JPH11135853A

JPH11135853A - 圧電トランス

Info

Publication number: JPH11135853A
Application number: JP10226916A
Authority: JP
Inventors: Letty Ronan Le; ルティロナン・ル
Original assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Current assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Priority date: 1997-08-15
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 1999-05-21
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: US6040654A; CH691519A5; CA2244765A1; JP3874546B2; CA2244765C

Abstract

(57)【要約】【課題】使用可能な空間が限られている装置中で容易
に使用することができる十分に小さな寸法を有し、発生
する二次電圧が変十分に低い基本周波数を有するモード
でその本体が振動するように構成された圧電トランスを
提供する。【解決手段】本発明による圧電トランス（１）は、円
形シリンダの形状の外側横表面（Ｅ）を有する圧電材料
で作成された本体（２）を含む。本体（２）上には一次
電極（５、７、１０、１２、１７、１９、２２、２４）
が配置されており、電極に印加された一次電圧（Ｕｐ）
が所定の周波数（ｆｒ）を有するとき、外側横表面
（Ｅ）は、第１だ円シリンダと第２だ円シリンダとの形
状を交互にとり、これらのだ円シリンダの長径は互いに
垂直であり、円形シリンダの軸（Ａ）に対して垂直であ
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、第１面、第２面、
および外側横表面を有する圧電材料で作成した本体と、
その本体上に配置され、一次交流電圧に応答して前記本
体を振動させる複数の一次電極と、本体上に配置され、
振動に応答して二次電圧を発生させる複数の二次電極と
を含み、外側横表面は、振動がないときには、対称軸を
備えた第１円形シリンダの形状であり、前記第１面、第
２面は、外側横表面の側に位置する外側部分と、この外
側部分に囲まれた内側部分とを有する、圧電トランスに
関する。

【０００２】

【従来の技術】これらの特徴を有する圧電トランスは米
国特許第２９７４２９６号に開示され、その図１に示さ
れている。このトランスの本体は、軸方向に分極した細
長い中空円形シリンダの形状を有する。一次電圧は、本
体を囲む２つの電極の間で、その中央の両側に長手方向
に印加され、それによって記本体は長手方向モードで振
動する。二次電圧は、本体の端部の１つにあり、本体を
囲む２つの電極の間で受け取られる。すべての周知のト
ランスに共通する後述の欠陥に加えて、このトランス
は、細長い中空シリンダの形状を有するために大量の製
造が比較的困難であるという欠点を有する。したがって
そのコストは比較的高い。

【０００３】上記の特徴を有するもう１つのトランス
が、同じ米国特許第２９７４２９６号に開示され、その
図８に示されている。このトランスの本体は円形ディス
クの形状を有し、その中央部分は軸方向に分極され、外
側環状部分は半径方向に分極されている。一次電圧は、
本体の中央部分の両側に配置された２つの電極の間に印
加され、それによって本体は半径方向モードで振動す
る。二次電圧は、これらの電極の一方と本体の横表面上
に配置された第３電極の間で受け取られる。

【０００４】上記の特徴を有するさらに別のトランス
が、同じ米国特許第２９７４２９６号に開示され、その
図９に示されている。このトランスの本体は円形リング
の形状を有し、その第１半分は、平面図では軸方向に分
極されている。このリングの第２半分は２つの接線方向
に分極された部分で形成され、この２つの部分の分極方
向は互いに反対向きである。一次電圧は、リングの第１
半分の両側に配置された２つの電極の間に印加され、そ
れによって本体はいわゆる接線モードで振動する。二次
電圧は、これら２つの電極の一方と第３電極との間で受
け取られ、第３電極は、互いに反対の方向に分極された
２つの部分が接合する場所でリングの第２半分を取り囲
んでいる。

【０００５】上記の２つのトランスは、その本体が異な
る形で分極しなければならない複数の部分を有すること
から、製造が比較的困難であるという欠点を有する。し
たがって、これらのコストは比較的高い。

【０００６】上述の周知のトランスを動作させるために
必要な一次電圧を供給する手段は、明らかに、トランス
の本体がその振動モード共振周波数の１つで振動するよ
うに構成されている。この振動に応答して発生する二次
電圧の周波数は、明らかにこの振動の周波数と同じであ
る。したがって、二次電圧の最低周波数は、トランス本
体が振動するモードの基本共振周波数と同じである。

【０００７】一般的には、物体の振動モードの１つで振
動する物体の、したがって特に圧電トランス本体の基本
共振周波数は、特に物体の寸法に依存し、他のすべてが
同じであれば、その物体の寸法が小さいほど基本共振周
波数が大きくなることが判っている。

【０００８】上記のことおよび上述の周知のトランスの
特徴から、結果として、使用可能な空間が極めて限られ
ている装置中でこれらの周知のトランスの１つを使用し
ようとする場合には、トランス本体の基本共振周波数は
高くなければならず、もちろんトランスが供給する二次
電圧の周波数も高くなければならない。

【０００９】使用可能な空間が極めて限られたこのよう
な装置の一例として腕時計が挙げられるが、この場合、
その内径が一般に３〜４ｃｍ以下であるケースに多くの
構成部品を収容しなければならない。

【００１０】上記のような従来の圧電トランスを腕時計
中に配置しようとする場合、トランスの本体の寸法は、
本体の基本共振周波数が、したがってトランスが発生す
る二次電圧の最低共振周波数が１００キロヘルツを超
え、場合によっては数メガヘルツに達するほど小さくし
なければならないことが、当業者には容易に理解されよ
う。このような高い周波数の交流電圧を使用すると、問
題を引き起こす可能性もある。すなわち、たとえば、こ
の電圧を受ける種々の導体によって必然的に形成される
漂遊容量による損失が過大になる可能性があり、これら
の漂遊容量は装置の正常な動作を妨げる可能性がある。
同様に、明らかに二次電圧と同じ周波数を持たなければ
ならない一次電圧をトランスに供給する回路の電力消費
量は、一般に周波数が高いほど電力消費量が多くなるの
で、過大になる可能性がある。

【００１１】さらにまた、このような高い周波数を有す
る電圧をあらゆる目的に使用することはできない。すな
わち、例えば、腕時計中で使用するとしばしば有利であ
る照明装置またはエレクトロルミネセンス表示装置に
は、数１０ボルトの振幅を有する交流電圧を供給しなけ
ればならないことが周知である。腕時計は一般に、１．
５〜３ボルト程度の直流（ＤＣ）電圧を供給する電池ま
たは蓄電池によって給電される。このような直流電圧
は、簡単な電子回路を使用して容易に交流電圧に変換す
ることができるが、この交流電圧の振幅も明らかに１．
５〜３ボルト程度である。

【００１２】腕時計中のエレクトロルミネセンス装置に
エネルギーを供給するするためにトランスを準備する必
要があり、圧電トランスは一見して、このような用途に
特によく適していると思われる。しかしながら、エレク
トロルミネセンス装置の寿命は、その供給電圧の周波数
が数１０キロヘルツ、例えば３０〜４０キロヘルツを超
える場合には、急激に短くなることも知られている。し
たがってこのような装置には、周知の圧電トランスから
供給される電圧の周波数は高すぎるので、そのような圧
電トランスによって電圧を供給することはできない。

