JPH10200173A

JPH10200173A - 圧電トランス

Info

Publication number: JPH10200173A
Application number: JP9005238A
Authority: JP
Inventors: Juichi Morikawa; 寿一森川; Yasuo Shimoda; 康生下田; Toshiyuki Sanada; 俊幸真田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-01-16
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【目的】圧電トランス素子の新規な固定方法を提供
し、特にλ／２モードの圧電トランスとして、優れた構
造を提供する。【構成】長方形状の圧電トランス素子の中央に入力電
極が形成され、長手方向の両端面に出力電極が形成され
た中央駆動型圧電トランスにおいて、振動の腹部分とな
る前記出力電極にバネ性を有する金属端子を接合し、該
金属端子が電気的接続と保持とを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶ディス
プレイのバックライト用インバータやＤＣ−ＤＣコンバ
ータなどの電力変換装置に用いられる圧電トランスに関
する。

【０００２】

【従来の技術】この圧電トランスは、巻線型の電磁トラ
ンスに比べて、小型化でき、不燃性が図れ、電磁誘導に
よるノイズが出ないことなどの特徴を有し、実用化が進
められている。

【０００３】この圧電トランスの代表的な構造を図１０
に示す。この従来例は、ローゼン型の単板型圧電トラン
スである。この圧電トランスは、平板状の圧電トランス
素子５１の半分の両主面に電極５２、５３が形成され、
この電極５２、５３間は図示する矢印のように厚み方向
に分極されている。また、この平板状の圧電トランス素
子５１の他の半分側の端面に電極５４が形成され、図示
する矢印のように圧電素子の長さ方向に分極されてい
る。そして、各電極には、リード線５５が半田付けされ
ている。

【０００４】この圧電トランスの動作を以下に説明す
る。まず電極５２、５３を入力電極とし、これに交流電
圧源よりこの圧電トランス素子５１の長さ方向の共振周
波数と略同じ周波数の交流電圧を印加する。すると、こ
の圧電トランス素子５１は、長さ方向に強い機械振動を
生じ、図中右半分が発電部となり、圧電効果により電荷
が発生し、電極５４に出力電圧が生じる。

【０００５】このように、圧電トランスは、素子が振動
して昇圧するため、その圧電トランス素子を固定する方
法としては、素子の振動を阻害しない方法が種々検討さ
れている。また、上記従来例のように、入出力電極への
接続方法がリード線である為、接続の信頼性あるいは作
業性において、問題が多かった。

【０００６】この解決策として従来提案されている方法
として、次のようなものがある。図１１、１２は、特開
平７−７９０２８号公報に記載されている圧電トランス
である。この圧電トランスは、圧電トランス素子６１の
外形寸法より大きい内形寸法を有する樹脂製の枠体６２
を有し、この枠体６２には４本の金属リード端子６３を
有し、この金属リード端子６３は圧電トランス素子６１
を配置する搭載部６３ａを有している。この枠体６２内
の搭載部６３ａに圧電トランス素子６１を設置し、導電
性接合材で接合している。この金属リード端子６３の別
の例として、図１３に示すように、金属リード端子６３
の板厚方向に屈曲成形され、緩衝機構を構成しているも
のも提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この従来の圧電トラン
スでは、素子の振動への影響を最小限にするため、固定
位置は、素子の振動の節で行われている。このため、例
えば、上記従来例では、端面に形成された出力電極を振
動の節部分まで、延長する延長電極を形成する必要があ
る。この延長電極は側面に形成され、印刷形成は容易で
ない。しかも、延長電極により、効率低下を招くという
問題点もある。

【０００８】また、圧電トランス素子の振動モードにお
いて、λモードで２ヶ所、３／２λモードで３ヶ所の振
動の節があり、複数の固定箇所を設けることができ、固
定することは比較的容易となるが、λ／２モードでは、
振動の節が中央部１ヶ所となり、振動の節での固定が困
難となる。このため、従来の考え方では、固定すること
ができない。このようにλ／２モードの圧電トランス
は、小型化が可能であるが、固定が困難という問題点が
あった。

