JPH10270767A - 圧電トランス - Google Patents
圧電トランスInfo
- Publication number
- JPH10270767A JPH10270767A JP9075923A JP7592397A JPH10270767A JP H10270767 A JPH10270767 A JP H10270767A JP 9075923 A JP9075923 A JP 9075923A JP 7592397 A JP7592397 A JP 7592397A JP H10270767 A JPH10270767 A JP H10270767A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- vibration
- output
- piezoelectric transformer
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 9
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical group [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/40—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and electrical output, e.g. functioning as transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の圧電トランスは、入力インピーダンス
が高く、低電力で駆動できなかった。 【解決手段】 振動子１０は寸法比Ｄ／Ｌが０．２７〜
０．３０の範囲で、且つ対角に位置する角部に切欠部２
１，２１が形成されているため、駆動側電極１４に所定
周波数の交流駆動電圧を与えると、一次の縦振動αと、
二次の曲げ振動βとの複合振動を起こす。この複合振動
は入力インピーダンスが低く、低電圧で駆動することが
可能である。また発電された電力は、広い面積の出力側
電極１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂから得られるた
め、出力インピーダンスが低く、高電力の出力を得るこ
とができる。
が高く、低電力で駆動できなかった。 【解決手段】 振動子１０は寸法比Ｄ／Ｌが０．２７〜
０．３０の範囲で、且つ対角に位置する角部に切欠部２
１，２１が形成されているため、駆動側電極１４に所定
周波数の交流駆動電圧を与えると、一次の縦振動αと、
二次の曲げ振動βとの複合振動を起こす。この複合振動
は入力インピーダンスが低く、低電圧で駆動することが
可能である。また発電された電力は、広い面積の出力側
電極１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂから得られるた
め、出力インピーダンスが低く、高電力の出力を得るこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電振動子を用い
た昇圧用または電力増幅用の圧電トランスに係り、特に
入力インピーダンスを低下して、低電圧での駆動を可能
とした圧電トランスに関する。
た昇圧用または電力増幅用の圧電トランスに係り、特に
入力インピーダンスを低下して、低電圧での駆動を可能
とした圧電トランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の圧電トランスを示す斜視図
である。この圧電トランスは、圧電材料で形成された平
板型の振動子１の入力部２が厚み方向に分極されて、表
裏両面に入力側電極３が設けられている。この入力側電
極３に与えられる駆動電圧により、横効果による縦振動
が励起される。発電部４では、端面に出力側電極５が設
けられており、縦効果モードの電気機械結合係数により
出力側電極５から、インピーダンスに応じて昇圧された
電圧が取り出される。
である。この圧電トランスは、圧電材料で形成された平
板型の振動子１の入力部２が厚み方向に分極されて、表
裏両面に入力側電極３が設けられている。この入力側電
極３に与えられる駆動電圧により、横効果による縦振動
が励起される。発電部４では、端面に出力側電極５が設
けられており、縦効果モードの電気機械結合係数により
出力側電極５から、インピーダンスに応じて昇圧された
電圧が取り出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示す従
来の圧電トランスには、以下に示す問題点がある。 （１）入力インピーダンスが高いため、縦振動を生じさ
せるために高い駆動電圧が必要となり、低電圧駆動がで
きない。 （２）出力側電極５が、振動子１の端面で小面積にて形