【００１３】他の圧電トランスも前述の米国特許第２９
７４２９６号、米国特許第５２４１２３６号、同第５３
６５１４１号、同第５３７１４３０号、同第５４４０１
９５号に開示されていることに触れておきたい。しかし
ながら、これらのトランスでは、その所要空間が小さい
ときには、その本体の振動モードの基本共振周波数も非
常に高くなるので、これらのトランスを前述の問題を解
決するために使用することはできない。さらに、これら
すべてのトランスの本体は平行六面体の形状を有し、し
たがって先に述べた一般的定義を満たさないことに留意
されたい。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、この一般的定義を満たし、使用可能な空間が限ら
れている装置中で容易に使用することができる十分に小
さな寸法を有し、その発生する二次電圧が、同じ空間要
件を有する既知のトランスによって発生される二次電圧
の周波数が高過ぎる場合にも使用できる、十分に低い基
本周波数を有するモードでその本体が振動するように構
成された圧電トランスを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的は、第１面、第
２面、および外側横表面を有する圧電材料で作成した本
体と、本体上に配置され、一次交流電圧に応答して前記
本体を振動させる複数の一次電極と、本体上に配置さ
れ、振動に応答して二次電圧を発生させる複数の二次電
極とを含み、外側横表面は、振動がないときには、対称
軸を有する第１シリンダの形状を有し、第１面、第２面
はそれぞれ、外側横表面の側面側に位置する外側部分
と、この外側部分に囲まれた内側部分とを有し、一次電
極は、一次電圧が少なくとも実質上所定の周波数に等し
い周波数を有するときに、外側横表面が第１だ円形シリ
ンダの形状と第２だ円形シリンダの形状とを交互にとる
ように配置され、第１だ円形シリンダは、対称軸に垂直
な長径と短径とを有し、その長径は対称軸を含む第１対
称面内にあり、短径は第１対称面に垂直でやはり対称軸
を含む第２対称面内にあり、第２だ円形シリンダは、対
称軸に垂直な長径と短径とを有し、その長径は前記第２
対称面内にあり、また短径は前記第１対称面内にあり、
外側横表面が前記第１および第２だ円形シリンダの一方
の形状を有するとき、それぞれの長径は、円形シリンダ
の直径に等しい最小値から最大値まで増加し、次いでそ
の最大値から最小値に減少して規則的に変化する長さを
有し、その後、外側横表面は、前記の第１および第２だ
円形シリンダとは別の形状をとることを特徴とする圧電
トランスによって達成される。

【００１６】本発明のその他の目的および利点は、非限
定的な例によって添付の図面を参照して以下で行う、本
発明の選択された実施形態のいくつかの説明によって明
らかになろう。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１から図３は、全体を参照記号
１で示す本発明によるトランスの一実施形態を概略的に
示す図である。トランス１は、圧電材料で作成した単一
部品で形成された本体２を含む。この圧電材料は当業者
に周知の種々の圧電材料のどれでもよいので、その性質
についてここでは述べない。トランス１が動作していな
いとき、本体２は、互いに平行な、それぞれ図１と図３
に示す２つの平行な面３、４を有する円形リングの形状
を有する。

【００１８】本体２の外側横表面と内側横表面とは各
々、参照記号Ａで示される円対称軸を有する直円形シリ
ンダの形状を有する。これらの外側横表面と内側横表
面、およびこれらを形成するシリンダを、それぞれ参照
記号ＥおよびＩで示す。さらに、これらの表面Ｅ、Ｉ
と、面３、４の内側輪郭および外側輪郭を形成し、明ら
かに対称軸である軸Ａに中心を置く円である面３、４の
平面との交差部をそれぞれ参照記号Ｅ１、Ｅ２、Ｉ１、
Ｉ２で示す。

【００１９】後で明らかになる理由によって、軸Ａと同
じ軸、および横表面Ｅ、Ｉを形成するシリンダの直径の
算術平均に等しい直径を有する円形シリンダを図２に参
照記号Ｃにより鎖線で示す。さらに、面３、４における
このシリンダＣの軌跡を図１と図３にそれぞれ参照記号
Ｃ１およびＣ２により鎖線で示す。

【００２０】本体２の圧電材料は、軸Ａに平行な方向で
面３から面４に向かう方向に均一に分極されている。こ
の分極を図２に矢印Ｐで示す。トランス２はまた、本体
２の面上に配置され、参照記号５〜１２で示された８個
の電極を含む。これらの電極のうち、電極５〜８は面３
の周辺すなわち円のＣ１の外側に配置されている。すな
わち、これらの電極５〜８は面３の幅の半分より少し小
さい幅を占め、各電極は９０°よりわずかに小さな中心
角内に配置されている。さらに、これらの電極５〜８は
互いに電気的に絶縁されている。

【００２１】後で明らかになる理由によって、図１と図
３には参照記号Ｎ１とＮ２で２つの平面が示されてい
る。これら２つの平面は、軸Ａで交差して４つの９０°
の角を形成し、一方の面は電極５、６と電極７、８の間
を通過し、他方の面は電極５、８と電極６、７の間を通
過する。これらの平面Ｎ１、Ｎ２の軌跡は図１と図３に
同じ参照記号により鎖線で示されている。さらに、これ
らの平面Ｎ１、Ｎ２によって決められ、それぞれ電極５
〜８のうちの１つを含む、４つの空間ゾーンがそれぞれ
参照記号Ｚ１〜Ｚ４で示されている。

【００２２】本体２の面３の内側部分の円Ｃ１内に電極
９〜１２が配置され、これらの電極はまた前記面３の幅
の半分より少し小さい幅を占め、それらと電極５〜８の
間に絶縁スペースを残している。これらの電極９〜１２
は、また９０°よりわずかに小さな中心角内に配置さ
れ、それぞれ先に定めたゾーンＺ１〜Ｚ４に位置する。
また電極９〜１２は互いに電気絶縁されているが、各電
極は、参照記号１３〜１６で示される導電経路によって
電極５〜８のうちの１つに接続されている。さらに正確
には、経路１３〜１６はそれぞれ、電極５と１０、電極
６と１１、電極７と１２、および電極８と９を接続す
る。さらに経路１３〜１６は、平面Ｎ１、Ｎ２の軌跡が
中間円Ｃ１と交差する点の１つをそれぞれが含むように
配置されている。

【００２３】トランス１はさらに、本体２の面４上に配
置され、参照記号１７〜２４で示される別の８個の電極
を含む。これらの電極１７〜２４はそれぞれ電極５〜１
２に面して配置され、したがってこれらの電極に類似の
ものである。したがって、電極１７〜２４についてはこ
れ以上詳しくは説明しない。導電経路２５〜２８はそれ
ぞれ電極１７と２２、電極１８と２３、電極１９と２
４、および電極２０と２１を接続していることだけを述
べておく。さらに、これらの経路２５〜２８は、平面Ｎ
１、Ｎ２の軌跡が円Ｃ２と交差する点の１つをそれぞれ
が含むように配置されている。

【００２４】図２の断面図に見られる電極６、８、１
０、１２、１８、２０、２２、２４の厚さは、図２を見
やすくするために、著しく誇張してあることに留意され
たい。これらの電極ならびに見えない電極および導電経
路１３〜１６と２５〜２８は、本体２の面３、４上に非
常に薄い金属層を単に付着させることによって従来の方
法で行われることが、当業者には理解されよう。