【０００９】本発明は、上記のことを鑑みて、圧電トラ
ンス素子の新規な固定方法を提供し、特にλ／２モード
の圧電トランスとして、優れた構造を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電トランス
素子の振動の腹部分にバネ性を有する金属端子を接合
し、該金属端子が電気的接続と共に、該圧電トランス素
子の保持を行なっている圧電トランスである。

【００１１】また本発明は、長手方向の少なくとも一方
の端面が振動の腹部分となる矩形状の圧電トランス素子
において、前記振動の腹部分となる端面に、入力又は出
力用電極を形成し、該電極にバネ性を有する金属端子を
接合し、該金属端子が電気的接続と保持とを行なってい
る圧電トランスである。

【００１２】また本発明は、長方形状の圧電トランス素
子の中央に入力電極が形成され、長手方向の両端面に出
力電極が形成された中央駆動型圧電トランスにおいて、
前記出力電極にバネ性を有する金属端子を接合し、該金
属端子が電気的接続と保持とを行なっている圧電トラン
スである。

【００１３】また前記入力電極の接続電極が側面に形成
され、該側面の接続電極にバネ性を有する金属端子を接
合し、該金属端子が電気的接続と保持とを行なうもので
ある。

【００１４】また本発明は、矩形状の圧電トランス素子
の４側面にバネ性を有する金属端子が接続され、前記圧
電トランス素子を保持すると共に、電気的接続を行なっ
ている圧電トランスである。

【００１５】また、本発明における前記金属端子は、板
状の金属端子を用いることが好ましく、波形に形成され
ること、又は板バネ状に形成されることが好ましい。ま
た、この金属端子の材料としては、ベリリウム銅製、リ
ン青銅製とすることが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明を図面を用いて詳細に説明
する。図２は、本発明に係る一実施例に用いるλ／２モ
ード中央駆動型の積層構造の圧電トランス素子である。
本発明では、λ／２モードに限定されることはないが、
好ましいモードであるので、以降この構造を用いて本発
明を説明する。

【００１７】まず、図２のλ／２モード中央駆動型の積
層構造の圧電トランス素子について説明する。この圧電
トランス素子２０は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系
（ＰＺＴ）の圧電セラミック材料を用い、これのスラリ
ーをドクターブレードでシート状に成形し、そのシート
を積層、圧着し、一体焼成して形成されたものである。
この積層する前に、各シートの中央部に入力電極となる
内部電極３６、３８をスクリーン印刷により形成してお
く。この内部電極の積層の様子を図３に示す。各内部電
極３６、３８は、それぞれ別の側面に臨むように形成さ
れ、それぞれ側面の入力電極２４、２６に接続されてい
る。これにより、積層内部で、交互に対向する電極構造
が構成されている。

【００１８】この入力電極となる各内部電極３６、３８
は、側面に形成される接続電極２４、２６によって、一
層おきに接続されている。またこの接続電極２４、２６
は、内部電極を接続すると共に、外部と入力電極とを接
続する役目をもつ。そして、この積層構造の圧電トラン
ス素子２０の両端面には、出力電極３０、３２が形成さ
れている。

【００１９】この圧電トランス素子２０は、入力電極
（内部電極）３６、３８が形成された部分を駆動部と
し、この駆動部では、図中矢印が示すように厚み方向に
分極処理が行われている。一方その駆動部の両サイド
は、発電部となり図中矢印が示すように長手方向に分極
されている。この図２に示す構造では、駆動部の上下面
に電極を設けてないが、この上下面に電極を設け、それ
ぞれ入力電極２４、２６と接続する構造としても良い。

【００２０】この中央駆動型の圧電トランス素子２０を
λ／２モードで駆動した場合、振動の節はこの中央部と
なる。このため、従来の振動の節で固定する考え方で
は、この素子の中央部で固定する構造となる。しかし、
中央部のみの固定では、不安定である。また、出力電極
の端子を振動の節に形成できない。つまり、振動の節
は、入力電極部にあり、出力電極の引出部をそこへ形成
することは困難である。このように、従来の考え方で
は、十分に対応できないことがわかる。

【００２１】そこで、本発明では、従来にない全く新し
い構造を見い出した。つまり、振動の一番大きい振動の
腹部分となる出力電極３０、３２部分で、固定を試みた
ものである。この本発明に係る第１実施例の側面図を図
１に示す。

