JPH1065231A

JPH1065231A - 圧電トランス及びこれを用いた電力変換装置

Info

Publication number: JPH1065231A
Application number: JP9099678A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimoda; 康生下田; Toru Abe; 徹阿部; Shigeru Sadamura; 茂定村
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-03-06
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: JP3365248B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電体の長手方向と幅方向の寸法比を最適化
することにより両方向の振動の結合を排除して効率を向
上させることができる圧電トランスを提供する。【解決手段】中央に駆動部２８を形成し、その両側に
発電部３４、３４を形成した圧電体２２を有する圧電ト
ランスにおいて、前記圧電体の長さＬと幅Ｗとの比Ｌ／
Ｗは、３．１０〜３．７６，４．１０〜４．７７，５．
１０〜５．７８，６．１０〜６．７９，７．１１〜７．
７９の範囲内に設定されるように構成する。これによ
り、トランスの長さ方向と幅方向の振動の結合を排除す
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、例えば液晶ディス
プレイのバックライト用インバータやＤＣ−ＤＣコンバ
ータなどの電力変換装置及びこれに用いられる圧電トラ
ンスに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶ディスプレイにあっては液
晶自身が発光しないことから液晶表示体の背面や側面に
冷陰極管等の放電管を配置するバックライト方式が主流
となっている。この放電管を駆動するためには、これ自
体の長さや直径にもよるが数１００ボルト以上の交流高
電圧が要求される。この交流高電圧を発生させる方法と
して圧電トランスを用いたインバータが特開平５−１１
４４９２号公報に示されている。圧電トランスは、巻線
が不要なことから構造が非常に簡素となり、小型・薄型
化、低コスト化が可能である。この圧電トランスの原理
と特徴は学献社発行の専門誌［エレクトロニク・セラミ
クス］１９７１年７月号の［圧電トランスの特性とその
応用］に示されている。

【０００３】１９５６年に米国のＣ．Ａ．Ｒｏｓｅｎが
発表したローゼン型圧電トランスを図１０に示す。図１
０を参照してこのローゼン型圧電トランスの構成を説明
すると、２は例えばチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）
よりなる板状の圧電セラミック素子であり、このセラミ
ック素子の図中左半分の上下面に例えば銀焼付けなどに
より設けられた入力電極４、６の対を形成し、右側端面
にも同様な方法で出力電極８を形成する。そして、セラ
ミック素子２の左半分の駆動部は厚み方向に、右半分の
発電部は長さ方向にそれぞれ矢印に示すように分極処理
を施す。

【０００４】このように形成された圧電トランスにおい
て、入力電極４、６間に交流電圧源１０よりセラミック
素子２の長さ方向の共振周波数と略同じ周波数の交流電
圧を印加するとこのセラミック素子２は長さ方向に強い
機械振動を生じ、これにより右半分の発電部では圧電効
果により電荷が発生し、出力電極８と入力電極の一方、
例えば入力電極６との間に出力電圧Ｖｏが生ずる。この
セラミック素子２の振動モードには図１１（Ａ）に示す
ように、長さ方向に半波長で共振する半波長モード（図
中ではλ／２モード）と、図１１（Ｂ）に示すように一
波長で共振する全波長モード（図中ではλモード）の２
つがある。この圧電トランスの外形寸法は周波数に反比
例するため、小型にするためには駆動周波数をできるだ
け高くする必要がある。

【０００５】しかし、周波数が高すぎると液晶表示体の
バックライトでは放電管や配線などからの浮遊容量を介
して周辺部に高周波電流が流れてしまい、放電管には十
分な管電流が流れなくなって効率が低下する。このた
め、駆動用の高周波電圧の駆動周波数をできるだけ低く
する必要がある。このような液晶表示体のバックライト
用インバータでは装置の小型化のためにできるだけ周波
数を低くする必要があり、同じ長さ寸法であれば、半波
長モードの圧電トランス素子の共振周波数は全波長モー
ドの半分となるため有利である。このため、昇圧比は全
波長モード程には高くないが、装置の小型化の強い要請
により半波長モードのトランスが検討され、使用されつ
つある。

