JPH10256618A - Piezoelectric oscillator - Google Patents

Piezoelectric oscillator

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JPH10256618A
JPH10256618A JP5505497A JP5505497A JPH10256618A JP H10256618 A JPH10256618 A JP H10256618A JP 5505497 A JP5505497 A JP 5505497A JP 5505497 A JP5505497 A JP 5505497A JP H10256618 A JPH10256618 A JP H10256618A
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JP
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vibrator
side
piezoelectric
electrode
output side
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JP5505497A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazumasa Onishi
Yoshiro Tomikawa
一正 大西
義朗 富川
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Yoshiro Tomikawa
アルプス電気株式会社
義朗 富川
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric oscillator in which an oscillator can be supported rigidly and stably while eliminating disconnection of wiring.
SOLUTION: Both oscillators 10, 11 on the drive side and output side are circular and driven with primary spreading vibration having nodes at the centers O1, O2 on a plane to produce a boosted voltage at an electrode 17 on the output side. Since the oscillators 10, 11 oscillate to have nodes at the centers O1, O2, then can be supported stably at the centers O1, O2 and disconnection can be prevented when the electrode is connected with wiring in the center. Furthermore, spreading vibration having a node at the center can be excited easily when circular oscillators 10, 11 are employed and the impedance can be reduced on the drive side.
COPYRIGHT: (C)1998,JPO

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、昇圧または減圧用のトランスあるいはDC/DCコンバータ、圧電フィルターなどとして使用可能な圧電振動装置に係り、特に支持および配線が容易であり、また駆動側のインピーダンスを低下させることも可能な圧電振動装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is raised or trans or DC / DC converter for decompression, relates to a piezoelectric vibration device which can be used as such as a piezoelectric filter, it is easy particularly support and wiring, also the driving-side impedance relates also piezoelectric vibrating device can be reduced.

【0002】 [0002]

【従来の技術】図10は、2個の振動子が結合子を介して連結された従来の圧電振動装置を示す斜視図である。 BACKGROUND ART FIG. 10 is a perspective view of a conventional piezoelectric vibration device coupled via two vibrators connector.
圧電材料で形成された駆動側の振動子1と出力側(発電側)の振動子2は、圧電セラミックなどにより形成されており、その平面形状は矩形状である。 Vibrator 2 of the vibrator 1 of the driving side made of a piezoelectric material and an output side (power side) is formed by a piezoelectric ceramic, the planar shape is a rectangular shape. 駆動側の振動子1と出力側の振動子2は、結合子3により連結されている。 Vibrator 1 and the output side of the oscillator 2 the drive side is connected by connector 3.

【0003】駆動側の振動子1は、矢印で示すように厚さ方向に分極された横効果インピーダンス振動子であり、表裏両面に駆動電極4が設けられ、それぞれの駆動電極4,4に、駆動電力を与えるための配線5,5が接続されている。 [0003] the drive-side vibrator 1 is a transverse effect impedance resonator is polarized in the thickness direction as indicated by the arrow, the driving electrodes 4 are provided on both sides, to each of the drive electrodes 4, wires 5,5 for providing driving power is connected. また、出力側(発電側)の振動子2は、 Further, the transducer 2 on the output side (power side)
矢印で示すように縦方向の一方向へ平行に分極された縦効果インピーダンス振動子であり、対向する側端面に出力側(発電側)の電極6,6が設けられ、それぞれの電極6,6に、出力側の配線7,7が接続されている。 A longitudinal effect impedance transducers which are polarized parallel to the longitudinal direction of the one direction as indicated by an arrow, the electrodes 6 and 6 on the output side to the side end surface (generator side) facing are provided, each of the electrodes 6 and 6 the output side of the wiring 7, 7 are connected. 駆動側の振動子1の電極4,4に所定の共振周波数の駆動電力が与えられて、振動子1が電気機械結合係数K31により縦方向に励振されると、結合子3により機械的に結合された出力側の振動子2の縦方向の振動が、電気機械結合係数K33によって機械−電気変換され、出力側の電極6,6から昇圧されて取り出される。 The electrodes 4, 4 of the drive-side vibrator 1 given the driving power of a predetermined resonant frequency, the resonator 1 is excited in the vertical direction by an electromechanical coupling factor K31, mechanically coupled by connector 3 has been longitudinal oscillation of the output side of the oscillator 2 is mechanically by an electromechanical coupling coefficient K33 - electrically converted, and taken out is boosted from the output side of the electrode 6,6.