成されているので、発電側インピーダンスが高い。よっ
て、出力電流を大きくできず、出力電力が小さくなる。 （３）出力側電極５が、縦振動の振幅の大きい部分に形
成されているので、この出力側電極５に接続されるリー
ド線に作用する応力が大きく、断線などが生じやすい。
来の圧電トランスには、以下に示す問題点がある。 （１）入力インピーダンスが高いため、縦振動を生じさ
せるために高い駆動電圧が必要となり、低電圧駆動がで
きない。 （２）出力側電極５が、振動子１の端面で小面積にて形
成されているので、発電側インピーダンスが高い。よっ
て、出力電流を大きくできず、出力電力が小さくなる。 （３）出力側電極５が、縦振動の振幅の大きい部分に形
成されているので、この出力側電極５に接続されるリー
ド線に作用する応力が大きく、断線などが生じやすい。
【０００４】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、入力側インピーダンスが低く低電圧で駆動が可能
であり、且つ比較的大きな電流の出力も可能な圧電トラ
ンスを提供することを目的としている。
あり、入力側インピーダンスが低く低電圧で駆動が可能
であり、且つ比較的大きな電流の出力も可能な圧電トラ
ンスを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電トランス
は、所定の振動数で伸縮振動と曲げ振動との複合振動
（または結合振動）を生じる振動子と、前記振動子に設
けられた入力側電極と、前記複合振動を発生させる交流
駆動電圧を前記入力側電極に与える駆動電源部と、前記
伸縮振動または曲げ振動の少なくとも一方による発電電
力を取り出す出力側電極と、が設けられていることを特
徴とするものである。
は、所定の振動数で伸縮振動と曲げ振動との複合振動
（または結合振動）を生じる振動子と、前記振動子に設
けられた入力側電極と、前記複合振動を発生させる交流
駆動電圧を前記入力側電極に与える駆動電源部と、前記
伸縮振動または曲げ振動の少なくとも一方による発電電
力を取り出す出力側電極と、が設けられていることを特
徴とするものである。
【０００６】例えば前記振動子は、平面形状が長方形で
あり、対向する角部が切り欠かれているもの、あるい
は、振動子の平面形状が平行四辺形である。
あり、対向する角部が切り欠かれているもの、あるい
は、振動子の平面形状が平行四辺形である。
【０００７】また、支持体と複数の腕部とが一体に形成
された音叉型振動体が形成され、前記腕部を複合振動を
生じる前記振動子とすることも可能である。
された音叉型振動体が形成され、前記腕部を複合振動を
生じる前記振動子とすることも可能である。
【０００８】また、振動子の縦方向の寸法Ｌと幅寸法Ｄ
との比のＤ／Ｌが、０．２７〜０．３０の範囲内である
ことが好ましい。
との比のＤ／Ｌが、０．２７〜０．３０の範囲内である
ことが好ましい。
【０００９】上記において、出力側電極は、振動子の表
面に形成されて、曲げ振動成分と伸縮振動成分の少なく
とも一方により、低インピーダンスにて発電電力が出力
されるものとなり、または、出力側電極は、振動子の前
記幅方向Ｄに対向する側面に形成されて、曲げ振動成分
と伸縮振動成分の少なくとも一方により、高インピーダ
ンスにて発電電力が出力されるものとなる。
面に形成されて、曲げ振動成分と伸縮振動成分の少なく
とも一方により、低インピーダンスにて発電電力が出力
されるものとなり、または、出力側電極は、振動子の前
記幅方向Ｄに対向する側面に形成されて、曲げ振動成分
と伸縮振動成分の少なくとも一方により、高インピーダ
ンスにて発電電力が出力されるものとなる。
【００１０】本発明の圧電トランスでは、振動子の対向
する角部に切欠きが形成され、または平行四辺形とさ
れ、または二脚音叉または三脚音叉型の腕部を振動子と
して用いることにより、これらの振動子に伸縮振動（縦
振動）と一次または二次などの曲げ振動との複合振動を
発生させる。この複合振動は入力インピーダンスが低
く、低電圧で駆動が可能である。
する角部に切欠きが形成され、または平行四辺形とさ
れ、または二脚音叉または三脚音叉型の腕部を振動子と
して用いることにより、これらの振動子に伸縮振動（縦
振動）と一次または二次などの曲げ振動との複合振動を
発生させる。この複合振動は入力インピーダンスが低
く、低電圧で駆動が可能である。
【００１１】また、発電側では、前記伸縮振動（縦振
動）と曲げ振動のいずれかを取り出せばよいため、出力
側電極を任意に形成することが可能である。例えば図１
（Ａ）に示すように、出力側電極を振動子の表面に比較
的広い面積で形成し、曲げ振動を検出することにより、
大きな電流のハイパワー出力を得ることができる。また
は、図５（Ａ）に示すように、出力側電極を振動子の側
端面に比較的小さい面積で形成し、伸縮振動を検出する