【００２５】トランス１はまた、トランス本体２の振動
を励起する電圧をトランスに供給し、この振動によって
生ずる電圧を使用する回路に電極５〜１２および１７〜
２４を接続する手段も含む。振動およびこの振動がこの
電圧を発生させる方法については後で述べる。この例で
は、これらの接続手段は、導電性材料で作成されて、そ
れぞれ例えばボンディングによって導電経路１３〜１６
および２５〜２８の１つに１端部が固定されたロッド２
９〜３６によって形成される。さらにまた、後で明らか
になる理由によって、これらのロッド２９〜３６は、図
１および図３に示すように、平面Ｎ１、Ｎ２が円Ｃ１、
Ｃ２と交差する点において経路１３〜１６、２５〜２８
に固定することが好ましい。

【００２６】以下のトランス１の動作に関する記載を読
めば、これらのロッド２９〜３６または少なくともその
うちのいくつかを使用して、トランス１を適当な支持体
上に機械的に固定することもできることが、当業者には
容易に理解されよう。トランス１の動作の説明を始める
前に、トランス１が互いに垂直をなす２つの対称面Ｓ
１、Ｓ２を含み、これらの平面Ｓ１、Ｓ２は同時に平面
Ｎ１、Ｎ２によって形成される角を二分する平面である
ことを強調する。これらの平面Ｓ１、Ｓ２の軌跡を、図
１と図３に同じ参照番号により鎖線で示す。

【００２７】電極５、７、９、１１、１７、１９、２
１、２３の各々は平面Ｓ１に対して対称であること、お
よび電極６、８、１０、１２、１８、２０、２２、２４
の各々は平面Ｓ２に対して対称であることがわかる。さ
らに、電極５、９、１７、２１は平面Ｓ２に対して電極
７、１１、１９、２３に対称であり、かつ電極６、１
０、１８、２２は平面Ｓ１に関して電極８、１２、２
０、２４に対称である。

【００２８】次に上述のトランス１の動作を図４に示し
た特定の例を用いて記載する。この例に限定することを
意味しないのはいうまでもない。この例では、接続ロッ
ド２９、３１が互いに電気的に接続され、かつ端子ＢＰ
１に接続されている。同様に、接続ロッド３３、３５が
互いに電気的に接続され、かつ端子ＢＰ２に接続されて
いる。さらにまた、接続ロッド３０、３２が互いに電気
的に接続され、かつ端子ＢＳ１に接続され、接続ロッド
３４、３６が互いに電気的に接続され、かつ端子ＢＳ２
に接続されている。この接続ロッド２９〜３６と端子Ｂ
Ｐ１、ＢＰ２、ＢＳ１、ＢＳ２との間の接続は、当業者
にはその製造は問題とならないので、さらに詳しくは記
載しない。

【００２９】後で明らかになるように、端子ＢＰ１、Ｂ
Ｐ２はトランス１に加えられる交流電圧すなわち一次電
圧を受け取ることを目的とする。同様に端子ＢＳ１、Ｂ
Ｓ２は、トランス１によって発生した電圧すなわち二次
電圧をそれらの間に受け取る端子である。これらの一次
電圧および二次電圧を、以後それぞれ電圧Ｕｐ、電圧Ｕ
ｓと呼ぶことにする。

【００３０】端子ＢＰ１、ＢＰ２が実際には存在せず、
電圧Ｕｐは例えば接続ロッド２９、３３の両端間に直接
加えられることは、当業者には容易に理解されよう。同
様に、端子ＢＳ１、ＢＳ２は存在せず、したがって電圧
Ｕｓは例えば接続ロッド３０、３４の両端間に直接受け
取られる。トランス１の電極５〜１２、１７〜２４も、
導電経路１３〜１６、２５〜２８と同様に極めて概略的
に図４に示されている。

【００３１】この場合、電極５、７、１０、１２は互い
に接続され、そして端子ＢＰ１に接続され、同様に電極
１７、１９、２２、２４は端子ＢＰ２に接続されてい
る。さらにまた、電極６、８、９、１１は互いに接続さ
れ、そして端子ＢＳ１に接続され、同様に電極１８、２
０、２１、２３は端子ＢＳ２に接続されている。

【００３２】換言すれば、本体２の各々の面３、４の上
で、直径方向に向かい合っている２つのゾーンに位置す
る外側電極が互いに接続され、またそれらは２つの別の
ゾーンに位置する内側電極に接続されている。こうし
て、例えば面３の上のゾーンＺ１とゾーンＺ３とにそれ
ぞれ位置する外側電極５、７は、同じ面３の上に位置す
るがゾーンＺ２とゾーンＺ４とにそれぞれ位置する内側
電極１０、１２に接続されている。

【００３３】トランス１に一次交流電圧Ｕｐを供給する
電源と、トランス１によって供給される二次交流電圧Ｕ
ｓが供給される装置を図４においてそれぞれ参照記号４
１と４２で示す。電源４１はどのような様式にすること
もできるので、これについては記載しない。さらに、一
次電圧Ｕｐはどのような波形にすることもできること
は、当業者には容易に理解されよう。特に、この電圧Ｕ
ｐは正弦波にすることができ、または一般に方形波とし
て分類される波形とすることができる。いずれも、第１
定常値と、この第１定常値の絶対値に等しいがこれとは
反対の符号を付けた第２定常値とを交互に有する。

【００３４】装置４２は、電圧Ｕｓなどの交流電圧が供
給されるべきさまざまな装置のどの１つであってもよい
ので、その精密な性質は記載しない。交流電圧Ｕｐによ
って、電極対５と１７、７と１９、１０と２２、１２と
２４のそれぞれの間に位置する本体２の４つの部分に対
して電界Ｆが加えられる。その電界は交流である。以下
の説明では、これらの電極５、７、１０、１２、１７、
１９、２２、２４を一次電極と呼び、本体２のこれらの
電極の部分を本体２の一次部分と呼ぶことにする。

【００３５】電界Ｆは、軸Ａの方向に平行な、したがっ
て本体２の材料の分極方向Ｐに平行な方向を有し、また
交互に分極方向Ｐと同じ方向および逆方向である方向を
有する。周知の方法で、一般に電気機械結合と呼ばれる
電界Ｆと本体２の材料との横方向電気機械結合によっ
て、先に定義した本体２の４つの一次部分に対して機械
的応力が加えられることになる。電界Ｆは交互に２つの
方向を有するので、これらの機械的応力は、やはり周知
の方法で、軸Ａに垂直なあらゆる方向でのこれら４つの
一次部分の収縮と膨張とを起こさせる。

【００３６】先に定義した４つの一次部分の第１および
第２部分、すなわち電極５、１７および電極７、１９の
それぞれの間に位置する部分は、やはり先に定義した４
つの一次部分の第１および第２部分にそれぞれ位置する
本体２の外側部分、すなわちゾーンＺ１、Ｚ３であるこ
とがわかる。これらの第１および第２一次部分は平面Ｓ
２に対して互いに対称であり、またこれらの各々は平面
Ｓ１に対して対称である。