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】図10に示す従来の圧電振動装置では、振動子1と2が、縦方向へ節のない振動を生じるために、振動子1と2を剛性支持することができない。 In THE INVENTION to be solved INVENTION conventional piezoelectric vibrator shown in FIG. 10, the vibrator 1 and 2, to produce a free vibration knots in the longitudinal direction, that the vibrator 1 and 2 to the rigid support Can not. したがって振動子1と2とを弾性支持することになり支持が不安定である。 Thus the support will be a vibrator 1 and 2 to elastically support is unstable. また、振動子1の電極4,4と、振動子2の電極6,6は、共に振動歪みが生じる部分に形成されているため、これらの電極4,6に接続されている配線5,7に応力が作用し、断線が生じやすい欠点がある。 Further, the electrodes 4, 4 vibrator 1, the electrodes 6 and 6 of the vibrator 2, which is formed on both portions vibration distortion occurs, the wiring is connected to the electrodes 4,6 5,7 the stress is applied, there is an easy disconnection occurs drawbacks. さらに、図10に示す従来の圧電振動装置での振動子1と振動子2の縦振動は、励振させるのに比較的大きな励振力が必要になり、駆動側のインピーダンスが比較的高い欠点がある。 Further, the vertical vibration of the vibrator 1 and the transducer 2 in a conventional piezoelectric vibration device shown in FIG. 10, to excite requires relatively large exciting force is the impedance of the driving side is relatively high defect .

【0005】本発明は上記従来の課題を解決するものであり、振動子の剛体支持が可能で安定した支持ができ、 [0005] The present invention has been made to solve the above-stable can support is capable rigid support of the vibrator,
また断線しない配線も可能な圧電振動装置を提供することを目的としている。 Further it is an object to provide a piezoelectric vibration device which can be no disconnection defect.

【0006】また本発明は、駆動側インピーダンスを低くして、低電力で励振させることが可能な圧電振動装置を提供することを目的としている。 [0006] The present invention is to lower the driving-side impedance, and its object is to provide a piezoelectric vibration device which can be excited at low power.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電トランスなどとして使用可能な圧電振動装置である。 Means for Solving the Problems The present invention is a piezoelectric vibration device which can be used as a piezoelectric transformer. その構成は、圧電効果を発揮する複数の振動子が結合子を介して連結されている圧電振動装置において、前記複数の振動子は、中心を節とする広がりモードで振動するものであり、前記複数の振動子のいずれかに駆動電極が設けられ、他の振動子に出力電極が設けられていることを特徴とするものである。 Its structure is, in the piezoelectric vibration device in which a plurality of transducers that exhibit a piezoelectric effect is connected via a connector, the plurality of transducers is to vibrate in the spread mode to node center, the driving electrodes are provided to one of a plurality of transducers, it is characterized in that the output electrode to the other oscillator is provided.

【0008】上記において、駆動側の振動子は、厚さ方向に分極された横効果インピーダンス振動子であり、出力側の振動子は、中心から外周面側へ放射状に分極された縦効果インピーダンス振動子である。 [0008] In the above, the drive side of the transducer is a lateral effect impedance resonator is polarized in the thickness direction, the output side of the oscillator, longitudinal effect impedance vibration is polarized radially from the center to the outer peripheral surface it is a child.

【0009】また、出力側の振動子は、中心と外周面に電極が形成され、外周面の電極がアース電極となることが可能である。 Further, the output side of the oscillator is formed an electrode at the center and the outer circumferential surface, the electrode of the outer peripheral surface can be the ground electrode.

【0010】また、振動子は、振動の節となる中心部を支持することが可能である。 Further, the transducer is capable of supporting the central portion as a node of vibration.

【0011】さらに、複数の駆動側の振動子が、結合子を介して1個の出力側の振動子に連結されている構成にでき、あるいは、複数の出力側の振動子が、結合子を介して1個の駆動側の振動子に連結されている構成とすることも可能である。 Furthermore, transducers of the plurality of driving side, can be a configuration that is connected to the transducers of one output side via a connector, or transducers of the plurality of output side, a connector it is also possible to adopt a configuration that is coupled to one driving side of the vibrator through.

【0012】本発明の圧電振動装置は、結合子を介して連結された複数の振動子が設けられたものにおいて、各振動子が、中心を節とするモードで1次の広がり振動を起こすため、振動子の中心の節を支持することが可能となり、安定した支持が可能である。 [0012] The piezoelectric vibrator of the present invention, in which a plurality of transducers coupled via a connector is provided, to cause the oscillator, the primary spread vibration mode of a node center , it is possible to support the section of the center of the vibrator, it is possible stable support is. また前記節の部分に電極を設けて、この節の部分に配線を接続すると、配線およびその接続部が振動子の歪みによる応力の影響を受けなくなり、断線などの問題が生じにくくなる。 Also provided electrodes on the said node, connecting wiring portion of this section, the wiring and the connection portion is not affected by the stress due to distortion of the vibrator, hardly occurs a problem such as disconnection.

【0013】また、電極の配置として、駆動側の振動子に設けられる電極と、出力側の振動子に設けられる電極、特に振動子の外周面に形成される電極とを、結合子に形成された導電体を介して連続して形成することにより、電極形成を簡単にでき、電極に接続される配線数を削減できる。 Further, as the arrangement of the electrodes, and the electrode provided on the driving side of the vibrator, the electrodes provided on the output side of the oscillator, and an electrode that is particularly formed on the outer peripheral surface of the vibrator, is formed on the coupling element was by forming continuously through a conductor, can the electrode formation easier, can reduce the number of wires connected to the electrodes.

