JPH11317553A - 積層型圧電トランス - Google Patents
積層型圧電トランスInfo
- Publication number
- JPH11317553A JPH11317553A JP10124836A JP12483698A JPH11317553A JP H11317553 A JPH11317553 A JP H11317553A JP 10124836 A JP10124836 A JP 10124836A JP 12483698 A JP12483698 A JP 12483698A JP H11317553 A JPH11317553 A JP H11317553A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- transformer
- ceramic disk
- piezoelectric
- laminated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013464 silicone adhesive Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械振動エネルギーの損失が少なく、トラン
スの体積が増大せずに変成比を広範囲で調整可能な、径
方向対称振動モードを利用する積層型圧電トランスを提
供する。 【解決手段】 圧電セラミック円板１の直径と厚さは、
それぞれ１０ｍｍと１ｍｍである。圧電セラミック円板
の両面に設けられる入力側と出力側の電極２，３の面積
は、それぞれ圧電セラミック円板の表面積の１８％と７
２％である。分極方向８が厚み方向の圧電セラミック円
板を厚み方向に１２枚接着し、積層する。１２枚の圧電
セラミック円板の入力側と出力側に、それぞれリード線
６，７を接続する。駆動周波数４５０〜４７０ｋＨｚの
範囲で、９４％の最大効率が得られた。負荷とトランス
がマッチングするために、５０Ωの負荷を使った。
スの体積が増大せずに変成比を広範囲で調整可能な、径
方向対称振動モードを利用する積層型圧電トランスを提
供する。 【解決手段】 圧電セラミック円板１の直径と厚さは、
それぞれ１０ｍｍと１ｍｍである。圧電セラミック円板
の両面に設けられる入力側と出力側の電極２，３の面積
は、それぞれ圧電セラミック円板の表面積の１８％と７
２％である。分極方向８が厚み方向の圧電セラミック円
板を厚み方向に１２枚接着し、積層する。１２枚の圧電
セラミック円板の入力側と出力側に、それぞれリード線
６，７を接続する。駆動周波数４５０〜４７０ｋＨｚの
範囲で、９４％の最大効率が得られた。負荷とトランス
がマッチングするために、５０Ωの負荷を使った。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、径方向対称振動モ
ードを利用する積層型圧電トランス及びその支持構造に
関する。
ードを利用する積層型圧電トランス及びその支持構造に
関する。
【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。厚み方向に分
極された圧電セラミック円板の径方向対称振動モードを
利用する積層型圧電トランスは、その中の一種である。
多くの圧電セラミック材料において、径方向振動の機械
振動結合系数Ｑm が大きいので、厚み方向に分極された
圧電セラミック円板の径方向対称振動モードを利用する
積層型圧電トランスは、大電力の転送に適するトランス
として期待されている。
な積層型圧電トランスが提案されている。厚み方向に分
極された圧電セラミック円板の径方向対称振動モードを
利用する積層型圧電トランスは、その中の一種である。
多くの圧電セラミック材料において、径方向振動の機械
振動結合系数Ｑm が大きいので、厚み方向に分極された
圧電セラミック円板の径方向対称振動モードを利用する
積層型圧電トランスは、大電力の転送に適するトランス
として期待されている。
【０００５】従来の径方向対称振動モードを利用する積
層型圧電トランスを図６に示す。これは、上下両面に全
面電極を有し、厚み方向に分極した２枚の圧電セラミッ
ク円板１１を厚み方向に積層したものである。各圧電セ
ラミック円板１１の振動方向１８は径方向であり、上側
の圧電セラミック円板１１の分極方向１９と下側の圧電
セラミック円板１１の分極方向１９とは、相互に逆であ
る。この積層型圧電トランスでは、電極１２の入力端子
１５と電極１４の入出力端子１７から入力し、電極１３
の出力端子１６と電極１４の入出力端子１７から出力す
る。
層型圧電トランスを図６に示す。これは、上下両面に全
面電極を有し、厚み方向に分極した２枚の圧電セラミッ
ク円板１１を厚み方向に積層したものである。各圧電セ
ラミック円板１１の振動方向１８は径方向であり、上側
の圧電セラミック円板１１の分極方向１９と下側の圧電
セラミック円板１１の分極方向１９とは、相互に逆であ
る。この積層型圧電トランスでは、電極１２の入力端子
１５と電極１４の入出力端子１７から入力し、電極１３
の出力端子１６と電極１４の入出力端子１７から出力す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
径方向対称振動モードを利用する積層型圧電トランスに
は、いくつかの問題点がある。たとえば、圧電セラミッ
ク円板の振動方向が圧電セラミック円板の平面と平行で
あるので、機械振動エネルギーは入力側から出力側まで
伝搬するときに損失を生じる。これにより、積層型圧電
トランスの効率は、低下する。また、変成比は入出力側
の圧電セラミック円板の積層数の比により制御されるの
で、小型化の場合、変成比を広範囲で調整することは難
しい。また、信頼性が高く、しかも、機械振動エネルギ
ーの損失が少ない積層型圧電トランスの支持構造が、期
待されている。
径方向対称振動モードを利用する積層型圧電トランスに
は、いくつかの問題点がある。たとえば、圧電セラミッ
ク円板の振動方向が圧電セラミック円板の平面と平行で
あるので、機械振動エネルギーは入力側から出力側まで
伝搬するときに損失を生じる。これにより、積層型圧電
トランスの効率は、低下する。また、変成比は入出力側
