JPH10308543A - Piezoelectric vibrator - Google Patents

Piezoelectric vibrator

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JPH10308543A
JPH10308543A JP9118378A JP11837897A JPH10308543A JP H10308543 A JPH10308543 A JP H10308543A JP 9118378 A JP9118378 A JP 9118378A JP 11837897 A JP11837897 A JP 11837897A JP H10308543 A JPH10308543 A JP H10308543A
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JP
Japan
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vibrator
vibrators
vibration
piezoelectric
side electrode
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Withdrawn
Application number
JP9118378A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazumasa Onishi
一正 大西
Yoshiro Tomikawa
義朗 富川
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the input power of a piezoelectric transducer and increase the boosting rate, by arraying both vibrators in parallel to the longitudinal direction, and expanding, compressing and vibrating the vibrators. SOLUTION: A first vibrator 10 and a second vibrator 20 are connected to each other by a connection part 30. An input side electrode 11 is formed on the entire surface of the first vibrator 10 and a large driving power is supplied to the first vibrator 10, thus generating longitudinal vibration of the first vibrator 10. This longitudinal vibration is transmitted to the second vibrator 20, thus generating longitudinal vibration of the second vibrator 20, too. By this longitudinal vibration, a boosted voltage is taken out between electrodes 21 and 22. Since the second vibrator 20 as a whole functions for output, a voltage boosted at a high impedance is obtained.

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、昇圧用などの圧電
トランス、圧電フィルター、振動型ジャイロスコープな
どとして使用されるものであり、特に複数の振動子に伸
縮振動を生じさせるようにした圧電振動子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used as a piezoelectric transformer for boosting or the like, a piezoelectric filter, a vibrating gyroscope, and the like. In particular, the present invention relates to a piezoelectric vibrator which causes a plurality of vibrators to expand and contract. About the child.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は従来の圧電トランスに用いられる
振動子を示す斜視図である。この圧電トランスでは、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、横効果モードの電気機械結合係数K31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K33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。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a perspective view showing a vibrator used in a conventional piezoelectric transformer. In this piezoelectric transformer, an input portion 2 of a flat plate type vibrator 1 made of a piezoelectric material is polarized in a thickness direction, and input electrodes 3 are provided on both front and back surfaces. The drive voltage applied to the input electrode 3 excites the longitudinal vibration caused by the electromechanical coupling coefficient K31 in the transverse effect mode. In the power generation unit 4, the output side electrode 5 is provided on the end face, and a voltage boosted according to the impedance is extracted from the output side electrode 5 by the electromechanical coupling coefficient K33 in the longitudinal effect mode.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図7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)入力側電極3は、振動子1の平面形状のほぼ半分
の領域にしか形成されていないため、圧電振動子に与え
られる駆動用の入力電力に限界があり、大きいパワーに
よる駆動ができない。 (2)同様に、出力部の縦方向の長さを大きくすること
に限界があるため、出力インピーダンスを高くすること
に限界があり、圧電トランスとしての電圧の昇圧率に限
界がある。 (3)縦振動の周波数が振動子1の寸法により一義的に
決められてしまうため、駆動周波数の選択性がない。 (4)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。
However, the conventional piezoelectric transformer shown in FIG. 7 has the following problems. (1) Since the input-side electrode 3 is formed only in a region approximately half the planar shape of the vibrator 1, the input power for driving given to the piezoelectric vibrator is limited, and driving with a large power cannot be performed. . (2) Similarly, since there is a limit in increasing the length of the output section in the vertical direction, there is a limit in increasing the output impedance, and there is a limit in the voltage boost rate of the piezoelectric transformer. (3) Since the frequency of the longitudinal vibration is uniquely determined by the size of the vibrator 1, there is no selectivity of the driving frequency. (4) Since the output side electrode 5 is formed at a portion where the amplitude of the longitudinal vibration is large, the stress acting on the lead wire connected to the output side electrode 5 is large, and disconnection or the like is likely to occur.