【００３７】第３および第４一次部分すなわち電極１
０、２２および電極１２、２４のそれぞれの間に位置す
る部分は、本体２の第２および第４ゾーンすなわちゾー
ンＺ２およびゾーンＺ４にそれぞれ位置する本体２の内
側部分であることもわかる。これらの第３および第４一
次部分は平面Ｓ１に対して互いに対称であり、これらの
各々は平面Ｓ２に対して対称である。これら４つの一次
部分は同じ応力を受け、それは電界Ｆに応じて膨張か収
縮のいずれかであることは明らかである。

【００３８】これらの一次部分の２つが、平面Ｓ２に対
して互いに対称であって各々が平面Ｓ１に対して対称で
ある本体２の外側部分であること、および他の２つの一
次部分が、平面Ｓ１に対して互いに対称であって各々が
平面Ｓ２に対して対称である本体２の内側部分であるこ
とのために、一次電圧Ｕｐの周波数が後で指定する所定
の周波数ｆｒに少なくとも実質上等しいときには、上記
の交替応力は、後で明らかになる理由によって、双だ円
モードと言われる特定のモードの本体２の振動を引き起
こす。あとでわかるように、基本共振周波数である周波
数ｆｒを有するこの双だ円モードは、本体の全体形状が
変化しないままである前述の周知のトランス本体の振動
モードとは完全に異なる。

【００３９】双だ円振動モードについては、後で図５を
参照して詳細に説明する。図５では本体２の面３だけが
見えることに留意すべきである。さらにまた、この面３
の上に配置された電極５〜１２、導電経路１３〜１６、
および接続ロッド２９〜３２は、図面を不必要に複雑化
しないように図５には示さなかった。図５には、面３の
内側輪郭Ｅ１と外側輪郭Ｉ１が実線で示されている。こ
れらの輪郭は、本体２が振動していないときには円形で
ある。同様に、中間円Ｃ１を鎖線で示す。

【００４０】下記の説明を単純化するために、だ円形シ
リンダが軸Ａに垂直の平面のいずれかと交差することに
よって形成されるだ円の長径であるもの、または短径で
あるものをそれぞれ、これから述べるさまざまなだ円形
シリンダの長径または短径と呼ぶことに留意されたい。

【００４１】先に述べた本体２の特定の振動モードは、
この本体２がそのモードで振動するときには、第１だ円
リングと第２だ円リングの形状を交互にとるので、双だ
円モードと呼ばれる。これらのだ円リングは後で示すよ
うに可変でもある。換言すれば、本体２がこの双だ円モ
ードで振動すると、その外壁Ｅは、以後外側だ円形シリ
ンダと呼ぶことにする第１だ円形シリンダと第２だ円形
シリンダの形状を交互にとり、この本体２の内壁Ｉは、
以後内側だ円形シリンダと呼ぶことにする別の第１だ円
形シリンダと別の第２だ円形シリンダの形状を交互にと
る。

【００４２】さらに正確には、第１外側だ円形シリンダ
と第２外側だ円形シリンダの長径はそれぞれ平面Ｓ１、
Ｓ２に位置し、第１内側だ円形シリンダと第２内側だ円
形シリンダの長径も同様である。さらに、第１外側だ円
形シリンダと第２外側だ円形シリンダの短径はそれぞれ
平面Ｓ２、Ｓ１に位置し、第１内側だ円形シリンダと第
２内側だ円形シリンダの短径も同様である。これらすべ
ての長径と短径は明らかに軸Ａに垂直である。

【００４３】さらに、本体２の外壁Ｅと内壁Ｉが前記外
側だ円形シリンダと内側だ円形シリンダとをそれぞれ交
互にとると、これらのだ円形シリンダの各々の長径の長
さは規則的に変化し、最小値から最大値に増加し、それ
からその最小値に減少する。それから外壁Ｅと内壁Ｉ
は、本体２の振動がないときに有する円形シリンダをと
った後に、他の外側だ円形シリンダと内側だ円形シリン
ダの形状になる。同時に、これらのだ円形シリンダの各
々の短径の長さも、規則的であるが逆方向に変化し、こ
の長さは最大値から最小値に減少し、それからその最大
値に増加するので、本体２の容積は常に一定に保たれ
る。

【００４４】本体２が上記の様式で振動すると、中間シ
リンダＣも、以後中間だ円形シリンダと呼ぶことにする
第１だ円形シリンダと第２だ円形シリンダとを交互にと
り、その長径もまた平面Ｓ１、Ｓ２にそれぞれ位置し、
その短径もまた平面Ｓ２、Ｓ１にそれぞれ位置すること
は明らかである。さらにまた、これらの中間だ円形シリ
ンダの長径と短径の長さは、先に述べたものと同様な様
式で変化する。

【００４５】前記の外側、内側、および中間だ円形シリ
ンダの各々の長径の最小長さと、これらの短径の最大長
さは明らかに、それぞれ振動がない場合の外壁Ｅ、内壁
Ｉ、および中間シリンダＣの直径に等しいことにも留意
すべきである。これらの長径の最大長さと、これらの短
径の最小長さとは、例えば本体２の材料の機械的および
電気機械的特徴、一次電圧Ｕｐの周波数と振幅などの、
さまざまなファクタによって左右される。他のすべてが
同じ場合には、これらの長径の最大長さと、これらの短
径の最小長さは、電圧Ｕｐの周波数が本体２の双だ円共
振モードの基本共振周波数ｆｒに等しいときに、それぞ
れそれらの最高値と最低値とを有することは、当業者に
は容易に理解されよう。

【００４６】図５は、前述のだ円形シリンダと本体２の
面３の平面との交差によって形成されるさまざまなだ円
の２つの例を示す。これらのだ円は、これらを形成する
だ円形シリンダと同じ方法で呼ぶことにする。したがっ
て図５では、第１外側だ円の一例と第２外側だ円の一例
とを点線で示し、それぞれ参照符号Ｅ１１、Ｅ１２で示
す。同様に、対応する第１内側だ円と第２内側だ円の例
をやはり点線で示し、参照符号Ｉ１１、Ｉ１２で示す。
最後に、対応する第１中間だ円と第２中間だ円の例を鎖
線で示し、それぞれ参照符号Ｃ１１、Ｃ１２で示す。図
５に示すさまざまなだ円は非常に誇張されており、実際
には、これらの長径と短径の最大長さと最小長さとの差
は、これらの長さの１０００分の１以下であることに留
意されたい。

【００４７】先に述べた双だ円モードでの本体２の振動
は明らかに、電極対６と１８、８と２０、９と２１、１
１と２３との間にそれぞれ位置する本体２の４つの部分
への、軸Ａに垂直の方向の、交番する機械的な収縮応力
と膨張応力の付加を引き起こす。これらの４つの部分
を、以下の記載では二次部分と呼ぶことにする。

【００４８】周知の方法で、交番応力と本体２の材料の
分極Ｐとの間の電気機械結合は、これらの二次部分にお
いて電界Ｆ’を発生させる。この電界Ｆ’もまた交番
し、これは分極Ｐの方向と平行な方向を有し、また分極
Ｐの方向と同じ方向とその反対方向とが交番する方向を
有する。さらに周知の方法で、この電界Ｆ’は、先に列
挙した本体２の二次部分となる電極対の両端に、したが
ってトランス１の端子ＢＳ１とＢＳ２との両端に二次交
流電圧Ｕｓを発生させる。

