JPH0992899A - 圧電トランス - Google Patents

圧電トランス

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JPH0992899A
JPH0992899A JP7243265A JP24326595A JPH0992899A JP H0992899 A JPH0992899 A JP H0992899A JP 7243265 A JP7243265 A JP 7243265A JP 24326595 A JP24326595 A JP 24326595A JP H0992899 A JPH0992899 A JP H0992899A
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JP
Japan
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piezoelectric
piezoelectric vibrator
resonance
electrodes
piezoelectric transformer
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JP7243265A
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English (en)
Inventor
Koichi Okamoto
幸一 岡本
Yoshiaki Fuda
良明 布田
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電振動子の支持による特性の劣化を抑えた
圧電トランスを提供する。 【解決手段】 圧電トランスの主要部である圧電振動子
は、共振振動の節点に支持具を固定して支持されるが、
この節点に凹凸を形成して圧電振動子の支持位置のずれ
を防ぎ、圧電トランスの昇圧比や効率の劣化を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電トランスに関
し、特に共振モードを利用した圧電トランスの構造に関
する。
【0002】
【従来の技術】静電気発生装置や液晶ディスプレイのバ
ックライト点灯用などの電源には大きな電流は必要ない
が、1kV−数ワット程度の高電圧が要求される。現
在、これらの電源の昇圧には電磁式トランスが用いられ
ているが、電磁式トランスの作動に伴う電磁ノイズの低
減、消費電力の低減、機器の小型低背化などの要求によ
り電磁式トランスに代わるものとして圧電トランスの実
用化が検討されている。
【0003】圧電トランスは電気と力の可逆的な変換が
できるという圧電材料の性質を使って変圧を行うもので
ある。
【0004】図6は、1波長モード圧電トランスの圧電
振動子の概略斜視図であり、図5は、圧電振動子が長さ
方向振動の1波長共振モードで振動している圧電トラン
スの動作の説明図である。図5(a)は振動していない
ときの圧電振動子の側面図であり、図5(b)は圧電振
動子が長さ方向振動の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5(c)は同じ場合の歪分布
を示している。
【0005】図6の圧電材料矩形板61には、厚さ方向
に対向する2つの面に、矩形板長さ方向の一端から始ま
り矩形板長さの1/4の位置を中心とした矩形板長さの
約1/2を覆う電極板が形成されており、これが表面電
極64a、64bとなっている。また、幅方向に対向す
る2つの面に、矩形板長さ方向のもう一方の端から矩形
板長さの1/2にわたって電極板が形成されており、こ
れが側面電極66a、66bとなっている。
【0006】表面電極64a、64bの間に入力電圧V
inが印加されると、圧電材料矩形板61は逆圧電効果か
ら図5(c)のような歪みを発生し、この歪みによる圧
電効果によって側面電極66a、66bの間に出力電圧
Vout が発生する。Vout とVinの比は入力側の静電容
量と出力側の静電容量の比に比例し、入力電極である表
面電極64a−64b間の静電容量は、出力電極である
側面電極66a−66b間の静電容量に比べて十分大き
な値となっている。従って、入力側に低電圧を印加する
と出力側から高電圧を取り出す事ができる。
【0007】また、圧電振動子の共振周波数をVinの周
波数に等しくなるようにすると、圧電振動子は共振振動
を起こし、Vout はVinと周波数が等しくかつVinより
も高い電圧となる。
【0008】圧電振動子の支持は共振振動の節上に支持
位置を設けて行われる。従来の圧電トランスでは、図2
のような「コ」字型でリード線取り出し用の貫通孔22
を有する柔らかいゴム状の支持具を振動の節点に挟み込
んで支持していた。しかしこの支持方法では、圧電振動
子の振動に伴って支持位置が変化してしまい、支持位置
がばらついてしまう。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このような圧電トラン
スにおいて、圧電振動子の支持位置の変化を原因とする
特性の劣化である機械的品質係数Qm の低下や共振周波
数の変化などは、そのまま圧電トランスの昇圧比や効率
の劣化に繋がるため、支持による影響を極力抑える必要
がある。
【0010】本発明の目的は圧電振動子の支持位置のば
らつきを抑え、高信頼性を持つ圧電トランスを提供する
ことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による圧電トラン
スの圧電振動子は、共振振動の節上に凹部あるいは凸部
を有しており、ここで支持具に固定する事で圧電振動子
の支持位置のばらつきを抑えている。
【0012】また、この圧電振動子を支持する支持具に
貫通孔を設け、電極板に繋げるリード線をここから引き
込む事で、リード線を圧電振動子の節上に繋げられるよ
うになっている。
【0013】圧電振動子は形状が矩形板であり、材料と
しては圧電性を有するセラミックまたは単結晶材料であ
るものが一般的であるが、本発明はこれにとどまらず、
圧電材料からなる一般の形状の圧電振動子を持つ圧電ト
ランスに適用できる。
【0014】圧電振動子の支持具はゴムが一般的である
が、例えば合成樹脂等の材料でできた支持具に対しても
本発明は適用できる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1に、本発明を適用して1波長
共振振動の節に凹部を設けた圧電振動子の概略斜視図を
示す。
【0016】圧電材料矩形板の長側面に、1波長共振の
節を中心に支持具の幅と同じ幅で凹部を形成する。
【0017】圧電材料矩形板の上下面に、矩形板長さ方