ことにより、増幅された電圧を出力させることができ
る。
動）と曲げ振動のいずれかを取り出せばよいため、出力
側電極を任意に形成することが可能である。例えば図１
（Ａ）に示すように、出力側電極を振動子の表面に比較
的広い面積で形成し、曲げ振動を検出することにより、
大きな電流のハイパワー出力を得ることができる。また
は、図５（Ａ）に示すように、出力側電極を振動子の側
端面に比較的小さい面積で形成し、伸縮振動を検出する
ことにより、増幅された電圧を出力させることができ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１（Ａ）は本発明の圧電トラン
スを示す斜視図、図１（Ｂ）は振動モードを示す斜視
図、図２は図１（Ａ）に示す圧電トランスの等価回路図
である。図１（Ａ）に示す圧電トランスは、圧電セラミ
ックなどの圧電材料で形成された平板型の振動子１０を
有している。この振動子１０は、平面の重心に位置する
中心点Ｏが、振動の節となる部分である。振動の節とな
る中心点Ｏは振幅を生じない部分であり、この中心点Ｏ
を支持することが可能となる。前記振動子１０は、２層
構造であり、下層が入力部（駆動部）１１で、上層が出
力部（発電部）１２である。入力部１１と出力部１２の
間には、アース電極１３がほぼ全面に形成されている。
スを示す斜視図、図１（Ｂ）は振動モードを示す斜視
図、図２は図１（Ａ）に示す圧電トランスの等価回路図
である。図１（Ａ）に示す圧電トランスは、圧電セラミ
ックなどの圧電材料で形成された平板型の振動子１０を
有している。この振動子１０は、平面の重心に位置する
中心点Ｏが、振動の節となる部分である。振動の節とな
る中心点Ｏは振幅を生じない部分であり、この中心点Ｏ
を支持することが可能となる。前記振動子１０は、２層
構造であり、下層が入力部（駆動部）１１で、上層が出
力部（発電部）１２である。入力部１１と出力部１２の
間には、アース電極１３がほぼ全面に形成されている。
【００１３】入力部１１は、全域においてＺ方向の同じ
向き（例えば−Ｚ方向）に分極されており、入力部１１
の下面には、ほぼ全面に入力側電極（駆動側電極）１４
が形成され、この入力側電極１４に、交流駆動電源部１
５が接続されている。出力部１２は、圧電材料で一体に
形成されたものであるが、分極方向が等面積に区分され
た４つの領域，，，で相違している。前記中心
点Ｏを挟んで対角に位置する領域とが同じ分極方向
（例えば＋Ｚ方向）、他の対角に位置する領域と
は、互いに同じ分極方向で且つ領域とと逆向きの分
極方向（例えば−Ｚ方向）である。
向き（例えば−Ｚ方向）に分極されており、入力部１１
の下面には、ほぼ全面に入力側電極（駆動側電極）１４
が形成され、この入力側電極１４に、交流駆動電源部１
５が接続されている。出力部１２は、圧電材料で一体に
形成されたものであるが、分極方向が等面積に区分され
た４つの領域，，，で相違している。前記中心
点Ｏを挟んで対角に位置する領域とが同じ分極方向
（例えば＋Ｚ方向）、他の対角に位置する領域と
は、互いに同じ分極方向で且つ領域とと逆向きの分
極方向（例えば−Ｚ方向）である。
【００１４】領域には出力側電極（発電側電極）１６
ａが、領域には出力側電極１６ｂが形成され、両出力
側電極１６ａと１６ｂは、接続パターン１６ｃにより互
いに導通させられている。領域には出力側電極１７ａ
が、領域には出力側電極１７ｂが形成されており、両
出力側電極１７ａと１７ｂは、接続線１７ｃにより接続
されている。前記接続パターン１６ｃと接続線１７ｃに
は、振動子１０の中心点Ｏの位置またはその近傍の位置
にて、共通の出力リード線１８が接続されており、この
出力リード線１８が、出力部（出力端子）１９に延びて
いる。リード線１８の接続部は、振動の節となる中心点
Ｏまたはその近傍であるため、リード線１８の接続部に
作用する応力が小さく、よってリード線１８の外れや断
線が生じにくくなる。
ａが、領域には出力側電極１６ｂが形成され、両出力
側電極１６ａと１６ｂは、接続パターン１６ｃにより互
いに導通させられている。領域には出力側電極１７ａ
が、領域には出力側電極１７ｂが形成されており、両
出力側電極１７ａと１７ｂは、接続線１７ｃにより接続
されている。前記接続パターン１６ｃと接続線１７ｃに
は、振動子１０の中心点Ｏの位置またはその近傍の位置
にて、共通の出力リード線１８が接続されており、この
出力リード線１８が、出力部（出力端子）１９に延びて
いる。リード線１８の接続部は、振動の節となる中心点
Ｏまたはその近傍であるため、リード線１８の接続部に
作用する応力が小さく、よってリード線１８の外れや断
線が生じにくくなる。
【００１５】振動子１０の平面形状は長方形であり、縦
方向の寸法Ｌと、幅方向の寸法Ｄとの比、Ｄ／Ｌは、
０．２７〜０．３０の範囲内であり、好ましくは０．２
