JPS639673B2 - - Google Patents
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- JPS639673B2 JPS639673B2 JP55044315A JP4431580A JPS639673B2 JP S639673 B2 JPS639673 B2 JP S639673B2 JP 55044315 A JP55044315 A JP 55044315A JP 4431580 A JP4431580 A JP 4431580A JP S639673 B2 JPS639673 B2 JP S639673B2
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- piezoelectric transformer
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- piezoelectric
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- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 19
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
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- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/40—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and electrical output, e.g. functioning as transformers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Electric Clocks (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、圧電トランスの構造に関するもので
あり、圧電トランスの低周波小型化を図ることを
目的とするものである。
あり、圧電トランスの低周波小型化を図ることを
目的とするものである。
圧電トランスは共振周波数で励振され、共振周
波数において最も昇圧比がとれるものである。そ
の共振周波数に着目した集中定数等価回路を第１
図に示す。図においてＬは等価インダクタンス、
Ｃは等価容量、Ｒは等価共振抵抗、Cp1は駆動部
の並列容量、Cp2は発電部分の並列容量で、ｎは
変成比である。変成比を大きくとるために一般に
Cp1≫Cp2となつている。
波数において最も昇圧比がとれるものである。そ
の共振周波数に着目した集中定数等価回路を第１
図に示す。図においてＬは等価インダクタンス、
Ｃは等価容量、Ｒは等価共振抵抗、Cp1は駆動部
の並列容量、Cp2は発電部分の並列容量で、ｎは
変成比である。変成比を大きくとるために一般に
Cp1≫Cp2となつている。
このような圧電トランスは、巻線型トランスに
比較して (1) 小型化が図れる (2) 不燃化ができる (3) 電磁誘導がない など数多くの特長を備えており、さかんに実用化
が進められている。
比較して (1) 小型化が図れる (2) 不燃化ができる (3) 電磁誘導がない など数多くの特長を備えており、さかんに実用化
が進められている。
第２図に従来の圧電トランスの代表的な構造を
示す。図について説明すると、右半分２１は厚み
方向に分極された圧電トランスの駆動部で、その
上下面に電極２３，２４が設けられている。また
左半分２２は長さ方向に分極された圧電トランス
の発電部分で、その右端に電極２５が設けられて
いる。このような従来の圧電トランスは縦振動モ
ードの基本１次または２次共振を利用するもの
で、数十〜数百ＫHzで使用されているが、例え
ば、腕時計用にEL素子をを駆動する場合のよう
に数ＫHzまたはそれ以下の周波数で使用する小型
の圧電トランスの要求に対しては、従来の圧電ト
ランスで実現するには寸法が大きくなりすぎて要
求を満足することは不可能であつた。
示す。図について説明すると、右半分２１は厚み
方向に分極された圧電トランスの駆動部で、その