【0004】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、大きいパワーによる駆動が可能で、また圧電トラ
ンスとして使用したときの昇圧率が大きくでき、且つ駆
動周波数に選択性があり、さらに振動の節の部分にリー
ド線を接続して断線を防止することが可能な圧電振動子
を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and can be driven by a large power, can increase a boosting rate when used as a piezoelectric transformer, has selectivity in a driving frequency, and has a vibration. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric vibrator that can prevent a disconnection by connecting a lead wire to a node portion of the piezoelectric vibrator.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電材料で形
成されて縦方向の寸法が幅方向の寸法よりも長い第1の
振動子と、圧電材料で形成された前記第1の振動子と同
形状の第2の振動子と、両振動子が長手方向を平行に向
けて並べられた状態で両振動子の振動の節を結ぶ線上で
前記両振動子を結合する結合部と、第1の振動子に形成
された駆動側電極に交流電力を与えて第1の振動子と第
2の振動子の双方を伸縮振動させる駆動電源部と、前記
第2の振動子の伸縮振動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。
According to the present invention, there is provided a first vibrator made of a piezoelectric material and having a longitudinal dimension longer than a width dimension, and the first vibrator made of a piezoelectric material. A coupling part that couples the two vibrators on a line that connects nodes of vibration of the two vibrators in a state where the two vibrators are arranged with their longitudinal directions parallel to each other; A drive power supply unit that applies AC power to a drive-side electrode formed on the first vibrator to expand and contract both the first vibrator and the second vibrator, and generates power by the expansion and contraction vibration of the second vibrator And an output-side electrode for extracting power.

【0006】例えば、第1の振動子は、駆動側電極に与
えられた交流電力により横効果による縦振動が励起され
るものであり、第2の振動子は、縦効果により前記出力
側電極から増圧された発電電圧が取り出されるものであ
る。
For example, the first vibrator is one in which longitudinal vibration due to the lateral effect is excited by the AC power applied to the drive side electrode, and the second vibrator is from the output side electrode due to the longitudinal effect. The increased power generation voltage is taken out.

【0007】前記において、前記駆動側電極に与えられ
る所定周波数の駆動電力により、第1の振動子が長手方
向に伸びたときに第2の振動子が長手方向に縮むモード
で両振動子が伸縮振動する。
In the above, both the vibrators expand and contract in a mode in which the second vibrator contracts in the longitudinal direction when the first vibrator expands in the longitudinal direction by the driving power of a predetermined frequency applied to the driving side electrode. Vibrate.

【0008】または、前記駆動側電極に与えられる所定
周波数の駆動電力により、第1の振動子が長手方向に伸
びたときに第2の振動子が長手方向が伸びるモードで両
振動子が伸縮振動するものとなる。
Alternatively, the two vibrators are stretched and vibrated in a mode in which the second vibrator extends in the longitudinal direction when the first vibrator extends in the longitudinal direction by the driving power of a predetermined frequency applied to the driving side electrode. Will do.

【0009】前記において、入力側電極と出力側電極の
少なくとも一方が、振動子の振動の節の部分に形成され
ており、リード線が、振動の節の部分で前記電極に接続
されていることが好ましい。
In the above, at least one of the input side electrode and the output side electrode is formed at a node of vibration of the vibrator, and a lead wire is connected to the electrode at the node of vibration. Is preferred.

【0010】本発明では、例えば長方形、長円形などの
ように縦方向が長い振動子が複数個例えば2個使用さ
れ、この振動子が長手方向を平行に向けた状態で、振動
子の節どうしが結合部により結合されている。
In the present invention, a plurality of vibrators having a long longitudinal direction such as a rectangle and an oval are used, for example, two vibrators are used. Are connected by a connecting portion.

【0011】そして、両振動子は、一方が伸びていると
きに他方が縮むモードで縦振動(伸縮振動)を起し、あ
るいは両振動子が同時に伸びて同時に縮むモードで縦振
動(伸縮振動)を生じるように駆動される。
The two vibrators generate longitudinal vibration (stretching vibration) in a mode in which one expands while the other contracts, or longitudinal vibration (stretching vibration) in a mode in which both vibrators simultaneously expand and contract. Is driven to produce

【0012】この圧電振動子では、駆動側の振動子と出
力側(検出側)の振動子が別体であるため、入力側電極
を第1の振動子に広い面積で形成することができ、入力
パワーを大きくできる。また、出力側では、例えばイン
ピーダンスを高くできて、圧電トランスとして用いたと
きに、昇圧率の高い出力を得ることができる。
In this piezoelectric vibrator, since the vibrator on the drive side and the vibrator on the output side (detection side) are separate bodies, the input side electrode can be formed in a large area on the first vibrator. Input power can be increased. On the output side, for example, the impedance can be increased, and when used as a piezoelectric transformer, an output with a high boosting rate can be obtained.