８である。さらに、長方形の対向する角部には、曲げ振
動を励起しやすいように切欠部２１，２１が設けられて
いる。図１（Ｂ）は、前記振動子１０の振動モードを模
式的に示す斜視図であるが、振動子１０は、中心点Ｏを
節とするＸ方向の一次の伸縮振動（縦振動）αにて振動
する。また、対向する角部に切欠部２１，２１が形成さ
れているため、中心点Ｏを節としたＸ−Ｙ平面での二次
の曲げ振動βを生じる。
方向の寸法Ｌと、幅方向の寸法Ｄとの比、Ｄ／Ｌは、
０．２７〜０．３０の範囲内であり、好ましくは０．２
８である。さらに、長方形の対向する角部には、曲げ振
動を励起しやすいように切欠部２１，２１が設けられて
いる。図１（Ｂ）は、前記振動子１０の振動モードを模
式的に示す斜視図であるが、振動子１０は、中心点Ｏを
節とするＸ方向の一次の伸縮振動（縦振動）αにて振動
する。また、対向する角部に切欠部２１，２１が形成さ
れているため、中心点Ｏを節としたＸ−Ｙ平面での二次
の曲げ振動βを生じる。
【００１６】図３は、横軸に前記寸法比Ｄ／Ｌを取り、
縦軸に振動周波数（固有振動数）ｆをとったものである
が、一次の伸縮振動（縦振動）αの振動周波数ｆαと、
二次の曲げ振動βの振動周波数ｆβは、Ｄ／Ｌが０．２
７〜０．３０の範囲、好ましくは０．２８のときに一致
する。したがって、図１（Ａ）に示す振動子１０の寸法
比Ｄ／Ｌを、０．２７〜０．３０の範囲に設定すると、
一次の伸縮振動（縦振動）αと、二次の曲げ振動βとが
同時に起る複合振動（または結合振動）を発生する。
縦軸に振動周波数（固有振動数）ｆをとったものである
が、一次の伸縮振動（縦振動）αの振動周波数ｆαと、
二次の曲げ振動βの振動周波数ｆβは、Ｄ／Ｌが０．２
７〜０．３０の範囲、好ましくは０．２８のときに一致
する。したがって、図１（Ａ）に示す振動子１０の寸法
比Ｄ／Ｌを、０．２７〜０．３０の範囲に設定すると、
一次の伸縮振動（縦振動）αと、二次の曲げ振動βとが
同時に起る複合振動（または結合振動）を発生する。
【００１７】交流駆動電源部１５から入力側電極１４に
対し、前記複合振動を発生させる周波数の交流駆動電圧
が与えられると、下層である入力部１１の圧電材料の電
気機械結合係数Ｋ31の横効果モードにより、前記複合振
動が励起される。出力部１２に形成された４つの出力側
電極１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂから、横効果によ
り機械電気変換出力が得られる。図１（Ｂ）に示す二次
の曲げ振動βモードでは、ある曲げ位相のとき、領域
と領域が「縮み」で、領域と領域では「伸び」と
なり、逆の曲げ位相で、前記の「縮み」と「伸び」が逆
になる。
対し、前記複合振動を発生させる周波数の交流駆動電圧
が与えられると、下層である入力部１１の圧電材料の電
気機械結合係数Ｋ31の横効果モードにより、前記複合振
動が励起される。出力部１２に形成された４つの出力側
電極１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂから、横効果によ
り機械電気変換出力が得られる。図１（Ｂ）に示す二次
の曲げ振動βモードでは、ある曲げ位相のとき、領域
と領域が「縮み」で、領域と領域では「伸び」と
なり、逆の曲げ位相で、前記の「縮み」と「伸び」が逆
になる。
【００１８】領域，と、領域，とでは、分極方
向が互いに逆であるため、全ての出力側電極１６ａ，１
６ｂ，１７ａ，１７ｂの出力を加算することにより、二
次の曲げ振動βモードに基づく機械電気変換出力を得る
ことができる。また伸縮振動αに関しては、この伸縮振
動の際、出力側電極１７ａと１６ｂとで分極方向の違い
により逆の位相の電力が得られ、出力側電極１６ａと１
７ｂにおいても逆の位相の電力が得られるため、出力リ
ード線１８では、伸縮振動（縦振動）αに基づく機械電
気変換出力は相殺される。よって、出力端子１９から
は、曲げ振動βに基づく出力電力のみが得られる。
向が互いに逆であるため、全ての出力側電極１６ａ，１
６ｂ，１７ａ，１７ｂの出力を加算することにより、二
次の曲げ振動βモードに基づく機械電気変換出力を得る
ことができる。また伸縮振動αに関しては、この伸縮振
動の際、出力側電極１７ａと１６ｂとで分極方向の違い
により逆の位相の電力が得られ、出力側電極１６ａと１
７ｂにおいても逆の位相の電力が得られるため、出力リ
ード線１８では、伸縮振動（縦振動）αに基づく機械電
気変換出力は相殺される。よって、出力端子１９から
は、曲げ振動βに基づく出力電力のみが得られる。
【００１９】図２に示す等価回路図において、Ｃｄ１は
入力部１１の制動容量、Ｃｄ２は出力部１２の制動容
量、ｍ１，ｓ１，ｒ１は、振動子１０の伸縮振動（縦振
動）モードでの等価質量、等価スチフネス、等価共振抵
抗、ｍ１′，ｓ１′，ｒ１′は、振動子１０の曲げ振動
モードでの等価質量、等価スチフネス、等価共振抵抗で