の圧電セラミック円板の積層数の比により制御されるの
で、小型化の場合、変成比を広範囲で調整することは難
しい。また、信頼性が高く、しかも、機械振動エネルギ
ーの損失が少ない積層型圧電トランスの支持構造が、期
待されている。
【０００７】したがって、本発明は、従来の径方向対称
振動モードを利用する積層型圧電トランスの欠点を改良
し、機械振動エネルギーの損失が少なく、トランスの体
積が増大せずに変成比を広範囲で調整することができる
積層型圧電トランスを提供することを目的とする。
振動モードを利用する積層型圧電トランスの欠点を改良
し、機械振動エネルギーの損失が少なく、トランスの体
積が増大せずに変成比を広範囲で調整することができる
積層型圧電トランスを提供することを目的とする。
【０００８】
【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。
【０００９】圧電セラミック円板を厚み方向に分極し、
前記圧電セラミック円板の両面に変成比に応じる面積比
で入力用電極と出力用電極を設け、複数枚の前記圧電セ
ラミック円板を積層し、前記圧電セラミック円板の両端
面の中心を支持部とし、径方向対称振動モードを利用す
る積層型圧電トランス。
前記圧電セラミック円板の両面に変成比に応じる面積比
で入力用電極と出力用電極を設け、複数枚の前記圧電セ
ラミック円板を積層し、前記圧電セラミック円板の両端
面の中心を支持部とし、径方向対称振動モードを利用す
る積層型圧電トランス。
【００１０】
【作用】本発明では、トランスの入力側の電極と出力側
の電極を同一の圧電セラミック円板の両面に設けること
によって、機械振動エネルギーが入力側の電極から出力
側の電極まで伝搬するときに、損失が従来の径方向対称
振動モードを利用する圧電トランスよりも小さくなる。
また、同一の圧電セラミック円板に設けられた入力側の
電極の面積と出力側の電極の面積の比を変化することに
よって、トランスの変成比を広範囲で調整することがで
きる。更に、圧電セラミック円板の径方向対称振動モー
ドにおいて、圧電セラミック円板の中心線には振動がな
く、中心線の付近は振動が弱いので、圧電セラミック円
板の両端面の中心でトランスを支持することによる振動
エネルギーの損失が少ない。したがって、トランスの性
能の劣化を抑制することができる。更に、駆動周波数に
よって圧電セラミック円板の直径が決定され、変成比に
よって入力側の電極の面積と出力側の電極の面積の比が
決定され、最大出力電力と負荷によって圧電セラミック
円板の枚数と厚さが決定されるので、本発明の積層型圧
電トランスは、設計しやすい利点を有する。
の電極を同一の圧電セラミック円板の両面に設けること
によって、機械振動エネルギーが入力側の電極から出力
側の電極まで伝搬するときに、損失が従来の径方向対称
振動モードを利用する圧電トランスよりも小さくなる。
また、同一の圧電セラミック円板に設けられた入力側の
電極の面積と出力側の電極の面積の比を変化することに
よって、トランスの変成比を広範囲で調整することがで
きる。更に、圧電セラミック円板の径方向対称振動モー
ドにおいて、圧電セラミック円板の中心線には振動がな
く、中心線の付近は振動が弱いので、圧電セラミック円
板の両端面の中心でトランスを支持することによる振動
エネルギーの損失が少ない。したがって、トランスの性
能の劣化を抑制することができる。更に、駆動周波数に
よって圧電セラミック円板の直径が決定され、変成比に
よって入力側の電極の面積と出力側の電極の面積の比が
決定され、最大出力電力と負荷によって圧電セラミック
円板の枚数と厚さが決定されるので、本発明の積層型圧
電トランスは、設計しやすい利点を有する。
【００１１】
【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。
【００１２】まず、本発明の第１実施の形態例では、図
１のように圧電セラミック円板１の径方向対称振動モー
ドを利用する積層型圧電トランスを構成する。圧電セラ
ミック円板１の直径と厚さは、それぞれ１０ｍｍと１ｍ
ｍである。入力側の電極２と出力側の電極３は、圧電セ
ラミック円板１の両面に設けられる。入力側と出力側の
電極２，３の面積は、それぞれ圧電セラミック円板１の
表面積の１８％と７２％である。分極方向８が厚み方向
の圧電セラミック円板１を厚み方向に１２枚接着し、積
層する。１２枚の圧電セラミック円板１の入力側と出力
側に、それぞれリード線６，７を接続する。
１のように圧電セラミック円板１の径方向対称振動モー
ドを利用する積層型圧電トランスを構成する。圧電セラ
ミック円板１の直径と厚さは、それぞれ１０ｍｍと１ｍ
ｍである。入力側の電極２と出力側の電極３は、圧電セ
ラミック円板１の両面に設けられる。入力側と出力側の
電極２，３の面積は、それぞれ圧電セラミック円板１の
表面積の１８％と７２％である。分極方向８が厚み方向
の圧電セラミック円板１を厚み方向に１２枚接着し、積
層する。１２枚の圧電セラミック円板１の入力側と出力
側に、それぞれリード線６，７を接続する。
【００１３】本実施の形態例のトランスの出力電力、効
率と駆動周波数の関係を図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。駆動周波数４５
０ｋＨｚから４７０ｋＨｚまでの範囲で、９４％の最大
効率が得られた。負荷とトランスがマッチングするため
に、５０Ωの負荷を使った。
率と駆動周波数の関係を図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。駆動周波数４５
０ｋＨｚから４７０ｋＨｚまでの範囲で、９４％の最大
効率が得られた。負荷とトランスがマッチングするため
に、５０Ωの負荷を使った。
【００１４】次に、本発明の第２実施の形態例では、図
３のように第１実施の形態例の圧電トランスの両端面４
の中心の支持部５をシリコン接着剤で構造体９に接着す
る。圧電トランスの機械振動結合係数Ｑm は、支持がな
い場合の９５０から８５０に減少する。
３のように第１実施の形態例の圧電トランスの両端面４
の中心の支持部５をシリコン接着剤で構造体９に接着す