【0013】また、第1と第2の振動子が逆の位相で伸
縮するモードと、同時に伸縮するモードの2つのモード
での駆動が可能であるため、異なる駆動周波数で駆動す
ることができ、使用周波数帯域を広くできる。
In addition, since the first and second vibrators can be driven in two modes: a mode in which the first and second vibrators expand and contract in opposite phases, and a mode in which the first and second vibrators expand and contract simultaneously, they can be driven at different driving frequencies. Use frequency band can be widened.

【0014】また、それぞれの振動子は、平面での中心
部に振動の節が形成されるため、この振動の節の部分に
リード線を接続すると、リード線の接続部に応力が発生
せず、リード線の断線を防止できる。
Further, since each of the vibrators has a vibration node at the center in a plane, if a lead wire is connected to the vibration node, no stress is generated at the connection portion of the lead wire. In addition, disconnection of the lead wire can be prevented.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は本発明の圧電振動子を圧電
トランスとして使用したものを示す斜視図、図2は図1
に示す圧電振動子の等価回路図、図3(A)(B)は振
動モードを示す平面図である。図1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
の第1の振動子10と第2の振動子20を有している。
両振動子10と20は共に平面が長方形であり、振動子
10と20の形状寸法は全て同じである。
FIG. 1 is a perspective view showing a piezoelectric vibrator of the present invention used as a piezoelectric transformer, and FIG.
(A) and (B) of FIG. 3 are plan views showing vibration modes. The piezoelectric transformer shown in FIG. 1 has a first vibrator 10 and a second vibrator 20 of a flat plate type formed of a piezoelectric material such as a piezoelectric ceramic.
Both vibrators 10 and 20 have a rectangular plane, and the vibrators 10 and 20 have the same shape and dimensions.

【0016】第1の振動子10は、長方形の重心となる
中心点O10が振動の節となり、第2の振動子20も、長
方形の重心となる中心点O20が振動の節となる。両振動
子10と20は、長辺が互いに平行な状態で結合部30
により互いに結合されている。この結合部30は、第1
の振動子10の振動の節となる中心点O10と、第2の振
動子20の振動の節となる中心点O20とを結ぶ線上に延
びている。
In the first vibrator 10, the center point O10 serving as the rectangular center of gravity serves as a node of vibration, and in the second vibrator 20, the center point O20 serving as the rectangular center of gravity serves as a node of vibration. The two transducers 10 and 20 are connected to each other with the long sides parallel to each other.
Are connected to each other. This connecting portion 30 is provided in the first
Extends on a line connecting a center point O10 serving as a node of vibration of the vibrator 10 and a center point O20 serving as a node of vibration of the second vibrator 20.

【0017】第1の振動子10は、その全域において厚
み方向が誘電分極方向(矢印参照)であり、第2の振動
子20は、その全域において誘電分極方向が長辺方向
(Y方向)である(矢印参照)。第1の振動子10の表
面のほぼ全面に入力側電極11が形成され、裏面のほぼ
全面には前記入力側電極11と対向する接地電極12が
形成されている。前記入力側電極11と接地電極12と
の間に、交流駆動電源部13から交流駆動電圧が与えら
れる。
The first vibrator 10 has a thickness direction in the dielectric polarization direction (see the arrow) in the entire region, and the second vibrator 20 has a dielectric polarization direction in the long side direction (Y direction) in the entire region. Yes (see arrow). An input electrode 11 is formed on almost the entire surface of the first vibrator 10, and a ground electrode 12 facing the input electrode 11 is formed on almost the entire back surface. An AC drive voltage is applied between the input side electrode 11 and the ground electrode 12 from an AC drive power supply unit 13.

【0018】第2の振動子20では、長手方向の一方の
端面に出力側電極21が形成され、他方の端面に接地電
極22が形成されている。出力側電極21と接地電極2
2は共に小面積で対向し且つ対向距離が長いため、高イ
ンピーダンスの出力部が形成されている。よって、出力
側電極21に接続されたリード線23と接地電位との間
に、昇圧された出力電圧(Vout)が得られる。
In the second vibrator 20, an output electrode 21 is formed on one end face in the longitudinal direction, and a ground electrode 22 is formed on the other end face. Output electrode 21 and ground electrode 2
2 have a small area and face each other and have a long facing distance, so that a high impedance output section is formed. Therefore, a boosted output voltage (Vout) is obtained between the lead wire 23 connected to the output electrode 21 and the ground potential.