【００２２】この出力電極３０、３２部分は、振動の一
番大きい部分であるので、振動に耐える構造とする必要
がある。このため、バネ性を有する金属端子１を用い
た。この金属端子１は、ベリリウム銅合金製で、厚さ
０．０５ｍｍ、幅０．６ｍｍの板状であり、これを波形
に形成して、バネ性を持たせた構造となっている。尚、
出力電極３０、３２と、金属端子１とは、しっかりと接
合されている方が良く、本実施例では半田付けによって
接合した。この構造により、効率低下がほとんど無く、
実装可能であることが確認できた。このことは、バネ性
を有する金属端子を用いること、及び金属端子と出力電
極とを接合することにより達成されたものと考えられ
る。従来にない、極めて特徴的な構造を達成できた。

【００２３】図１では、出力電極のみの接続、固定手段
を示したが、入力電極の接続電極２４、２６の接続、固
定手段も同様に、バネ性の金属端子を用いて行なうこと
ができる。この実施例の平面図を図４に、一部断面図を
図５に示す。入力電極は、振動の節部分に当たるので、
振動は極めて小さいが、板バネ状の金属端子２で接続固
定した。この金属端子２は、ベリリウム銅製で、厚さ
０．０５ｍｍ、幅０．６ｍｍの板状のものを加工してい
る。尚、幅は、入力電極に接合される部分の幅を示して
いる。また、入力電極の接続電極２４、２６と金属端子
２とは、半田付けした。また導電性接着剤を用いて接合
することもできる。

【００２４】本発明によれば、振動の腹部分で、電気的
な接続と固定を行なうことができ、従来にない新規な接
続、固定方法を得ることができる。これは、バネ性を有
する金属端子を用い、それを振動の腹部分の電極に接合
することにより、可能となったものである。また、図４
に示すように、矩形状の圧電トランス素子の４面で、バ
ネ性を有する金属端子で接続、固定することができるの
で、極めて安定した構造となる。

【００２５】また本発明は、上記説明の通り、λ／２モ
ードのように、振動の節が１ヶ所しかない圧電トランス
素子において、安定した固定構造を提供することができ
る。また、従来技術のように、振動の節まで、延長電極
を形成し、その節で接続固定する構造を用いなくてもよ
くなる。

【００２６】本発明に係る第２実施例に用いる端子付き
樹脂ケースの平面図を図６に、側面図を図７に、正面図
を図８に示す。この端子付き樹脂ケース３について以下
説明する。この実施例では、金属端子４、５は、板バネ
状となっている。この金属端子４、５は、厚さは０．０
６ｍｍのリン青銅合金製の金属板を加工して形成され、
圧電トランス素子の電極に接合する部分は、幅０．６ｍ
ｍであり、半田メッキされている。

【００２７】またこの樹脂ケース６は、圧電トランス素
子を収納する溝状の凹部６を有し、その凹部６には、収
納された圧電トランス素子に接触可能で、支持可能な半
円弧状の凸部７が形成されている。

【００２８】また、圧電トランスの入力電極に接続され
る金属端子５の一方の金属端子５ａの外部との接続部５
ｃは、その金属端子５ａの形成された側面に形成され、
他方の金属端子５ｂの外部との接続部５ｄは、その金属
端子５ｂの形成された側面から、樹脂ケース３のケース
底部内をとおり、前記金属端子５ａの外部との接続部５
ｃが形成された側面まで延長されている。これにより、
同一側面に入力電極用の外部端子を形成している。この
ことにより、幅方向（図６における上下方向）の小型化
を図ることができる。

【００２９】また、圧電トランス素子の出力電極に接続
される金属端子４は、樹脂ケース３の側面をとおり、両
端面の一方向側に、いずれも外部との接続部４ｂが形成
されている。つまり、入力電極用の外部との接続部５
ｃ、５ｄと距離を大きくするように、反対側の側面側
に、出力電極用の外部との接続部４ｂが形成されてい
る。このことは、入力部と出力部との絶縁距離を大きく
する効果があり、信頼性の向上に役立つものである。

