JPS61139284A - 圧電振動子の駆動方法 - Google Patents

圧電振動子の駆動方法

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JPS61139284A
JPS61139284A JP59261363A JP26136384A JPS61139284A JP S61139284 A JPS61139284 A JP S61139284A JP 59261363 A JP59261363 A JP 59261363A JP 26136384 A JP26136384 A JP 26136384A JP S61139284 A JPS61139284 A JP S61139284A
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JP
Japan
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piezoelectric vibrator
parallel
series
resonance
power source
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Pending
Application number
JP59261363A
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English (en)
Inventor
Hidenori Okuyama
奥山 英憲
Takemasa Satou
壮征 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Misuzu Erie Co Ltd
Original Assignee
Misuzu Erie Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/802Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発音体、振動型ポンプ、振動型ファン等に使用
される圧電振動子の駆動方法に関する。
〔従来の技術〕
セラミックスまたは高分子材料等で作られた1枚の圧電
体の両面に電極を設けてなる圧電振動子または2枚以上
の圧電体を貼り合わせ、その貼り合わせ面及び両面にそ
れぞれ電極を設けてなる圧電振動子は、その振動を利用
する発音体、ポンプ。
ファン等に使用されている。
従来方法は、第6図示のように圧電振動子1の電極2.
3間に交流電源4の電圧Eを印加して圧電振動子1を振
動させ駆動させていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら従来方法では、圧電振動子lを駆動するの
に比較的高い交流電圧または大きな交流電流を必要とす
るという問題点があった。
〔発明の概要〕
本発明方法は上記の問題点を解決するためになされたも
のであって、その第1方法は第1.第3図示のように圧
電振動子1の電極2.3間に交流電源゛4より得た電圧
を印加して圧電振動子lを駆動する方法において、圧電
振動子1に共振コイル5を直列または並列に接続して電
気的直列または並列共振回路を形成し、圧電振動子1を
電気的に共振駆動するようにしたものである。
このように圧電振動子1の静電容量と共振コイル5で直
列共振回路または並列共振回路を形成し、この共振回路
を交流電源4例えば商用電源の周波数F=50Hzまた
は60Hzで共振させることにより圧電振動子lを共振
させない従来の場合よりも大幅に低い交流電圧または小
さい電流で駆動出力を低下させることなく駆動すること
ができる。
第2方法は第4図示のように圧電振動子1の電極2.3
間に交流電m4より得た電圧を印加して圧電振動子lを
駆動する方法において、圧電振動子1に共振コイル5と
抵抗6を直列または並列に接続して電気的直列または並
列共振回路を形成し、圧電振動子1を電気的に共振駆動
するようにしたものである。
このように圧電振動子1の静電容量と共振コイル5と抵
抗6で直列共振回路または並列共振回路を形成し、この
共振回路を交流電源4の周波数例えばF=50Hzまた
は60Hzで共振させる場合において、抵抗6により共
振時のQ値を低くして共振幅を広くすることにより周波
数が異なる地域にも適用を可能とし、・かつ圧電振動子
1を共振させない従来の場合よりも低い交流電圧または
小さい電流で駆動出力を低下させることなく50Hz、
 60Hzのいずれの電源でも周波数変換機を使用せず
に駆動ゝすることができる。
このように圧電振動子lの静電容量と共振コイル5で、
または当該静電容量と共振コイル5と抵抗6とで直列共
振回路または並列共振回路を形成し、共振駆動すること