上下面に電極２３，２４が設けられている。また
左半分２２は長さ方向に分極された圧電トランス
の発電部分で、その右端に電極２５が設けられて
いる。このような従来の圧電トランスは縦振動モ
ードの基本１次または２次共振を利用するもの
で、数十〜数百ＫHzで使用されているが、例え
ば、腕時計用にEL素子をを駆動する場合のよう
に数ＫHzまたはそれ以下の周波数で使用する小型
の圧電トランスの要求に対しては、従来の圧電ト
ランスで実現するには寸法が大きくなりすぎて要
求を満足することは不可能であつた。
本発明は上記欠点を除去し数百Hz〜数十ＫHzに
おいて小型の圧電トランスを提供せんとするもの
である。本発明は原理的に第３図に示すように厚
み方向に分極された磁器板で上下面に電極３４，
３５が形成されており長さ方向に伸び振動する横
効果低インピーダンス振動子３１と、長さ方向に
分極された磁器板で片面端部に電極３６，３７が
形成されており長さ方向に伸び振動する縦効果高
インピーダンス振動子３２とを第３図イまたは同
図ロに示すように硬質絶縁基板３３に接着し、駆
動部を横効果振動子３１、発電部を縦効果振動子
３２として屈曲振動モードを利用することを特徴
とするものである。屈曲振動モードを利用する場
合、振動子として金属板を用いることもできる
が、発電部の電極配置から見て、金属板による電
界のもれが生じる可能性がある。しかし本発明の
ように硬質絶縁基板を用いれば、そのような電界
のもれはなく有効に出力をとり出せる。
おいて小型の圧電トランスを提供せんとするもの
である。本発明は原理的に第３図に示すように厚
み方向に分極された磁器板で上下面に電極３４，
３５が形成されており長さ方向に伸び振動する横
効果低インピーダンス振動子３１と、長さ方向に
分極された磁器板で片面端部に電極３６，３７が
形成されており長さ方向に伸び振動する縦効果高
インピーダンス振動子３２とを第３図イまたは同
図ロに示すように硬質絶縁基板３３に接着し、駆
動部を横効果振動子３１、発電部を縦効果振動子
３２として屈曲振動モードを利用することを特徴
とするものである。屈曲振動モードを利用する場
合、振動子として金属板を用いることもできる
が、発電部の電極配置から見て、金属板による電
界のもれが生じる可能性がある。しかし本発明の
ように硬質絶縁基板を用いれば、そのような電界
のもれはなく有効に出力をとり出せる。
以下に実施例を用いて具体的に説明する。
「実施例 １」
音片を利用した圧電トランスの例を第４図に示
す。第４図において硬質絶縁基板４１の屈曲振動
モードの振動節点をワイヤー４２で支持し、ワイ
ヤーの他端は金属枠４３に固定されている。さら
に硬質絶縁基板４１の表面に横効果低インピーダ
ンス磁器板４４および縦効果高インピーダンス磁
器板４５を接着し、前者を駆動部、後者を発電部
とした構造の屈曲モード圧電トランスである。こ
こで硬質絶縁基板４１としてガラスを用い圧電磁
器板として東北金属製NEPEC21（k31＝0.38，k33
＝0.73，εT 11／ε0＝1960，εT 33／ε0＝1850）を用い
た。そして圧電トランスの共振周波数0を1.0K
Hz、入力電圧3.0V、入力電流500μAに設定した時
の昇圧比の周波数特性を第５図に示す。図から昇
圧比50以上が容易に得られることがわかり、EL
素子の駆動用などの応用が十分に可能である。
す。第４図において硬質絶縁基板４１の屈曲振動
モードの振動節点をワイヤー４２で支持し、ワイ
ヤーの他端は金属枠４３に固定されている。さら
に硬質絶縁基板４１の表面に横効果低インピーダ
ンス磁器板４４および縦効果高インピーダンス磁
器板４５を接着し、前者を駆動部、後者を発電部
とした構造の屈曲モード圧電トランスである。こ
こで硬質絶縁基板４１としてガラスを用い圧電磁
器板として東北金属製NEPEC21（k31＝0.38，k33
＝0.73，εT 11／ε0＝1960，εT 33／ε0＝1850）を用い
た。そして圧電トランスの共振周波数0を1.0K
Hz、入力電圧3.0V、入力電流500μAに設定した時
の昇圧比の周波数特性を第５図に示す。図から昇
圧比50以上が容易に得られることがわかり、EL
素子の駆動用などの応用が十分に可能である。
「実施例 ２」
音叉を利用した圧電トランスの例を第６図に示
す。図において６１はガラスからなる音叉であ
り、横効果低インピーダンス磁器板６２および縦
効果高インピーダンス磁器板６３を音叉６１に接