向の一端から始まり矩形板長さの1/4の位置を中心と
した矩形板長さの約1/2を覆う電極板を形成し、これ
が表面電極14a、14bとなる。更に各々の表面電極
と導通していて共振振動の節を含んでいるリード線取り
出し用の電極15a、15bを長側面に形成する。
【0018】また、矩形板長さ方向のもう一方の端から
矩形板長さの1/2にわたる長側面に電極板を形成し、
これが側面電極16a、16bとなる。
【0019】表面電極14a−14b間では圧電材料矩
形板の長さ方向に分極し、側面電極16a−16b間で
は幅方向に分極する。
【0020】1波長共振の節に形成した凹部に図2に示
す支持具を挟み込み、電極15a、15b上の節から支
持具の貫通孔を通してリード線を引き出して入力側端子
とし、側面電極16a、16b上の節から支持具の貫通
孔を通してリード線を引き出して出力側端子として長さ
方向1波長共振モードの圧電トランスとする。
【0021】図3に、本発明を適用して1波長共振振動
の節に凸部を設けた圧電振動子の概略斜視図を示す。
【0022】矩形板の長側面に、1波長共振の節を中心
に支持具の内壁間の幅と同じ幅で凸部を有する圧電振動
子を形成する。
【0023】前述の1波長共振振動の節に凹部を設けた
時と同様に、表面電極34a、34b、側面電極36
a、36bを形成し、表面電極34a−34b間では圧
電材料矩形板の長さ方向に分極し、側面電極36a−3
6b間では幅方向に分極する。
【0024】図4に示す支持具を1波長共振の節に形成
した凸部に被せ、電極35a、35b上の節にリード線
を繋げて入力側端子とし、側面電極36a、36b上の
節にリード線を繋げて出力側端子として長さ方向1波長
共振モードの圧電トランスとする。
【0025】図4に示す支持具を用いる他に、凸部に固
定する支持具として図2の支持具の貫通孔のないものを
用いることもできる。この場合は図2の支持具を矩形板
の幅方向に見たときに「凹」の字型になるようにして、
支持具の開口部が圧電振動子の凸部を噛むようにして圧
電振動子を支持する。
【0026】
【実施例】図1に示された発明の実施の形態を、圧電セ
ラミックの矩形板を圧電振動子とする圧電トランスに適
用し、振動の節に凹部を設けた実施例を以下に述べる。
【0027】長さ42mm、幅10mm、厚さ1mmの
PZT系の圧電セラミック矩形板に、銀ペーストを用い
て長さ方向の一端から10.5mmの位置を中心として
長さ20mmの表面電極14a、14bを形成し、更に
各々の表面電極と導通していて共振振動の節を含んでい
るリード線取り出し用の電極15a、15bを長側面に
形成した。また、もう一端から長側面に長さ17mmの
電極16a、16bを形成した。表面電極14a−14
b間では圧電セラミック矩形板の長さ方向に分極し、側
面電極16a−16b間では幅方向に分極した。分極条
件は温度150℃、電界強度1.2kV/mmで行っ
た。この圧電セラミック矩形板の長側面に、1波長共振
の節を中心に支持具の幅と同じ幅で深さ0.2mmの溝
を形成し、図2に示した支持具を挟み込んだ。そして、
電極15a、15b上の節から端子を取り出して入力側
端子とし、側面電極16a、16b上の節から端子を取
り出して出力側端子として、長さ方向1波長共振モード
の圧電トランスとした。
【0028】本実施例の圧電トランスと、図4に示した
従来の長さ方向1波長共振モードの圧電トランスとの特
性を比較して表1に示す。本発明の実施例の圧電トラン
スと従来例の圧電トランスの相違は、1波長共振振動の
節上に凹部があるかないかの違いのみであり、両者の材
質、矩形板の大きさ、分極条件など他の条件は同じであ
る。共振周波数はインピーダンスアナライザーを用いて
測定し、Qm は共振周波数をもとに、等価回路から計算
して求めた。Qm 、共振周波数の±以降の数字は本実施
例と従来例の圧電トランスのそれぞれ**個ずつについ
てQm と共振周波数を求めたときの最大値または最小値
から求めている。また、昇圧比は一次側電圧として振幅
電圧10Vの交流電圧を与えた場合を示している。
【0029】表1から分かる通り、本発明の圧電トラン
スではQm は従来よりも大きく、かつ、個体間のばらつ
きが小さくなっている。また、共振周波数の個体間のば
らつきも本発明の圧電トランスの方が小さくなってい
る。昇圧比に関しても、安定した支持によりQm が大き
いため、本発明の圧電トランスの方が従来の圧電トラン
スより大きくなっている。
【0030】
【表1】
【0031】以上、圧電セラミックの矩形板を圧電振動
子として1波長共振振動の節上に凹部を形成してここに
支持具を固定してこの支持具に形成された貫通孔を通
し、リード線を引き出して入出力端子とした実施例を述
べたが、圧電材料の種類、圧電振動子の形状の如何や、
2波長以上の波長での共振振動を用いる場合、共振振動
の節上に凸部を設ける場合においても、上述の実施例の
ように圧電振動子の支持位置のばらつきを抑えた高信頼
性を持つ圧電トランスを提供する事ができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば圧
電振動子の共振振動の節上に凹凸部を設けてここに支持
具を固定することで、機械的品質係数の低下や共振周波
数の変化などの圧電振動子の支持位置の変化を原因とす
る特性の劣化を防ぎ、結果として圧電トランスの昇圧比
や効率の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】1波長共振振動の節上に凹部を形成した矩形板
状の圧電振動子を持つ圧電トランスの斜視図。
【図2】共振振動の節上に凹部を形成した圧電振動子に
用いる支持具の斜視図。
【図3】1波長共振振動の節上に凸部を形成した矩形板
状の圧電振動子を持つ圧電トランスの斜視図。
【図4】共振振動の節上に凸部を形成した圧電振動子に
用いる支持具の斜視図。
【図5】1波長共振振動をする矩形板圧電振動子の長側
面断面図。
【図6】1波長共振振動の節上で支持具に圧電振動子を
挟んだ従来の圧電振動子を持つ圧電トランスの斜視図。
【符号の説明】
11、31、61 …圧
電材料矩形板 12a〜d …凹
部 13a〜d、33a〜d、63a〜d …支
持具 14a、14b、34a、34b、64a、64b…表
面電極板 15a、15b、35a、35b、65a、65b…リ
ード線取り出し用電極 16a、16b、36a、36b、66a、66b…側
面電極 17a、17b、37a、37b、67a、67b…分
極方向を示す矢印 18a、18b、38a、38b、68a、68b…入
力端子 19a、19b、39a、39b、69a、69b…出
力端子 21、41 …支
持具 22、42 …リ
ード線取出用の貫通孔 32a〜d …凸
部 51a、51b …共
振振動の節点

