JPH1065230A - 圧電トランス - Google Patents

圧電トランス

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JPH1065230A
JPH1065230A JP8241329A JP24132996A JPH1065230A JP H1065230 A JPH1065230 A JP H1065230A JP 8241329 A JP8241329 A JP 8241329A JP 24132996 A JP24132996 A JP 24132996A JP H1065230 A JPH1065230 A JP H1065230A
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栄二 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 圧電トランスの振動の抑圧を最小限にして、
素子の支持を確実にするとともに、素子の破壊を防止す
る。 【解決手段】 長さ方向の振動と幅方向の振動を結合さ
せて駆動する圧電トランスの圧電セラミック板30を、
二つの振動モードの節の交点を結ぶ線上に弾性体34を
両側から固着して支持する。また、それよりも薄い弾性
体39aを圧電セラミック板30の端部が対向する位置
の支持板35等に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極蛍光管の点
灯などに用いる圧電トランスに係るもので、特に点灯開
始時等の高い昇圧比と点灯継続時等の比較的低い昇圧比
の両方を得られる圧電トランスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】冷陰極蛍光管、複写機、静電除去器な
ど、高い駆動電圧を必要とする回路においては、従来、
巻線トランスを用いて入力電圧を一次、二次巻線で昇圧
して出力を得て駆動されている。最近、この昇圧回路に
圧電トランスを利用することが検討され、実用化されつ
つある。
【0003】代表的な圧電トランスは、いわゆるローゼ
ン型と呼ばれるもので、細長い圧電セラミック板の長手
方向の一方の端面側の表裏面に入力電極を形成し、反対
側の端面に出力電極を形成するものである。この種の圧
電トランスにおいては、二次側を開放に近い高インピー
ダンス負荷として使用する場合には、入出力電圧比(昇
圧比) を大きく得ることができる。しかし、負荷インピ
ーダンスが百kΩ程度になると、数倍から十数倍程度し
か昇圧比が得られない。液晶パネルのバックライトとし
て用いる蛍光管を点灯させる場合、点灯開始時には充分
な昇圧比が得られるが、放電開始後の低インピーダンス
負荷の状態では充分な昇圧比が得られない。
【0004】また、駆動電極の構造上、縦振動の共振イ
ンピーダンスを小さくすることには限界があり、大電力
を注入できないといった問題や、負荷インピーダンスの
変化により共振周波数の変動するといった問題もある。
【0005】上記のように、従来の圧電トランスでは低
インピーダンス負荷の際の昇圧比が充分でないので、巻
線トランスを併用したりしているが、小型化の上で障害
となる。そこで、発明者は特願平7-345933等において、
長さ方向の振動モードと幅方向の振動モードが結合する
領域の周波数で駆動する圧電トランスを提案した。これ
は、圧電セラミック板の長さと幅の比を従来と大きく変
えて、長さと幅の比を約2としたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この種の圧電トランス
は、高インピーダンス負荷時には高い昇圧比が得られ、
低インピーダンス時にはそれよりも低い点灯継続等に必
要な昇圧比が得られるが、振動の節点(ノード)が二つ
の振動モードの節となる線の交点となる。そのため、圧
電セラミック板はその部分だけを支持するのが望ましい
が、この点のみの支持では確実に支持することが難し
い。支持の面積を大きくすると共振インピーダンスが高
くなり、振動を抑圧して充分な出力が得られなくなる。
本発明は、振動の抑圧を最小限にして、圧電セラミック
板の支持を確実にするものである。また、圧電セラミッ
ク板が衝撃等によって破壊することを防止するものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電セラミッ
ク板の振動への影響を小さくできる領域に、ある程度の
面積を有する弾性体を配置して支持を確実にするととも
に、別の弾性体によって圧電セラミック板の端部の歪み
量を抑えることによって、衝撃による破壊を防止して、
上記の課題を解決するものである。
【0008】すなわち、長方形の圧電セラミック板の長
手方向の一方の端面側の表裏面に入力電極を、他方の端
面に出力電極を具え、長さ方向の振動モードと幅方向の
振動モードが結合する領域の周波数で駆動される圧電ト
ランスにおいて、圧電セラミック板の長さ方向の振動モ
ードの節と幅方向の振動モードの節が交わる節点を結ぶ
線の両面に細長い弾性体が固着されるとともに、圧電セ
ラミック板と上記弾性体とが二つの支持部材に挟持され
て支持され、二つの支持部材の圧電セラミック板の端部
に対向する位置に前記弾性体よりも厚さが薄い弾性体が
配置されたことに特徴を有するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明に用いる圧電トランスを図
1に示す。長方形の圧電性のセラミック基板10の長手方
向の一端側の表裏面に銀等を焼き付けて入力電極11を形
成し、反対側の端面に出力電極12を形成したものであ
る。電極構造は従来のローゼン型と同じであるが、圧電
セラミック板のサイズは長さ21mm、幅11mm、厚さ0.5mm