【０００６】この圧電トランスを使った電力変換回路の
例を図１２に示し、この回路の圧電トランス１２の出力
電圧Ｖｏと駆動電圧Ｖ３の波形を図１３に示す。インダ
クタンス手段１４のインダクタンスとスイッチ手段とし
てのＭＯＳＦＥＴ１６の出力静電容量、圧電トランス１
２の入力静電容量による共振により、圧電トランス１２
の駆動電圧Ｖ３は図１３のように半波正弦波状となるた
め、ＭＯＳＦＥＴ１６のスイッチング損失が少なくな
る。尚、符号１８は駆動・発振部である。このような半
波正弦波においては、基本波に対して二次高調波が比較
的多く含まれているため、圧電トランス１２は基本波と
二次高調波の２つの周波数成分で主に駆動される。この
場合、駆動周波数が圧電トランス１２の半波長モード共
振周波数に略等しければ、駆動電圧Ｖ３の二次高調波は
全波長モード共振周波数に略等しくなり、圧電トランス
１２には２つの振動モードが混在する。このため圧電ト
ランス１２の出力電圧Ｖｏは図１３のように２つの振動
モードが合成されて歪波となる。液晶表示体のバックラ
イトに用いられる冷陰極管は、歪みの大きい波形で駆動
されると効率が低下すると同時に、日刊工業新聞社発行
の専門誌［電子技術］１９９４年６月号の４９ページに
述べられているように寿命が短くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記問題点を
解決するために、本出願人は、先の出願（特願平７−１
７０６６２号）において、圧電セラミック素子の長さ方
向の一方を駆動部とし、他方を発電部として構成したロ
ーゼン型と異なり、圧電セラミック素子の長さ方向の中
央部を駆動部とし、この両側を発電部として形成した半
波長モードの中央部駆動型の圧電トランスを提案した。
この中央部駆動型の圧電トランスによれば、駆動電圧が
半波正弦波のような歪波の場合であっても、１／２波長
（λ／２）の偶数倍の振動モードが効果的に相殺される
ので第２高調波であるλモードの振動がほとんどなくな
り、出力電圧の歪をかなり抑制することができた。

【０００８】ところで、放電管の調光は、放電管の放電
特性に鑑みて、共振周波数ｆｒから、例えば＋５〜＋１
０％の範囲内で駆動電圧の周波数を変化させて発光量を
変えることによって行なっているが、上記中央部駆動型
の圧電トランスにあっては、調光途中において電力効率
が大幅に低下する周波数帯域が存在するという問題点が
新たに見出された。図１４はこの状態を示すグラフであ
り、共振周波数ｆｒとこれより１０％だけ周波数の高い
（１＋０．１）ｆｒとの間で電力効率の激しい落ち込み
が存在している。この現象が発生する理由は、圧電セラ
ミック素子は、長さ方向の振動モードのみならず、実際
には幅方向および厚み方向にも振動モードを有している
ことから、これらの振動が複雑に結合して上記電力効率
低下現象が生ずるものと思われる。