【００４９】上記の例では、４つの二次部分の第１と第
２、すなわち電極９、２１の間と電極１１と２３の間に
それぞれ位置する二次部分は、本体２の内側部分であ
り、先に定義したゾーンの第１と第２、すなわちゾーン
Ｚ１とＺ３にそれぞれ位置し、そこには、やはり先に定
義した第１および第２一次部分がそれぞれ位置する。こ
れらの第１および第２二次部分も平面Ｓ２に関して互い
に対称であり、これらの各々は平面Ｓ１に対して対称で
ある。

【００５０】同様に、第３と第４二次部分、すなわち電
極６、１８の間と電極８と２０の間にそれぞれ位置する
二次部分は、本体２の外側部分であり、先に定義したゾ
ーンの第３と第４、すなわちゾーンＺ２とＺ４にそれぞ
れ位置し、そこには、やはり先に定義した第３および第
４の一次部分がそれぞれ位置する。これらの第３および
第４の二次部分も平面Ｓ１に関して互いに対称であり、
これらの各々は平面Ｓ２に対して対称である。

【００５１】ところで、本体２の材料は軸Ａに垂直のす
べての方向に等方性である。この結果、この例で一次部
分として選ばれた本体２の部分は、同様に二次部分とし
ても選択されることができ、この逆も可能である。同様
に、一次電極として選ばれた電極は、同様に二次電極と
して選ぶことができ、この逆も可能である。

【００５２】こうして一般に、トランス１の本体２の面
３、４の各々は第１および第２一次電極を含み、これら
の電極は、平面Ｓ１、Ｓ２の第１面に対して互いに対称
であり、各々が平面Ｓ１、Ｓ２の第２面に対して対称で
ある外側電極であると言える。面３、４の各々は第３お
よび第４一次電極も含み、これらの電極は、先に定義し
た平面の第２面に対して互いに対称であり、各々が前記
の平面の第１面に対して対称である内側電極である。さ
らに、面３、４の各々は第１および第２二次電極を含
み、これらの電極は、先に定義した平面の第１面に対し
て互いに対称であり、各々が前記の平面の第２面に対し
て対称である内側電極である。最後に、面３、４の各々
は第３および第４二次電極を含み、これらの電極は、先
に定義した平面の第２面に対して互いに対称であり、各
々が前記の平面の第１面に対して対称である外側電極で
ある。

【００５３】本体２が前述の双だ円モードで振動する
と、やはり先に定義した第１中間双だ円形シリンダは、
軸Ａに平行な４本の直線に沿って平面Ｎ１、Ｎ２と交差
するということ、その４本の直線は中間円形シリンダが
平面Ｎ１、Ｎ２と交差する直線でもあり、その位置は本
体２の振動の振幅がどうであっても固定されることに留
意すべきである。さらに、第２中間だ円形シリンダが同
じ４本の直線に沿って平面Ｎ１、Ｎ２と交差する。

【００５４】こうして、これらの４本の直線は本体２の
双だ円振動節直線であり、４本の直線が本体２の面３、
４の平面と交差する点は前記振動の節点である。これ
は、接続ロッド２９〜３２が前述のようにこれらの点で
固定されることが好ましいことの理由である。

【００５５】理論的考察をここでは繰り返さないが、こ
の考察は、本体２などのリングの双だ円振動モードの基
本共振周波数ｆｒは下記の式によって得られることを示
す。

【数１】

【００５６】ただし、Ｒｅは、本体２の振動がない場合
の本体２の外側半径であり、αは、やはり本体２の振動
がない場合の、本体２の内側半径Ｒｉと外側半径Ｒｅと
の比Ｒｉ／Ｒｅに依存する解析的に決定される係数であ
り、Ｅは、本体２の材料のヤング率であり、ρは、本体
２の材料の比重であり、υは、本体２の材料のポアソン
比である。

【００５７】図６は、本体２の内側半径Ｒｉと外側半径
Ｒｅとの比Ｒｉ／Ｒｅの関数として、前記の係数αの変
化を示す。この場合には、この係数αは、固形円盤につ
いて比Ｒｉ／Ｒｅがゼロにおける約１．３７から比Ｒｉ
／Ｒｅが０．９における約０．１７にまで変化している
ことがわかる。

【００５８】周知であり頻繁に使用される通常ＰＺＴ
（ジルコン酸チタン酸鉛）と呼ばれるセラミック材料
が、本体２のための材料として使用される場合には、Ｅ＝６７・１０⁹パスカル ρ＝７．５・１０³ｋｇｍ^-3 υ＝０．３である。さらに、例えばそれぞれ８ｍｍと５ｍｍである
値が本体２の外側半径Ｒｅと内側半径Ｒｉのために任意
に選択され、したがって比Ｒｉ／Ｒｅが０．６２５であ
る場合には、図６は係数αが約０．３８の値を有するこ
とを示す。この状況で、上記の式（１）によれば、ｆｒ＝２３．６８ｋＨｚとなる。

【００５９】共振周波数が所定の値、例えば２５ｋＨｚ
を有し、また半径Ｒｅが例えば６ｍｍであることを望む
場合には、上の式（１）は、先の例と同じ材料では、係
数αは、０．３０になるはずである。比Ｒｉ／Ｒｅは図
６にしたがって０．７になるはずである。これは本体２
の内側半径Ｒｉとして４．２ｍｍの値を与える。

【００６０】上述の理論的考察はまた、トランス１の二
次部分が負荷に全く接続されておらず、電圧Ｕｐの周波
数が上式（１）によって与えられる基本共振周波数に等
しいときには、二次電圧Ｕｓと一次電圧Ｕｐとの間の
比、すなわちトランス１のオフロード変圧比Ｔは下記の
式で得られる。

【数２】ただし、Ｑは、本体２の過剰電圧係数すなわちキュー
（Ｑ）であり、本体２の材料の機械的特徴に依存する。
ｋは、この例で使用されすでに述べた結合モードにおけ
る、本体２の材料の有効電気機械結合係数である。この
変圧比Ｔは本体２の材料の特徴のみに依存し、本体２の
寸法には依存しないことがわかる。本体２の材料が上記
の例で述べた材料であるときには、Ｑ＝８００ｋ＝０．２となる。この場合には、上式（２）にしたがってＴ＝３３．３となる。

【００６１】本体２の厚さ、すなわち軸Ａに平行な方向
における本体２の寸法は上の式（１）、（２）に現れな
いので、共振周波数ｆｒと変圧比Ｔはこのような厚さと
は無関係であることに留意すべきである。しかしながら
本体２の厚さに明らかに依存する本体２の機械的耐性
は、本体２にとって、全く損傷することなく振動中に受
ける機械的応力に耐えるように十分でなければならない
ことは、当業者には理解されよう。さらに、本体２の厚
さがトランス１の一次および二次インピーダンスに影響
することも、当業者には理解されよう。

【００６２】本体２がその振動中に受ける機械的応力の
値を計算できるようにする、先に挙げた理論的考察は、
本体２は一般に１ｍｍ程度、または本体２が製造される
材料によっては１ｍｍ以下の厚さを有することができ、
しかもその機械的耐性が不足しないことを示す。この厚
さの正確な値は明らかに、一次および二次インピーダン
スが所望の値を有するように決定される。