着した圧電トランスを示す。６４，６５は駆動端
子、６６，６７は出力端子である。このような音
叉を利用しても実施例１とまつたく同様の特性が
得られ、また音片に比べて支持が容易であるとい
う長所がある。さらに第７図に示すような面垂直
振動をする平板音叉を利用した場合にも同様の特
性が得られる。
す。図において６１はガラスからなる音叉であ
り、横効果低インピーダンス磁器板６２および縦
効果高インピーダンス磁器板６３を音叉６１に接
着した圧電トランスを示す。６４，６５は駆動端
子、６６，６７は出力端子である。このような音
叉を利用しても実施例１とまつたく同様の特性が
得られ、また音片に比べて支持が容易であるとい
う長所がある。さらに第７図に示すような面垂直
振動をする平板音叉を利用した場合にも同様の特
性が得られる。
「実施例 ３」
面垂直振動をするＳ字形振動子を利用した圧電
トランスの例を第８図に示す。図において、８１
はガラスからなるＳ字形屈曲振動子、８２，８３
はそれぞれ先の実施例で示した低インピーダンス
磁器板および高インピーダンス磁器板であり、８
４，８５は駆動端子、８６，８７は出力端子であ
る。また図中の矢印は振動方向を示す。このよう
なＳ字形振動子を利用した圧電トランスは音片、
音叉よりさらに低周波化が可能であり、実施例１
と同様の特性が得られる。
トランスの例を第８図に示す。図において、８１
はガラスからなるＳ字形屈曲振動子、８２，８３
はそれぞれ先の実施例で示した低インピーダンス
磁器板および高インピーダンス磁器板であり、８
４，８５は駆動端子、８６，８７は出力端子であ
る。また図中の矢印は振動方向を示す。このよう
なＳ字形振動子を利用した圧電トランスは音片、
音叉よりさらに低周波化が可能であり、実施例１
と同様の特性が得られる。
以上の実施例では、駆動用に使用する横効果低
インピーダンス振動子を硬質絶縁基板の片面だけ
に接着していたが、この振動子を硬質絶縁基板の
両面に接着し、一方の横効果振動子が伸びた時、
他方の横効果振動子が縮むように結線すればさら
に昇圧特性のすぐれた屈曲振動モード圧電トラン
スが実現できる。両面駆動の一実施例を第９図に
示す。硬質絶縁基板９１を挾んで、矢印の方向に
分極された横効果低インピーダンス磁器板９２を
２枚接着し、それらを並列接続して駆動端子９
４，９５をとり出し、発電部として縦効果高イン
ピーダンス磁器板９３を接着して出力端子９６，
９７をとり出した構造である。このような構造を
用いることにより、第３図に示した構造の圧電ト
ランスよりさらに昇圧比の増大を図ることができ
るばかりか、屈曲振動モードより高周波側に出る
縦振動モードによるスプリアスを抑圧することも
可能となる。さらに第９図ロに示すように縦効果
高インピーダンス磁器板９３を２枚用い、一方の
縦効果磁器板が伸び、他方が縮んだ時に同相の出
力がとり出せるように分極方向（矢印）を定め電
気的結線を行なうと、第９図イの構造よりさらに
出力インピーダンスが低下して負荷に対する安定
性が向上し、また第９図イの場合と同様に縦振動
モードによるスプリアスの抑圧も可能である。
インピーダンス振動子を硬質絶縁基板の片面だけ
に接着していたが、この振動子を硬質絶縁基板の
両面に接着し、一方の横効果振動子が伸びた時、
他方の横効果振動子が縮むように結線すればさら
に昇圧特性のすぐれた屈曲振動モード圧電トラン
スが実現できる。両面駆動の一実施例を第９図に
示す。硬質絶縁基板９１を挾んで、矢印の方向に
分極された横効果低インピーダンス磁器板９２を
２枚接着し、それらを並列接続して駆動端子９
４，９５をとり出し、発電部として縦効果高イン
ピーダンス磁器板９３を接着して出力端子９６，
９７をとり出した構造である。このような構造を
用いることにより、第３図に示した構造の圧電ト
ランスよりさらに昇圧比の増大を図ることができ
るばかりか、屈曲振動モードより高周波側に出る
縦振動モードによるスプリアスを抑圧することも
可能となる。さらに第９図ロに示すように縦効果
高インピーダンス磁器板９３を２枚用い、一方の
縦効果磁器板が伸び、他方が縮んだ時に同相の出
力がとり出せるように分極方向（矢印）を定め電
気的結線を行なうと、第９図イの構造よりさらに
出力インピーダンスが低下して負荷に対する安定
性が向上し、また第９図イの場合と同様に縦振動
モードによるスプリアスの抑圧も可能である。