【0019】図3(A)(B)は、前記圧電振動子の振
動モードを模式的に示している。交流駆動電源部13か
ら入力側電極11に所定の周波数の交流駆動電圧が与え
られると、厚み方向に分極された第1の振動子10に、
電気機械結合係数K31の横効果モードにより、縦振動
(平面的な伸縮振動)が励起される。第1の振動子10
の縦振動では、ポアッソン比に応じて、長手方向(Y方
向)および幅方向(X方向)に歪みを生じる。このとき
の幅方向(X方向)の歪みは結合部30から第2の振動
子20に及び、第2の振動子20にも縦振動が励起され
る。
FIGS. 3A and 3B schematically show the vibration modes of the piezoelectric vibrator. When an AC drive voltage of a predetermined frequency is applied from the AC drive power supply unit 13 to the input side electrode 11, the first vibrator 10 polarized in the thickness direction is applied to the first vibrator 10.
Longitudinal vibration (flat stretching vibration) is excited by the transverse effect mode of the electromechanical coupling coefficient K31. First vibrator 10
In the longitudinal vibration, distortion occurs in the longitudinal direction (Y direction) and the width direction (X direction) according to the Poisson's ratio. The distortion in the width direction (X direction) at this time extends from the coupling portion 30 to the second vibrator 20, and the second vibrator 20 is also excited in the longitudinal direction.

【0020】このときの圧電振動子全体の振動モードと
しては、図3(A)に示すように、第1の振動子10が
縦方向(Y方向)へ伸びたときに第2の振動子20が縦
方向(Y方向)に縮むモード、すなわち第1の振動子1
0と第2の振動子20が互いに逆の位相で伸縮するモー
ドと、図3(B)に示すように、第1の振動子10が縦
方向(Y方向)へ伸びたときに、第2の振動子20が同
時に縦方向に伸びるように、第1の振動子10と第2の
振動子20が同じ位相で伸縮するモードとがある。
The vibration mode of the entire piezoelectric vibrator at this time is, as shown in FIG. 3A, when the first vibrator 10 extends in the vertical direction (Y direction). Is a mode in which the first oscillator 1 contracts in the vertical direction (Y direction).
The mode in which the zero and second vibrators 20 expand and contract in opposite phases, and the second vibrator 20 is extended when the first vibrator 10 extends in the vertical direction (Y direction) as shown in FIG. There is a mode in which the first vibrator 10 and the second vibrator 20 expand and contract in the same phase so that the vibrators 20 extend in the vertical direction at the same time.

【0021】図3(A)に示す振動モードと、図3
(B)に示す振動モードとでは、共振周波数が相違し、
図4に示すように、図3(A)に示す振動モードでの周
波数(振動数)f1は、図3(B)に示す振動モードで
の周波数(振動数)f2よりも低くなる。また図3
(A)に示す振動モードと図3(B)に示す振動モード
の双方において、第1の振動子10の振動の節は前記中
心点O10で、第2の振動子20の振動の節も前記中心点
O20である。すなわち第1の振動子10と第2の振動子
20とが、振動の節どうしで結合されていることによ
り、両振動子10と20に図3(A)(B)に示すモー
ドの振動を励起しやすくなる。第2の振動子20では、
縦方向(Y方向)の端部に出力側電極21と接地電極2
2が形成されているために、出力インピーダンスが高く
なっている。よって電極21と22との間に、縦効果モ
ードの電気機械結合係数K33により発電された昇圧され
た電圧が出力される。
The vibration mode shown in FIG.
The resonance frequency is different from the vibration mode shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the frequency (frequency) f1 in the vibration mode shown in FIG. 3A is lower than the frequency (frequency) f2 in the vibration mode shown in FIG. 3B. FIG.
In both the vibration mode shown in FIG. 3A and the vibration mode shown in FIG. 3B, the node of vibration of the first vibrator 10 is the center point O10, and the node of vibration of the second vibrator 20 is also the same. The center point O20. That is, since the first vibrator 10 and the second vibrator 20 are coupled with each other at the nodes of vibration, vibrations in the modes shown in FIGS. It becomes easy to excite. In the second vibrator 20,
The output electrode 21 and the ground electrode 2 are provided at the ends in the vertical direction (Y direction).
2, the output impedance is high. Therefore, a boosted voltage generated by the electromechanical coupling coefficient K33 in the longitudinal effect mode is output between the electrodes 21 and 22.