ある。またｎ１と−ｎ２は、伸縮振動（縦振動）モード
と曲げ振動モードでの力係数である。
入力部１１の制動容量、Ｃｄ２は出力部１２の制動容
量、ｍ１，ｓ１，ｒ１は、振動子１０の伸縮振動（縦振
動）モードでの等価質量、等価スチフネス、等価共振抵
抗、ｍ１′，ｓ１′，ｒ１′は、振動子１０の曲げ振動
モードでの等価質量、等価スチフネス、等価共振抵抗で
ある。またｎ１と−ｎ２は、伸縮振動（縦振動）モード
と曲げ振動モードでの力係数である。
【００２０】この振動子１０は、伸縮振動および曲げ振
動、が同じ固有振動数で共に共振状態となるため、ｍ１
とｓ１、およびｍ１′とｓ１′は、共振により実質的に
無視できる。よって等価共振抵抗ｒ１とｒ１′によって
入力側のインピーダンスが決まる。前記等価共振抵抗ｒ
１とｒ１′は並列であるため、入力側のインピーダンス
が低く、低電圧での駆動が可能である。一方、出力側
（発電側）では、アース電極１３がほぼ全面に形成さ
れ、またこれと対向する出力側電極１６ａ，１６ｂ，１
７ａ，１７ｂが広い面積で形成されているため、出力側
のインピーダンスが低くなる。よって、出力端子１９に
は大電流が得られ、高電力が得られる。すなわちこの圧
電トランスは、低電圧駆動でハイパワー出力が得られる
ものとなる。
動、が同じ固有振動数で共に共振状態となるため、ｍ１
とｓ１、およびｍ１′とｓ１′は、共振により実質的に
無視できる。よって等価共振抵抗ｒ１とｒ１′によって
入力側のインピーダンスが決まる。前記等価共振抵抗ｒ
１とｒ１′は並列であるため、入力側のインピーダンス
が低く、低電圧での駆動が可能である。一方、出力側
（発電側）では、アース電極１３がほぼ全面に形成さ
れ、またこれと対向する出力側電極１６ａ，１６ｂ，１
７ａ，１７ｂが広い面積で形成されているため、出力側
のインピーダンスが低くなる。よって、出力端子１９に
は大電流が得られ、高電力が得られる。すなわちこの圧
電トランスは、低電圧駆動でハイパワー出力が得られる
ものとなる。
【００２１】図４は図１（Ａ）に示す振動子１０の変形
例である。図４に示す振動子１０ａは、平面形状が平行
四辺形であり、縦方向と幅方向の寸法比Ｄ／Ｌは、０．
２７〜０．３０の範囲である。この平行四辺形の振動子
１０ａも、図１（Ｂ）に示すように、所定の固有振動数
において、一次の伸縮振動（縦振動）と、二次の曲げ振
動との複合振動を生じる。したがって、電極を図１
（Ａ）に示すのと同様に形成することにより、低電圧駆
動で、ハイパワー出力の圧電トランスを構成することが
可能になる。
例である。図４に示す振動子１０ａは、平面形状が平行
四辺形であり、縦方向と幅方向の寸法比Ｄ／Ｌは、０．
２７〜０．３０の範囲である。この平行四辺形の振動子
１０ａも、図１（Ｂ）に示すように、所定の固有振動数
において、一次の伸縮振動（縦振動）と、二次の曲げ振
動との複合振動を生じる。したがって、電極を図１
（Ａ）に示すのと同様に形成することにより、低電圧駆
動で、ハイパワー出力の圧電トランスを構成することが
可能になる。
【００２２】図５（Ａ）は本発明の他の実施形態の圧電
トランスを示す平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の圧電
トランスの端面図である。この圧電トランスを構成する
振動体３０は三脚音叉型であり、支持体３１と、この支
持体３１と一体に形成された３本の腕状の振動子３２
ａ，３２ｂ，３２ｃとから構成されている。各振動子３
２ａ，３２ｂ，３２ｃは同じ寸法であり、両側の振動子
３２ｂと３２ｃが、所定の振動数で、一次の伸縮振動
（縦振動）αと、片持ちによる二次の曲げ振動βとの複
合振動を生じるよう、縦方向寸法Ｌと幅方向寸法Ｄが設
定されている。
トランスを示す平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の圧電
トランスの端面図である。この圧電トランスを構成する
振動体３０は三脚音叉型であり、支持体３１と、この支
持体３１と一体に形成された３本の腕状の振動子３２
ａ，３２ｂ，３２ｃとから構成されている。各振動子３
２ａ，３２ｂ，３２ｃは同じ寸法であり、両側の振動子
３２ｂと３２ｃが、所定の振動数で、一次の伸縮振動
（縦振動）αと、片持ちによる二次の曲げ振動βとの複
合振動を生じるよう、縦方向寸法Ｌと幅方向寸法Ｄが設
定されている。
【００２３】中央の振動子３２ａは駆動部であり、厚み
方向へ分極されている。表面には入力側電極（駆動側電
極）３４ａが、裏面にアース電極３４ｂが形成され、前
記入力側電極３４ａに交流駆動電源部１５から交流駆動
電圧が与えられる。両側の振動子３２ｂと３２ｃは出力
部（発電部）であり、幅方向に分極されている。両振動
子３２ｂと３２ｃは、内側の側端面に、アース電極３５
ｂ，３５ｂが形成され、外側の側端部には出力側電極