により低い交流電圧または小さい電流で駆動することが
できる。
〔発明の詳細な説明〕
第1図(al 、 (blはそれぞれ1個の圧電振動子
を駆動する本発明の第1方法を実施するための回路図で
ある。
第1図(a) 、 (b)において1は複数枚のセラミ
ックス系′または有機系の圧電体7を貼り合わせ、その
貼り合わせ面及び両面にそれぞれ電極2.3を設けてな
る積層型の圧電振動子、例えば2枚の圧電体7.7を用
いた2層型(バイモルフ型)のものである。圧電振動子
1は1枚の圧電体の両面に電極を設けてなる単層型のも
のであってもよい。4は交流電源である。
第1方法は圧電振動子lをコンデンサと見なして共振コ
イル5とで共振回路を形成し、圧電振動子1を電気的に
共振駆動するものである。
第1図(alは1個の圧電振動子1と共振コイル5を直
列に接続した場合、第1図(b)は並列に接続した場合
で、それぞれ電気的直列共振回路及び並列共振回路を形
成する。
電気的共振周波数をF、ヘルツ、圧電振動子lの静電容
量をCファラッド1共振コイル5のインダクタンスをL
ヘンリーとし、回路損失抵抗を無視すると、共振周波数
F、は で表される。
(1)式の3変数のうち2変数が与えられれば1変数は
計算できる。
圧電振動子1の静電容量Cはその寸法及び貼り合わせ枚
数によって定まり、また交流電源4の周波数Fも商用電
源を使用すれば、F=50Hzまたは60Hzとわかっ
ているので(11式よりインダクタンスLを求めること
ができる。
このようにして求めたインダクタンスLの共振ゝコイル
5を用いて電気的直列共振回路または並列共振回路を形
成すると、その直列共振特性及び並列共振特性は第2図
(a)及び由)の如くなり、回路電流Iは直列共振の場
合、最大となり、並列共振の場合最小となる。
直列共振駆動の場合は印加電圧Eが一定で回路電流■が
共振させない従来の場合よりも大幅に大きくなるので、
共振させない従来の場合の駆動出力よりも大幅に大きな
駆動出力を得ることができる。このことは従来の駆動出
力と同一出力を得るのに印加電圧Eの大きさを従来より
も大幅に低くてき゛、低電圧電源を用いることができる
ことを意味する。換言すれば圧電振動子1を従来よりも
低い交流電圧で駆動出力を低下させることなく駆動する
ことができる。
また並列共振駆動の場合は印加電圧Eが一定で回路電流
Iが共振させない従来の場合よりも大幅に小さくなるの
で、圧電振動子1を従来の回路電流よりも大幅に小さい
電流で駆動出力を低下させることなく駆動することがで
きる。
第3図(al 、 (b)はそれぞれ複数個の圧電振動
子を駆動する本発明の第1方法を実施するための回路図
である。
このように複数個の圧電振動子1の並列回路に共振コイ
ル5を直列または並列に接続して電気的直列または並列
共振回路を形成すれば、複数個の圧電振動子1を交流型
a4で共振駆動することができる。
交流電源4に商用電源を用いて周波数F=50Hzまた
は60Hzに共振させた場合、第2図(al 、 (b
l示の共振特性から明らかなように共振周波数F、=F
=5011zまたは60Hzからずれると、急激にQ値
が低下するので、50Hzまたは60Hzの電源でしか
圧電振動子1を駆動できない。50Hz、 60Hzの
いずれの電源でも駆動できるようにするためには特別に
周波数変換機が必要である。
そこで、抵抗を用いて共振時のQ値を低くすると、共振
幅が広がり、50Hz、 60Hzのいずれの電源でも
周波数変換機を用いることなく圧電振動子lを駆動でき
る。
第4図(a) 、 (b)はそれぞれ1個の圧電振動子
を駆動する本発明の第2方法を実施するための回路図で
、50Hz、 60Hzのいずれの電源でも駆動できる
ようにしたものである。
第4図(alは第1図(alにおいて抵抗6を直列に接
続した場合、第4図(blは第1図(blにおいて抵抗
6を並列に接続した場合である。
この共振回路を商用電源4の周波数F=50Hzと60
Hzの間の周波数、例えば55Hzに設定し、抵抗6の
抵抗値を適当に選定することにより共振時のQ値を低く
して共振幅を広げれば、第5図+alの直列共振特性及
び第5図(b)の並列共振特性を得ることができ、50
Hz、 60Hzのいずれの電源でも周波数変換機を用
いることなく圧電振動子1を駆動できるものである。
直列共振駆動の場合は直列共振現象を利用しているので
、共振させない従来の場合よりも回路電流Iを大きくで
きるから、従来よりも低い交流電圧で駆動出力を低下さ
せることなく圧電振動子1を駆動することができ、また
並列共振駆動の場合は並列共振現象を利用しているので
、共振させない場合よりも回路電流Iを小さくできるか
ら、従来よりも小さい回路電流で駆動出力を低下させる
ことなく圧電振動子1を駆動することができることは明
らかである。
この第2方法は第3図(al 、 (b)の回路におい