といった程度に小型化されている。
【0010】従来の圧電トランスでは縦振動モードのみ
を利用して出力を得ているが、本発明による圧電トラン
スでは、長さに対する幅の比率が大きくなっているの
で、長さ方向の振動モードだけでなく、幅方向の振動モ
ードも現れる。二つの振動モードの結合する領域の周波
数で駆動すると、冷陰極蛍光管の点灯開始の高インピー
ダンス負荷時に必要な高い昇圧比と低インピーダンスの
点灯継続時に必要な昇圧比のいずれもが得られる。
【0011】圧電セラミック板の長さと幅の比が1.75〜
2.05の範囲内で、結合振動周波数で駆動すると、冷陰極
蛍光管の点灯に使用可能な圧電トランスが得られる。長
さ方向の振動のλモードと幅方向の振動のλ/2モード
とを結合させて得られる広がり振動が最も結合が強く、
大きな出力が得られる。振動の節点は幅方向の中心線と
長さ方向の1/4と3/4の線との交点の二箇所とな
る。本発明においては、この二つの交点(節点)を結ぶ
線上に弾性体を圧接、接着して、圧電セラミック板を支
持するものである。また、圧電セラミック板の歪み量を
抑えるために、圧電セラミック板の支持部材の圧電セラ
ミック板の端部に対向する位置にも弾性体を配置してお
く。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0013】長さ21mm、幅11mm、厚さ0.5mm のPZT系
圧電セラミック基板の一端側の表裏面に全長の約1/2
の入力電極を形成し、反対側の端面に出力電極を形成す
る。入力電極の幅は圧電セラミック板の幅と同じである
が、長さ(図1に示したL)が10.5mmのサンプルを作成
した。分極は80°Cのオイル中で、入力電極間は1000〜
1500V、入出力電極間は30〜40Vで30分間電圧を印加し
て行った。
【0014】上記のようにして得られた圧電トランスの
圧電セラミック板の両面に、図2に示した各部分に厚さ
0.6mm の多孔性樹脂の基材に接着剤を含漬してなる両面
接着テープ等の弾性テープを固着して支持し、その時の
共振インピーダンス特性を測定した。二次側を開放、短
絡、 100kΩ負荷として入力側の周波数対共振インピー
ダンスを評価した。その結果について表1に示した。
【0015】
【表1】
【0016】なお、素子 (圧電セラミック板) の固定状
態の判断方法として、圧電セラミック板の長さ方向から
力を加えて固着状態が剥離するときの力を測定した。表
1に示す剪断剥離力として示したものである。
【0017】上記の実験結果から、振動にあまり影響を
与えないのは、図2の1の節点であるが、荷重1.1kg で
剥がれてしまう。そこで、弾性テープの長さを長くした
のが、図2の2と3であるが、面積が大きくなるにした
がって共振インピーダンスが上がり、振動を抑圧するこ
とになる。図2の3では 4kg以上に耐えるが振動をかな
り抑圧していることになる。
【0018】図2の4は振動の抑圧は少ないが、横から
の荷重に対して影響を受けやすい。図2の5に示したよ
うに、二つの節点の間で、その節点を結ぶ線上に細長い
一個の弾性体を固着した場合、振動の抑圧は比較的少な
く、剥離力も表1のように2.6kg となっており、良好な
特性が得られた。その他の例では共振インピーダンスの
増加が大きいか、剥離力が小さくて実用に適さない結果
が得られた。ただし、図2の5の場合も中央の一部分の
みを支持しているので、圧電セラミック板の衝撃時の歪
みが大きくなって破壊し易くなる問題がある。
【0019】そこで、本発明においては、支持部材の圧
電セラミック板の端部が対向する位置に弾性体を配置し
て衝撃時の歪みを抑える構造を採用している。二つの節
点を結ぶ線上に弾性体を固着する構造を図3に示す。圧
電セラミック板30の上下に弾性体34a、34bが固着さ
れ、上側から支持板35が被せられ、支持板35に形成され
た舌辺36が基板37の貫通孔38に嵌め込まれて折り曲げら
れる。これによって、圧電セラミック板は弾性体34a、
34bを介して、基板37と支持板35の間に固着されて支持
される。
【0020】本発明においては支持板35の下面すなわち
圧電セラミック板30に対向する面に弾性体39aが貼り付
けられ、また基板37の圧電セラミック板30の端部に対向
する位置にも弾性体39bが貼り付けられている。この弾
性体39は圧電セラミック板30を支持する弾性体34よりも
薄くして、通常圧電セラミック板が接触しない厚みとし
ておく。弾性体34の厚みを0.6mm としたとき、弾性体39
の厚みは0.4mm 程度とするとよい。
【0021】本発明による構造と支持部材に破壊防止の
弾性体を取りつけない構造との落下試験の結果を表2 に
示す。前記の圧電セラミック板のサイズで厚さが0.5mm
のものと0.6mm のものについてそれぞれ10個の試料を作
成し60×60×30mmの樹脂のブロックに固定し、ラワン木
片上に落下させたものである。
【0022】
【表2】
【0023】上記の表2に明らかなように、従来品は 9
00mmの落下で全て破壊したのに対して、本発明による構
造を採用したものは破壊はゼロとなった。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、共振インピーダンスを
あまり上げることなく、すなわち、圧電トランスの振動
の抑圧を小さくした上で、圧電トランスの圧電セラミッ
ク板の支持を確実に行うことができる。また、支持の部
品点数も少なくて済むので、工数、コストの面でも有利
となる。
【0025】また、圧電セラミック板に衝撃が加わった
時の歪み量を弾性体によって抑えることができるので、
外部応力による素子の変形破壊を防止することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による圧電トランスの斜視図