【0022】図2に示す等価回路図において、Cd1は
入力側である第1の振動子10の制動容量、Cd2は出
力側である第2の振動子20の制動容量、m1,s1,
r1は、第1の振動子10を構成する圧電素子の等価質
量、等価スチフネス、等価共振抵抗、m2,s2,r2
は、第2の振動子20を構成する圧電素子の等価質量、
等価スチフネス、等価共振抵抗である。A1は第1の振
動子10の機械定数、A2は第2の振動子20の機械定
数である。図2の中央部には、前記結合部30が示され
ている。この結合部30の等価スチフネスは、第1の振
動子10と第2の振動子20とのポアッソン比および、
結合部30の構造などの要件により決められる。
In the equivalent circuit diagram shown in FIG. 2, Cd1 is the braking capacity of the first vibrator 10 on the input side, Cd2 is the braking capacity of the second vibrator 20 on the output side, m1, s1,
r1 is the equivalent mass, equivalent stiffness, equivalent resonance resistance, m2, s2, r2 of the piezoelectric element constituting the first vibrator 10.
Is the equivalent mass of the piezoelectric element constituting the second vibrator 20,
Equivalent stiffness and equivalent resonance resistance. A1 is a mechanical constant of the first vibrator 10, and A2 is a mechanical constant of the second vibrator 20. The coupling part 30 is shown in the center of FIG. The equivalent stiffness of the coupling portion 30 is expressed by the Poisson's ratio between the first vibrator 10 and the second vibrator 20 and
It is determined according to requirements such as the structure of the coupling portion 30.

【0023】図1に示す圧電振動子で構成された圧電ト
ランスでは、図2に示す等価回路に示されるように、結
合部30の結合抵抗が比較的小さいために、図3(A)
(B)に示すようなモードの振動を励起しやすく、結果
的に入力インピーダンスを低くできる。また、図3
(A)に示す振動モードと図3(B)に示す振動モード
とで共振周波数(固有振動数)がf1とf2のように相
違するため、使用周波数帯域を広くできる。また、第1
の振動子10は、全体が駆動側の振動子として機能する
ために、入力側電極11を第1の振動子10に対して広
い面積で形成できる。したがって、第1の振動子10に
与えられる入力電力を大きくできる。また第2の振動子
20は、全体が出力側の振動子として機能するため、例
えば図1に示すように、長手方向の両端面に出力側の電
極21と22を形成することができる。よって制動容量
Cd2を小さくして出力インピーダンスを高くし、トラ
ンスとしての昇圧比を高くすることも可能である。
In the piezoelectric transformer constituted by the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1, the coupling resistance of the coupling portion 30 is relatively small as shown in the equivalent circuit shown in FIG.
It is easy to excite the vibration of the mode as shown in (B), and as a result, the input impedance can be reduced. FIG.
Since the resonance mode (natural frequency) differs between the vibration mode shown in FIG. 3A and the vibration mode shown in FIG. 3B as f1 and f2, the working frequency band can be widened. Also, the first
Since the entire vibrator 10 functions as a vibrator on the driving side, the input-side electrode 11 can be formed with a larger area than the first vibrator 10. Therefore, the input power applied to the first vibrator 10 can be increased. Since the second vibrator 20 functions as a vibrator on the output side as a whole, the electrodes 21 and 22 on the output side can be formed on both end surfaces in the longitudinal direction, for example, as shown in FIG. Therefore, it is possible to increase the output impedance by reducing the braking capacitance Cd2 and increase the boost ratio as a transformer.