【０００９】このような現象を回避するために、圧電セ
ラミック素子の最適寸法を圧電体素子の長さＬと幅Ｗと
の比Ｌ／Ｗで規定する試みも行なわれている。例えば
［圧電セラミックスとその応用］の第１６４頁（監修
電子材料工業会電波新聞社昭和４９年４月発行）、Ｎ
ＩＫＫＥＩＥＬＥＣＴＯＲＯＮＩＣＳ（１９９４年１
１月７日発行）の第１４８頁及び特開平８−３２１３４
号公報等に提案されているが、これらは全てローゼン型
の圧電トランスに関してであり、これらの値を長さ方向
の振動モードが異なる中央部駆動型の圧電トランスに適
用することはできない。本発明は、以上のような問題点
に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであ
る。本発明の目的は、圧電体の寸法を最適化することに
より長さ方向と幅方向の振動の結合を排除して効率を大
幅に向上させることができる圧電トランス及びこれを用
いた電力変換装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、中央に駆動部を形成し、その両側に発
電部を形成した圧電体を有する圧電トランスにおいて、
前記圧電体の長さＬと幅Ｗとの比Ｌ／Ｗは、３．１０〜
３．７６，４．１０〜４．７７，５．１０〜５．７８，
６．１０〜６．７９，７．１１〜７．７９の範囲内に設
定されるように構成したものである。

【００１１】このように構成することにより、圧電体の
長さ方向の振動とその幅方向の振動が結合することがな
くなり、出力を効率的に取り出すことが可能となる。こ
の圧電体は、半波長モードで駆動され、その駆動電圧の
周波数は圧電体の長さに反比例することから、圧電体の
長さは、浮遊容量に漏れる高周波電流の発生を抑制でき
る実用上の周波数、例えば１１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ内
に押さえ込むために１５ｍｍ〜３４ｍｍ程度の範囲内に
設定する。このような圧電体は、単板でも良いが特に非
常に薄い圧電体シートと内部電極とを交互に積層させた
積層型として構成することにより十分に大きな昇圧が可
能となる。また、このような圧電トランスを有する電力
変換装置により、例えば冷陰極管等を効率的に点灯する
ことが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る圧電トラン
ス及びこれを用いた電力変換装置の一実施例を添付図面
に基づいて詳述する。図１は本発明に係る圧電トランス
の動作原理を示す斜視図、図２は本発明に係る圧電トラ
ンスを示す斜視図、図３は図２に示す圧電トランスの断
面図である。図示するようにこの圧電トランス２０は、
例えばＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃ 組成のいわゆるＰＺＴな
どの圧電セラミックよりなる直方体状の圧電体２２を有
しており、この圧電体２２の長さ方向の略中央部の両面
に入力電極２４、２６を形成して駆動部２８とし、圧電
体２２の長さ方向の両端面に出力電極３０、３２を形成
して駆動部２８の両側を発電部３４、３４としている。
駆動部２８の圧電体はこの厚み方向に矢印に示すように
分極処理され、また、この両側の発電部３４、３４の圧
電体は矢印に示すようにそれぞれ中央部から端部に向か
う方向に分極処理されている。

【００１３】ここで圧電体２２の長さＬとこの幅Ｗとの
比Ｌ／Ｗは、３．１０〜３．７６，４．１０〜４．７
７，５．１０〜５．７８，６．１０〜６．７９，７．１
１〜７．７９の範囲内に設定し、後述するようにして実
用周波数帯域における電力効率の落ち込みを防止してい
る。すなわち、上記比率以外の部分の寸法比では、電力
効率が大幅に低下する周波数帯域が存在することにな
る。この場合は、圧電体２２の厚みＴは、図示例では説
明上かなり大きく記載しているが、実際には、上記長さ
Ｌよりも１桁以上小さく設定されている。また、圧電体
２２の長さＬと駆動部２８の長さＬ１の比Ｌ１／Ｌは、
０．３〜０．６程度の範囲内に設定するのがよい。この
ように形成された圧電トランス２０において、入力電極
２４、２６間に交流電源３６より圧電体２２の長さ方向
の共振周波数と略同じ周波数の駆動電圧Ｖ１を印加する
ようになっている。この場合、圧電体２２の長さ方向の
略中心部が支持固定され、半波長（λ／２）モードで振
動させる。この時、圧電体２２の駆動部２８は、長さ方
向に強い機械振動を生じ、これにより、両側の発電部３
４、３４には圧電効果により電荷が発生し、出力電極３
０、３２と入力電極の一方、例えば入力電極２６との間
に出力電圧Ｖｏが生ずることになる。