【0014】振動子の平面形状は、正方形であってもよいが円形とすることが好ましい。 [0014] The planar shape of the vibrator may be square but preferably be circular. 振動子の平面形状を円形にすると、中心を節とした振動を比較的小さい力で発生させることができるため、駆動側のインピーダンスを低下させることが可能である。 When the planar shape of the vibrator to a circle, since it is possible to generate a relatively small force vibration a node center, it is possible to reduce the impedance of the drive side.

【0015】また駆動側の振動子と出力側の振動子を逆相にて振動させると、結合子に作用する応力が小さくなって発熱を低減できる。 [0015] When vibrating the output side of the oscillator and the driving side of the vibrator by reversed-phase, thereby reducing the heat generation becomes smaller stress acting on combinators. また振動を励起しやすくなって駆動側のインピーダンスを低減できる。 Also possible to reduce the impedance of the driving side it is easy to excite the vibration. また、駆動側の振動子と出力側の振動子を同相で駆動すると、結合子の中心が節となって、この部分を支持することも可能である。 Further, when the output of the oscillator and the driving side of the vibrator is driven in phase, so the center of the connector is a node, it is possible to support this part.

【0016】 [0016]

【発明の実施の形態】図1(A)は、圧電トランスなどとして使用可能な本発明の圧電振動装置の第1の実施の形態を示す斜視図、図1(B)は圧電振動装置の支持と配線構造を示す側面図、図2は前記圧電振動装置の等価回路図である。 PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 (A) is a perspective view showing a first embodiment of a piezoelectric vibration device that can be used the present invention as a piezoelectric transformer, a support in FIG. 1 (B) a piezoelectric vibrating device side view showing a wiring structure, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the piezoelectric vibrator. 図1(A)に示す圧電振動装置では、駆動側の振動子10と、出力側(発電側)の振動子11 Figure 1 a piezoelectric vibrator shown in (A) includes a vibrator 10 on the drive side, the transducer 11 on the output side (power side)
が、圧電セラミックにより形成されており、振動子10 But it is formed by a piezoelectric ceramic vibrator 10
と振動子11は、同じ厚さで且つ同じ直径(例えば10 The vibrator 11, and the same diameter with the same thickness (for example 10
〜20mmφ)の円板である。 A disc of ~20mmφ). 振動子10と振動子11 Vibrator 10 and the vibrator 11
は結合子12により連結されている。 It is connected by connector 12. 振動子10,11 Vibrators 10 and 11
および結合子12は、同じセラミック材料で一体に形成されていてもよいし、振動子10と振動子11とが、これらと別体の軸状の結合子により結合されていてもよい。 And connector 12 may be integrally formed of the same ceramic material, the transducer 10 and the transducer 11 may be coupled by a shaft-like coupling element of a separate body.

【0017】駆動側の振動子10は、矢印で示すように厚さ方向に分極されており、図示上面側に駆動電極13 The drive-side transducer 10 is polarized in the thickness direction as indicated by an arrow, the drive to the illustrated upper surface electrodes 13
が形成され、下面側に前記駆動電極13と共に駆動電極の一部を構成するアース電極14が形成されている。 There is formed, the ground electrode 14 constituting a part of the drive electrodes on the lower surface side together with the drive electrodes 13 are formed. 交流駆動電源部15からの配線15aは、振動子10の平面の円形状の中心O1において前記駆動電極13に接続されている。 Wire 15a from the AC drive power source unit 15 is connected to the drive electrode 13 in the circular center O1 of the plane of the vibrator 10. また振動子10は、下面側が支持端子16 The vibrator 10 is a bottom side support pin 16
で支持されている。 It is in is supported. この支持端子16はアース端子を兼ねており、この支持端子16により、振動子10の円形状の中心O1が支持されている。 The support pin 16 also serves as a ground terminal, by the support pin 16, circular center O1 of the vibrator 10 is supported. 出力側(発電側)の振動子11は、円形状の中心O2から外周面に向けて放射状に分極されている。 Vibrator 11 of the output side (power side) is polarized radially toward the outer surface in the circular center O2.

【0018】振動子11の円形状の中心O2には、支持端子17が接続されている。 [0018] The center O2 circular vibrator 11, the support pin 17 is connected. この支持端子17は、出力電極および出力端子を兼ねており、振動子11の中心O The support pin 17 also serves as an output electrode and an output terminal, the center O of the vibrator 11
2は、この支持端子17によって支持されている。 2 is supported by the support pin 17. 振動子11の外周面には、前記支持端子17と共に出力側の電極を構成するアース電極18が形成されている。 On the outer surface of the vibrator 11, the ground electrode 18 constituting the output side of the electrode with the support pin 17 is formed. 前記結合子12の部分には導電体14aが形成されている。 Conductor 14a is formed in the portion of the connector 12.
この導電体14aは、振動子10のアース電極14および振動子11のアース電極18と一体に成膜されたものであり、振動子10のアース電極14と、振動子11のアース電極18は、前記導電体14aを介して互いに連結されている。 The conductor 14a has been formed integrally with the ground electrode 18 of the ground electrode 14 and the transducer 11 of the vibrator 10, the earth electrode 14 of the vibrator 10, the ground electrode 18 of the vibrator 11, They are connected to each other via the conductor 14a. 前記各電極13,14,18および導電体14aは、銀膜などの低抵抗金属材料により成膜されたものである。 Each electrode 13,14,18 and conductors 14a are those which are formed by a low-resistance metal material such as silver film.