【0024】図5は前記圧電振動子の他の実施の形態を
示す斜視図である。図5に示すものでは、第1の振動子
10の裏面に入力側電極11が形成されて、交流駆動電
源部13が接続されている。第1の振動子10の表面に
は接地電極12が形成されている。この第1の振動子1
0では、接地電極12と入力電極11との間で厚み方向
に分極されている。前記接地電極12は、第2の振動子
20の表面の周縁部に延びて、第2の振動子20側の接
地電極12aとなっている。第2の振動子20の表面の
中央には、Y方向に延びる出力側電極21が形成されて
いる。そして第2の振動子20では、接地電極12aと
出力側電極21との間で幅方向(X方向)に分極されて
いる。
FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of the piezoelectric vibrator. In FIG. 5, an input electrode 11 is formed on the back surface of the first vibrator 10, and an AC drive power supply unit 13 is connected. A ground electrode 12 is formed on the surface of the first vibrator 10. This first vibrator 1
At 0, the light is polarized in the thickness direction between the ground electrode 12 and the input electrode 11. The ground electrode 12 extends to the peripheral portion of the surface of the second vibrator 20 and serves as a ground electrode 12a on the second vibrator 20 side. An output electrode 21 extending in the Y direction is formed at the center of the surface of the second vibrator 20. The second vibrator 20 is polarized in the width direction (X direction) between the ground electrode 12a and the output electrode 21.

【0025】図5に示すものでは、第1の振動子10と
第2の振動子20の双方において全ての電極が、振動の
節となる中心点O10と、中心点O20を通過している。よ
って、交流駆動電源部13や出力部や接地電位を設定す
るリード線23を全て中心点O10と中心点O20に接続す
ることができる。よってリード線の接続部が振動の節と
なり、応力が作用しないため、断線などの心配がなくな
る。
In FIG. 5, all the electrodes of both the first vibrator 10 and the second vibrator 20 pass through the center point O10, which is a node of vibration, and the center point O20. Therefore, the AC drive power supply unit 13, the output unit, and the lead wire 23 for setting the ground potential can all be connected to the center point O10 and the center point O20. Therefore, the connection portion of the lead wire serves as a node of vibration, and no stress is applied.

【0026】図6(A)は、図1および図5に示した圧
電振動子の支持装置の一例を示す平面図、図6(B)は
その側面図である。図1および図5に示す圧電振動子
は、第1の振動子10が駆動用であり、そのほぼ全面に
入力側電極11が形成され、第1の振動子10に大きな
駆動力が与えられるものとなっている。したがって、駆
動時に第1の振動子10と第2の振動子20に与えられ
る振動歪みがかなり大きくなり、内部応力が増大して、
振動子10と20が破損する恐れもある。
FIG. 6A is a plan view showing an example of the supporting device of the piezoelectric vibrator shown in FIGS. 1 and 5, and FIG. 6B is a side view thereof. In the piezoelectric vibrator shown in FIGS. 1 and 5, the first vibrator 10 is used for driving, and the input side electrode 11 is formed on almost the entire surface, and a large driving force is applied to the first vibrator 10. It has become. Therefore, the vibration distortion applied to the first vibrator 10 and the second vibrator 20 during driving becomes considerably large, and the internal stress increases.
The vibrators 10 and 20 may be damaged.

【0027】そこで、図6に示す支持装置では、各振動
子10と20の長手方向の両端面が弾性体により支えら
れたものとなっている。支持台40の上に設けられた絶
縁性の支持部44により圧電振動子が支持されている。
支持台40の両端部には支持壁41,41が設けられ、
各支持壁41,41にねじ42,42,…が螺装されて
おり、このねじ42,42に弾性体43,43が設けら
れている。この弾性体43,43はゴムなどである。前
記ねじ42の締め付け力を調整し、弾性体43により、
第1の振動子10と第2の振動子20の双方の幅方向の
中心を適度な力で弾性的に押圧することができるように
なっている。
Therefore, in the support device shown in FIG. 6, both end faces in the longitudinal direction of each of the vibrators 10 and 20 are supported by elastic bodies. The piezoelectric vibrator is supported by an insulating support 44 provided on the support 40.
Support walls 41, 41 are provided at both ends of the support base 40,
Screws 42, 42,... Are screwed on the respective support walls 41, 41, and elastic bodies 43, 43 are provided on the screws 42, 42. The elastic bodies 43 are made of rubber or the like. The tightening force of the screw 42 is adjusted, and the elastic body 43
The center in the width direction of both the first vibrator 10 and the second vibrator 20 can be elastically pressed with an appropriate force.