【００１４】ここで、後に詳述するように駆動周波数変
化範囲内においては、圧電体２２の長さ方向の振動と幅
方向の振動が結合することがなくなり、効率の急激な落
ち込みが生ずることを防止することができる。図２は上
記した動作原理を適用した積層型の圧電トランスを示
し、図３はその断面図を示している。図１に示すトラン
スと同一部分については同一符号を付す。

【００１５】図２及び図３に示す積層型圧電トランス
は、上述したような単板型の圧電体２２の相互間に内部
電極３６、３８を交互に挟み込んで積層したものであ
り、駆動部２８には積層された薄い各層に入力電圧Ｖ１
が印加されることになるため、単板型に比べて昇圧比が
およそ積層数倍に増大する。ここで、一対の入力電極２
４、２６は圧電体２２の駆動部２８の側部に設けられ、
上下に隣り合う内部電極３６、３８毎に、異なる入力電
極２４、２６に接続されている（図３参照）。この積層
型圧電トランスの作製方法は、ＰＺＴ系セラミックのグ
リーンシート、すなわち圧電体シートをドクターブレー
ド法により作製し、このグリーンシート上の一部にスク
リーン印刷法を用いて内部電極３６、３８を印刷し、こ
のシートを積層圧着して焼結する。その後、切断、研磨
を行ない、銀焼き付けにより入力電極２４、２６と出力
電極３０、３２を設け、一層置きの内部電極３６を一方
の入力電極２４と接続し、他方の一層置きの内部電極３
８を他方の入力電極２６と接続する。

【００１６】そして、駆動部２８の厚み方向と発電部３
４、３４の長さ方向の分極処理を行い、完成する。半波
長モード時は、圧電体の長さ方向の中央部が最も振動振
幅が小さくなるため、この位置に入力電極２４、２６を
設け、且つこの中央部で圧電トランスを支持固定するこ
とにより、入力電極に接続される引き出し線の信頼性を
向上させることができる。ここで、駆動部の上端と下端
は分極されていないためダミー層となっているが、駆動
部の上下面に電極を設けてそれぞれを入力電極２４、２
６と接続することにより、ダミー層を無くすこともでき
る。この場合、駆動部の励振がダミー層部で阻害され
ず、駆動部全体が一様に振動するので、長さ方向に強い
機械振動が発生し、出力効率が大幅に向上する。

【００１７】ここで、圧電体２２の各寸法は、図１の場
合と同様に設定されている。すなわち、圧電体２２の長
さＬと幅Ｗとの比Ｌ／Ｗは、３．１０〜３．７６，４．
１０〜４．７７，５．１０〜５．７８，６．１０〜６．
７９，７．１１〜７．７９の範囲内に設定し、駆動周波
数変化範囲内における電力効率の急激な落ち込みを防止
する。この場合、グリーンシート（圧電体シート）一枚
の厚みは５０〜２００μｍと非常に薄く、従って、積層
焼結後の圧電体２２の厚みＴも積層枚数にもより異なる
が僅か０．５〜２．０ｍｍ程度であり、上記長さＬより
も一桁以上小さく設定されている。従って、圧電体２２
の厚さ方向の振動が、この長さ方向の振動に影響を与え
ることはほとんどない。また、圧電体２２の長さＬと駆
動部２８の長さＬ１の比Ｌ１／Ｌは、０．３〜０．６程
度に設定するのが好ましい。