る。圧電トランスの機械振動結合係数Ｑm は、支持がな
い場合の９５０から８５０に減少する。
【００１５】本実施の形態例のトランスの出力電力、効
率と駆動周波数の関係を図４に示す。駆動周波数４５０
ｋＨｚから４７０ｋＨｚまでの範囲で、９２％の最大効
率が得られた。負荷とトランスがマッチングするため
に、５０Ωの負荷を使った。
率と駆動周波数の関係を図４に示す。駆動周波数４５０
ｋＨｚから４７０ｋＨｚまでの範囲で、９２％の最大効
率が得られた。負荷とトランスがマッチングするため
に、５０Ωの負荷を使った。
【００１６】続いて、本発明の第３実施の形態例では、
入力側の電極の面積と出力側の電極の面積の比が０．
１，０．５，１．０，５．０，１０．０，２５．０であ
る圧電トランスを第１実施の形態例の方式で構成する。
これらのトランスの変成比Ｎと入出力側の電極面積比Ｓ
の関係を図５に示す。これより、入出力側の電極面積比
Ｓを制御することにより、圧電トランスの変成比Ｎを広
範囲で調整することができる。
入力側の電極の面積と出力側の電極の面積の比が０．
１，０．５，１．０，５．０，１０．０，２５．０であ
る圧電トランスを第１実施の形態例の方式で構成する。
これらのトランスの変成比Ｎと入出力側の電極面積比Ｓ
の関係を図５に示す。これより、入出力側の電極面積比
Ｓを制御することにより、圧電トランスの変成比Ｎを広
範囲で調整することができる。
【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、入力側の電極と出力側の電極を同一の圧電セ
ラミック円板に設置することと、両端面の中心点の支持
部でトランスを支持することにより、機械振動エネルギ
ーの伝搬と支持による損失を減少し、トランスの体積が
増大せずに変成比を広範囲で調整することができる。ま
た、各実施の形態例では、圧電セラミック円板の積層数
が１２のトランスであったが、積層数が増減しても、同
様の効果を期待することができる。
によれば、入力側の電極と出力側の電極を同一の圧電セ
ラミック円板に設置することと、両端面の中心点の支持
部でトランスを支持することにより、機械振動エネルギ
ーの伝搬と支持による損失を減少し、トランスの体積が
増大せずに変成比を広範囲で調整することができる。ま
た、各実施の形態例では、圧電セラミック円板の積層数
が１２のトランスであったが、積層数が増減しても、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り、（ａ）は圧
電セラミック円板の電極のパターンの平面図、（ｂ）は
トランスの断面図を、それぞれ示す。
ードを利用する積層型圧電トランスであり、（ａ）は圧
電セラミック円板の電極のパターンの平面図、（ｂ）は
トランスの断面図を、それぞれ示す。
【図２】本発明の第１実施の形態例の径方向対称振動モ
ード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。
ード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り、（ａ）は圧
電セラミック円板の電極のパターンの平面図、（ｂ）は
トランスの断面図を、それぞれ示す。
ードを利用する積層型圧電トランスであり、（ａ）は圧
電セラミック円板の電極のパターンの平面図、（ｂ）は
トランスの断面図を、それぞれ示す。
【図４】本発明の第２実施の形態例の径方向対称振動モ
ード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。
ード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実施の形態例の径方向対称振動モ
ードを利用する積層型圧電トランスにおける入出力側の
電極面積比とトランスの変成比の関係を示すグラフであ
る。
ードを利用する積層型圧電トランスにおける入出力側の
電極面積比とトランスの変成比の関係を示すグラフであ
る。
【図６】従来の径方向対称振動モードを利用する積層型
圧電トランスの模式的斜視図である。
圧電トランスの模式的斜視図である。
１ 圧電セラミック円板 ２ 入力側の電極 ３ 出力側の電極 ４ 端面 ５ 支持部 ６ リード線 ７ リード線 ８ 分極方向 ９ 構造体
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電セラミック円板を厚み方向に分極
し、前記圧電セラミック円板の両面に変成比に応じる面
積比で入力用電極と出力用電極を設け、複数枚の前記圧
電セラミック円板を積層し、径方向対称振動モードを利
用することを特徴とする積層型圧電トランス。 - 【請求項２】 前記圧電セラミック円板の両端面の中心
を支持部とすることを特徴とする請求項１記載の積層型
圧電トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10124836A JPH11317553A (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 |
|---|---|---|---|
| JP10124836A JPH11317553A (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 積層型圧電トランス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317553A true JPH11317553A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=14895302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10124836A Withdrawn JPH11317553A (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 積層型圧電トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11317553A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100388264B1 (ko) * | 2000-05-03 | 2003-06-19 | 김희진 | 다중분활 및 동일 분극방향의 고효율 압전 변압기 |