【0028】この弾性押圧により、第1の振動子10と
第2の振動子20が大きな振動歪みにて駆動されるとき
に、この歪みが過大にならないように抑制され、振動子
の破損が防止できる。また弾性体43として板ばねを使
用し、この板ばねの間に振動子10と20が挟まれる構
造でもよい。また前記弾性体43または板ばねを導電性
材料で形成して、図1に示す電極21と22に圧接さ
せ、前記弾性体43または板ばねをリード線の代わりに
使用してもよい。
By this elastic pressing, when the first vibrator 10 and the second vibrator 20 are driven with a large vibration distortion, the distortion is suppressed so as not to be excessive, and the breakage of the vibrator is prevented. it can. Further, a structure may be used in which a leaf spring is used as the elastic body 43 and the vibrators 10 and 20 are sandwiched between the leaf springs. Alternatively, the elastic body 43 or the leaf spring may be formed of a conductive material and pressed against the electrodes 21 and 22 shown in FIG. 1, and the elastic body 43 or the leaf spring may be used instead of the lead wire.

【0029】なお、図1および図5に示す例では、第1
の振動子10と第2の振動子20が1個つづ設けられ、
両振動子10と20とが結合部30で連結された2個の
振動子が1組の構成になっているが、例えば第2の振動
子20の両側に結合部30を介して第1の振動子10が
それぞれ接続された3個の振動子が1組の構造、あるい
は第1の振動子10と第2の振動子20が結合部30を
介して互い違いに連結された4個1組の構造であっても
よい。あるいはさらに複数個の振動子が接合されたもの
であってもよい。この場合に隣接する振動子が互いに同
じ位相で振動してもよいし、または隣接する振動子が互
いに逆の位相で震動してもよい。
In the examples shown in FIGS. 1 and 5, the first
Vibrator 10 and second vibrator 20 are provided one by one,
The two vibrators 10 and 20 are connected by a connecting portion 30 to form a set of two vibrators. For example, the first vibrator 20 is provided on both sides of the second vibrator 20 via the connecting portion 30. A structure in which three vibrators to which the vibrators 10 are respectively connected is a set, or a set of four vibrators in which the first vibrator 10 and the second vibrator 20 are alternately connected via the coupling portion 30 It may be a structure. Alternatively, a plurality of transducers may be joined. In this case, adjacent vibrators may vibrate in the same phase as each other, or adjacent vibrators may vibrate in opposite phases.

【0030】また、前記本発明の振動子は、圧電フィル
ターとしても使用できる。この場合に図4に示すよう
に、周波数の通過帯域を広くできる。また、この圧電振
動子を振動型ジャイロスコープとして使用することがで
きる。この場合に、第2の振動子20の振動方向と直交
する方向へコリオリ力による曲げ力が作用したときに、
この曲げ力を検出すればよい。
Further, the vibrator of the present invention can be used as a piezoelectric filter. In this case, as shown in FIG. 4, the pass band of the frequency can be widened. Further, this piezoelectric vibrator can be used as a vibrating gyroscope. In this case, when a bending force due to the Coriolis force acts in a direction orthogonal to the vibration direction of the second vibrator 20,
What is necessary is just to detect this bending force.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように、本発明の圧電振動子は、
大きな駆動力により駆動でき、また駆動周波数に選択性
を持たせることができる。また、圧電トランスとして使
用したときの昇圧率を高くできる。
As described above, the piezoelectric vibrator of the present invention
Driving can be performed with a large driving force, and the driving frequency can have selectivity. Further, the boosting rate when used as a piezoelectric transformer can be increased.

【0032】また、振動の節の部分にリード線を接続し
て、断線を防止できるようにすることも可能である。
It is also possible to connect a lead wire to the node of the vibration so as to prevent disconnection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の圧電振動子で圧電トランスを構成した
例を示す斜視図、
FIG. 1 is a perspective view showing an example in which a piezoelectric transformer is constituted by a piezoelectric vibrator of the present invention;

【図2】図1に示す圧電振動子の等価回路図、2 is an equivalent circuit diagram of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1,

【図3】(A)(B)は、それぞれ振動モードを示す平
面図、
FIGS. 3A and 3B are plan views each showing a vibration mode;

【図4】図3に示す各振動モードでの周波数を示す線
図、
FIG. 4 is a diagram showing frequencies in each vibration mode shown in FIG. 3;

【図5】本発明の第2の実施の形態の圧電トランスを構
成した圧電振動子の斜視図、
FIG. 5 is a perspective view of a piezoelectric vibrator constituting a piezoelectric transformer according to a second embodiment of the present invention;