（発電側電極）３５ａ，３５ａが形成されており、出力
側の電極３５ａと３５ｂは、振動子３２ｂ，３２ｃにお
いて幅方向Ｄにて対向して形成されている。また、各出
力側電極３５ａ，３５ａに接続された出力リード線が出
力端子１９ａと１９ｂに延びている。この圧電トランス
の等価回路は、図２に示すものと実質的に同じである。
方向へ分極されている。表面には入力側電極（駆動側電
極）３４ａが、裏面にアース電極３４ｂが形成され、前
記入力側電極３４ａに交流駆動電源部１５から交流駆動
電圧が与えられる。両側の振動子３２ｂと３２ｃは出力
部（発電部）であり、幅方向に分極されている。両振動
子３２ｂと３２ｃは、内側の側端面に、アース電極３５
ｂ，３５ｂが形成され、外側の側端部には出力側電極
（発電側電極）３５ａ，３５ａが形成されており、出力
側の電極３５ａと３５ｂは、振動子３２ｂ，３２ｃにお
いて幅方向Ｄにて対向して形成されている。また、各出
力側電極３５ａ，３５ａに接続された出力リード線が出
力端子１９ａと１９ｂに延びている。この圧電トランス
の等価回路は、図２に示すものと実質的に同じである。
【００２４】交流駆動電源部１５から、入力側電極３４
ａに所定の周波数の交流駆動電圧が与えられると、入力
部である中央の振動子３２ａが横効果モードで、一次の
伸縮振動（縦振動）αを励起する。前記縦振動が所定の
周波数で起きると、振動体３０全体では、両側の振動子
３２ｂと３２ｃが、一次の伸縮振動（縦振動）αと、二
次の曲げ振動βを生じ、振動子３２ｂと３２ｃとでは、
二次の曲げ振動βが対称の向きで生じる。出力部となる
両側の振動子３２ｂと３２ｃでは、分極方向が幅方向で
且つ側端面に小面積の電極３５ａと３５ｂが幅方向Ｄに
間隔を開けて形成されているため、出力側のインピーダ
ンスが高くなり、出力端子１９ａと１９ｂには、縦効果
により、低電流であるが、昇圧率の高い電圧が取り出さ
れる。
ａに所定の周波数の交流駆動電圧が与えられると、入力
部である中央の振動子３２ａが横効果モードで、一次の
伸縮振動（縦振動）αを励起する。前記縦振動が所定の
周波数で起きると、振動体３０全体では、両側の振動子
３２ｂと３２ｃが、一次の伸縮振動（縦振動）αと、二
次の曲げ振動βを生じ、振動子３２ｂと３２ｃとでは、
二次の曲げ振動βが対称の向きで生じる。出力部となる
両側の振動子３２ｂと３２ｃでは、分極方向が幅方向で
且つ側端面に小面積の電極３５ａと３５ｂが幅方向Ｄに
間隔を開けて形成されているため、出力側のインピーダ
ンスが高くなり、出力端子１９ａと１９ｂには、縦効果
により、低電流であるが、昇圧率の高い電圧が取り出さ
れる。
【００２５】すなわち、図５（Ａ）（Ｂ）に示す圧電ト
ランスは、複合振動を用いることにより入力インピーダ
ンスが低く、低電圧で駆動が可能であり、且つ昇圧率の
高いものとなる。また三脚音叉型の振動体３０では、振
動子が対称に複合振動を生じるために、支持体３１の歪
みが小さく、よって支持体３１を剛体支持することが可
能である。よって支持が容易であり、且つ安定支持が可
能である。また、図５（Ａ）において、両側の振動子３
２ｂと３２ｃの表裏面に出力側電極を形成し、且つ分極
を図１（Ａ）と同じに設定して、出力インピーダンスを
低くし、ハイパワーの出力を得ることが可能である。ま
た図１（Ａ）と図２に示すものにおいて、幅方向Ｄに対
向する側端面に小面積の出力側電極を設け且つ分極を設
定して、出力インピーダンスを高くし、昇圧率の高い出
力を得てもよい。
ランスは、複合振動を用いることにより入力インピーダ
ンスが低く、低電圧で駆動が可能であり、且つ昇圧率の
高いものとなる。また三脚音叉型の振動体３０では、振
動子が対称に複合振動を生じるために、支持体３１の歪
みが小さく、よって支持体３１を剛体支持することが可
能である。よって支持が容易であり、且つ安定支持が可
能である。また、図５（Ａ）において、両側の振動子３
２ｂと３２ｃの表裏面に出力側電極を形成し、且つ分極
を図１（Ａ）と同じに設定して、出力インピーダンスを
低くし、ハイパワーの出力を得ることが可能である。ま
た図１（Ａ）と図２に示すものにおいて、幅方向Ｄに対
向する側端面に小面積の出力側電極を設け且つ分極を設
定して、出力インピーダンスを高くし、昇圧率の高い出
力を得てもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明の圧電トランスで
は、複合振動を励起して駆動することにより、入力側を
低インピーダンスにでき、低電圧駆動を可能にできる。
は、複合振動を励起して駆動することにより、入力側を
低インピーダンスにでき、低電圧駆動を可能にできる。
【００２７】また出力側電極は、縦振動や曲げ振動に合
わせて任意の位置に設定でき、よってハイパワー出力に
設定することも、昇圧率を高く設定することも可能であ
る。