【００６３】図７は本発明によるトランスの別の実施形
態を示すもので、この場合、全体的に参照記号５１で示
されている。トランス５１は、円形リング５３、５４の
形状をなす２つの同じ部分を含む本体５２を含み、円形
リング５３、５４は、やはり参照記号Ａで示す円対称軸
を有する。リング５３、５４は、当業者には周知の圧電
材料のいずれであってもよい圧電材料で作られ、互いに
対面するリング５３、５４の表面全体を覆う導電材料の
薄い金属層を介して互いに固定される。後でわかるよう
に、この金属層は、参照記号５５で示す共通電極を形成
する。

【００６４】リング５３、５４の圧電材料は、軸Ａに平
行な方向に均一に分極されるが、リング５３の材料の分
極方向は、リング５４の材料の分極方向と逆である。図
７に示す例では、それぞれ参照記号Ｐ１、Ｐ２で示す矢
印で表されたこれらの分極は、リング５３、５４の外面
５６、５７から電極５５に向かっている。これらの分極
Ｐ１、Ｐ２を同じように反対方向に向けることができる
のは、当業者には容易に理解されよう。

【００６５】トランス５１はまた、リング５３、５４の
外面５６、５７の上に配置された電極、これらの電極を
接続して対にする導電経路、およびこれらの電極を一次
交流電圧と二次交流電圧の供給が目的となる装置とに接
続できるようにする接続ロッドを含む。トランス５１の
これらの構成部品は、図１と図３に示したトランス１の
対応する構成部品と完全に同じであり、またこれらと同
じ参照記号で示されているので、ここでは再び説明しな
いことにする。

【００６６】図８は、上に説明したトランス５１を動作
させる方法を示す図である。この場合には、図４に示し
たトランス１の場合におけるように、接続ロッド２９、
３１が互いに接続され、かつ第１一次端子ＢＰ１に接続
されている。さらに、接続ロッド３３、３５も図４の場
合におけるように互いに接続されているが、しかしこれ
らは第１一次端子ＢＰ１に接続されている。同様に、図
４の場合のように、接続ロッド３０、３２は互いに接続
され、かつ第１二次端子ＢＳ１に接続されている。さら
に、接続ロッド３４、３６も図４の場合におけるように
互いに接続されているが、しかしこれらは第１二次端子
ＢＳ１に接続されている。最後に、共通電極５５が第２
一次端子ＢＰ２と第２二次端子ＢＳ２とに接続されてい
る。

【００６７】やはりＵｐで示す一次電圧を供給すること
を目的とする電源、およびトランス５１がやはりＵｓで
示す二次電圧を供給すべき装置も、図８では図４の場合
と同様に、それぞれ同じ参照記号４１と４２で示されて
いる。

【００６８】先に述べたトランス１に類似して、共通電
極５５と電極５、７、１０、１２との間に位置するリン
グ５３の部分をリング５３の一次部分と呼ぶ。同様に、
共通電極５５と電極１７、１９、２２、２４との間に位
置するリング５４の部分をリング５４の一次部分と呼
ぶ。さらに、リング５３の一次部分の１つとこれに面し
て位置するリング５４の一次部分とによって形成される
本体５２の部分を本体の一次部分と呼ぶ。したがって本
体５２の一次部分は、電極対５と１７、７と１９、１０
と２２、および１２と２４の間にそれぞれ位置する。こ
れらの電極５、７、１０、１２、１７、１９、２２、２
４を一次電極と呼ぶ。

【００６９】また先に述べたトランス１に類似して、共
通電極５５と電極６、８、９、１１との間に位置するリ
ング５３の部分をリング５３の二次部分と呼ぶ。同様
に、共通電極５５と電極１８、２０、２１、２３との間
に位置するリング５４の部分をリング５４の二次部分と
呼ぶ。さらに、リング５３の二次部分の１つとこれに面
して位置するリング５４の二次部分とによって形成され
る本体５２の部分を本体の二次部分と呼ぶ。したがって
本体５２のこれらの二次部分は、電極対６と１８、８と
２０、９と２１、および１１と２３の間にそれぞれ位置
する。これらの電極６、８、９、１１、１８、２０、２
１、２３を二次電極と呼ぶ。

【００７０】本体５２の一次部分と二次部分は、正確に
トランス１の本体２と同じ相互関係で配置されている。
同様に、本体５２の面５６、５７の各々の上には、一次
電極と二次電極とが、正確にトランス１の本体２の面
３、４の上に位置するものと同じ相互関係で配置されて
いる。

【００７１】一次電圧Ｕｐに応じてリング５３とリング
５４の一次部分にそれぞれ発生する電界Ｆ１、Ｆ２は常
に、同時に、それぞれの分極Ｐ１、Ｐ２と同じ方向また
はこの分極の方向と反対の方向のいずれかを有すること
もわかる。

【００７２】こうして、電界Ｆ１とリング５３の材料と
の、および電界Ｆ２とリング５４の材料との横方向電気
機械結合は、前記リング５３、５４の一次部分すべての
上に同じ機械的応力を付加させ、そしてこれらの応力
は、軸Ａに垂直なあらゆる方向への前記一次部分の収縮
と膨張とを交互に引き起こす。

【００７３】リング５３とリング５４の一次部分は、先
に定義したように対として本体５２の一次部分を形成
し、この結果、一次電圧Ｕｐの周波数が少なくとも実質
的に式（１）によって先に決定された周波数ｆｒと同じ
ときには、トランス５１の本体５２も、トランス１の場
合でも先に記載した双だ円モードで振動する。したがっ
て、この双だ円モード振動をここで再度説明はしない。

【００７４】同様に、トランス５１の本体５２がこの双
だ円モードで振動すると、リング５３、５４の二次部分
は同様に同じ機械的応力を受けるので、これらの二次部
分の中に発生する電界Ｆ１’、Ｆ２’は常に、それぞれ
の分極Ｐ１、Ｐ２と同じ方向またはこの分極Ｐ１、Ｐ２
の方向と反対の方向のいずれかを有する。したがって、
これらの電界Ｆ１’、Ｆ２’に応じて一方では共通電極
５５と電極６、８、９、１１との間に、また他方では共
通電極５５と電極１８、２０、２１、２３との間に発生
する電圧は、常に同じ極性を有し、一緒に二次電圧Ｕｓ
を形成する。電圧ＵｓとＵｐとの比すなわちトランス５
１の変圧比Ｔは、前述の式（２）によっても得られ、し
たがってこれは前述のトランス１の変圧比と同じであ
る。

【００７５】図９は、図７を参照して説明したトランス
５１の別の動作方法を示す。この場合には、接続ロッド
２９、３１が互いに接続され、第１一次端子ＢＰ１ａに
接続され、接続ロッド３０、３２が互いに接続され、第
２一次端子ＢＰ１ｂに接続されている。共通電極５５は
第３一次端子ＢＰ２に接続されている。

【００７６】やはりこの場合でも、接続ロッド３３、３
５が互いに接続され、第１二次端子ＢＳ１に接続され、
接続ロッド３４、３６が互いに接続され、第２二次端子
ＢＳ２に接続されている。