【図6】(A)は圧電振動子の支持装置の平面図、
(B)はその側面図、
FIG. 6A is a plan view of a supporting device for a piezoelectric vibrator,
(B) is a side view thereof,

【図7】従来の圧電トランスの斜視図、FIG. 7 is a perspective view of a conventional piezoelectric transformer,

【符号の説明】 10 第1の振動子 11 入力側電極 12 接地電極 13 交流駆動電源部 20 第2の振動子 21 出力側電極 22 接地電極 30 結合部[Description of Signs] 10 First vibrator 11 Input side electrode 12 Ground electrode 13 AC drive power supply unit 20 Second vibrator 21 Output side electrode 22 Ground electrode 30 Coupling unit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電材料で形成されて縦方向の寸法が幅
方向の寸法よりも長い第1の振動子と、圧電材料で形成
された前記第1の振動子と同形状の第2の振動子と、両
振動子が長手方向を平行に向けて並べられた状態で両振
動子の振動の節を結ぶ線上で前記両振動子を結合する結
合部と、第1の振動子に形成された駆動側電極に交流電
力を与えて第1の振動子と第2の振動子の双方を伸縮振
動させる駆動電源部と、前記第2の振動子の伸縮振動に
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振動子。
1. A first vibrator formed of a piezoelectric material and having a longitudinal dimension longer than a width dimension thereof, and a second vibrator formed of a piezoelectric material and having the same shape as the first vibrator. A vibrator, a connecting portion for connecting the two vibrators on a line connecting nodes of vibration of the two vibrators in a state where the two vibrators are arranged with their longitudinal directions parallel to each other, and a first vibrator. A drive power supply unit that applies AC power to the drive-side electrode to expand and contract both the first oscillator and the second oscillator, and an output-side electrode that extracts power generated by the expansion and contraction of the second oscillator. A piezoelectric vibrator characterized by being provided with:
【請求項2】 第1の振動子は、駆動側電極に与えられ
た交流電力により横効果による縦振動が励起されるもの
であり、第2の振動子は、縦効果により前記出力側電極
から増圧された発電電圧が取り出されるものである請求
項1記載の圧電振動子。
2. A first vibrator in which longitudinal vibration due to a lateral effect is excited by AC power applied to a drive side electrode, and a second vibrator from the output side electrode due to a longitudinal effect. 2. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the boosted power generation voltage is taken out.
【請求項3】 前記駆動側電極に与えられる所定周波数
の駆動電力により、第1の振動子が長手方向に伸びたと
きに第2の振動子が長手方向に縮むモードで両振動子が
伸縮振動する請求項1または2記載の圧電振動子。
3. The two vibrators expand and contract in a mode in which the second vibrator contracts in the longitudinal direction when the first vibrator extends in the longitudinal direction by driving power of a predetermined frequency applied to the driving-side electrode. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記駆動側電極に与えられる所定周波数
の駆動電力により、第1の振動子が長手方向に伸びたと
きに第2の振動子が長手方向が伸びるモードで両振動子
が伸縮振動する請求項1または2記載の圧電振動子。
4. A drive power of a predetermined frequency applied to the drive-side electrode causes the two vibrators to expand and contract in a mode in which the second vibrator extends in the longitudinal direction when the first vibrator extends in the longitudinal direction. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein:
【請求項5】 入力側電極と出力側電極の少なくとも一
方が、振動子の振動の節の部分に形成されており、リー
ド線が、振動の節の部分で前記電極に接続されている請
求項1ないし4のいずれかに記載の圧電振動子。
5. An oscillator according to claim 1, wherein at least one of the input electrode and the output electrode is formed at a vibration node of the vibrator, and a lead wire is connected to the electrode at the vibration node. 5. The piezoelectric vibrator according to any one of 1 to 4.
JP9118378A 1997-05-08 1997-05-08 Piezoelectric vibrator Withdrawn JPH10308543A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000049667A1 (en) * 1999-02-16 2000-08-24 Mitsui Chemicals, Inc. Piezoelectric transformer
WO2006060986A1 (en) * 2004-12-06 2006-06-15 Epcos Ag Piezoelectric transformer and method for production thereof
JP2013102346A (en) * 2011-11-08 2013-05-23 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Crystal oscillator

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