| US6614144B2 (en) * | 2001-10-04 | 2003-09-02 | Force International, Corp. | Multilayer piezoelectric transformer |
| US6617757B2 (en) * | 2001-11-30 | 2003-09-09 | Face International Corp. | Electro-luminescent backlighting circuit with multilayer piezoelectric transformer |
| US7202592B2 (en) | 2003-05-16 | 2007-04-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric transformer, power supply circuit and lighting unit using the same |
-
1998
- 1998-05-07 JP JP10124836A patent/JPH11317553A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100388264B1 (ko) * | 2000-05-03 | 2003-06-19 | 김희진 | 다중분활 및 동일 분극방향의 고효율 압전 변압기 |
| US6614144B2 (en) * | 2001-10-04 | 2003-09-02 | Force International, Corp. | Multilayer piezoelectric transformer |
| US6617757B2 (en) * | 2001-11-30 | 2003-09-09 | Face International Corp. | Electro-luminescent backlighting circuit with multilayer piezoelectric transformer |
| US7202592B2 (en) | 2003-05-16 | 2007-04-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric transformer, power supply circuit and lighting unit using the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5892318A (en) | Piezoelectric transformer with multiple output | |
| Du et al. | High-power, multioutput piezoelectric transformers operating at the thickness-shear vibration mode | |
| JP2001339107A (ja) | 蛍光灯用圧電トランス | |
| US5675208A (en) | Lithium niobate piezoelectric transformer operating in thickness-shear mode | |
| JPH11317553A (ja) | 積層型圧電トランス | |
| JPH11317552A (ja) | 積層型圧電トランス | |
| EP1158586A1 (en) | Piezoelectric transformer | |
| JPH11354855A (ja) | 積層型圧電トランス | |
| JP3022373B2 (ja) | 圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP3659309B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP4312853B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP4102504B2 (ja) | 圧電トランスおよびその使用方法 | |
| JP3673433B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP4747540B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP2004259947A (ja) | 圧電トランス素子 | |
| JP2001210891A (ja) | 積層型圧電トランス | |
| JP2000315828A (ja) | 圧電トランス | |
| JPH10270767A (ja) | 圧電トランス | |
| JP2001156353A (ja) | 圧電トランス | |
| JP4743935B2 (ja) | 圧電トランスおよびａｄコンバータ | |
| WO2001076064A2 (en) | Die layout for saw devices and associated methods | |
| JP4160658B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP2005005683A (ja) | 圧電トランスとそれを用いた電源回路及び照明装置 | |
| JP2001068753A (ja) | 圧電トランス | |
| JPH118420A (ja) | 圧電トランス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050414 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060616 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070116 |