【図2】 支持状態を示す平面図
【図3】 本発明の実施例を示す分解斜視図
【符号の説明】
10、30:圧電セラミック板 11:入力電極 12:出力電極 34:弾性体 35:支持板 37:基板 39:弾性体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長方形の圧電セラミック板の長手方向の
    一方の端面側の表裏面に入力電極を、他方の端面に出力
    電極を具え、長さ方向の振動モードと幅方向の振動モー
    ドが結合する領域の周波数で駆動される圧電トランスに
    おいて、圧電セラミック板の長さ方向の振動モードの節
    と幅方向の振動モードの節が交わる節点を結ぶ線の両面
    に細長い弾性体が固着されるとともに、圧電セラミック
    板と上記弾性体とが二つの支持部材に挟持されて支持さ
    れ、二つの支持部材の圧電セラミック板の端部に対向す
    る位置に前記弾性体よりも厚さが薄い弾性体が配置され
    たことを特徴とする圧電トランス。
  2. 【請求項2】 長方形の圧電セラミック板の長手方向の
    一方の端面側の表裏面に入力電極を、他方の端面に出力
    電極を具え、長さ方向の振動モードと幅方向の振動モー
    ドが結合した広がり振動の共振周波数で駆動される圧電
    トランスにおいて、圧電セラミック板の長さ方向の振動
    モードの節と幅方向の振動モードの節が交わる節点を結
    ぶ線の両面に細長い弾性体が固着されるとともに、圧電
    セラミック板と上記弾性体とが二つの支持部材に挟持さ
    れて支持され、二つの支持部材の圧電セラミック板の端
    部に対向する位置に前記弾性体よりも厚さが薄い弾性体
    が配置されたことを特徴とする圧電トランス。
  3. 【請求項3】 長方形の圧電セラミック板の長手方向の
    一方の端面側の表裏面に入力電極を、他方の端面側に出
    力電極を具え、長さ方向の振動モードと幅方向の振動モ
    ードが結合する領域の周波数で駆動される圧電トランス
    において、幅方向の中心線上で長さ方向の1/4と3/
    4の位置を結ぶ線の圧電セラミック板の両面に細長い弾
    性体が固着されるとともに、圧電セラミック板と上記弾
    性体とが二つの支持部材に挟持されて支持され、二つの
    支持部材の圧電セラミック板の端部に対向する位置に前
    記弾性体よりも厚さが薄い弾性体が配置されたことを特
    徴とする圧電トランス。
  4. 【請求項4】 長方形の圧電セラミック板の長手方向の
    一方の端面側の表裏面に入力電極を、他方の端面側に出
    力電極を具え、長さ方向の振動モードと幅方向の振動モ
    ードが結合した広がり振動の共振周波数で駆動される圧
    電トランスにおいて、幅方向の中心線上で長さ方向の1
    /4と3/4の位置を結ぶ線の圧電セラミック板の両面
    に細長い弾性体が固着されるとともに、圧電セラミック
    板と上記弾性体とが二つの支持部材に挟持されて支持さ
    れ、二つの支持部材の圧電セラミック板の端部に対向す
    る位置に前記弾性体よりも厚さが薄い弾性体が配置され
    たことを特徴とする圧電トランス。
  5. 【請求項5】 長さ方向の基本波長のモードと幅方向の
    2分の1波長のモードとが結合する請求項1、請求項
    2、請求項3または請求項4記載の圧電トランス。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2598744C1 (ru) * 2015-06-24 2016-09-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) Способ термомеханической обработки метастабильной аустенитной стали
RU2640702C1 (ru) * 2016-12-09 2018-01-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Способ деформационно-термической обработки аустенитных коррозионностойких сталей
RU2641429C1 (ru) * 2016-11-25 2018-01-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) Способ повышения прочности стабильной аустенитной стали

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2598744C1 (ru) * 2015-06-24 2016-09-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) Способ термомеханической обработки метастабильной аустенитной стали
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RU2640702C1 (ru) * 2016-12-09 2018-01-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Способ деформационно-термической обработки аустенитных коррозионностойких сталей

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