わせて任意の位置に設定でき、よってハイパワー出力に
設定することも、昇圧率を高く設定することも可能であ
る。
【００２８】さらに振動の節に配線して、断線を生じに
くい構造とすることも可能である。
くい構造とすることも可能である。
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態の圧電トラ
ンスを示す斜視図、（Ｂ）はその振動モードを示す斜視
図、
ンスを示す斜視図、（Ｂ）はその振動モードを示す斜視
図、
【図２】図１（Ａ）に示す第１の実施の形態の圧電トラ
ンスの等価回路図、
ンスの等価回路図、
【図３】振動子の縦寸法と幅寸法との比と、固有振動数
との関係を示す線図、
との関係を示す線図、
【図４】図１（Ａ）に示す圧電トランスの振動子の変形
例を示す平面図、
例を示す平面図、
【図５】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態の圧電トラ
ンスの平面図、（Ｂ）はその端面図、
ンスの平面図、（Ｂ）はその端面図、
【図６】従来の圧電トランスの斜視図、
１０，１０ａ 振動子 １１ 入力部 １２ 出力部 １３ アース電極 １４ 入力側電極 １５ 交流駆動電源部 １６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ 出力側電極 １９，１９ａ，１９ｂ 出力端子 ３０ 振動体 ３１ 支持体 ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 振動子 ３４ａ 入力側電極 ３５ａ，３５ｂ 出力側電極 ３４ｂ，３５ｂ アース電極
Claims (7)
- 【請求項１】 所定の振動数で伸縮振動と曲げ振動との
複合振動を生じる振動子と、前記振動子に設けられた入
力側電極と、前記複合振動を発生させる交流駆動電圧を
前記入力側電極に与える駆動電源部と、前記伸縮振動ま
たは曲げ振動の少なくとも一方による発電電力を取り出
す出力側電極と、が設けられていることを特徴とする圧
電トランス。 - 【請求項２】 振動子の平面形状が長方形であり、対向
する角部が切り欠かれている請求項１記載の圧電トラン
ス。 - 【請求項３】 振動子の平面形状が平行四辺形である請
求項１記載の圧電トランス。 - 【請求項４】 支持体と複数の腕部とが一体に形成され
た音叉型振動体が形成され、前記腕部が複合振動を生じ
る前記振動子となる請求項１記載の圧電トランス。 - 【請求項５】 振動子の縦方向の寸法Ｌと幅寸法Ｄとの
比のＤ／Ｌが、０．２７〜０．３０の範囲内である請求
項１ないし４のいずれかに記載の圧電トランス。 - 【請求項６】 出力側電極は、振動子の表面に形成され
て、低インピーダンスにて発電電力が出力される請求項
１ないし５のいずれかに記載の圧電トランス。 - 【請求項７】 出力側電極は、振動子の前記幅方向Ｄに
対向する側面に形成されて、高インピーダンスにて発電
電力が出力される請求項１ないし５のいずれかに記載の
圧電トランス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9075923A JPH10270767A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 圧電トランス |
| KR1019980009236A KR19980080417A (ko) | 1997-03-27 | 1998-03-18 | 압전 트랜스 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9075923A JPH10270767A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 圧電トランス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270767A true JPH10270767A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13590318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9075923A Withdrawn JPH10270767A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 圧電トランス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270767A (ja) |
| KR (1) | KR19980080417A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999034454A1 (fr) * | 1997-12-26 | 1999-07-08 | Mitsui Chemicals, Inc. | Transformateur piezo-electrique |