なお、以上の実施例では縦効果振動子として第
１０図イに示すように磁器板１０１の同一平面上
の端部に電極１０２，１０３を設けた構造を示し
たが、第１０図ロに示すように磁器板１０４の端
面に電極１０５，１０６を設けた構造でも同様の
効果が得られる。また本発明はアース端子を共通
にして３端子の圧電トランスとしても実現可能で
ある。
１０図イに示すように磁器板１０１の同一平面上
の端部に電極１０２，１０３を設けた構造を示し
たが、第１０図ロに示すように磁器板１０４の端
面に電極１０５，１０６を設けた構造でも同様の
効果が得られる。また本発明はアース端子を共通
にして３端子の圧電トランスとしても実現可能で
ある。
以上の実施例から明らかなように、本発明に従
うと数百Hz〜数十ＫHzにおいて小形の圧電トラン
スが製造可能となり工業的価値も多大である。
うと数百Hz〜数十ＫHzにおいて小形の圧電トラン
スが製造可能となり工業的価値も多大である。
第１図は圧電トランスの一般的な等価回路を示
し、Ｌは等価インダクタンス、Ｃは等価容量、Ｒ
は等価共振抵抗、Cp1は駆動部の並列容量、Cp2は
発電部分の並列容量、ｎは変成比である。第２図
は従来の圧電トランスの構造を示す図であり、２
１は厚み方向に分極した圧電セラミツクからなる
駆動部、２２は長さ方向に分極した圧電セラミツ
クからなる発電部、２３，２４，２５は電極であ
る。第３図は本発明の圧電トランスの原理的な構
造を示す図であり、３１は厚み方向に分極した圧
電セラミツクからなる駆動部、３２は長さ方向に
分極した圧電セラミツクからなる発電部、３３は
硬質絶縁基板、３４，３５，３６，３７は電極で
ある。第４図は本発明の実施例１の圧電トランス
の構造を示す図であり、４１は硬質絶縁基板、４
２は支持ワイヤー、４３は金属枠、４４は厚み方
向に分極した圧電セラミツクからなる駆動部、４
５は長さ方向に分極した圧電セラミツクからなる
発電部である。第５図は、実施例１の圧電トラン
スの昇圧比周波数特性を示す図である。第６図は
本発明の実施例２の圧電トランスの構造を示す図
であり、６１はガラス音叉、６２は厚み方向に分
極した圧電セラミツクからなる駆動部、６３は長
さ方向に分極した圧電セラミツクからなる発電
部、６４，６５は駆動端子、６６，６７は出力端
子である。第７図は平板音叉を用いた圧電トラン
スの構造を示す図であり、７１はガラス平板音
叉、７２は厚み方向に分極した圧電セラミツクか
らなる駆動部、７３は長さ方向に分極した圧電セ
ラミツクからなる発電部、７４，７５は駆動端
子、７６，７７は出力端子である。第８図は本発
明の実施例４の圧電トランスの構造を示す図であ
り、８１はＳ字形ガラス振動子、８２は厚み方向
に分極した圧電セラミツクからなる駆動部、８３
は長さ方向に分極した圧電セラミツクからなる発
電部、８４，８５は駆動端子、８６，８７は出力
端子、矢印は振動方向を示す。第９図イ、ロは縦
振動モードを抑圧した本発明の圧電トランスの構
造を示す図であり、９１はガラス板、９２は厚み
方向に分極した圧電セラミツクからなる駆動部、
９３は長さ方向に分極した圧電セラミツクからな
る発電部、９４，９５は駆動端子、９６，９７は
出力端子、矢印は分極方向を示す。第１０図イ
は、磁器板１０１の同一平面上の端部に電極１０
２，１０３を設けた縦効果振動子、ロは磁器板１
０４の端面に電極１０５，１０６を設けた縦効果
振動子を示し、矢印は分極方向を示す。
し、Ｌは等価インダクタンス、Ｃは等価容量、Ｒ
は等価共振抵抗、Cp1は駆動部の並列容量、Cp2は
発電部分の並列容量、ｎは変成比である。第２図
は従来の圧電トランスの構造を示す図であり、２
１は厚み方向に分極した圧電セラミツクからなる
駆動部、２２は長さ方向に分極した圧電セラミツ
クからなる発電部、２３，２４，２５は電極であ
る。第３図は本発明の圧電トランスの原理的な構
造を示す図であり、３１は厚み方向に分極した圧
電セラミツクからなる駆動部、３２は長さ方向に
分極した圧電セラミツクからなる発電部、３３は
硬質絶縁基板、３４，３５，３６，３７は電極で
ある。第４図は本発明の実施例１の圧電トランス
の構造を示す図であり、４１は硬質絶縁基板、４
２は支持ワイヤー、４３は金属枠、４４は厚み方
向に分極した圧電セラミツクからなる駆動部、４
５は長さ方向に分極した圧電セラミツクからなる
発電部である。第５図は、実施例１の圧電トラン
スの昇圧比周波数特性を示す図である。第６図は