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電材料の共振モードを利用した圧電ト
    ランスにおいて、圧電振動子の共振振動の節上に凸部を
    有しており、この凸部に圧電振動子の支持具を固定する
    ことを特徴とする圧電トランス。
  2. 【請求項2】 圧電材料の共振モードを利用した圧電ト
    ランスにおいて、圧電振動子の共振振動の節上に凹部を
    有しており、この凹部に圧電振動子の支持具を固定する
    ことを特徴とする圧電トランス。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、圧電
    振動子を支持する支持具に貫通孔を備えており、この貫
    通孔を通して圧電振動子の電極板にリード線を繋ぐこと
    を特徴とする圧電トランス。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれかにおいて、圧
    電振動子が矩形板であることを特徴とする圧電トラン
    ス。
  5. 【請求項5】 請求項1から4のいずれかにおいて、圧
    電材料がセラミック及び圧電性を有する単結晶材料から
    選ばれた一つである事を特徴とする圧電トランス。
  6. 【請求項6】 請求項1から5のいずれかにおいて、圧
    電振動子の支持具がゴム製である事を特徴とする圧電ト
    ランス。
JP7243265A 1995-09-21 1995-09-21 圧電トランス Withdrawn JPH0992899A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002299715A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Taiheiyo Cement Corp 圧電トランス

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002299715A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Taiheiyo Cement Corp 圧電トランス
JP4614566B2 (ja) * 2001-03-29 2011-01-19 太平洋セメント株式会社 圧電トランス

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Effective date: 20021203