【0019】図2に示す等価回路図において、Cd1は駆動側の振動子10の制動容量、m1,s1,r1は、 [0019] In the equivalent circuit diagram shown in FIG. 2, Cd1 braking capacity of the vibrator 10 on the drive side, m1, s1, r1 is
振動子10の等価質量、等価スチフネス、等価共振抵抗、Cd2は出力側の振動子11の制動容量、m2,s Equivalent mass of the vibrator 10, the equivalent stiffness, equivalent resonance resistance, Cd2 braking capacity of the output side of the oscillator 11, m @ 2, s
2,r2は、振動子11の等価質量、等価スチフネス、 2, r2 is equivalent mass of the vibrator 11, the equivalent stiffness,
等価共振抵抗である。 Is equivalent resonance resistance. またScは結合子12が介在することによる結合スチフネスである。 The Sc is a bond stiffness due to the connector 12 is interposed. A1は駆動側の振動子10すなわち横効果低インピーダンス振動子の力係数、A2は出力側の振動子11すなわち縦効果インピーダンス振動子の力係数である。 A1 vibrator 10 or force coefficient of transverse effect low impedance vibrator drive side, A2 is the force coefficient of the vibrator 11 i.e. longitudinal effect impedance oscillator output side.

【0020】この圧電振動装置では、交流駆動電源部1 [0020] In the piezoelectric vibrating device, an AC driving power source unit 1
5から所定の周波数の電力が駆動電極13に与えられると、駆動側の振動子10に電気機械結合係数K31により縦振動モードが励起され、この振動が結合子12から振動子11に伝達されて、振動子10と振動子11が共振させられる。 When the power of a predetermined frequency from 5 applied to the drive electrode 13, the longitudinal vibration mode is excited by an electromechanical coupling factor K31 to vibrator 10 on the drive side, the vibration is transmitted from the connector 12 to the transducer 11 , the vibrator 10 and the vibrator 11 is caused to resonate. このときの駆動周波数としては、振動子1 The drive frequency of this time, the vibrator 1
0と振動子11が、円形状の中心O1とO2を節とした1次の広がり共振振動を起こさせるように設定される。 0 and the vibrator 11 is set so as to cause the primary spread resonant vibration and nodes of the O2 circular center O1.
振動子10と振動子11は、中心O1とO2を節として放射方向へ膨張と収縮を繰り返す1次の共振振動を発揮する。 Transducer 10 and the transducer 11 exhibits a first-order resonance repeating the radial direction and expands and contracts the center O1 and O2 as a node. 出力側の振動子11からは電気機械結合係数K33 Electromechanical coupling factor from the output side of the oscillator 11 K33
によって、出力電極(発電電極)から機械電気変換された電圧が取り出される。 Accordingly, electromechanical conversion voltage is taken from the output electrode (power electrode). このとき力係数A1と力係数A In this case the force factor A1 and the force coefficient A
2との比に応じて、出力電極(支持端子)17とアース電位との間に、昇圧された電圧が出力される。 Depending on the ratio of 2, between the output electrode (support pin) 17 and the ground potential, the boosted voltage is output.

【0021】前記振動子10と振動子11は、円形状の中心O1,O2を節とした1次の広がり共振にて振動するため、前記中心O1とO2の位置に歪みが生じない。 [0021] The vibrator 10 and the vibrator 11, to vibrate in a primary spread resonance that a node center O1, O2 of the circular, distortion does not occur in the position of the center O1 and O2.
よって、図1(B)に示すように振動子10と振動子1 Therefore, the vibrator 10 as shown in FIG. 1 (B) and the transducer 1
1の中心O1とO2にて圧電振動装置を支持することができ、中心O1とO2を支持する支持体として、支持端子16と17のような剛体のものを使用でき、支持構造が簡単になるとともに安定した支持が可能である。 It is possible to support the piezoelectric vibrator 1 of the center O1 and at O2, as a support for supporting the center O1 and O2, can be used and rigid like a support pin 16 and 17, is simplified support structure as well as a possible stable support.

【0022】交流駆動電源15からの配線15aと、出力配線17aは、振動の節となる前記中心O1とO2に接続されるため、これらの配線15aと17a、およびこれらの配線15a,17aの接続部には振動に起因する応力が作用せず、よって断線などの心配がなくなる。 The wiring 15a from the AC drive power source 15, the output line 17a is to be connected to the center O1 and O2 as a node of vibration, these wirings 15a and 17a, and these wires 15a, 17a connecting the It does not act the stress caused by the vibration in the part, and thus worry about, such as disconnection is eliminated.
さらに振動子10と振動子11は、平面が円板形状であるため、中心O1とO2を節とした1次の広がり振動を比較的小さいパワーで励起させることが可能である。 Furthermore the vibrator 10 and the vibrator 11, since the plane is disc-shaped, it is possible to excite the primary spread vibration a node center O1 and O2 with a relatively small power. したがって、駆動インピーダンスを低下でき、省電力で駆動可能である。 Therefore, it can lower the driving impedance can be driven in a power saving.

【0023】次に、振動子10,11の中心O1とO2 [0023] Next, the center O1 of the vibrator 10, 11 and O2
を節とした1次の広がり振動のモードとしては、振動子10が節を中心として膨張したときに振動子11が節を中心として収縮する、互いに逆相で振動する第1のモードと、振動子10が節を中心として膨張したときに振動子11も節を中心として膨張する、互いに同相で振動する第2のモードとがある。 The mode of the primary spread vibration and nodes of the vibrator 11 when the vibrator 10 is expanded around the section is contracted around a section between a first mode of vibration in opposite phase to each other, the vibration expands around the vibrator 11 is also the section when a child 10 is expanded around the section has a second mode of vibration in phase with each other. 第1のモード(逆相モード) The first mode (reversed phase mode)
と第2のモード(同相モード)とでは、共振周波数が相違するため、この圧電振動装置では使用周波数の帯域が広くなり、汎用性に優れたものとなる。 When than the second mode (common mode), the resonance frequency is different, the bandwidth of the frequency used in the piezoelectric vibration device is wide, and has excellent versatility.

【0024】第1のモード(逆相モード)では、振動子10と振動子11の広がり振動が可逆的であるため、図2に示す等価回路での結合スチフネスScはほとんど無視できる程度に小さくなり、結合子12に大きな応力が作用しない。 [0024] In the first mode (reversed phase mode), for spreading the vibration of the vibrator 10 and the vibrator 11 is reversible, binding stiffness Sc of the equivalent circuit shown in FIG. 2 is reduced to a substantially negligible , large stress to connector 12 does not act. よって圧電振動装置全体の発熱を防止できる。 Thus it can be prevented heating of the entire piezoelectric vibrator. またこの可逆的な第1の振動モード(逆相モード) Also this reversible first vibration mode (reversed phase mode)
は励起しやすいため、駆動側のインピーダンスがかなり低くなる。 Because easily excited, the impedance of the driving side is considerably low. またスプリアスも生じにくい。 The spurious also less likely to occur.

【0025】これに対し、第2のモード(同相モード) [0025] On the other hand, the second mode (in-phase mode)
では、振動子10と振動子11とが同じ位相で広がり振動するため、結合子12の中心O3が節となる。 In, since the vibrator 10 and the vibrator 11 is spread vibrate in the same phase, the center O3 of the connector 12 is a node. よって第2のモードで駆動する場合には、結合子12の中心O Thus in the case of driving in the second mode, the center of the connector 12 O
3で圧電振動装置を支持することが可能になり、支持可能な箇所がO1,O2,O3の3箇所のいずれかの組合わせにすることができる。 3 it is possible to support the piezoelectric vibrator, capable of supporting points can be the O1, O2, any combination of three of O3. よって支持構造の選択性が広がり、また3点支持することにより、さらに安定した支持が可能である。 Therefore spread selectivity of the support structure, also by supporting three points, it is possible to further stably supported. また、図1と図2に示す圧電振動装置において、支持端子17に交流駆動電力を与えて振動子11を駆動側として使用し、電極13を出力側電極として使用し、振動子10を出力側(発電側)として使用することができる。 Further, the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1 and FIG. 2, using the transducer 11 as a driving side by applying an AC drive power to the support pin 17, using the electrodes 13 as the output electrode, the output side transducer 10 can be used as the (power side). この場合、減圧トランスや広帯域のフィルターとして使用することが可能である。 In this case, it is possible to use as a filter for vacuum transformer or broadband.

【0026】図3(A)(B)は、図1(A)(B)に示した圧電振動装置の変形例である。 FIG. 3 (A) (B) is a modification of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1 (A) (B). この圧電振動装置では、圧電セラミックで形成された同じ半径で同じ厚さの円形状の振動子が3個使用され、3個の振動子が結合子12,12で連結されている。 The piezoelectric vibrator is the same thickness circular vibrator at the same radius, which is formed by piezoceramic is three used, three transducers are connected by connector 12 and 12. 図3(A)(B)で両側に位置する振動子10は駆動側であり、図1(A) Figure 3 (A) the transducer 10 located on both sides in (B) is a driving side, FIG. 1 (A)
(B)の左側の振動子10と同じ構造で且つ同じ支持構造で同じ配線構造である。 The same wiring structure and the same support structure with the same structure as the vibrator 10 on the left side of (B). 図3(A)(B)の中心に位置している振動子11は出力側(発電側)であり、図1 Figure 3 (A) transducers 11 located at the center of the (B) is the output side (power side), FIG. 1
(A)(B)の右側の振動子11と同じ構造で且つ同じ支持構造ならびに同じ配線構造である。 (A) is and the same support structure as well as the same wiring structure in the same structure as the right side of the oscillator 11 (B).

【0027】図3(A)(B)の左右両側に位置する振動子10,10は厚さ方向に分極されており、中央の振動子11は中心O2から外周面にかけて放射状に分極されている。 The transducer 10, 10 located on left and right sides of FIG. 3 (A) (B) is polarized in the thickness direction, the center of the vibrator 11 is polarized radially to the outer surface from the center O2 . 交流駆動電源部15から2個の駆動側の振動子10,10の駆動電極13,13に所定周波数の駆動電力が与えられると、横効果低インピーダンス振動子として、中心O1を節とした1次の広がり振動が励起される。 When the driving power of a predetermined frequency to the drive electrode 13, 13 of the AC drive power source unit 15 from the two drive side of the transducer 10, 10 is provided, as lateral effect low impedance transducer and the center O1 as a node primary spread vibration of is excited. このとき2個の振動子10,10にて励起される振動が結合子12,12を経て中央の振動子11に機械的に伝達され、各振動子10,10および11が中心を節とした1次の広がり共振振動を起こす。 At this time vibration excited by two oscillators 10 and 10 is mechanically transmitted to the center of the vibrator 11 via the connector 12 and 12, each of the transducers 10, 10 and 11 has a node center cause primary of spread resonance vibration.

【0028】図4は、上記圧電振動装置の等価回路を示しているが、駆動側の2個の振動子10,10の振動が、出力側の振動子11に伝わるために、駆動側の力係数A1が2倍になる。 [0028] Figure 4 shows an equivalent circuit of the piezoelectric vibration device, in order to vibrate the drive side of the two vibrators 10 and 10, transmitted to the output side of the oscillator 11, the driving-side power coefficient A1 is doubled. よって、出力側の振動子11の出力電極(支持端子)17からは、図1に示すものに比べて大きな昇圧電圧を得ることができる。 Therefore, from the output electrode (support pin) 17 of the output side of the oscillator 11, it is possible to obtain a large boost voltage as compared with that shown in FIG. 図3(A) Figure 3 (A)
(B)に示すものでも、各駆動側の振動子10,10が節を中心として膨張したときに、出力側の振動子11が節を中心として収縮する可逆的な(逆相)の振動となる第1のモードと、駆動側10,10が節を中心として膨張したときに、出力側の振動子11も同時に節を中心として膨張する同相の振動となる第2のモードがある。 Be one (B), the vibration of when the transducer 10, 10 of the respective drive side is inflated around the section, the output side of the oscillator 11 is reversible contracts around the section (reverse phase) comprising a first mode, when the drive side 10, 10 is expanded around the section there is a second mode in which a vibration of the same phase to expand around the output side of the oscillator 11 is also the section at the same time.

【0029】図1(A)(B)に示したものと同様に、 [0029] in the same manner as shown in FIG. 1 (A) (B),
第1のモードでは、結合子12に作用する応力が小さく、図4に示す等価回路のうちの結合スチフネスScは無視できる程度に小さくなるため、駆動側のインピーダンスを小さくできる。 In the first mode, reduce the stress acting on the connector 12, coupled stiffness Sc of the equivalent circuit shown in FIG. 4 to become negligibly small, it is possible to reduce the impedance of the drive side. 第2のモード、すなわち駆動側の振動子10,10と出力側の振動子11が同相で振動するモードでは、振動子10の共振先鋭度をQ1、振動子11の共振先鋭度をQ2とし、入力電圧をV1、出力電圧をV2としたときに、出力電圧V2を以下の数1で示した値に設定することが可能である。 Second mode, namely the mode in which the vibrator 11 on the output side and the driving side of the transducer 10 and 10 vibrate in the same phase, the resonance sharpness of the vibrator 10 Q1, the resonance sharpness of the vibrator 11 and Q2, the input voltage V1, when the output voltage is V2, it is possible to set to a value showing the output voltage V2 at the number 1 or less.

【0030】 [0030]

【数1】V2=(Q1・Q2・V1・2・A2)/A1 [Number 1] V2 = (Q1 · Q2 · V1 · 2 · A2) / A1

【0031】すなわち、昇圧率を、図1に示した圧電振動装置のほぼ2倍に設定することが可能である。 [0031] That is, the step-up ratio can be set to approximately twice the piezoelectric vibrator shown in FIG. また、 Also,
図3(A)(B)に示すものでも、アース電極14,1 It is those illustrated in FIG. 3 (A) (B), the ground electrode 14, 1
4,18と導電体14a,14aは、一体の導電膜で形成されているため、電極に接続される配線数を少なくできる。 4,18 and the conductor 14a, 14a, because they are formed integrally in the conductive film, can be reduced the number of wires connected to the electrodes. また振動の節となる円板の中心O1,O2を支持することが可能になる。 Also it is possible to support the center O1, O2 of the circular plate with a node of the vibration.

【0032】図5(A)は、図1(A)に示す圧電振動装置のさらに他の変形例を示す斜視図、図5(B)はその側面図、図6は等価回路図である。 [0032] FIG. 5 (A), a perspective view showing still another modification of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1 (A), FIG. 5 (B) a side view thereof, FIG. 6 is an equivalent circuit diagram. この圧電振動装置は、1個の駆動側の振動子10に対し、2個の出力側(発電側)の振動子11,11が結合子12,12を介して結合されたものである。 The piezoelectric vibrating device, to the vibrator 10 of the one driving side, the transducer 11, 11 of the two output-side (power side) in which is coupled via a connector 12, 12. 図5(A)(B)に示す例では、図3に示したものと相違する電圧比を得ることができる。 In the example shown in FIG. 5 (A) (B), it is possible to obtain a voltage ratio which differs from that shown in FIG. また、2個の出力側の振動子11に設けられた電極17,18間の出力電圧Voutを直列に接続することにより、高い昇圧率を得ることも可能である。 Also, by connecting the output voltage Vout between the two output side of the electrodes 17 and 18 provided on the vibrator 11 in series, it is possible to obtain a high boosting ratio.

【0033】図5の場合も、振動子10と振動子11の節を中心とした広がり振動が逆相となる第1のモードと、同相となる第2のモードがある。 [0033] In the case of FIG. 5, a first mode in which spread oscillation about the section of the vibrator 10 and the vibrator 11 is reversed phase, there is a second mode in which a phase. 第1の逆相モードにて各振動子10,11を共振させると、図6に示す等価回路での結合スチフネスScを無視できる程度に低減できる。 When resonating the respective transducers 10, 11 in the first reverse-phase mode, can be reduced to a negligible binding stiffness Sc of the equivalent circuit shown in FIG. よって、低電力駆動のフィルタなどとして使用可能である。 Therefore, it can be used as such as a low power driving the filter.

【0034】図7および図8は本発明のさらに他の実施の形態を示すものである。 FIG. 7 and FIG. 8 shows a further embodiment of the present invention. 図7では、中央に出力側となる振動子11が設けられ、この振動子11に対して結合子12で結合された3個の駆動側の振動子10が設けられている。 In Figure 7, the transducer 11 as an output side in the middle is provided, three drive-side transducer 10 of which is coupled by connector 12 is provided for the oscillator 11. 各振動子10および11の分極方向および支持構造と配線構造は、図1に示したものと同じである。 The polarization direction and the supporting structure and the wiring structure of the transducers 10 and 11 are the same as those shown in FIG.
図7に示すものでは3個の駆動側の振動子10により、 As shown in figure 7 by three drive-side transducer 10,
1個の出力側の振動子11が機械的に接合されているため、昇圧率をさらに高くでき、各振動子が同相で振動する第2のモードでは、出力電圧V2を以下の数2のように昇圧することが可能である。 Since the one output side of the oscillator 11 is mechanically joined, the step-up ratio can be even higher, in the second mode in which the transducers vibrate in phase, as 2 numbers following the output voltage V2 it is possible to step-up to.

【0035】 [0035]

【数2】V2=(Q1・Q2・V1・3・A2)/A1 [Number 2] V2 = (Q1 · Q2 · V1 · 3 · A2) / A1

【0036】図8は、1個の駆動側の振動子10に対して3個の出力側の振動子11が結合子12を介して放射状に結合されているものである。 [0036] FIG. 8 is a relative oscillator 10 of one driving side three output side of the oscillator 11 is coupled radially through the connector 12. この例では、1個の駆動用の振動子10に対して3個の出力側の振動子11が機械的に結合されているため、図3に示したものと異なる変圧比の設定が可能である。 In this example, since the relative transducer 10 of a single drive three output side of the oscillator 11 is mechanically coupled, it can be as the setting of different transformation ratios shown in FIG. 3 is there. さらに、図9に示すように、駆動側の振動子10と出力側(発電側)の振動子1 Moreover, the vibrator 1 as shown in FIG. 9, the drive side of the vibrator 10 and the output side (power side)
1を平面が正方形に構成することも可能である。 It is also possible to 1 plane constituting a square. この場合も、各振動子10と11は、中心O1とO2を節とした1次の広がり振動で駆動することが可能である。 Again, each of the transducers 10 and 11, it is possible to drive the center O1 and O2 in the primary spread vibration a node. ただし、1次の広がり振動を励起しやすくして駆動側のインピーダンスを低下するためには、図1から図8に示したように、平面形状が円形の振動子を用いることが好ましい。 However, in order to reduce the impedance of the primary spread vibrate and easy to excite the drive side, as shown in FIGS. 1-8, the planar shape is preferably used a circular vibrator.

【0037】 [0037]

【発明の効果】以上のように本発明の圧電振動装置では、振動子を1次の広がり振動で駆動することにより、 In the piezoelectric vibration device of the present invention as described above, according to the present invention, by driving the vibrator in the primary spread vibration,
各振動子を振動の節で安定して支持することができ、また振動の節に配線を接続することにより、配線に作用する応力を低減して、配線の断線などを防止できるようになる。 Each oscillator can be stably supported at nodes of vibration, also by connecting the wiring to the vibration node, to reduce the stress applied to the wiring and the like to the prevented breakage of the wiring.

【0038】また、振動子の平面形状を円形とすると、 Further, when the planar shape of the vibrator and the circular,
1次の広がり振動を励起しやすくなり、駆動側のインピーダンスを低下できる。 Likely to excite the primary spread vibration, it can reduce the impedance of the drive side.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】(A)は本発明の第1の実施の形態の圧電振動装置を示す斜視図、(B)はその側面図、 1 (A) is a perspective view showing a piezoelectric vibration device of the first embodiment of the present invention, (B) is a side view,

【図2】図1に示す第1の実施の形態の圧電振動装置の等価回路図、 Figure 2 is an equivalent circuit diagram of a piezoelectric vibration device of the first embodiment shown in FIG. 1,

【図3】(A)は本発明の第2の実施の形態の圧電振動装置を示す斜視図、(B)はその側面図、 3 (A) is a perspective view showing a piezoelectric vibration device of the second embodiment of the present invention, (B) is a side view,

【図4】図3に示す第2の実施の形態の圧電振動装置の等価回路図、 Figure 4 is an equivalent circuit diagram of a piezoelectric vibration device of the second embodiment shown in FIG. 3,

【図5】(A)は本発明の圧電振動装置の変形例を示す斜視図、(B)はその側面図、 [5] (A) is a perspective view showing a modification of the piezoelectric vibration device of the present invention, (B) is a side view,

【図6】図5に示す圧電振動装置の等価回路図、 Figure 6 is an equivalent circuit diagram of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 5,

【図7】他の実施の形態の圧電振動装置を示す平面図、 7 is a plan view showing a piezoelectric vibration device of another embodiment,

【図8】他の実施の形態の圧電振動装置を示す平面図、 Figure 8 is a plan view showing a piezoelectric vibration device of another embodiment,

【図9】他の実施の形態の圧電振動装置を示す平面図、 Figure 9 is a plan view showing a piezoelectric vibration device of another embodiment,

【図10】従来の圧電振動装置を示す斜視図、 Figure 10 is a perspective view showing a conventional piezoelectric vibration device,

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 駆動側の振動子 11 出力側の振動子 12 結合子 13 駆動電極 14 アース電極 15 交流駆動電源部 16 支持端子 17 支持端子 18 アース電極 10 drive side of the vibrator 11 output side of the oscillator 12 connector 13 driving electrode 14 ground electrode 15 AC drive power source section 16 supporting pin 17 supports the terminal 18 ground electrode

Claims (7)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 圧電効果を発揮する複数の振動子が結合子を介して連結されている圧電振動装置において、前記複数の振動子は、中心を節とする広がりモードで振動するものであり、前記複数の振動子のいずれかに駆動電極が設けられ、他の振動子に出力電極が設けられていることを特徴とする圧電振動装置。 1. A piezoelectric vibrating device in which a plurality of transducers that exhibit a piezoelectric effect is connected via a connector, the plurality of transducers is to vibrate in the spread mode to node center, wherein the plurality of one driving electrode is provided on the vibrator, the piezoelectric vibrator, wherein a output electrode to other oscillators are provided.
  2. 【請求項2】 各振動子の平面形状が円形である請求項1記載の圧電振動装置。 2. A piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the planar shape of each transducer is circular.
  3. 【請求項3】 駆動側の振動子は、厚さ方向に分極された横効果インピーダンス振動子で、出力側の振動子は、 Vibrator wherein the drive side, in which is polarized in the thickness direction transverse effect impedance transducer, the output side of the oscillator,
    中心から外周面側へ放射状に分極された縦効果インピーダンス振動子である請求項1または2記載の圧電振動装置。 The piezoelectric vibrator according to claim 1 or 2, wherein the longitudinal effect impedance transducer is polarized radially to the outer peripheral surface from the center.
  4. 【請求項4】 出力側の振動子は、中心と外周面に電極が形成され、外周面の電極がアース電極である請求項1 Vibrator wherein the output side is formed an electrode at the center and the outer peripheral surface, according to claim 1 electrode of the outer peripheral surface is a ground electrode
    ないし3のいずれかに記載の圧電振動装置。 The piezoelectric vibration device according to any one of to 3.
  5. 【請求項5】 振動子は、振動の節となる中心部が支持されている請求項1ないし4のいずれかに記載の圧電振動装置。 5. A vibrator, a piezoelectric vibration device according to any one of claims 1 to 4 central portion serving as a node of vibration is supported.
  6. 【請求項6】 複数の駆動側の振動子が、結合子を介して1個の出力側の振動子に連結されている請求項1ないし5のいずれかに記載の圧電振動装置。 6. plurality of drive side vibrators, piezoelectric vibration device according to any one of 5 claims 1 is connected to one output side of the oscillator via a connector.
  7. 【請求項7】 複数の出力側の振動子が、結合子を介して1個の駆動側の振動子に連結されている請求項1ないし5のいずれかに記載の圧電振動装置。 7. A vibrator of a plurality of output side, the piezoelectric vibration device according to any one of 5 claims 1 is coupled to one driving side of the vibrator through the connector.
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