ても適用することができ、複数個の圧電振動子1を50
Hz、 60Hzのいずれの電源でも駆動することがで
きる。
本発明方法は共振コイル5を用いているので、交流電源
4に混入する雑音インパルスを整形できるから、異音を
発生することなく、圧電振動子を駆動することができる
。従って必ずしも正弦波の電源を用いる必要はなく、矩
形波のような電源を用いても異音を発生せず、かつ圧電
振動子に機械的悪影響を与えるパルスショックを防ぐこ
とができる。
本発明方法は圧電振動子を用いたポンプ、ファン、発音
体等の駆動にも応用できることは勿論である。
上述のように本発明の第1方法によれば圧電振動子lの
静電容量と共振コイル5で直列共振回路または並列共振
回路を形成し、この共振回路を交流電源4の周波数で共
振させることにより圧電振動子1を共振させない従来の
場合よりも大幅に低い交流電圧または小さい電流で駆動
出力を低下させることなく駆動することができる。
第2方法によれば圧電振動子1の静電容量と共振コイル
5と抵抗6で直列共振回路または並列共振回路を形成し
、この共振回路を使用する交流電源4の中間周波数に設
定し、抵抗6により共振時のQ゛値を低くして共振幅を
広くすることにより周波数の異なる交流電源でも周波数
変換機を使用せずに駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(al 、 fb)はそれぞれ1個の圧電振動子
を駆動する本発明の第1方法を実施するための回路図で
、第1図(alは1個の圧電振動子と共振コイルを直列
に接続した場合、第1図(blは並列に接続した場合の
回路例である。第2図(a) 、 (b)はそれぞれ第
1図(al 、 (blの回路の共振特性曲線図、第3
図(a)。 (blはそれぞれ複数個の圧電振動子を駆動する本発明
の第1方法を実施するための回路図で、第3図fa)は
複数個の圧電振動子の並列回路に直列共振コイルを直列
に接続した場合、第3図山)は並列に接続した場合の回
路図である。第4図(a) 、 (b)はそれぞれ1個
の圧電振動子を駆動する本発明の第2方法を実施するた
めの回路図で、第4図(alは1個の圧電振動子と共振
コイルと抵抗を直列に接続した場合、第4図(blは並
列に接続した場合の回路例である。第5図(al 、 
(b)はそれぞれ第4図(a) 、 (b)の回路の共
振特性曲線図、第6図は従来方法の説明用回路図である
。 ■・・・・・・圧電振動子、2.3・・・・・・電極、
4・・・・・・商用電源、5・・・・・・共振コイル、
6・・・・・・抵抗。 (El) (b) 答2目      淳2圓 (a)          0.) 50Lt−1160Hz         50>(z
BθGHz答g目 (a) (b) 箋5自     $、+目 (a)         (h) 淳θ目

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧電振動子の電極間に交流電源より得た電圧を印
    加して圧電振動子を駆動する方法において、圧電振動子
    に共振コイルを直列または並列に接続して電気的直列ま
    たは並列共振回路を形成し、圧電振動子を電気的に共振
    駆動するようにしたことを特徴とする圧電振動子の駆動
    方法。
  2. (2)圧電振動子の電極間に交流電源より得た電圧を印
    加して圧電振動子を駆動する方法において、圧電振動子
    に共振コイルと抵抗を直列または並列に接続して電気的
    直列または並列共振回路を形成し、圧電振動子を電気的
    に共振駆動するようにしたことを特徴とする圧電振動子
    の駆動方法。
JP59261363A 1984-12-10 1984-12-10 圧電振動子の駆動方法 Pending JPS61139284A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5083056A (en) * 1989-03-14 1992-01-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Displacement generating apparatus
US6459190B1 (en) 2000-08-11 2002-10-01 Piezomotor Uppsala Ab Switched actuator control

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5946692A (ja) * 1982-09-10 1984-03-16 日本電気株式会社 振動子駆動回路

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