【００７７】この場合には、トランス５１は６１で示す
電源によって電力が供給される。この電源６１は一次電
圧Ｕｐを形成する２つの交流電圧Ｕｐ１、Ｕｐ２と一緒
に供給し、これらの電圧は同じ周波数と同じ振幅とを有
するが、互いに１８０°の位相差がある。言い換えれ
ば、これらの電圧Ｕｐ１、Ｕｐ２は常に互いに相反する
極性を有する。この電源６１は、この実現を当業者が理
解できるので詳しくは記載しない。

【００７８】電源６１は端子ＢＰ１ａ、ＢＰ１ｂ、およ
びＢＰ２に、電圧Ｕｐ１が端子ＢＰ１ａと端子ＢＰ２の
間に印加され、電圧Ｕｐ２が端子ＢＰ１ｂと端子ＢＰ２
の間に印加されるように接続されている。

【００７９】この場合、本体５２の一次部分は２つの群
を形成し、このうちの第１群は、共通電極５５と電極
５、７、１０、１２との間に位置する一次部分によって
形成され、第２群は、共通電極５５と電極６、８、９、
１１との間に位置する一次部分によって形成される。

【００８０】同様に、本体５２の二次部分も２つの群を
形成し、このうちの第１群は、共通電極５５と電極１
７、１９、２２、２４との間に位置する二次部分によっ
て形成され、第２群は、共通電極５５と電極１８、２
０、２１、２３との間に位置する二次部分によって形成
される。

【００８１】この実施形態の場合にはこうして、一次部
分のすべてと二次部分のすべては、それぞれリング５３
とリング５４とに属する。第１群の一次部分と第２群の
一次部分においては、電圧Ｕｐ１、Ｕｐ２に応じて発生
したそれぞれの電界Ｆ１、Ｆ２が常に互いに相反する方
向を有し、これらの電界Ｆ１、Ｆ２の各々もまた、リン
グ５３の材料の分極Ｐ１と同じ方向または前記分極Ｐ１
の方向と反対の方向のいずれかを有する。

【００８２】この結果、第１群の一次部分が例えば機械
的膨張応力を受けると、第２群の一次部分が機械的収縮
応力を受け、またその逆となる。ゾーンＺ１、Ｚ３の各
々において、外側部分すなわち電極５、７に対面してそ
れぞれ位置する部分が、これらの一次部分の第１群に属
し、内側部分すなわち電極９、１１に対面してそれぞれ
位置する部分が、一次部分の第２群に属することもわか
る。同様に、別のゾーンＺ２、Ｚ４の各々において、外
側部分すなわち電極６、８に対面してそれぞれ位置する
部分は、これらの一次部分の第２群に属し、内側部分す
なわち電極１０、１２に対面してそれぞれ位置する部分
が、一次部分の第１群に属する。

【００８３】この結果、一般に、２つの直径方向に対向
するゾーンＺ１〜Ｚ４に位置する外側部分が、例えば収
縮応力を受けると、同じゾーンに位置する内側部分は膨
張応力を受ける。さらに、２つの別のゾーンに位置する
外側部分は膨張応力を同時に受け、これらのゾーンに位
置する内側部分は圧縮応力を受ける。

【００８４】本体５２のさまざまな一次部分におけるこ
の応力分布の効果は、電圧Ｕｐ１、Ｕｐ２の周波数が先
に式（１）によって決定された周波数ｆｒに少なくとも
実質的に等しいときに、本体５２が前述の双だ円モード
で振動することである。同様に、トランス５１の本体５
２がこの双だ円モードで振動して、第１群の二次部分が
この振動に応じて例えば機械的膨張応力を受けると、第
２群の二次部分は機械的収縮応力を受け、またこの逆も
ある。

【００８５】この結果、第１群のこれらの二次部分と第
２群のこれらの二次部分にそれぞれ発生した電界Ｆ
１’、Ｆ２’は、常に互いに相反する方向を有する。さ
らに、これらの電界Ｆ１’、Ｆ２’に応じて一方では共
通電極５５と電極１７、１９、２２、２４との間に、他
方では共通電極５５と電極１８、２０、２１、２３との
間に発生した電圧は、明らかに同じ周波数と同じ振幅と
を有し、常に互いに相反する方向を有する。

【００８６】接続ロッド３３〜３６が、先に説明し図９
に示す様式で接続されると、これら２つの電圧は一緒に
なって、トランス５１によって発生される二次電圧Ｕｓ
を形成する。この場合、トランスの変圧比Ｔも前述の式
（２）によって得られる。同等の空間要件では、本実施
形態によるトランス本体の双だ円モードの基本共振周波
数は、先に述べた周知のトランスの本体の振動モードの
基本共振周波数よりも著しく低いことがわかる。

【００８７】こうして、本発明によるトランスは、周知
のトランスが供給する周波数よりも著しく低い周波数を
有する二次電圧を供給することができる。しかも、本発
明によるトランスの変圧比は周知のトランスのそれと同
じ程度か、またはそれよりも高い。

【００８８】本発明によるトランスは、使用可能空間が
限られた腕時計などの装置や、比較的低い周波数を有す
る比較的高い交流電圧を得ることが必要なすべての場合
などにおける使用に特によく適合する。

【００８９】さらに、本発明によるトランス本体または
この本体を形成する各部品を作るための圧電材料が、そ
の面に垂直な方向に均一に分極されるという事実は、前
記本体の製造を簡単にし、トランスのコスト価格を節減
する。

【００９０】本発明によるトランスの実施形態を記載し
たが、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明による
トランスの多くの変更が可能であることは明らかであ
る。

【００９１】こうして、例えば、本発明によるトランス
の本体に中央開口を設けることなく固形ディスクの形状
を与えることは可能であり、このディスクを図１〜図３
のトランス１の本体２のような単一部分として作ること
ができ、または図７のトランス１の本体５２のような２
つの同じ部分として形成することができる。

【００９２】同様に、本発明によるトランスの本体の上
に配置されたさまざまな電極は、記載した例のものとは
異なる形状を有することもでき、これらの接続部も異な
った様式で達成することができる。

【００９３】先に記載した例におけるように多くの二次
電極を設けることは、強制的でないことも当業者には理
解されよう。実際に、単に一対の二次電極、例えば図４
と図８の電極６と１８、または１１と２３、または図９
の電極１７と１８、または２１と２２を準備しても十分
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態による圧電トランスの第１面
の概略図である。