【００１８】図４は駆動励振周波数を可変にして上記し
たような圧電トランスの出力を制御する電力変換装置の
実施例を示す回路図である。図１２に示した構成と同一
部分については同一符号を付す。直流入力電流４０の一
端は、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチ手段１６を介して圧
電トランス２０の一方の入力電極２４に接続され、他端
は他方の入力電極２６に接続される。圧電トランス２０
の入力電極２４、２６にはインダクタンス手段１４が並
列に接続され、圧電トランス２０の入力静電容量とイン
ダクタンス手段１４のインダクタンスで共振回路を構成
する。圧電トランス２０の両出力電極３０、３２は負荷
としての例えば冷陰極放電管４２の一端に接続され、こ
の他端は出力電流検出部４３を介して直流入力電源４０
に接続される。この出力電流検出部４３では出力電流Ｉ
ｏを検出し得るようになっており、この出力は周波数可
変部４４に入力される。周波数可変部４４は、検出電流
（電圧）に基づいて駆動周波数を可変として、この出力
信号で駆動・発振手段１８を介してスイッチ手段１６を
制御している。尚、周波数可変部４４の駆動信号の周波
数はマニュアルでも変更でき、冷陰極放電管４２の発光
の調整（調光）を行なうようになっている。

【００１９】直流入力電源４０の出力は、駆動・発振部
１８からの信号を受けたスイッチ手段１６によりオン・
オフ制御されることにより、例えば半波正弦波の駆動電
圧Ｖ３となって圧電トランス２０の入力電極２４、２６
に印加される。この駆動電圧は、圧電トランスの半波長
モードに対応した駆動周波数であり、また、二次高調波
を多く含んだ歪波であるが、出力電極３０、３２に表わ
れる出力電圧Ｖｏはほとんど歪のない波形となる。これ
は前述したように圧電トランス２０は全波長モードの振
動を生じない構造であるために、駆動電圧Ｖ３に全波長
モードに対応した二次高調波が含まれていても圧電トラ
ンス２０の振動は略半波長モードのみとなるからであ
る。

【００２０】また、周波数可変部４４は、調光が行なわ
れていない時には、その出力電流Ｉｏが一定となるよう
に駆動・発振部１８を介して駆動電圧の周波数を制御す
るが、人為的に調光を行なう時には周波数可変部４４の
動作を制御することにより駆動電圧Ｖ３の周波数を共振
周波数から僅かに＋方向へシフトさせるが、この時、急
激に電力効率が落ち込むといった現象が発生することを
防止することができる。これは前述したように調光のた
めに駆動電圧の周波数は一般的には共振周波数から＋５
〜＋１０％程度の範囲内で変化させるが、この周波数変
化範囲内で駆動周波数が変化しても、トランス２０の長
さ方向の振動と幅方向の振動が結合を生じないようにそ
の長さＬと幅Ｗの比Ｌ／Ｗを一定の範囲内、すなわち
３．１０〜３．７６，４．１０〜４．７７，５．１０〜
５．７８，６．１０〜６．７９，７．１１〜７．７９の
範囲内に設定してあるからである。このように比Ｌ／Ｗ
を規定することにより、長さ方向の振動と幅方向の振動
が相殺されるような現象は生じなくなり、従って、電力
効率を大幅に向上させることが可能となる。

【００２１】上記電力変換装置の変形例として図５に示
すように圧電トランス２０の出力側に例えば２つの整流
ダイオード４６、４８と平滑コンデンサ５０よりなる整
流・平滑手段５２を設けるようにしてもよい。また、出
力状態を検出する出力電流検出部４３に代えて、出力電
圧検出部５４を設け、この検出値を周波数可変部４４へ
入力させるようにしてもよい。尚、５６は負荷である。