| KR100550058B1 (ko) * | 2001-09-28 | 2006-02-08 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 압전 트랜스 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP9075923A patent/JPH10270767A/ja not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-03-18 KR KR1019980009236A patent/KR19980080417A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999034454A1 (fr) * | 1997-12-26 | 1999-07-08 | Mitsui Chemicals, Inc. | Transformateur piezo-electrique |
| KR100550058B1 (ko) * | 2001-09-28 | 2006-02-08 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 압전 트랜스 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980080417A (ko) | 1998-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH036720B2 (ja) | ||
| US5371430A (en) | Piezoelectric transformer producing an output A.C. voltage with reduced distortion | |
| JPH09321360A (ja) | 圧電ファン | |
| EP0720246A2 (en) | Piezoelectric transformer | |
| US5424602A (en) | Piezoelectric transformer showing a reduced input impedance and step-up/step-down operation for a wide range of load resistance | |
| JP2000323882A (ja) | ファン装置及びその駆動方法 | |
| JP6673479B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JPH10270767A (ja) | 圧電トランス | |
| US20040232806A1 (en) | Piezoelectric transformer, power supply circuit and lighting unit using the same | |
| JP4102504B2 (ja) | 圧電トランスおよびその使用方法 | |
| JP3616930B2 (ja) | 圧電トランス及びその制動容量値の調整方法 | |
| JPH09186373A (ja) | 圧電トランス | |
| JPH118421A (ja) | 圧電トランス | |
| JPH10256618A (ja) | 圧電振動装置 | |
| JP3673433B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JPH10308543A (ja) | 圧電振動子 | |
| JP2001196655A (ja) | 圧電セラミックトランス回路 | |
| JPH10308544A (ja) | 圧電トランス | |
| JP3343798B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP4570840B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP3398848B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JPH11317554A (ja) | 圧電トランス | |
| JPS639673B2 (ja) | ||
| JP3008255B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP3278059B2 (ja) | 圧電トランスの支持構造 |
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: 20040601 |