324,328,332
は、圧電体322の上面において電極340に接続され
ており、内部電極326,330,334は、圧電体3
22の下面において電極338に接続されている。この
ような圧電素子302,320は、樹脂あるいは半田3
42によって振動体344に結合されている。電極31
2には入力電圧が印加され、電極314,338はアー
スに至る。また、電極340から出力電圧が取り出され
る。なお、この例では、入力側,出力側の両方の圧電素
子を積層構造としたが、いずれか一方のみを積層構造と
してもよい。
2は、内部電極324〜334と圧電層336を積層し
た構成となっている。内部電極324,328,332
は、圧電体322の上面において電極340に接続され
ており、内部電極326,330,334は、圧電体3
22の下面において電極338に接続されている。この
ような圧電素子302,320は、樹脂あるいは半田3
42によって振動体344に結合されている。電極31
2には入力電圧が印加され、電極314,338はアー
スに至る。また、電極340から出力電圧が取り出され
る。なお、この例では、入力側,出力側の両方の圧電素
子を積層構造としたが、いずれか一方のみを積層構造と
してもよい。
【0035】(3)前記実施例は、主として昇圧トラン
スに本発明を適用したものであるが、入力側と出力側を
逆にすれば降圧トランスとしても使用できる。
スに本発明を適用したものであるが、入力側と出力側を
逆にすれば降圧トランスとしても使用できる。
【0036】(4)前記実施例は、いずれも一次側と二
次側を有するトランスの例であるが、振動体に3つの圧
電素子を結合して三巻線トランスを構成するようにして
もよい。更にそれ以上の多数の巻線を有するトランスを
構成することも可能である。
次側を有するトランスの例であるが、振動体に3つの圧
電素子を結合して三巻線トランスを構成するようにして
もよい。更にそれ以上の多数の巻線を有するトランスを
構成することも可能である。
【0037】(5)前記実施例では、圧電素子及び振動
体が長さ方向に揃って同一軸線上に位置するような配置
としたが、入力側で生ずる振動が出力側に伝達されるよ
うであれば、どのような結合形状であってもよい。ま
た、入力側の圧電素子と出力側の圧電素子の形状,寸
法,材料,電極配置などは異なっていてもよい。
体が長さ方向に揃って同一軸線上に位置するような配置
としたが、入力側で生ずる振動が出力側に伝達されるよ
うであれば、どのような結合形状であってもよい。ま
た、入力側の圧電素子と出力側の圧電素子の形状,寸
法,材料,電極配置などは異なっていてもよい。
【0038】(6)振動体が導電性を有する場合には、
圧電素子に形成される電極のうちの振動体側の電極を振
動体と兼用するようにしてもよい。
圧電素子に形成される電極のうちの振動体側の電極を振
動体と兼用するようにしてもよい。
【0039】(7)前記実施例では、アースに対する接
続を振動体を介して行ったが、もちろん電極毎に個別に
アースに接続するようにしてもよい。しかし、振動体が
プリント基板上に支持されるときには、支持線を介して
アースに接続することで、接続用の配線構成を簡略化で
き、好都合である。また、振動体に対する圧電素子の接
合には、樹脂接着の他、各種の手法を用いてよい。
続を振動体を介して行ったが、もちろん電極毎に個別に
アースに接続するようにしてもよい。しかし、振動体が
プリント基板上に支持されるときには、支持線を介して
アースに接続することで、接続用の配線構成を簡略化で
き、好都合である。また、振動体に対する圧電素子の接
合には、樹脂接着の他、各種の手法を用いてよい。
【図1】この発明の実施例1の構成を示す図である。
(A)は斜視図,(B)は側面図である。
(A)は斜視図,(B)は側面図である。
【図2】この発明の実施例2の構成を示す図である。
(A)は斜視図,(B)は側面図である。
(A)は斜視図,(B)は側面図である。
【図3】他の実施例の主要部を示す斜視図である。
【図4】他の実施例を示す図である。(A)は長さ方向
の断面図,(B)は(A)の#4−#4線に沿って矢印方
向に見た断面図である。
の断面図,(B)は(A)の#4−#4線に沿って矢印方
向に見た断面図である。
【図5】背景技術を示す図である。(A)は主要部の斜
視図,(B)は側面図である。
視図,(B)は側面図である。
10,50,300…圧電トランス 12,20,52,60,200,202,210,2
12,22,222,230,232,302,320
…圧電素子 14,2254,62,304,322…圧電体 16,18,24,26,54,56,64,66,3
06,308,312,314,324〜334,33
8,340…電極 28,68,204,214,224,234,344
…振動体 30,70,342…樹脂 32,72…支持線 34,74…プリント基板 36,76…入力端子 38,78…出力端子 40,80…アース端子 310,336…圧電層
12,22,222,230,232,302,320
…圧電素子 14,2254,62,304,322…圧電体 16,18,24,26,54,56,64,66,3
06,308,312,314,324〜334,33
8,340…電極 28,68,204,214,224,234,344
…振動体 30,70,342…樹脂 32,72…支持線 34,74…プリント基板 36,76…入力端子 38,78…出力端子 40,80…アース端子 310,336…圧電層
Claims (6)
- 【請求項1】 圧電体を挟んで対向する一対の電極を有
する第1及び第2の圧電素子;第1及び第2の圧電素子
が機械的に結合しており、一方の圧電素子の振動に基づ
いて他方の圧電素子を振動させるための振動体;を備え
たことを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項2】 前記振動体は、その振動の節をスポット
支持する支持手段を備えたことを特徴とする請求項1記
載の圧電トランス。 - 【請求項3】 前記振動体を導電性を有する材料によっ
て形成するとともに、前記第1及び第2の圧電素子の電
極の少なくとも一つを、前記振動体に電気的に接続した
ことを特徴とする請求項1又は2記載の圧電トランス。 - 【請求項4】 前記振動体を導電性を有する材料によっ
て形成するとともに、前記第1及び第2の圧電素子の電
極の少なくとも一つを、前記振動体と兼用したことを特
徴とする請求項1,2又は3記載の圧電トランス。 - 【請求項5】 前記支持手段を外部接続線と兼用したこ
とを特徴とする請求項3又は4記載の圧電トランス。 - 【請求項6】 前記第1及び第2の圧電素子のうちの少
なくとも一方を積層構造としたことを特徴とする請求項
1,2,3,4又は5記載の圧電トランス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7353371A JPH09186373A (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 圧電トランス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7353371A JPH09186373A (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 圧電トランス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09186373A true JPH09186373A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=18430389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7353371A Withdrawn JPH09186373A (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 圧電トランス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09186373A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000049667A1 (en) * | 1999-02-16 | 2000-08-24 | Mitsui Chemicals, Inc. | Piezoelectric transformer |
JP2001230465A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-08-24 | Kazuo Kono | 圧電トランス |
US7504765B2 (en) * | 2005-12-19 | 2009-03-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Piezoelectric transformer and the method for manufacturing the same |
JP2020064977A (ja) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | キヤノン株式会社 | 圧電トランス、および電子機器 |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP7353371A patent/JPH09186373A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000049667A1 (en) * | 1999-02-16 | 2000-08-24 | Mitsui Chemicals, Inc. | Piezoelectric transformer |
JP2001230465A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-08-24 | Kazuo Kono | 圧電トランス |
US7504765B2 (en) * | 2005-12-19 | 2009-03-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Piezoelectric transformer and the method for manufacturing the same |
JP2020064977A (ja) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | キヤノン株式会社 | 圧電トランス、および電子機器 |
US11495732B2 (en) * | 2018-10-17 | 2022-11-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric transformer and electronic apparatus |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |