JPH11317552A - 積層型圧電トランス - Google Patents
積層型圧電トランスInfo
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- JPH11317552A JPH11317552A JP10124828A JP12482898A JPH11317552A JP H11317552 A JPH11317552 A JP H11317552A JP 10124828 A JP10124828 A JP 10124828A JP 12482898 A JP12482898 A JP 12482898A JP H11317552 A JPH11317552 A JP H11317552A
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- piezoelectric transformer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 支持構造とリード線による積層型圧電トラン
スの機械振動結合係数Qm の劣化が少ない振動モードを
利用することにより、性能が良好な積層型圧電トランス
を提供する。 【解決手段】 高次屈曲振動モードB(1,3)(節線
3本、節円1個)を励振するために、分極方向8が厚み
方向に交互に変化するように各圧電セラミック円板1を
分極した。分極用の電極をエッチングで取り除いてか
ら、圧電セラミック円板の表裏両面に全面銀電極を塗布
し、焼付した。入出力部のリード線3を取り出すため
に、圧電セラミック円板の中心部に孔4を開ける。接着
剤で各圧電セラミック円板を接着し、積層する。屈曲振
動モードB(1,3)の節線6と節円7の6個の交差点
を支持部5として接着剤で基板に接着することにより、
圧電トランスを支持する。
スの機械振動結合係数Qm の劣化が少ない振動モードを
利用することにより、性能が良好な積層型圧電トランス
を提供する。 【解決手段】 高次屈曲振動モードB(1,3)(節線
3本、節円1個)を励振するために、分極方向8が厚み
方向に交互に変化するように各圧電セラミック円板1を
分極した。分極用の電極をエッチングで取り除いてか
ら、圧電セラミック円板の表裏両面に全面銀電極を塗布
し、焼付した。入出力部のリード線3を取り出すため
に、圧電セラミック円板の中心部に孔4を開ける。接着
剤で各圧電セラミック円板を接着し、積層する。屈曲振
動モードB(1,3)の節線6と節円7の6個の交差点
を支持部5として接着剤で基板に接着することにより、
圧電トランスを支持する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高次屈曲振動モー
ドを利用する積層型圧電トランス、その支持構造及びそ
のリード線を取り出す構造に関するものである。
ドを利用する積層型圧電トランス、その支持構造及びそ
のリード線を取り出す構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】携帯テレビジョンやノート・ブック型パ
ーソナル・コンピュータを始め各種携帯電子機器の普及
に伴い、これらの機器に直流電圧を供給するためにAC
アダプターが用いられている。ACアダプターに用いら
れている電子部品の中で、体積が大きく、かつ、ACア
ダプターの変換効率に影響を及ぼす電子部品が、電磁式
トランスである。
ーソナル・コンピュータを始め各種携帯電子機器の普及
に伴い、これらの機器に直流電圧を供給するためにAC
アダプターが用いられている。ACアダプターに用いら
れている電子部品の中で、体積が大きく、かつ、ACア
ダプターの変換効率に影響を及ぼす電子部品が、電磁式
トランスである。
【0003】最近、ACアダプターに対する高効率化、
小型低背化、電磁ノイズの低減や消費電力の節減の要求
が高まり、電磁式トランスに代わり、様々な圧電トラン
スが検討されている。更に、圧電トランスの出力インピ
ーダンスと負荷抵抗をマッチングし、圧電トランスの高
効率を実現するためには、出力端の制動容量を大きくす
る必要がある。
小型低背化、電磁ノイズの低減や消費電力の節減の要求
が高まり、電磁式トランスに代わり、様々な圧電トラン
スが検討されている。更に、圧電トランスの出力インピ
ーダンスと負荷抵抗をマッチングし、圧電トランスの高
効率を実現するためには、出力端の制動容量を大きくす
る必要がある。
【0004】これらの問題を解決するために、いろいろ
な積層型圧電トランスが提案されている。たとえば、縦
振動モードを利用する積層型圧電トランスと、径方向対
称振動モードを利用する積層型圧電トランスである。こ
れらの積層型圧電トランスは、入力側で圧電縦逆効果又
は圧電横逆効果により電気エネルギーを機械振動エネル
ギーに変換し、出力側で圧電縦効果又は圧電横効果によ
りこの機械振動エネルギーを電圧が異なる電気エネルギ
ーに変換するものである。また、従来のほとんどの積層
型圧電トランスは、利用する振動モードの節線部で支持
されており、入出力側のリード線が節線部から取り出さ
れている。
な積層型圧電トランスが提案されている。たとえば、縦
振動モードを利用する積層型圧電トランスと、径方向対
称振動モードを利用する積層型圧電トランスである。こ
れらの積層型圧電トランスは、入力側で圧電縦逆効果又
は圧電横逆効果により電気エネルギーを機械振動エネル
ギーに変換し、出力側で圧電縦効果又は圧電横効果によ
りこの機械振動エネルギーを電圧が異なる電気エネルギ
ーに変換するものである。また、従来のほとんどの積層
型圧電トランスは、利用する振動モードの節線部で支持
されており、入出力側のリード線が節線部から取り出さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電ト
ランスの実際の支持構造とはんだ点が幅を持つので、節
線部で圧電トランスを支持し、リード線を取り出して
も、圧電トランスの性能は支持構造とリード線により劣
化される。それで、原理的に支持構造とリード線による
性能劣化が少ない積層型圧電トランスが望まれている。
ランスの実際の支持構造とはんだ点が幅を持つので、節
線部で圧電トランスを支持し、リード線を取り出して
も、圧電トランスの性能は支持構造とリード線により劣
化される。それで、原理的に支持構造とリード線による
性能劣化が少ない積層型圧電トランスが望まれている。
【0006】したがって、本発明は、支持構造とリード
線による積層型圧電トランスの機械振動結合係数Qm の
劣化が少ない振動モードを利用することにより、性能が
良好な積層型圧電トランスを提供することを目的とす
る。
線による積層型圧電トランスの機械振動結合係数Qm の
劣化が少ない振動モードを利用することにより、性能が
良好な積層型圧電トランスを提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、次の手段を採用する。
決するため、次の手段を採用する。
【0008】分極方向が厚み方向に交互に変化するよう
に圧電セラミック円板を分極し、前記圧電セラミック円
板の両面に全面的に電極を設け、複数枚の前記圧電セラ
ミック円板を積層し、高次屈曲振動モード(B(1,
m))を利用し、振動モードの節線と節円の2m個の交
差点をトランスの支持部とし、前記各圧電セラミック円
板の中心部に孔を開け、前記孔から入出力のリード線を
取り出した積層型圧電トランス。
に圧電セラミック円板を分極し、前記圧電セラミック円
板の両面に全面的に電極を設け、複数枚の前記圧電セラ
ミック円板を積層し、高次屈曲振動モード(B(1,
m))を利用し、振動モードの節線と節円の2m個の交
差点をトランスの支持部とし、前記各圧電セラミック円
板の中心部に孔を開け、前記孔から入出力のリード線を
取り出した積層型圧電トランス。
【0009】
【作用】本発明では、支持部が高次屈曲振動モードの節
線と節円の交差点にあるので、支持部の寸法による機械
振動結合係数Qm の劣化は、従来の節線部だけでの支持
方式より小さい。また、高次屈曲振動モード(B(1,
m))で振動する半径aの圧電セラミック円板におい
て、m≧3の場合、r≦0.2aの範囲の中で振動変位
がほぼ零であるので、半径が小さい孔からリード線を取
り出しても、積層型圧電トランスの振動にほとんど影響
を及ぼさない。
線と節円の交差点にあるので、支持部の寸法による機械
振動結合係数Qm の劣化は、従来の節線部だけでの支持
方式より小さい。また、高次屈曲振動モード(B(1,
m))で振動する半径aの圧電セラミック円板におい
て、m≧3の場合、r≦0.2aの範囲の中で振動変位
がほぼ零であるので、半径が小さい孔からリード線を取
り出しても、積層型圧電トランスの振動にほとんど影響
を及ぼさない。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の3つの実施の形態例につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【0011】まず、本発明の第1実施の形態例では、図
1のように積層型圧電トランスを構成する。高次屈曲振
動モードB(1,3)(節線3本、節円1個)を励振す
るために、分極方向8が厚み方向に交互に変化するよう
に各圧電セラミック円板1を分極した。分極方式2を図
1(a)に示す。分極用の電極をエッチングで取り除い
てから、圧電セラミック円板1の表裏両面に全面銀電極
を塗布し、焼付した。圧電セラミック円板1は、外径1
0mm、厚み1mmである。入出力側のリード線3を取
り出すために、圧電セラミック円板1の中心部に直径2
mmの孔4を開けている。接着剤で各圧電セラミック円
板1を接着し、積層する。圧電トランスの支持部5を図
1(b)と(c)に示す。屈曲振動モードB(1,3)
の節線6と節円7の6個の交差点をシリコン接着剤で基
板に接着することにより、圧電トランスを支持する。ま
た、節円7の半径が4.25mm、節線6の位置が分極
電極の境界線により決められている。要求される圧電ト
ランスの昇圧比と出力電力により、入力部と出力部の積
層数を決定する。本実施の形態例のトランスの入出力の
積層数は、それぞれ6である。
1のように積層型圧電トランスを構成する。高次屈曲振
動モードB(1,3)(節線3本、節円1個)を励振す
るために、分極方向8が厚み方向に交互に変化するよう
に各圧電セラミック円板1を分極した。分極方式2を図
1(a)に示す。分極用の電極をエッチングで取り除い
てから、圧電セラミック円板1の表裏両面に全面銀電極
を塗布し、焼付した。圧電セラミック円板1は、外径1
0mm、厚み1mmである。入出力側のリード線3を取
り出すために、圧電セラミック円板1の中心部に直径2
mmの孔4を開けている。接着剤で各圧電セラミック円
板1を接着し、積層する。圧電トランスの支持部5を図
1(b)と(c)に示す。屈曲振動モードB(1,3)
の節線6と節円7の6個の交差点をシリコン接着剤で基
板に接着することにより、圧電トランスを支持する。ま
た、節円7の半径が4.25mm、節線6の位置が分極
電極の境界線により決められている。要求される圧電ト
ランスの昇圧比と出力電力により、入力部と出力部の積
層数を決定する。本実施の形態例のトランスの入出力の
積層数は、それぞれ6である。
【0012】負荷抵抗が80Ωである場合、駆動周波数
の295kHzから315kHzまでの出力電力と効率
の特性を図2に示す。縦軸のP2は、トランスの2次側
の出力電力を意味する。17Wの最大出力電力と95%
の最大効率が得られた。
の295kHzから315kHzまでの出力電力と効率
の特性を図2に示す。縦軸のP2は、トランスの2次側
の出力電力を意味する。17Wの最大出力電力と95%
の最大効率が得られた。
【0013】次に、本発明の第2実施の形態例では、高
次屈曲振動モードB(1,4)(節線4本、節円1個)
を励振するために、図3のように圧電セラミック円板1
を分極し、第1実施の形態例の方法により積層型圧電ト
ランスを構成した。この圧電トランスは屈曲振動モード
B(1,4)で動作し、節線6と節円7の8個の交差点
で第1実施の形態例のように支持されている。また、B
(1,4)モードの節円7の半径は4.35mmであ
る。
次屈曲振動モードB(1,4)(節線4本、節円1個)
を励振するために、図3のように圧電セラミック円板1
を分極し、第1実施の形態例の方法により積層型圧電ト
ランスを構成した。この圧電トランスは屈曲振動モード
B(1,4)で動作し、節線6と節円7の8個の交差点
で第1実施の形態例のように支持されている。また、B
(1,4)モードの節円7の半径は4.35mmであ
る。
【0014】負荷抵抗が80Ωである場合、駆動周波数
の410kHzから430kHzまでの出力電力と効率
の特性を図4に示す。22Wの最大出力電力と96%の
最大効率が得られた。
の410kHzから430kHzまでの出力電力と効率
の特性を図4に示す。22Wの最大出力電力と96%の
最大効率が得られた。
【0015】続いて、本発明の第3実施の形態例では、
高次屈曲振動モードB(1,5)(節線5本、節円1
個)を励振するために、図5のように圧電セラミック円
板1を分極し、第1実施の形態例の方法により積層型圧
電トランスを構成した。この圧電トランスは屈曲振動モ
ードB(1,5)で動作し、節線6と節円7の10個の
交差点で第1実施の形態例のように支持されている。ま
た、B(1,5)モードの節円7の半径は4.35mm
である。
高次屈曲振動モードB(1,5)(節線5本、節円1
個)を励振するために、図5のように圧電セラミック円
板1を分極し、第1実施の形態例の方法により積層型圧
電トランスを構成した。この圧電トランスは屈曲振動モ
ードB(1,5)で動作し、節線6と節円7の10個の
交差点で第1実施の形態例のように支持されている。ま
た、B(1,5)モードの節円7の半径は4.35mm
である。
【0016】負荷抵抗が80Ωである場合、駆動周波数
の535kHzから555kHzまでの出力電力と効率
の特性を図6に示す。25Wの最大出力電力と94%の
最大効率が得られた。
の535kHzから555kHzまでの出力電力と効率
の特性を図6に示す。25Wの最大出力電力と94%の
最大効率が得られた。
【0017】本発明の各実施の形態例においては、圧電
セラミック円板を用いたが、正方形のような回転対称形
状の圧電セラミック板を用いても、同様にトランスを構
成することができる。
セラミック円板を用いたが、正方形のような回転対称形
状の圧電セラミック板を用いても、同様にトランスを構
成することができる。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、圧電セラミック円板の高次屈曲振動モードを
利用することにより、機械振動エネルギーの損失が小さ
いように、積層型圧電トランスを支持し、リード線を取
り出すことができる。また、前述した説明は、屈曲振動
モードB(1,3),B(1,4),B(1,5)を利
用し、1:1の変成比を持つ積層型圧電トランスについ
てのものであるが、モード次数と変成比が変わった場
合、同様の効果を期待することができる。
によれば、圧電セラミック円板の高次屈曲振動モードを
利用することにより、機械振動エネルギーの損失が小さ
いように、積層型圧電トランスを支持し、リード線を取
り出すことができる。また、前述した説明は、屈曲振動
モードB(1,3),B(1,4),B(1,5)を利
用し、1:1の変成比を持つ積層型圧電トランスについ
てのものであるが、モード次数と変成比が変わった場
合、同様の効果を期待することができる。
【図1】本発明の第1実施の形態例の圧電セラミック円
板の高次屈曲振動モードB(1,3)(節線3本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの諸図であり、
(a)は円板のモードパターンと分極方式の模式的平面
図、(b)はトランスの断面図、(c)はトランスの支
持構造の模式的平面図を、それぞれ示す。
板の高次屈曲振動モードB(1,3)(節線3本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの諸図であり、
(a)は円板のモードパターンと分極方式の模式的平面
図、(b)はトランスの断面図、(c)はトランスの支
持構造の模式的平面図を、それぞれ示す。
【図2】本発明の第1実施の形態例の圧電セラミック円
板の高次屈曲振動モードB(1,3)(節線3本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの特性を示すグラ
フである。
板の高次屈曲振動モードB(1,3)(節線3本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの特性を示すグラ
フである。
【図3】本発明の第2実施の形態例の圧電セラミック円
板の高次屈曲振動モードB(1,4)(節線4本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの諸図であり、
(a)は円板のモードパターンと分極方式の模式的平面
図、(b)はトランスの断面図、(c)はトランスの支
持構造の模式的平面図を、それぞれ示す。
板の高次屈曲振動モードB(1,4)(節線4本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの諸図であり、
(a)は円板のモードパターンと分極方式の模式的平面
図、(b)はトランスの断面図、(c)はトランスの支
持構造の模式的平面図を、それぞれ示す。
【図4】本発明の第2実施の形態例の圧電セラミック円
板の高次屈曲振動モードB(1,4)(節線4本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの特性を示すグラ
フである。
板の高次屈曲振動モードB(1,4)(節線4本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの特性を示すグラ
フである。
【図5】本発明の第3実施の形態例の圧電セラミック円
板の高次屈曲振動モードB(1,5)(節線5本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの諸図であり、
(a)は円板のモードパターンと分極方式の模式的平面
図、(b)はトランスの断面図、(c)はトランスの支
持構造の模式的平面図を、それぞれ示す。
板の高次屈曲振動モードB(1,5)(節線5本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの諸図であり、
(a)は円板のモードパターンと分極方式の模式的平面
図、(b)はトランスの断面図、(c)はトランスの支
持構造の模式的平面図を、それぞれ示す。
【図6】本発明の第3実施の形態例の圧電セラミック円
板の高次屈曲振動モードB(1,5)(節線5本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの特性を示すグラ
フである。
板の高次屈曲振動モードB(1,5)(節線5本、節円
1個)を利用する積層型圧電トランスの特性を示すグラ
フである。
1 圧電セラミック円板 2 分極方式 3 リード線 4 孔 5 支持部 6 節線 7 節円 8 分極方向
Claims (3)
- 【請求項1】 分極方向が厚み方向に交互に変化するよ
うに圧電セラミック円板を分極し、前記圧電セラミック
円板の両面に全面的に電極を設け、複数枚の前記圧電セ
ラミック円板を積層し、高次屈曲振動モードを利用する
ことを特徴とする積層型圧電トランス。 - 【請求項2】 前記各圧電セラミック円板の中心部に孔
を開け、前記孔から入出力のリード線を取り出すことを
特徴とする請求項1記載の積層型圧電トランス。 - 【請求項3】 高次屈曲振動モードの節線と節円の交差
点をトランスの支持部とすることを特徴とする請求項1
又は2記載の積層型圧電トランス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10124828A JPH11317552A (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 積層型圧電トランス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10124828A JPH11317552A (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 積層型圧電トランス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11317552A true JPH11317552A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=14895116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10124828A Withdrawn JPH11317552A (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 積層型圧電トランス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11317552A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000052770A1 (de) * | 1999-03-04 | 2000-09-08 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer aktor |
US6786393B2 (en) * | 2001-02-05 | 2004-09-07 | Japan Synchrotron Radiation Research Institute | Pinhole disk laminate and a process for producing the same |
KR101013841B1 (ko) | 2008-12-03 | 2011-02-14 | 한국전기연구원 | 링-도트-홀 형상의 강압용 압전변압기의 제조방법 |
EP3012879A4 (en) * | 2013-06-18 | 2017-03-01 | Xiamen Niell Electronics Co., Ltd. | Manufacturing method for high-temperature piezoelectric element electrode and piezoelectric element structure |
-
1998
- 1998-05-07 JP JP10124828A patent/JPH11317552A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000052770A1 (de) * | 1999-03-04 | 2000-09-08 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer aktor |
US6940213B1 (en) | 1999-03-04 | 2005-09-06 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelectric actuator |
US6786393B2 (en) * | 2001-02-05 | 2004-09-07 | Japan Synchrotron Radiation Research Institute | Pinhole disk laminate and a process for producing the same |
KR101013841B1 (ko) | 2008-12-03 | 2011-02-14 | 한국전기연구원 | 링-도트-홀 형상의 강압용 압전변압기의 제조방법 |
EP3012879A4 (en) * | 2013-06-18 | 2017-03-01 | Xiamen Niell Electronics Co., Ltd. | Manufacturing method for high-temperature piezoelectric element electrode and piezoelectric element structure |
US10950780B2 (en) | 2013-06-18 | 2021-03-16 | Xiamen Niell Electronics Co., Ltd. | Manufacturing method for electrode of high-temperature piezoelectric element |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050414 |
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