KR0172471B1 - 압전 변압기 - Google Patents

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히로요 하까마따
다께시 이노우에
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가네꼬 히사시
니뽄 덴끼 가부시끼 가이샤
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Abstract

길이 방향에서의 길이방향 진동을 감소시키기 위해 압전 횡단 진동 모드에서 동작 가능한 제1 및 제2구동 블록 및, 제1 및 제2구동 블록간에 발생되고 길이방향 진동에 응답하여 압전 길이방향 진동 모드에서 동작 가능한 전압 발생 블록을 포함하는 압전 변압기에서, 전압 발생 블록은 압전 길이 방향 진동 모드에 의해 출력 전압을 발생시키는 제1 및 제2전압 발생부와, 제1 및 제2전압 발생부간에 발생된 1차 전압 발생부 및, 전압 발생 블록의 양측에 발생된 제1 및 제2의 2차 전압 발생부를 포함한다. 제1 및 제2구동 블록에는 제1 및 제2입력 단자를 통해 a.c. 전압이 공통으로 공급된다. 1차와 제1 및 제2의 2차 전압발생부는 제1 및 제2출력 단자를 통해 출력 전압을 전달한다.

Description

압전 변압기
제1도는 종래의 압전 변압기(conventional piezoelectric transformer)의 투시도.
제2도는 제1도의 라인 A1-A1을 따라 취해진 단면도.
제3도는 제1도에 도시된 압전 변압기의 변위 분포(displacement distribution) 도시도.
제4도는 본 발명의 제1 실시예 따른 압전 변압기의 투시도.
제5도는 제4도의 라인 A2-A2를 따라 취해진 단면도.
제6도는 제4도에 도시된 압전 변압기의 변위 분포 도시도.
제7도는 제5도의 라인 A3-A3를 따라 취해진 단면도.
제8도는 제5도의 라인 A4-A4를 따라 취해진 단면도.
제9도는 제5도의 라인 A5-A5를 따라 취해진 단면도.
제10도는 제4도에 도시된 압전 변압기의 공진 주파수에 의해 규정된 집중 상수 등가 회로(lumped constant equivalent circuit) 도시도.
제11도는 대안의 전원 유닛, 제4도에 도시된 압전 변압기 및, 부하간의 접속 관계를 설명한 회로 장치 도시도.
제12도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압전 변압기의 투시도.
제13도는 제12도의 라인 A2'-A2'를 따라 취해진 단면도.
제14도는 제12도의 라인 A6-A6를 따라 취해진 단면도.
제15도는 제12도의 라인 A7-A7를 따라 취해진 단면도.
제16도는 제12도의 라인 A8-A8를 따라 취해진 단면도.
제17도는 본 발명의 제3실시예에 따른 압전 변압기의 평면도.
제18도는 제17도의 라인 A2-A2를 따라 취해진 단면도.
제19도는 제17도의 라인 A9-A9를 따라 취해진 단면도.
제20도는 제17도의 라인 A10-A10를 따라 취해진 단면도.
제21도는 제17도의 라인 A11-A11를 따라 취해진 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 압전판 부재 31 : 제1구동 블록
32 : 제2구동 블록 33 : 전압 발생 블록
34-1 내지 34-5 : 압전홈 35-1 내지 35-4 : 내부전극
36-1 및 36-2 : 외부전극 38 : 출력단자
[발명의 배경]
본 발명은 소형이면서도 고전압을 발생시킬 수 있는 압전 변압기( piezoelect ric transformer)에 관한 것이다. 이러한 압전 변압기는 텔레비젼 유닛의 편향 장치용 고 전압 발생회로와 복사기의 대전 장치(electrification device)에 특히 유용하다.
이러한 압전 변압기는 압전판 부재(piezoelectric plate member)의 사용에 의해 제조된다. 즉, 제1 및 제2구동 블록이 압전판 부재의 양 측면에 발생된다. 각각의 제1 및 제2구동 블록에는 제1 및 제2입력단자를 통해 a.c. 입력전압이 공급된다. 각각의 제1 및 제2구동 블록은 압전판 부재의 길이 방향으로 압전 횡단 효과(piezoelectric transverse effect)에 의한 길이방향 진동을 포함한다. 전압 발생 블록은 제1구동 블록과 제2구동 블록간의 중간 부분에 발생된다. 전압 발생 블록은 제1 및 제2구동 블록에 의해 야기된 압전 길이방향 효과에 의한 a.c. 출력 전압을 발생시킨다.
각각의 제1 및 제2구동 블록은 다수의 내부 전극을 통해 적층(stack)되고 압전판 부재의 두께 방향으로 교대로 압전되는 다수의 얇은 압전층을 포함한다. 다수의 내부 전극은 1에서 n(n은 양의 정수)까지 이고 우수 및 기수 그룹으로 분할된다. 제1 및 제2외부 전극은 압전판 부재의 제1 및 제2측면상에 발생된다. 제1외부 전극은 다수의 내부 전극중 기수 그룹을 제1입력 단자에 공통으로 접속시킨다. 제2외부 전극은 다수의 내부 전극중 우수 그룹을 제2입력 단자에 공통으로 접속시킨다.
전압 발생 블록은 서로 떨어져 발생된 제1 및 제2전압 발생부를 포함한다. 제1 및 제2전압 발생부는 길이 방향에 역 방향으로 압전되고 길이 방향 진동에 의해 출력 전압을 발생 시킨다. 전압 발생부는 다수의 내부 스트립 전극을 통해 제1 및 제2전압 발생부간의 중간 부분에 발생된다. 외부 스트립 전극은 압전판 부재 주변에, 즉, 상면 및 하면과 제1 및 제2측면에 발생된다. 외부 스트립 전극은 상기 전극의 양측에서 다수의 내부 스트립 전극을 출력 단자에 공통으로 접속시킨다.
출력 전압을 발생시키기 위해선, 2개의 출력 단자가 요구된다. 그러나, 상기 언급된 압전 변압기에는 상기 2개의 출력 단자중 한 출력 단자로서 단일 출력 단자가 제공된다. 상기 상황하에, 제1 및 제2입력 단자중 한 단자가 상기 2개의 출력 단자중 다른 한 출력 단자로 사용된다. 고 전압을 발생시키는 압전 변압기에선, 압전 변압기를 포함하는 장치의 안전과 회로 설계의 자유를 고려해서, 서로 전기적으로 모두 절연되는 한쌍의 입력 단자와 한쌍의 출력 단자를 구비하는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 종래의 압전 변압기에 상기 조건을 실현시키는 것은 어렵다.
[발명의 개요]
그러므로 본 발명의 목적은 한쌍의 입력 단자와 한쌍의 출력단자가 제공된 압전 변압기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 고전압을 발생시키고 크기를 최소화하는데 적합하고 큰 증가 비율(large step-up ratio)을 가진 압전 변압기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 설명 과정으로서 명백하게 될 것이다.
본 발명의 요점의 설명에 의거하여, 압전 변압기가 압전판 부재와, 압전판 부재의 양측에 발생되고, a.c. 전압에 의해 길이 방향으로 길이 방향 진동을 야기하도록 압전 횡단 진동 모드( piezoelectric transverse vibration mode)로 동작가능한 제1 및 제2구동 블록 및, 제1 및 제2구동 블록간에 발생되고 제1 및 제2구동 블록에 의해 야기된 길이방향 진동에 응답하여 압전 길이방향 진동 모드로 동작가능한 전압 발생 블록을 포함하는 것을 이해할 수 있다.
본 발명의 양상에 따라, 각각의 제1 및 제2구동 블록은 다수의 내부 전극을 통해 적층되고 압전판 부재의 두께 방향으로 교대로 압전되는 다수의 압전층을 포함한다. 전압 발생 블록은 압전 길이방향 진동 모드 ( piezoelectric longitudinal vibration mod e)에 의해 출력 전압을 발생시키기 위해 서로 떨어져 발생된 제1 및 제2전압 발생부와, 제1 및 제2전압 발생부간에 발생되고 다수의 1차 내부 전극을 통하여 적층되는 다수의 얇은 압전층을 포함하는 1차 전압 발생부 및, 전압 발생 블록을 양측에 발생된 제1 및 제2의 2차 전압 발생부를 포함한다. 각각의 제1 및 제2의 2차 전압 발생부는 다수의 2차 내부 전극을 통하여 적층되는 다수의 얇은 압전층을 포함한다. 제1 및 제2전압 발생부는 길이 방향에 역방향으로 압전된다. 제1 및 제2구동 블록에는 제1 및 제2입력 단자를 통하여 a.c. 전압이 공통으로 공급된다. 1차 전압 발생부와 제1 및 제2의 2차 전압 발생부는 제1 및 제2 출력 단자를 통하여 출력 전압을 전달한다.
[양호한 실시예의 설명]
제1도 및 제2도를 참조하면, 본 발명의 이해를 돕기 위해 종래의 압전 변압기에 관한 설명이 우선적으로 행해질 것이다. 제1도에선, 압전 변압기는 적층된 로젠형(stacked Lozen type)이라 불리고 적층된 구조의 압전판 부재(30)와, 제1 및 제2구동 블록 및, 전압 발생 블록(33)을 포함한다. 제1 및 제2구동 블록(31 및 32)은 압전 길이(L)를 가진 압전판 압전판 부재(30)의 양측에 발생된다.
제1구동 블록(31)에 관하여, 상기 제1구동 블록(31)은 제1내지 제4내부 전극(35-1 내지 35-4)을 통해 적층되는 제1내지 제5의 얇은 압전층(34-1 내지 34-5)을 포함한다. 화살표로 도시된 바와 같이, 제1내지 제5의 얇은 압전층(34-1 내지 34-5)은 압전판 부재(30)의 두께 방향으로 교대로 압전된다. 이러한 상황하에, 각각의 제1내지 제5의 얇은 압전층(34-1 내지 34-5)은 활성 압전층이라 불릴수도 있다. 예를들어, 제1의 얇은 압전층(34-1)이 제1도의 위쪽에 압전되는 반면에, 제2의 얇은 압전층(34-2)은 제1도의 아래쪽에 압전된다. 제1내지 제4내부 전극(35-1 내지 35-4)은 우수 및 기수 그룹으로 분할된다. 예를들어, 제1 및 제3내부 전극(35-1 내지 35-3)은 기수 그룹에 속한다. 제1외부 전극(36-1)은 압전판 부재(30)의 제1측면과 하면상에 발생된다. 제2외부 전극(36-2)은 압전판 부재(30)의 제2측면과 상면상에 발생된다.
제1도 및 제2도로부터 명백한 바와 같이, 제1외부 전극(36-1)은 상기 내부 전극중 우수 그룹, 즉, 제2 및 제4 내부 전극(35-2 및 35-4)을 제1입력단자(37-1)에 공통으로 접속시킨다. 제2외부 전극(36-2)은 상기 내부 전극중 기수그룹, 즉, 제1 및 제2내부 전극(35-1 및 35-3)을 제2입력 단자(37-2)에 공통으로 접속시킨다.
제1구동 블록(31)과 동일하게, 제2구동 블록(32)은 제1내지 제4내부 전극(35-1' 내지 35-4')을 통해 적층되는 제1내지 제5의 얇은 압전층(34-1' 내지 34-5')을 포함한다. 제1내지 제5의 얇은 압전층(34-1' 내지 34-5')은 압전판 부재(30)의 두께 방향으로 교대로 압전된다. 제1외부 전극(36-1')은 압전판 부재(30)의 제1측면 및 하면상에 발생된다. 제2외부 전극(36-2')은 압전판 부재(30)의 제2측면 및 상면상에 발생된다. 제1외부 전극(36-1')은 제2 및 제4 내부 전극(35-2' 내지 35-4')을 제1입력단자(37-1)에 공통으로 접속시킨다. 제2외부 전극(36-2')은 제1 및 제3내부 전극(35-1' 내지 35-3')을 제2입력 단자(37-2)에 공통으로 접속시킨다.
전압 발생 블록(33)은 제1 및 제2구동 블록(31 및 32)간의 중간부분에 발생된다. 전압 발생 블록(33)은 고 임피던스 구비하고 서로 떨어져 발생된 제1 및 제2전압 발생부(33-1 내지 33-2)를 포함한다. 제1 및 제2전압 발생부(33-1 내지 33-2) 는 아무런 내부 전극도 구비하지 않고 화살표로 도시된 바와 같이 길이 방향에 역방향으로 압전된다. 전압 발생부(33-3)는 제1내지 제4내부 스트립 전극(33-6 내지 33-9)을 통해 제1 및 제2전압 발생부(33-1 내지 33-2)간에 발생된다. 외부 스트립 전극(33-4)은 압전판 부재(30)의 주변, 즉, 제1 및 제2측면과 상면 및 하면에 발생된다. 외부 스트립 전극(33-4)은 제1내지 제4내부 전극(33-6 내지 33-9)의 양측을 출력 단자(38)에 공통으로 접속시킨다.
각각의 제1 및 제2 구동 블록(31 및 32)에는 제1 및 제2입력 단자(37-1 내지 37-2)를 통해 a.c. 접압이 공급된다. 전술된 압전 변압기가 공진 주파수(Fr)를 갖는 것이 예상된다.
이 분야의 기술에서 널리 공지된 바와 같이, 압전 변압기에 공진 주파수(Fr)를 가진 a.c. 전압이 공급된다면, 압전 변압기에 의해 고전압이 발생될 수 있다. 즉, 압전 변압기는 스텝-업 변압기 (step-up transformer)로서 작용한다. 제1구동 블록(31)에선, 제1 내지 제5의 얇은 압전층(34-1 내지 34-5)이 교대로 압전되기 때문에, 각각의 제1 내지 제5의 얇은 압전층(34-1 내지 34-5)이 동일 위상에 의해 활성화 된다. 이는 제2구동 블록(32)에도 적용된다. 상기 결과로, 각각의 제1 및 제2구동 블록(37-1 및 37-2)은 압전 횡단 효과 모드(31)라 불리는 압전 횡단 효과에 의해 동작되고 압전판 부재(30)의 길이 방향에서의 길이방향 진동을 감소시킨다. 결과로서, 전압 발생 블록(33)은 압전 길이방향 효과 모드(33)라 불리는 압전 길이방향 효과에 의해 동작된다. 제1전압 발생부(33-1)에선, 부스트되거나 또는 스텝-업된 a.c. 전압(boosted or step-up a.c. voltage)이 외부 스트립 전극(33-4)과 제1외부 전극(36-1)간에 발생되고 외부 스트립 전극(33-4)과 제2외부 전극(36-2)간에 발생된다. 이와 유사하게, 제2전압 발생부(33-2)에선, 부스트된 a.c. 전압이 외부 스트립 전극(33-4)과 제1외부 전극(36-1')간에 발생되고 외부 스트립 전극(33-4)과 제2출력 전극(36-2')간에 발생된다. 상기 부스트된 a.c. 전압은 출력 단자(38)를 통해 출력된다.
상기 a.c. 전압이 출력 단자(38)를 통해 공급되면, 스텝-다운 전압(step-down voltage)은 입력단자(37-1 및 37-2)를 통해 획득될 수 있다. 즉, 압전 변압기는 스텝-다운 변압기로서 작용한다.
제2도와 함께 제3도를 재차 참조하면, 제1입력 단자(37-1)와 제1외부 전극(36-1 내지 36-1'), 제2입력 단자(37-2)와 제2외부 전극(36-2 및 36-2')간의 접속 관계와 출력 단자(38)와 스트립 전극(33-4)간의 접속관계에 관한 설명이 행해질 것이다. 제1입력 단자(37-1)는 접속점(P1 및 P1')에서 제1외부 전극(36-1 및 36-1')에 각기 접속된다. 제2입력 단자(37-2)는 접속점(P2 및 P2')에서 제2외부 전극(36-2 및 36-2')에 각기 접속된다. 출력 단자(38)는 접속점 P3에서 외부 스트립 전극(33-4)에 접속된다.
제3도는 길이방향 진동 3차 모드(longitudinal vibration tertiary mode)에서의 압전 변압기의 변위 분포를 도시한다. 이러한 모드에서, 길이방향 진동의 파장의 3/2이 압전 변압기의 선정된 길이 L와 동일하다. 이 경우, 변위 분포는 제1내지 제3노드(N1 내지 N3)와 제1 내지 제4비노드(L1 내지 L4)에 의해 규정된다. 접속점(P1 및 P2)이 제1노드(N1)와 일치하는 반면에, 접속점(P1' 및 P2')이 제3노느(N3)와 일치하게 만드는 것이 가능하다. 접속점(P3)이 제2노드(N2)와 일치하게 만드는 것도 또한 가능하다. 이는 제1입력 단자(37-1)와 제1외부전극(36-1 및 36-1'), 제2입력 단자(37-2)와 제2외부 전극(36-2 및 36-2')간의 접속과 출력 단자(38)와 외부 스트립 전극(33-4)간의 접속의 양호한 진동 특성 및 신뢰성을 획득하는 것이 가능하다는 것을 의미한다.
그런데, 압전 변압기를 포함하는 장치의 안전과 회로 설계의 자유를 고려해서, 압전 변압기가 서로 전기적으로 절연된 한쌍의 입력 단자와 한쌍의 출력 단자를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 압전 변압기가 고전압을 발생시키는데 사용되는 경우에 특히 그러하다. 그럼에도 불구하고, 종래의 압전 변압기에 상기 조건을 실현시키기는 어렵다. 즉, 전술된 압전 변압기에는 2개의 출력 단자중 한 출력 단자로서만 출력 단자(38)가 제공된다. 이러한 상황하에, 제1 및 제2입력 단자(37-1 및 37-2)중 한 입력 단자가 2개의 출력 단자중 다른 한 출력 단자로서 사용된다.
제4도 및 제5도를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 압전 변압기에 대한 설명이 속행될 것이다. 제5도에선, 압전 변압기는 적층된 로젠형이라 불리고 적층된 구조의 압전판 부재(30)와, 제1 및 제2구동 블록(41 및 42) 및, 전압 발생 블록(43)을 포함한다. 제1 및 제2구동 블록(41 및 42)은 사전 선택된 길이(L1)를 가진 압전판 부재(40)의 양측에 발생된다.
제1구동 블록(41)에 관한 설명이 행해질 것이다.
제1구동 블록(41)은 제1 내지 제4구동 블록(45-1 내지 45-4)을 통하여 적층되는 제1내지 제5의 얇은 압전층(44-1 내지 44-5)을 포함한다. 여기서, 제 1 내지 제4의 얇은 압전층 (44-1 내지 44-4)이 화살표로 도시된 바와 같은 압전판 부재(40)의 두께 방향으로 교대로 압전된다는 것을 알아야 한다. 예를들어, 제1의 얇은 압전층(44-1)이 제4도의 위쪽으로 압전되는 반면에, 제2의 얇은 압전층(44-2)이 제4도의 아래쪽으로 압전된다. 상기 상황하에, 각각의 제1 내지 제4의 얇은 압전층(44-1 내지 44-4)이 활성 압전층이라 불릴 수도 있는 반면에, 제5의 얇은 압전층(44-5)은 비활성 압전층이라 불릴 수도 있다. 제1 내지 제4 내부 전극(45-1 내지 45-4)은 우수 및 기수 그룹으로 분할된다. 예를들어, 제1 및 제3내부 전극(45-1 및 45-3)은 기수 그룹에 속한다. 제1외부 전극(46-1)은 압전판 부재(40)의 제1측면과 하면상에 발생된다. 제2외부 전극(46-2)은 압전판 부재(40)의 제2측면상에 발생된다.
제4도 및 제5도로부터 명백한 바와 같이, 제1외부 전극(46-1)은 상기 내부 전극중 우수 그룹, 즉, 제2 및 제4 내부 전극(45-2 및 45-4)을 제1입력 단자(47-1)에 공통으로 접속시킨다. 제2외부 전극(46-2)은 상기 내부 전극중 기수그룹, 즉, 제1 및 제3 내부 전극(45-1 및 45-3)을 제2입력 단자(47-2)에 공통으로 접속시킨다.
제1구동 블록(41)과 동일하게, 제2구동 블록(42)은 제1 내지 제4내부 전극(45-1' 내지 45-4')을 통해 적층되는 제1 내지 제5의 얇은 압전층(44-1' 내지 44-5')을 포함한다. 화살표로 도시된 바와 같이, 제1 내지 제5의 얇은 압전층(44-1' 내지 44-5')은 압전판 부재(40)의 두께 방향으로 교대로 압전된다. 제1 내지 제4의 얇은 압전층(44-1' 내지 44-4')은 활성 압전층으로서 작용하는 반면에, 제5의 얇은 압전층(44-5')은 비활성 압전층으로서 작용한다. 제1외부 전극(46-1')은 압전판 부재(40)의 제1 측면 및 하면상에 발생된다. 제2외부 전극(46-2)과 마찬가지로, 제2구동 블록(42)용 제2외부 전극(46-2'; 제11도)도 압전판 부재(40)의 제2 측면상에 발생된다. 제1외부 전극(46-1')은 제2 및 제4내부 전극(45-2' 및 45-4')을 제1입력 단자(47-1)에 공통으로 접속시킨다. 제2외부 전극(46-2')은 제1 및 제3내부 전극(45-1' 및 45-3')을 제2입력 단자(47-2)에 공통으로 접속시킨다.
덧붙여, 도시된 구조가 우수, 즉, 제4의 활성 압전층을 포함하는 압전 변압기에 적용된다. 압전 변압기가 기수의 활성 압전층을 포함하면, 제1외부 전극(46-1)이 압전판 부재(40)의 제1 측면상에 발생되는 반면에, 제2외부 전극(46-2)은 압전판 부재(40)의 제2 측면 및 하면상에 발생된다.
전압 발생 블록(43)은 제1 및 제2구동 블록(41 및 42)간의 중간 부분에 발생된다. 전압 발생 블록(43)은 서로 떨어져 발생된 제1 및 제2전압 발생부(43-1 및 43-2)를 포함한다. 제1 및 제2전압 발생부(43-1 및 43-2)를 포함한다. 제1 및 제2전압 발생부(43-1 및 43-2)는 아무런 내부 전극도 구비하지 않고 화살표로 도시된 바와 같은 압전판 부재(40)의 길이방향에 역방향으로 압전된다. 1차 전압 발생부(43-3)는 제1 및 제2전압 발생부(43-1 및 43-2)간에 발생되고 제1 내지 제4의 1차 내부 스트립 전극(43-6 내지 43-9)을 통해 적층되는 제1 내지 제5의 얇은 압전층을 포함한다. 1 차 외부 스트립 전극(43-4)은 제1 및 제2 측면과 하면상의 제1 내지 제 4의 1차 내부 스트립 전극(43-6 내지 43-9)을 둘러싸기 위해 압전판 부재(40)의 제1 및 제 2 측면과 하면상에 발생된다. 1 차 외부 스트립 전극(43-4)은 제1 내지 제4의 1차 내부 전극(43-6 내지 43-9)의 양측을 제1출력 전극(48-1)에 공통으로 접속시킨다. 1차 전압 발생부(43-3)는 중간 전극부라 불릴 수도 있다.
전압 발생부(43)는 제1 및 제2의 2차 전압 발생부(49-1 및 49-2)를 또한 포함한다. 제1의 2차 전압 발생부(49-1)는 제1구동 블록(41)과 제1전압 발생부(43-1)간에 발생되고 제1 내지 제4의 2차 내부 스트립 전극(49-6 내지 49-9)을 통하여 적층되는 제1 내지 제5의 얇은 압전층을 포함한다. 제2의 2차 전압 발생부(49-2)는 제2구동 블록(42)과 제2전압 발생부(43-2)간에 발생되고 제1 내지 제4의 2차 내부 스트립 전극(49-6' 내지 49-9')을 통하여 적층되는 제1 내지 제5의 얇은 압전층을 포함한다. 제1 및 제2의 2차 외부 전극(51 및 52)은 압전판 부재(40)의 주변, 즉, 압전판 부재(40)의 제1 및 제2측면과 상면 및 하면상에 발생된다. 제1의 2차 외부 전극(51)은 제1의 1차 전압 발생부(43-1)주변에 발생된 스트립 전극부(51-1)와 제5의 얇은 압전층(44-5)의 상면상에 발생된 판 전극부(51-2)를 포함한다. 즉, 스트립 전극부(51-1)는 제1 및 제2측면과 상면 및 하면상의 제1 내지 제4의 2차 내부 스트립 전극(49-6 내지 49-9)을 둘러싼다. 제1의 2차 외부 전극(51)은 제1 내지 제4의 2차 내부 스트립 전극(49-6 내지 49-9)의 양측을 제2출력 단자(48-2)에 공통으로 접속시킨다. 이와 유사하게, 제2의 2차 외부 전극(52)은 제2의 2차 전압 발생부(43-2) 주변에 발생된 스트립 전극부(52-1)와 제5의 얇은 압전층(44-5)의 상면상에 발생된 판 전극부(52-2)를 포함한다. 제2의 2차 외부 전극(52)은 제1 내지 제4의 2차 내부 스트립 전극(49-6' 내지 49-9')의 양측을 제2출력 단자(48-2)에 공통으로 접속시킨다. 각각의 제1 및 제2의 2차 전압 발생부(49-1 및 49-2)는 접지 전극부라 불릴 수도 있다.
제4도 및 제5도로부터 명백한 바와 같이, 제1 및 제2외부 전극(46-1, 46-1', 46-2, 46-2')과, 1차 외부 전극(43-4) 및, 제1 및 제2의 2차 외부 전극(51 및 52)은 전기적으로 서로 절연된다.
각각의 제1 및 제2구동 전극(41 및 42)에는 제1 및 제2입력 단자(47-1 및 47-2)를 통하여 a.c. 전압이 공급된다. 전술된 압전 변압기가 공진 주파수(Fc)를 갖는 것이 예상된다. 앞서 언급된 바와 같이, 압전 변압기에 공진 주파수(Fc)를 갖는 a.c. 전압이 공급되면, 고전압이 압전 변압기에 의해 발생될 수 있다. 즉, 압전 변압기는 스텝-업 변압기로서 작용한다. 제1구동 블록(41)에선, 제1 내지 제4의 얇은 압전층(44-1 내지 44-4)이 교대로 압전되기 때문에, 각각의 제1 내지 제4의 얇은 압전층(44-1 내지 44-4)이 동일 위상에 의해 활성화 된다. 이는 제2구동 블록(42)에도 적용된다. 상기 결과로, 각각의 제1 및 제2구동 블록(41 및 42)은 전기기계 결합 계수(electromechanical coupling factor;k31)을 통하여 압전 횡단 효과 모드(31)에 의해 동작되고 압전판 부재(40)의 길이 방향에서의 길이방향 진동을 감소시킨다. 결과로서, 전압 발생부(43)는 전자기계 결합 계수(k31)를 통하여 압전 길이방향 효과 모드(33)에 의해 동작된다. 제1전압 발생부(43-1)에선, 부스트되거나 스텝-업된 전압이 1차 외부 스트립 전극(43-4)과 제1의 2차 외부 전극(51)간에 발생된다.
이와 유사하게, 제2전압 발생부(43-2)에선, 부스트된 a.c. 전압이 1차 외부 스트립 전극(43-4)과 제2의 2차 외부 전극(52)간에 발생된다. 이들 부스트된 a.c. 전압은 제1 및 제2출력 단자(48-1 및 48-2)를 통하여 출력된다. a.c. 전압은 제1 및 제2출력 단자(48-1 및 48-2)를 통하여 공급되면, 스텝-다운 전압이 제1 및 제2입력 단자(47-1 및 47-2)를 통하여 획득될 수 있다. 즉, 압전 변압기는 스텝-다운 변압기로서 작용한다.
제5도와 함께 제6도 내지 제9도를 재 참조하면, 제1 및 제2입력 단자(47-1 및 47-2)와 제1 및 제2출력 단자(48-1 및 48-2)의 접속관계에 관한 설명이 행해질 것이다. 제1입력 단자(47-1)는 제5도 및 제7도에 도시된 바와 같이, 접속점(P11 및 P11')에서 제1외부 전극(46-1 및 46-1')에 각기 접속된다. 각각의 접속점(P11 및 P11')은 길이방향 진동 3차 모드의 파장의 1/4에 의해 규정된다. 즉, 각각의 접속점(P11 및 P11')은 길이방향 진동 3차 모드의 파장의 1/4과 동등한 거리만큼 압전판 부재(40)의 단부로부터 떨어져 있다. 제7도에 도시된 바와 같이, 제2입력 단자(47-2)는 접속점(P12)에서 제2외부 전극(46-2)에 접속된다. 접속점(P11 및 P11')과 마찬가지로, 접속점(P12)은 길이방향 진동 3차 모드의 파장의 1/4과 동등한 거리만큼 압전판 부재(40)의 단부로부터 떨어져 있다. 이는 제2구동 블록(42)용 제2외부 전극(46-2')에 적용된다.
또 한편, 제1출력 단자(48-1)는 접속점(P13)에서 1차 외부 스트립 전극(43-4)에 접속된다. 접속점(P13)은 압전판 부재(40)의 중심에 의해 규정된다. 제2출력 부재(48-2)는 제5도에 도시된 바와같이, 접속점 (P14 및 P14')에서 제1 및 제2의 2차 전극(51및 52)에 각기 접속된다. 각각의 접속점(P14 및 P14')도 길이 방향 진동 3차 모드의 파장의 1/4에 의해 또한 규정된다. 즉, 각각의 접속점(P14 및 P14')은 길이방향 진동 3차 모드의 파장의 1/4과 동등한 거리 만큼 압전판 부재(40)의 단부로부터 또한 떨어져 있다. 이는 제1 및 제2의 2차 외부 전극(51 및 52)이 압전판 부재(40)의 단부쪽으로 확장되는 판 전극부(51-2 및 52-2)를 포함하기 때문이다. 이를 위해, 제5의 얇은 압전층(44-5), 즉, 비활성 압전층이 제4의 얇은 압전층(44-4), 즉, 활성 압전층상에 발생된다. 이는 제5의 얇은 압전층(44-5)이 비활성 압전층으로서 사용되기 때문이다.
제6도는 길이방향 진동 3차 모드에서의 길이방향으로의 압전 변압기의 변위 분포를 도시한다. 이러한 모드에선, 길이 방향 진동의 파장의 3/2이 압전 변압기의 사전 선택된 길이(L1)와 동등하다. 이 경우, 변위 분포는 제1 내지 제3노드(N1내지 N3)와 제1내지 제4비노드(L1 내지 L4)에 의해 규정된다. 특히, 제1 및 제3노드(N1및 N3)는 길이방향 진동 3차 모드의 파장의 1/4과 동등한 거리만큼 압전판 부재(40)의 단부로부터 떨어져 있다. 제2노드(N2)는 압전 변압기의 중심에 존재한다. 이는 접속점(P11 및 P14)이 제1노드(N1)와 일치하는 반면에, 접속점(P11' 및 P14')이 제3노드(N3)와 일치하게 만드는 것이 가능하다는 것을 의미한다. 접속점(P13)이 제2노드(N2)와 일치하게 만드는 것도 또한 가능하다. 그 결과, 접속점(P11, P11', P12, P13, P14 및 P14')에서 접속의 양호한 진동 특성 및 신뢰성을 획득하는 것이 가능하다.
압전 변압기의 제조에 있어서, 제1 및 제2전압 발생부(43-1 및 43-2)에 극성을 부여하는 전속 라인(electric flux lines)은 압전판 부재(40)의 길이 방향과 평행하다. 이는 전압 발생 블록(43)이 제1 및 제2전압 발생부(43-1 및 43-2)와 결합하는 제1 내지 제4의 2차 내부 전극(49-6 내지 49-9 및 49-6' 내지 49-9')을 포함하기 때문이다. 따라서, 제1 및 제2전압 발생부(43-1 및 43-2)의 극성 방향은 압전판 부재(40)의 길이방향과 평행하다. 결과로서, 전기기계 결합 계수 k33가 극단적으로 증가한다.
제10도를 참조하면, 제4도에 도시된 압전 변압기에 의해 규정된 공진 주파수(Fc)의 집중 상수 등가 회로에 관한 설명이 행해질 것이다. 집중 상수 등가 회로는 입력 및 출력 댐퍼 캐패시터(Cd1 및 Cd2)와, 등가 질량(m)과, 등가 용량(equivalent compliance, c) 및, 길이방향 진동 3차 모드에 관한 등가 기계적 저항기(rm)를 포함한다. M1 및 M2는 입력 및 출력 힘 계수(input and output force factors)를 나타낸다. 입력 및 출력 힘 계수(M1 및 M2)는 이하 주어진 식에 의해 표현되는데;
여기서, w 및 t는 압전 변압기의 폭 및 두께를 각기 나타낸다. L2는 출력부의 1/2길이를 나타내며, ε및 s는 유전율 및 탄성 용량을 각기 나타낸다.
일반적으로, 압전 변압기의 출력 전압(Vout)은 제1 및 제2출력 단자(48-1 및 48-2)에 접속된 부하 저항기의 값에 따라 변하고 부하 저항기의 값이 커질수록 높게된다. 그러나, 부하 저항기의 값은 고전압 및 고전력에 사용하기에는 비교적 작다. 이는 출력 전압(Vout)이 낮게 된다는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 압전 변압기에선, 제1 및 제2구동 블록(41 및 42)이 다수의 얇은 압전층을 포함하기 때문에, 입력 힘 계수(M1)는 얇은 압전층의 수에 비례하여 커진다. 이는 부하 저항기의 값이 비교적 작을 때 조차도 고출력 전압을 발생시키는 것이 가능하다는 것을 의미한다.
상기 실시예에 따른 압전 변압기의 전력이 전기기계 결합 계수 k31를 가진 압전 횡단 효과 2차 모드에 의해 규정된 압전 변압기의 전력과 비교된다고 가정하자. 이 경우, 전력비는 다음과 같이 주어진다;
전기기계 결합 계수(k33및 k31)가 각기 0.6 및 0.35로 주어지면, 상기 실시예에 따른 압전 변압기는 압전 횡단 효과의 압전 변압기에 비해 4배의 전력을 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 실시예에 따른 압전 변압기의 크기는 압전 횡단 효과의 압전 변압기의 크기는 1/4이 된다.
압전 변압기의 제조 방법에 대한 설명이 속행될 것이다. 압전판 부재(40)용 재료로서, PZT(Pb-ZrO3-PbTiO3) 시스템 압전 재료가 사용된다. 제1 및 제2구동 블록(41 및 42)의 내부 전극과 전압 발생 블록(43)의 1차 및 2차 스트립 전극은 이하 방식으로 발생된다. 내부 전극용 재료로서, Pt페이스트(paste)가 스크린 인쇄 방식에 의해 압전 재료의 그린 시트(green sheet)상에 프린트된다. 이러한 과정은 얇은 압전층의 수가 희망 수에 달할때까지 반복된다. 이러한 방식은 그린 시트 방법으로서 이 분야의 기술에선 널리 공지되었다. 이후 적층된 그린 시트가 연소된다. 압전 재료 및 내부 전극용 재료는 다른 재료로 대체될 수도 있다. 게다가, 그린 시트 방법도 다른 방식으로 대체될 수도 있다.
실제로, 그린 시트의 수는 내부 전극의 수가 10과 동등한한 11과 동등하다. 각각의 그린 시트는 예를들어 0.2mm의 두께를 갖는다. 이 경우, 적층된 그린 시트의 두께는 2.2mm와 동등하다. 연소후, 적층된 그린 시트는 예를들어, 36,86mm의 길이와 예를들어, 5.3mm의 폭을 각각 구비한 다수의 압전판 부재로 잘려진다. 외부 전극을 발생하기 위해서, Ag페이스트가 압전판 부재상에 코팅된다. 그다음에, 이러한 압전판 부재가 연소된다. 덧붙여, 외부 전극은 Ag와는 상이한 다른 재료의 사용과 증기 침착 방법(vapor deposition method) 및 스퍼터 침착 방법(sputter deposition method)과 같이 다른 방식에 의해 발생될 수도 있다. 이후, 가열 온도는 압전 재료의 큐리(curie)온도까지 치솟는다. 압전 과정은 냉각 과정동안 수행된다. 즉, 예를들어 3kv/mm의 전계가 냉각 과정동안 압전판 부재의 길이 방향으로 강제된다. 두께 방향으로의 압전에 관해서는 150℃의 절연 오일에 예를들어, 2kv/mm의 전계를 강제하므로 압전이 수행된다. 그결과, 제5의 얇은 압전층만이 비활성 압전층으로서 작용하는 구조를 얻는 것이 가능하다.
게다가, 제1 및 제2입력 단자와 제1 및 제2출력 단자용 리드 와이어는 제5도 및 제7도에 도시된 각각의 접속점에서 접속된다. 예를들어, 접속점(P11, P11' 및 P12)은 압전판 부재(40)의 단부로부터 6.14mm만큼 떨어져 있다. 접속점(P14 및 P14')도 또한 압전판 부재(40)의 단부로부터 6.14mm만큼 떨어져 있다. 접속점(P13)은 압전판 부재(40)의 중심에 존재하고 압전판 부재(40)의 단부로부터 18.43mm만큼 떨어져 있다. 길이방향 진동 3차 모드에서의 공진 주파수(Fc)는 애드미턴스(admittance)의 주파수 특성으로부터 측정된 130KHz이다.
제11도를 참조하면, 압전 변압기에는 교류 전원 유닛(55)으로부터의 a.c. 전압이 공급된다. 냉-음극관(cold-cathode tube;56)는 압전 변압기에 접속되어질 부하로서 사용된다. 냉-음극관(56)은 예를들어, 220mm의 길이와 예를들어 3mm의 직경을 갖는다. 밸러스트 캐패시터(ballast capacitor;57)는 냉-음극관(56)에 직렬로 접속된다. 밸러스트 캐패시터는 예를들어, 47pF의 캐패시턴스를 갖는다. 알루미늄 재료로 만들어진 반사기 판(58)이 냉-음극관(56)에 병렬로 접속된다. 상기 예에서, 압전 변압기에 10Vp-p'의 입력 전압이 공급될시에, 550V의 출력 전압과 3W의 출력 전력을 획득하는 것이 가능하다. 200연속 시간 동안 구동되므로 100회의 내구성 테스트가 압전 변압기에 대해 수행된다 하더라도, 외부 전극의 박락(exfoliation), 리드 와이어의 절단, 불규칙한 특성을 가진 단일 압전 변압기는 존재치 않는다.
제12도 내지 제16도를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 압전 변압기에 대한 설명이 속행될 것이다. 제12도에서, 압전 변압기는 또한 적층된 로젠형이라 불리는데, 제1의 얇은 압전층(44-1)이 비활성 압전층으로서 작용하고 외부 전극이 제4도에 도시된 외부 전극과는 상이하다는 점을 제외하곤, 동일 참조 부호 숫자로 표시된 유사한 부분을 포함한다. 즉, 제2 내지 제4의 얇은 압전층(44-2 내지 44-4)이 교대로 압전된다.
제1구동 블록(41)에서, 제1 및 제2외부 전극(60-1 및 60-2)은 제1 및 제2외부 전극(46-1 및 46-2) 대신에 압전판 부재(40)의 제1 및 제2측면상에 각기 발생된다. 제1외부 전극(60-1)은 제2 및 제4내부 전극(45-2 및 45-4)을 제1입력 단자(47-1)에 공통으로 접속시킨다. 제2외부 전극(60-2)은 제1 및 제3내부 전극(45-1 및 45-3)을 제2입력 단자(47-2)에 공통으로 접속시킨다. 이와 유사하게, 제2구동 블록은 제1측면상에 발생된 제1외부 전극(60-1') 및 제2측면상에 발생된 제2외부 전극(도시되지 않음)을 포함한다. 제1외부 전극은 제2 및 제4내부 전극(45-2' 및 45-4')을 제1입력 단자(47-1)에 공통으로 접속시킨다. 제2외부 전극은 제1 및 제3내부 전극(45-1' 및 45-3')을 제2입력 단자(47-2)에 공통으로 접속시킨다. 전압 발생 블록(43)에서, 제1 및 제2의 1차 스트립 외부 전극(63-1 및 63-2; 제16도)이 1차 스트립 전극(43-4; 제4도) 대신에 제1 및 제2측면상에 각기 발생된다. 제1 및 제2의 2차 외부 전극(61및 62)은 제1 및 제2의 2차 외부 전극(51및 52)대신에 상면과 제1 및 제2 측면상에 발생된다. 제1의 2차 외부 전극(61)은 상면과 제1 및 제2측면상에 발생된 스트립 전극부(61-1) 및, 제5의 얇은 압전층(44-5)상에 발생된 판 전극부(61-2)를 포함한다. 즉, 스트립 전극부(61-1)는 제1 및 제2측면과 상면상의 제1 내지 제4의 2차 내부 스트립 전극(49-6 내지 49-9)을 둘러싼다. 제1 및 제2의 1차 스트립 외부 전극(63-1 및 63-2)은 제1 내지 제4의 1차 내부 스트립 전극(43-6 내지 43-9)의 양측을 제1출력 단자(48-1)에 공통으로 접속시킨다. 제1의 2차 외부 전극(61)은 제1 내지 제4의 2차 내부 스트립 전극(49-6 내지 49-9)의 양측을 제2출력 단자(48-2)에 공통으로 접속시킨다. 이와 유사하게, 제2의 2차 출력 전극(62)은 제1 내지 제4의 2차 내부 스트립 전극(49-6' 내지 49-9')의 양측을 제2출력 단자(48-2)에 공통으로 접속시킨다.
여기서, 외부 전극이 제1의 얇은 압전층(44-1)상에 발생되지 않는다는 것에 주의해야 한다. 이는 제1의 얇은 압전층(44-1)이 비활성 압전층으로서 작용하기 때문이다.
압전 변압기는 제4도에 도시된 압전 변압기의 원리와 동일한 원리에 의해 동작된다. 따라서, 제1 및 제2입력 단자(47-1 및 47-2)와 제1 및 제2출력 단자(48-1 및 48-2)용 접속점이 제5도 및 제6도와 함께 설명된 바와 같은 길이방향 진동 3차 모드의 각각의 노드와 일치하게 만드는 것이 가능하다. 압전 변압기가 감소된 전력을 갖더라도, 압전 변압기가 감소된 수의 활성 압전층을 갖기 때문에, 각각의 노드와 일치하는 위치에 압전 변압기를 직접 지지하는 것이 가능한데, 이는 외부 전극이 압전판 부재(40)의 하면상에 발생되지 않기 때문이다.
얇은 압전층의 수가 제1실시예와 함께 설명된 바와 같이 11과 동등할시에, 10Vp-p의 입력 전압의 조건하에서 480V의 출력 전극과 2.3W의 출력 전력을 획득하는 것이 가능하다.
제17도 내지 제21도를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 압전 변압기에 대한 설명이 속행될 것이다. 제17도에서, 압전 변압기는 또한 적층된 로젠형이라 불리는데, 외부 전극이 제4도에 도시된 외부 전극과는 상이하다는 점을 제외하곤 동일 참조부호 숫자로 표시된 유사한 부분을 포함한다.
제1구동 블록(41)에서, 제1외부 전극(71-1)이 압전판 부재(40)의 상면 및 제1측면상에 발생되는 반면에, 제2외부 전극(71-1)은 압전판 부재(40)의 하면과 제2측면상에 발생된다. 제1외부 전극(71-1)은 제1 및 제3내부 전극(45-1 및 45-3)을 제1입력 단자(47-1)에 공통으로 접속시킨다. 제2외부 전극(71-2)은 제2 및 제4내부 전극(45-2 및 45-4)을 제2입력 단자(47-2)에 공통으로 접속시킨다. 이와 유사하게, 제2구동 블록(42)은 상면 및 제1측면상에 발생된 제1외부 전극(71-1')과 하면 및 제2측면상에 발생된 제2외부 전극(도시되지 않음)을 포함한다. 제1외부 전극(71-1')은 제1 및 제3내부 전극(45-1' 및 45-3')을 제1입력 단자(47-1)에 공통으로 접속시킨다. 제2외부 전극은 제2 및 제4내부 전극(45-2' 및 45-4')을 제2입력단자(47-2)에 공통으로 접속시킨다.
여기서, 제5의 얇은 압전층(44-5)의 두 영역, 즉, 제1외부 전극(71-1 및 71-1')의 하부 영역이 제18도에 도시된 바와 같은 제4의 얇은 압전층(44-4)의 극성에 대해 역방향으로 극성이 부여된다는 것에 주의해야 한다. 이는 제1외부 전극(71-1 및 71-1')이 제5의 얇은 압전층(44-5)의 상면을 커버하기 위해 판부분(51-2 및 52-2) 주변에 발생되기 때문이다. 결과로서, 제5의 얇은 압전층(44-5 및 44-5')의 일부가 활성 압전층으로서 작용한다.
전압 발생 블록(43)에서, 1차 외부 스트립 전극(72)은 제1 및 제2측면과 상면 및 하면상의 제1 내지 제4의 1차 내부 스트립 전극(43-6 내지 43-9)을 둘러싸기 위해 압전판 부재의 중간 지점에서 압전판 부재 주변에 발생된다. 제1 및 제2의 2차 외부 전극(51 및 52)은 압전판 부재(40)의 주변과 제4도와 함께 전술된 바와 같은 제5의 얇은 압전층(44-5)의 상면상에 발생된다. 1차 외부 스트립 전극(72)은 제1 내지 제4의 1차 내부 스트립 전극(43-6 내지 43-9)의 양측을 제1출력 단자(48-1)에 공통으로 접속시킨다. 덧붙여, 제1차 외부 스트립 전극(43-4; 제4도)이 1차 외부 스트립 전극(72) 대신에 사용될 수도 있다. 제1의 2차 외부 전극(51)은 제1 내지 제4의 2차 내부 스트립 전극(49-6 내지 49-9)의 양측을 제2출력 단자(48-2)에 공통으로 접속시킨다. 이와 유사하게, 제2의 2차 출력 전극(52)은 제1 내지 제4의 2차 내부 스트립 전극(49-6' 내지 49-9')의 양측을 제2출력 단자(38-2)에 공통으로 접속시킨다.
압전 변압기는 제4도에 도시된 압전 변압기의 원리와 동일한 원리에 의해 동작된다. 따라서, 제1 및 제2입력 단자(47-1 및 47-2)와 제1 및 제2출력 단자(48-1 및 48-2)용 접속점이 제5도 및 제6도와 함께 설명된 바와 같은 길이 방향 진동 3차 모드의 각각의 노드와 일치하게 만드는 것이 가능하다. 압전 변압기가 증가된 수의 활성 압전층을 갖기 때문에, 증가된 전력을 발생시키는 것이 가능하다.
압전층의 수가 제1실시예와 함께 설명된 바와 같은 11과 동등할시에, 10Vp-p의 입력 전압의 조건하에서 580V의 출력 전압과 3.4W의 출력 전력을 획득하는 것이 가능하다.
비록 본 발명이 본 발명의 몇몇 실시예와 함께 지금껏 설명되었다 하더라도, 이 분야의 기술에 숙련된자에게는 다양한 다른 방식으로 본 발명을 실행하는 것이 쉽게 가능할 것이다.

Claims (9)

  1. 압전판 부재와; 상기 압전판 부재의 양측에 발생되고 a.c. 전압에 의해 길이방향에서의 길이방향 진동을 감소시키기 위해 압전 횡단 진동 모드에서 동작 가능한 제1 및 제2구동 블록 및; 상기 제1 및 제2구동 블록간에 발생되고 상기 제1 및 제2구동 블록에 의해 감소된 상기 길이방향 진동에 응답하여 압전 길이방향 진동 모드에서 동작 가능한 전압 발생 블록을 포함하는 압전 변압기에 있어서, 각각의 상기 제1 및 제2구동 블록은 다수의 내부 전극을 통해 적층되고 상기 압전판 부재의 두께 방향으로 교대로 압전되는 다수의 얇은 압전층을 포함하며; 상기 전압 발생 블록은 상기 압전 길이방향 진동 모드에 의해 출력 전압을 발생시키기 위해 서로 떨어져 발생된 제1 및 제2전압 발생부와, 상기 제1 및 상기 제2 전압 발생부 간에 발생되고 다수의 1차 내부 전극을 통해 적층되는 다수의 얇은 압전층을 포함하는 1차 전압 발생부 및, 상기 전압 발생 블록의 양측에 각각 발생되고 다수의 2차 내부 전극을 통해 적층되는 다수의 얇은 압전층을 포함하며 상기 길이방향에 역방향으로 압전되어진 제1 및 제2의 2차 전압 발생부를 포함하며; 상기 제1 및 상기 제2구동 블록에는 상기 제1 및 제2 입력 단자를 통해 상기 a.c. 전압이 공통으로 공급되며, 상기 1차 전압 발생부와 상기 제1 및 상기 제2의 2차 전압 발생부는 상기 제1 및 제2 출력 단자를 통해 상기 출력 전압을 전달하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변압기는 선정된 파장에 의해 규정된 길이방향 3차 모드에 의해 구동되며, 상기 압전판 부재는 상기 압전판 부재의 상면상에 발생되고 상면 및 하면과 제1 및 제2 측면을 가진 비활성 압전층을 더 포함하며, 상기 다수의 내부 전극은 1에서 n (여기서, n은 양의 정수)까지이고 우수 및 기수 그룹으로 분할되며, 각각의 상기 제1 및 상기 제2 구동 블록은 상기 제1측면 및 상기 하면상에 발생된 제1 외부 전극과 상기 제2 측면상에 발생된 제2 외부 전극을 더 포함하며, 상기 제1의 외부 전극은 상기 다수의 내부 전극중 상기 우수 그룹을 상기 제1 및 상기 제2 입력 단자중 한 단자에 공통으로 접속시키며, 상기 제2 외부 전극은 상기 다수의 내부 전극중 상기 기수 그룹을 상기 제1 및 상기 제2입력 단자중 또다른 한 단자에 공통으로 접속시키며, 각각의 상기 제1 및 상기 제2 입력 단자는 상기 선정된 파장의 1/4만큼 상기 압전판 부재의 단부로부터 떨어진 선정된 위치에서 접속되어지는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전압 발생 블록은 상기 다수의 1차 내부 전극을 상기 제1 및 상기 제2출력 단자중 한 단자에 공통으로 접속시키기 위해 상기 제1 및 상기 제2측면과 상기 하면상에 발생된 1차 외부 전극과; 상기 다수의 제1의 2차 내부 전극을 상기 제1 및 상기 제2출력 단자중 다른 한 단자에 공통으로 접속시키기 위해 상기 상면 및 하면과 상기 제1 및 상기 제2측면상에 발생된 제1의 2차 출력 전극 및; 상기 다수의 제2의 2차 내부 전극을 상기 제1 및 제2출력 단자중 상기 다른 단자에 공통으로 접속시키기 위해 상기 상면 및 하면과 상기 제1 및 상기 제2측면상에 발생된 제2의 2차 외부 전극을 더 포함하며, 각각의 상기 제1 및 상기 제2의 2차 외부 전극은 상기 압전판 부재의 길이방향 중심축을 따라 상기 스트립 전극부에서 상기 단부쪽으로 확장되기 위해 상기 상면 및 하면과 상기 제1 및 제2측면상에 발생된 스트립 전극부와 상기 상면상에 발생된 판 전극부를 더 포함하며, 상기 제1출력 단자는 상기 하면의 중심에 위치된 중심 위치에 접속되어지며, 상기 제2출력 단자는 선정된 파장의 1/4만큼 상기 압전판 부재의 단부로부터 떨어져 있는 사전선택된 위치에서 상기 판전극부에 접속되어지는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변압기는 선정된 파장에 의해 규정된 길이방향 3차 모드에 의해 구동되며, 상기 압전판 부재는 상기 압전판 부재의 상면상에 발생되고 상면 및 하면과 제1 및 제2측면을 구비한 비활성 압전층을 더 포함하며, 상기 다수의 내부 전극은 1에서 n(여기서 n은 양의 정수)까지이고 우수 및 기수 그룹으로 분할되며, 각각의 상기 제1 및 상기 제2구동 블록은 상기 제1측면상에 발생된 제1외부 전극과 상기 제2측면 및 상기 하면상에 발생된 제2외부 전극을 더 포함하며, 상기 제1외부 전극은 상기 다수의 내부 전극중 상기 기수 그룹을 상기 제1 및 상기 제2입력 단자중 한 단자에 공통으로 접속시키며, 상기 제2외부 전극은 상기 다수의 내부 전극중 우수 그룹을 상기 제1 및 상기 제2입력 단자중 다른 단자에 공통으로 접속시키며, 각각의 상기 제1 및 상기 제2입력 단자는 상기 선정된 파장의 1/4만큼 상기 압전판 부재의 단부로부터 떨어져 있는 선정된 위치에서 접속되어지는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전압 발생 블록은 상기 다수의 1차 내부 전극을 상기 제1출력 단자에 공통으로 접속시키기 위해 상기 제1 및 상기 제2측면과 상기 상면상에 발생된 1차 외부 전극과, 상기 다수의 제1의 2차 내부 전극을 상기 제2출력 단자에 공통으로 접속시키기 위해 상기 상면 및 상기 하면과 상기 제1 및 상기 제2측면상에 발생된 제1의 2차 외부 전극과, 상기 다수의 제2의 2차 내부 전극을 상기 제2출력 단자에 공통으로 접속시키기 위해 상기 상면 및 상기 하면과 상기 제1 및 상기 제2측면상에 발생된 제2의 2차 외부 전극을 더 포함하는데, 각각의 상기 제1 및 상기 제2의 2차 출력 전극은 상기 압전판 부재의 길이방향 중심축을 따라 상기 스트립 전극으로부터 상기 단부쪽으로 확장되기 위해, 상기 상면 및 상기 하면과 상기 제 1및 상기 제2측면상에 발생된 스트립 전극부와 상기 하면상에 발생된 판 전극부를 포함하며, 상기 제1출력 단자가 상기 상면의 중심에 위치된 중심 위치에서 접속되어지며, 상기 제2출력 단자가 상기 선정된 파장의 1/4만큼 압전판 부재의 상기 단부로부터 떨어져 있는 사전 선택된 위치에서 상기 판전극부에 접속되어지는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 변압기는 선정된 파장에 의해 규정된 길이방향 3차 모드에 의해 구동되며, 상기 압전판 부재는 상기 압전판 부재의 상면 및 하면에 각기 발생되고 상면 및 하면과 상기 제1 및 상기 제2측면을 구비하는 비활성 압전층을 더 포함하며, 상기 다수의 내부 전극은 1에서 n(여기서, n은 양의 정수)까지이고 우수 및 기수 그룹으로 분할되며, 각각의 상기 제1 및 상기 제2구동 블록은 상기 제1 및 상기 제2측면상에 각기 발생된 제1 및 제2외부 전극을 더 포함하며, 상기 제1외부 전극은 상기 다수의 내부 전극의 상기 기수 그룹을 상기 제1 및 상기 제2입력 단자중 한 입력 단자에 공통으로 접속시키며, 상기 제2외부 전극은 상기 다수의 내부 전극중 상기 우수 그룹을 상기 제1 및 상기 제2입력 단자중 다른 한 단자에 공통으로 접속시키며, 각각의 상기 제1 및 상기 제2입력 단자는 상기 선정된 파장의 1/4만큼 상기 압전 변압기의 단부로부터 떨어져 있는 선정된 위치에서 접속되어지는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전압 발생 블록은 상기 다수의 1차 내부 전극을 상기 제1출력 단자에 공통으로 접속시키기 위해 상기 제1 및 상기 제2측면상에 각기 발생된 제1 및 제2의 1차 외부 전극과, 상기 다수의 2차 내부 전극을 상기 제2출력 단자에 공통으로 접속시키기 위해 상기 상면 및 상기 제1 및 상기 제2측면상에 발생된 제1의 2차 외부 전극 및, 상기 다수의 2차 내부 전극을 상기 제2출력 단자에 공통으로 접속시키기 위해 상기 상면 및 상기 제1 및 상기 제2측면상에 발생된 제2의 2차 외부 전극을 포함하는데, 각각의 상기 제1 및 상기 제2의 2차 외부 전극은 상기 압전판 부재의 길이방향 중심축을 따라 상기 스트립 전극부로부터 상기 단부쪽으로 확장되기 위해, 상기 상면과 상기 제1 및 상기 제2측면상에 발생된 스트립 전극부와 상기 상면에 발생된 판 전극부를 포함하며, 상기 제1출력 단자는 상기 압전판 부재의 중심 위치에서 접속되어지며, 상기 제2출력 단자는 상기 선정된 파장의 1/4만큼 단부로부터 떨어져 있는 사전선택된 위치에서 접속되어지는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
  8. 제3항에 있어서, 각각의 상기 제1 및 상기 제2구동 블록은 상기 판 전극부를 둘러싸고 상기 제1 및 상기 제2외부 전극중 한 전극에 접속되기 위해 상기 상면에 발생된 보조 외부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
  9. 제5항에 있어서, 각각의 상기 제1 및 상기 제2구동 블록은 상기 판 전극부를 둘러싸고 상기 제1 및 상기 제2외부 전극중 한 전극에 접속되기 위해 상기 하면상에 발생된 보조 외부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
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