【００２２】次に、圧電トランスの長さＬと幅Ｗの比Ｌ
／Ｗが３．１０〜３．７６，４．１０〜４．７７，５．
１０〜５．７８，６．１０〜６．７９，７．１１〜７．
７９の範囲内に規定すると有効である理由をデータを用
いて説明する。図６は冷陰極放電管を負荷として一石式
インバータの駆動周波数と管電流（出力電流）との関係
を示すグラフであり、ｆｄは駆動周波数、ｆｒを共振周
波数（最大の出力電流Ｉｏが得られる駆動周波数）と
し、横軸は両者の比で表され、縦軸は管電流をＩｏと
し、最大の管電流ＩｏをＩｍａｘとしてこの比を表して
いる。放電管の調光を行なうには管電流Ｉｏを変化させ
ればよいが、このグラフから明らかなように例えば管電
流を１０％〜１００％の範囲内で変化させるには駆動周
波数比を１．００〜１．０５の範囲内で変化させればよ
いことがわかる。尚、周波数比が１．００よりも小さい
周波数エリアでは電流が急激に小さくなるので調光に用
いるのに好ましくない。

【００２３】また、図７は本発明に係る中央駆動型の圧
電トランス（圧電体）の寸法比と周波数比との関係を示
すグラフであり、トランスの全長Ｌと、その幅Ｗとの比
Ｌ／Ｗを種々変更した時に効率が急激に低下する周波数
領域、すなわちトランスの長さ方向と幅方向との結合振
動により効率が悪化する周波数領域を斜線で示してい
る。このグラフから明らかなように、周波数比ｆｄ／ｆ
ｒが１．００〜１．０５の範囲内で効率悪化の生じない
比Ｌ／Ｗは、３．１０〜３．７６，４．１０〜４．７
７，５．１０〜５．７８，６．１０〜６．７９，７．１
１〜７．７９の範囲であり、この範囲内の寸法比に圧電
体の寸法を規定することにより、トランスの効率の悪化
が生ぜず、効率を高く維持することができる。このよう
に、図７にて斜線で示すような電力効率が悪化する部分
は、周期的に現れ、この領域を除いた部分で圧電トラン
スの長さと幅の比を設定する。どの寸法比に設定するか
は、圧電トランスが使用される用途や、実装スペース等
を考慮して適切に定めればよい。

【００２４】この場合、前述のように回路の浮遊容量に
起因して発生する漏れ電流を可能な限り抑制するために
は駆動周波数は実際的には５０ｋＨｚから１１０ｋＨｚ
の範囲内に収めなければならず、この周波数に対応する
積層型の圧電体の長さＬは１５ｍｍ〜３４ｍｍの範囲内
となり、この長さＬと上記比Ｌ／Ｗの値に基づいてその
幅Ｗを決定することになる。ここで上記寸法比内で設計
された本発明の圧電トランスの昇圧状態と、上記寸法比
外で設計された比較例としての圧電トランスの昇圧状態
をグラフを用いて説明する。

【００２５】図８（Ａ）は長さＬが２０．４ｍｍ、幅Ｗ
が４．６０ｍｍの圧電トランスの駆動電圧（曲線Ａ１）
と出力電圧（曲線Ｂ１）との関係を示すグラフである。
この時の寸法比Ｌ／Ｗは４．４３となり、上記寸法比範
囲内で設定されており、負荷としは冷陰極放電管を用い
ている。尚、この時のトランスの厚みＴは、板厚８０μ
ｍのシートを１５枚積層することにより、１．２ｍｍに
なされている。このグラフから明らかなように、駆動電
圧Ａ１が半波正弦波の歪波であっても出力電圧には歪み
がほとんど生ぜず、効率の急激な低下も発生しなかっ
た。また、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示した圧電トラ
ンスを用い、負荷として冷陰極放電管に代えて、通常の
抵抗負荷を用いた時のグラフを示す。この場合にも、出
力電圧Ｂ１には歪みがほとんど生ぜず、効率の急激な低
下も存在しなかった。

【００２６】これに対して、図９は長さＬが２０．４ｍ
ｍ，幅Ｗが５．３ｍｍの圧電トランスの出力電圧を示す
波形図である。この時の寸法比Ｌ／Ｗは３．８５とな
り、上記寸法比範囲外で設定されている。負荷としては
冷陰極放電管を用いている。尚、この時のトランスの厚
みＴは図８で使用したものと同様に１．２ｍｍである。
波形図から明らかなように、出力電圧の波形にはかなり
歪みが存在し、また、急激な効率の低下も存在して好ま
しくないことが判明する。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電トラ
ンス及びこれを用いた電力変換装置によれば、次のよう
に優れた作用効果を発揮することができる。半波長モー
ドの中央部駆動型の圧電トランスの長さと幅の比を所定
の範囲内に規定することにより、長さ方向の振動と幅方
向の振動が結合することを阻止することができる。従っ
て、この圧電トランスを電力変換装置に用いた場合にお
いて、調光のために駆動周波数を変化させても電力効率
の急激な低下が生ずることを防止することができる。特
に、圧電トランスとして積層型のトランスを採用するこ
とにより、電力効率の急激な低下を生ずることなく、高
い昇圧比及び電力効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電トランスの動作原理を示す斜
視図である。

【図２】本発明に係る圧電トランスを示す斜視図であ
る。

【図３】図２に示す圧電トランスの断面図である。

【図４】圧電トランスを用いた本発明の電力変換装置を
示す回路図である。

【図５】電力変換装置の変形例を示す回路図である。

【図６】負荷として冷陰極放電管を用いた時の駆動周波
数と管電流との関係を示すグラフである。

【図７】本発明の中央部駆動型の圧電トランスの寸法比
と周波数比との関係を示すグラフである。

【図８】本発明の圧電トランスの駆動電圧と出力電圧の
波形図である。

【図９】比較例の圧電トランスの出力電圧の波形図であ
る。

【図１０】ローゼン型の圧電トランスの原理を示す斜視
図である。

【図１１】振動モードの種類を示す図である。

【図１２】圧電トランスを使った一般的な電力変換装置
を示す回路図である。

【図１３】従来のローゼン型の圧電トランスの駆動電圧
と出力電圧の波形図である。

【図１４】従来の中央部駆動型の圧電トランスの駆動周
波数と電力効率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１４インダクタンス手段１６スイッチ手段（ＭＯＳＦＥＴ）１８駆動・発振部２０圧電トランス２２圧電体２４、２６入力電極２８駆動部３０、３２出力電極３４発電部３６、３８内部電極４０直流入力電源４２冷陰極放電管４４周波数可変部５２整流・平滑手段Ｌ圧電体の長さＷ圧電体の幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央に駆動部を形成し、その両側に発電
部を形成した圧電体を有する圧電トランスにおいて、前
記圧電体の長さＬと幅Ｗとの比Ｌ／Ｗは、３．１０〜
３．７６，４．１０〜４．７７，５．１０〜５．７８，
６．１０〜６．７９，７．１１〜７．７９の範囲内に設
定されるように構成したことを特徴とする圧電トラン
ス。
【請求項２】前記圧電体は、半波長モードで駆動され
るようにその長さ方向の略中央で支持されることを特徴
とする請求項１記載の圧電トランス。
【請求項３】前記圧電体の長さは、１５ｍｍ〜３４ｍ
ｍの範囲内に設定されることを特徴とする請求項１また
は２記載の圧電トランス。
【請求項４】前記圧電体は、圧電体シートと内部電極
とを交互に積層してなることを特徴とする請求項１乃至
３記載の圧電トランス。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電
トランスと、この圧電トランスの入力静電容量と共振回
路を構成するインダクタンス手段と、前記圧電トランス
に電力を供給する直流入力電源と、この直流入力電源と
前記インダクタンス手段との間に接続されるスイッチ手
段と、このスイッチ手段のスイッチングを行なって所定
の周波数の駆動電圧を発生させる駆動・発振手段とを備
えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】前記駆動・発振手段を制御する周波数可
変部を有していることを特徴とする請求項５記載の電力
変換装置。
【請求項７】前記圧電トランスの出力に整流・平滑手
段が接続される請求項５又は６に記載の電力変換装置。