【００３０】この端子付き樹脂ケース３に、圧電トラン
ス素子２０を収納した平面図を図９に示す。圧電トラン
ス素子２０の入力電極の接続電極２４、２６に、金属端
子５ａ、５ｂが半田付けされ、出力電極３０、３２に、
金属端子４が半田付けされている。これらの金属端子
４、５は、バネ性を有して、その弾性で圧電トランス素
子２０を保持している。また、圧電トランス素子２０の
駆動時においても、バネ性の金属端子により、圧電トラ
ンス素子の振動を阻害すること無く、トランスを構成で
きた。

【００３１】この圧電トランス素子２０は、３０．５ｍ
ｍ×４．８ｍｍ×高さ１．６ｍｍの外径寸法を有し、２
３層に積層された構造である。この樹脂ケース３に収納
された状態で、３２ｍｍ×７ｍｍ×高さ３．１ｍｍと薄
型、小型のトランスを構成できた。表１に、この実施例
と、従来例との特性比較を示す。この従来例は、図１０
に示す構造の各電極にリード線を半田付けしたものであ
る。圧電トランス素子は、同一ロットのものを分割して
用い、実施例、比較例ともの各５個の平均値を示す。本
発明の実施例によれば、効率、昇圧比ともに改善されて
いる。これは、リード線を省くことにより、圧電トラン
ス素子にかかる外部からの力が均等となったこと、リー
ド線が振動することによるロス分がないことなどによる
効果と推測される。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、圧電トランス素子を振
動の腹部分で電気的接続及び固定を行なうことができ、
従来にない新規な構造を提供することができる。これに
より、種々の圧電トランスにおいて、無駄な延長電極を
無くすことができ、工数削減、効率低下防止、信頼性向
上などの効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の側面図である。

【図２】本発明に係る実施例に用いるλ／２モード中央
駆動型の積層構造の圧電トランス素子の斜視図である。

【図３】図２の圧電トランス素子の内部電極の積層の様
子を示す断面図である。

【図４】本発明に係る第１実施例の平面図である。

【図５】本発明に係る第１実施例の一部断面図である。

【図６】本発明に係る第２実施例に用いる端子付き樹脂
ケースの平面図である。

【図７】本発明に係る第２実施例に用いる端子付き樹脂
ケースの側面図である。

【図８】本発明に係る第２実施例に用いる端子付き樹脂
ケースの正面図である。

【図９】本発明に係る第２実施例の平面図である。

【図１０】圧電トランスの斜視図である。

【図１１】従来例の斜視図である。

【図１２】従来例の構造説明図である。

【図１３】従来例の変形例の構造説明図である。

【符号の説明】１、２、４、５金属端子３樹脂ケース２０圧電トランス素子２４、２６入力電極の接続電極３０、３２出力電極３６、３８入力電極用の内部電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電トランス素子の振動の腹部分にバネ
性を有する金属端子を接合し、該金属端子が電気的接続
と保持とを行なっていることを特徴とする圧電トラン
ス。
【請求項２】長手方向の少なくとも一方の端面が振動
の腹部分となる矩形状の圧電トランス素子において、前
記振動の腹部分となる端面に、入力又は出力用電極を形
成し、該電極にバネ性を有する金属端子を接合し、該金
属端子が電気的接続と保持とを行なっていることを特徴
とする圧電トランス。
【請求項３】長方形状の圧電トランス素子の中央に入
力電極が形成され、長手方向の両端面に出力電極が形成
された中央駆動型圧電トランスにおいて、前記出力電極
にバネ性を有する金属端子を接合し、該金属端子が電気
的接続と保持とを行なっていることを特徴とする圧電ト
ランス。
【請求項４】前記入力電極の接続電極が側面に形成さ
れ、該側面の接続電極にバネ性を有する金属端子を接合
し、該金属端子が電気的接続と保持とを行なっているこ
とを特徴とする請求項３記載の圧電トランス。
【請求項５】矩形状の圧電トランス素子の４側面にバ
ネ性を有する金属端子が接続され、前記圧電トランス素
子を保持すると共に、電気的接続を行なっていることを
特徴とする圧電トランス。