本発明の実施例２の圧電トランスの構造を示す図
であり、６１はガラス音叉、６２は厚み方向に分
極した圧電セラミツクからなる駆動部、６３は長
さ方向に分極した圧電セラミツクからなる発電
部、６４，６５は駆動端子、６６，６７は出力端
子である。第７図は平板音叉を用いた圧電トラン
スの構造を示す図であり、７１はガラス平板音
叉、７２は厚み方向に分極した圧電セラミツクか
らなる駆動部、７３は長さ方向に分極した圧電セ
ラミツクからなる発電部、７４，７５は駆動端
子、７６，７７は出力端子である。第８図は本発
明の実施例４の圧電トランスの構造を示す図であ
り、８１はＳ字形ガラス振動子、８２は厚み方向
に分極した圧電セラミツクからなる駆動部、８３
は長さ方向に分極した圧電セラミツクからなる発
電部、８４，８５は駆動端子、８６，８７は出力
端子、矢印は振動方向を示す。第９図イ、ロは縦
振動モードを抑圧した本発明の圧電トランスの構
造を示す図であり、９１はガラス板、９２は厚み
方向に分極した圧電セラミツクからなる駆動部、
９３は長さ方向に分極した圧電セラミツクからな
る発電部、９４，９５は駆動端子、９６，９７は
出力端子、矢印は分極方向を示す。第１０図イ
は、磁器板１０１の同一平面上の端部に電極１０
２，１０３を設けた縦効果振動子、ロは磁器板１
０４の端面に電極１０５，１０６を設けた縦効果
振動子を示し、矢印は分極方向を示す。
Claims (1)
- １ 厚み方向に分極された磁器板の上下面に電極
を有し、長さ方向に伸び振動する横効果低インピ
ーダンス振動子と、長さ方向に分極された磁器板
の片面端部に電極を有し、長さ方向に伸び振動す
る縦効果高インピーダンス振動子とを硬質絶縁基
板に接着し、駆動端子を前記横効果振動子から、
また出力端子を前記縦効果振動子から取り出し、
屈曲モードを利用することを特徴とする圧電トラ
ンス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4431580A JPS56140683A (en) | 1980-04-04 | 1980-04-04 | Piezoelectric transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4431580A JPS56140683A (en) | 1980-04-04 | 1980-04-04 | Piezoelectric transformer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56140683A JPS56140683A (en) | 1981-11-04 |
| JPS639673B2 true JPS639673B2 (ja) | 1988-03-01 |
Family
ID=12688047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4431580A Granted JPS56140683A (en) | 1980-04-04 | 1980-04-04 | Piezoelectric transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56140683A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6152162A (ja) * | 1984-08-21 | 1986-03-14 | Canon Inc | 電源装置 |
| JPS6154685A (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-18 | Canon Inc | 電源装置 |
| CN103258628B (zh) * | 2013-06-03 | 2016-01-06 | 国网新疆电力公司博尔塔拉供电公司 | 电力变压器降噪系统 |
-
1980
- 1980-04-04 JP JP4431580A patent/JPS56140683A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56140683A (en) | 1981-11-04 |
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