【図２】図１のトランスの図１の軸のII−IIに沿った
概略断面図である。

【図３】図１のトランスの第２面の概略図である。

【図４】図１〜図３のトランスの動作方法を示す概略
図である。

【図５】図１〜図３のトランス本体の変形を示す概略
図である。

【図６】図１〜図３のトランス本体の特性を示す概略
図である。

【図７】本発明によるトランスの別の実施形態を示す
概略図である。

【図８】図７のトランスの動作方法を示す概略図であ
る。

【図９】図７のトランスの別の動作方法を示す概略図
である。

【符号の説明】

１トランス２本体３本体の第１面４本体の第２面５〜１２電極１３〜１６電極１７〜２４電極２５〜２８導電経路２９〜３６接続ロッド４１電源４２装置５３円形リング５４円形リング５５共通電極５６円形リングの外面５７円形リングの外面６１電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１面、第２面、および外側横表面を有
する圧電材料で作成した本体と、前記本体上に配置され、一次交流電圧に応答して前記本
体を振動させる複数の一次電極と、前記本体上に配置され、前記振動に応答して二次電圧を
発生させる複数の二次電極とを含み、前記外側横表面は、前記振動がないときには、対称軸を
有する第１シリンダの形状を有し、第１面、第２面はそ
れぞれ、前記外側横表面の側面に位置する外側部分と、
この外側部分に囲まれた内側部分とを有し、前記一次電極は、前記一次電圧が少なくとも実質上所定
の周波数に等しい周波数を有するときに、前記外側横表
面が第１だ円形シリンダの形状と第２だ円形シリンダの
形状とを交互にとるように配置され、前記第１だ円形シ
リンダは、前記対称軸に垂直な長径と短径とを有し、そ
の長径は前記対称軸を含む第１対称面内にあり、短径は
前記第１対称面に垂直でやはり前記対称軸を含む第２対
称面内にあり、前記第２だ円形シリンダは、前記対称軸
に垂直な長径と短径とを有し、その長径は前記第２対称
面内にあり、また短径は前記第１対称面内にあり、前記
外側横表面が前記第１および第２だ円形シリンダの一方
の形状を有するとき、それぞれの長径は、前記円形シリ
ンダの直径に等しい最小値から最大値まで増加し、次い
で前記最大値から前記最小値に減少して規則的に変化す
る長さを有し、それ以外は、前記外側横表面が前記の第
１および第２だ円形シリンダとは別の形状となる、圧電
トランス。
【請求項２】前記本体が単一部分から形成され、前記
圧電材料が、前記対称軸に平行な方向で、前記本体の第
１面および第２面の一方から他方へ向かう方向に均一に
分極されている請求項１に記載の圧電トランス。
【請求項３】前記本体が第１部分と第２部分とを含
み、前記第１部分の圧電材料が、前記対称軸に平行な方
向で、前記本体の第１面および第２面の一方から他方へ
向かう第１方向に均一に分極され、前記第２部分の圧電
材料が、前記対称軸に平行な前記方向で、前記第１方向
とは反対の第２方向に均一に分極されており、前記本体
の前記第１部分と第２部分との間に配置された共通電極
を含む請求項１に記載の圧電トランス。
【請求項４】前記複数の一次電極が、それぞれ前記第１対称面に対して対称であり、前記第２
対称面に対して互いに対称であり、共に前記本体の前記
第１面の前記外側部分に配置されている第１および第２
の一次電極と、それぞれ前記第２対称面に対して対称であり、前記第１
対称面に対して互いに対称であり、共に前記本体の前記
第１面の前記内側部分に配置されている第３および第４
の一次電極と、すべて前記本体の前記第２面上に配置され、それぞれ前
記第１、第２、第３、第４の一次電極に面している、第
５、第６、第７、および第８の一次電極とを含む請求項
２または３に記載の圧電トランス。
【請求項５】前記第１の一次電極と前記第３の一次電
極、前記第２の一次電極と前記第４の一次電極、前記第
５の一次電極と前記第７の一次電極、そして前記第６の
一次電極と前記第８の一次電極をそれぞれ電気的に接続
する手段を含む請求項４に記載の圧電トランス。
【請求項６】前記複数の二次電極が少なくとも、前記
本体の前記第１面上で前記第１の一次電極と前記第２の
一次電極との間に配置され、前記第２対称面に対して対
称である第１の二次電極と、前記本体の前記第２面の上
に配置され第１の二次電極に面する第２の二次電極とを
含む請求項４に記載の圧電トランス。
【請求項７】前記複数の二次電極が、それぞれ前記本体の前記第１面および前記第２面上で互
いに対面して配置され、前記第１対称面に対してそれぞ
れ前記第１の二次電極および前記第２の二次電極に対称
である第３および第４の二次電極と、それぞれ前記本体の前記第１面および前記第２面上で互
いに対面して配置され、それぞれ前記第３の一次電極と
前記第４の一次電極との間および前記第７の一次電極と
前記第８の一次電極との間の位置する、第５および第６
の二次電極と、それぞれ前記本体の前記第１面と前記第２面上で互いに
対面して配置され、前記第２対称面に対して第５および
第６の二次電極に対称である第７および第８の二次電極
とをさらに含む請求項６に記載の圧電トランス。
【請求項８】前記複数の二次電極が少なくとも、前記
本体の前記第１面上で前記第３の一次電極と前記第４の
一次電極の間に配置され、前記第１対称面に対して対称
である第１の二次電極と、前記本体の前記第２面上に配
置され第１の二次電極に面する第２の二次電極とを含む
請求項４に記載の圧電トランス。
【請求項９】前記複数の一次電極が、それぞれ前記第１対称面に対して対称であり、前記第２
対称面に対して互いに対称であり、共に前記本体の前記
第１面の前記外側部分に配置されている第１および第２
の一次電極と、それぞれ前記第２対称面に対して対称であり、前記第１
対称面に対して互いに対称であり、共に前記本体の前記
第１面の前記内側部分に配置されている第３および第４
の一次電極と、前記第２対称面に対して対称であり、前記第１の一次電
極と前記第２の一次電極の間に配置された第５の一次電
極と、前記第１対称面に対して第５の一次電極に対称である第
６の一次電極と、前記第１対称面に対して対称であり、前記第３の一次電
極と前記第４の一次電極の間に配置された第７の一次電
極と、前記第２対称面に対して第７の一次電極に対称である第
８一次電極とを含む請求項３に記載の圧電トランス。
【請求項１０】前記第１の一次電極と前記第３の一次
電極、前記第２の一次電極と前記第４の一次電極、前記
第５の一次電極と前記第８の一次電極、そして前記第６
の一次電極と前記第７の一次電極を電気的に接続する手
段を含む請求項９に記載の圧電トランス。
【請求項１１】前記複数の二次電極が少なくとも、前
記本体の前記第２面上に配置され、それぞれ前記第１、
第２、第３、第４の一次電極の１つおよび前記第５、第
６、第７、第８の一次電極の１つに面する第１および第
２の二次電極を含む請求項９に記載の圧電トランス。
【請求項１２】前記複数の二次電極が、前記本体の前
記第２面上に配置され、それぞれ前記一次電極の１つに
対面している８個の二次電極を含む請求項９に記載の圧
電トランス。
【請求項１３】前記本体が中実ディスクの全体形状を
有する請求項２および３に記載の圧電トランス。
【請求項１４】前記本体が、振動していないときには
前記第１円形シリンダと同軸の第２円形シリンダの形状
を有する内側横表面を含むリングの全体形状を有し、前
記外側横表面がそれぞれ前記第１だ円形シリンダの形状
および前記第２だ円形シリンダの形状をとるとき、前記
内側横表面は第３だ円形シリンダの形状および第４だ円
形シリンダの形状を交互にとり、前記第３だ円形シリン
ダは、前記対称軸に垂直で前記第１対称面および前記第
２対称面にそれぞれ位置する長径と短径を有し、前記第
４だ円形シリンダは、前記円対称軸に垂直で前記第２対
称面および前記第１対称面にそれぞれ位置する長径と短
径を有する請求項２および３に記載の圧電トランス。