KR100219336B1

KR100219336B1 - 압전 변압기와 그 제조 방법 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR100219336B1
Application number: KR1019960003718A
Authority: KR
Inventors: 히로요 하까마따
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시기가이샤
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 1999-09-01
Also published as: KR960032525A; EP0727831B1; JPH08222778A; JP3039307B2; DE69605830T2; US5939818A; EP0727831A1; DE69605830D1

Abstract

분극 상태의 압전체, 상기 압진체의 표면상에 제공되고 상기 압진체의 공진 주파수에 따른 주파수의 교류 전압이 인가되는 입력 전극, 상기 압전체의 상기 표면상에 제공되고 상기 압전체의 진동에 따라 진압을 취출하는 리딩 전극, 및 상기 압전체의 상기 표면상에 제공되고, 상기 입력 전극으로부터 전기적으로 절연되며, 상기 리딩 전극과 함께 상을 이루어 상기 압전체의 진동에 따른 출력 전압을 취출하기 위한 접지 전극을 찾는 압전 변압기가 기술된다. 따라서, 압전체의 공진 진압과 동일한 주파수를 갖는 교류 전압의 경우에도, 각각의 접합부는 진동에 대한 충분한 강도를 갖는다.

Description

압전 변압기와 고 제조 방법 및 그 구동 방법

제1도는 본 발명에 따른 압전 변압기의 제1 실시예의 구성을 도시한 사시도.

제2a도는 제1도의 압전 변압기의 단면도.

제2b도 내지 제2d도는 제2a도의 각 부의 단면도.

제3a도는 제1도의 압전 변압기의 전기 회로의 접속 상태를 도시한 모식도.

제3b도 내지 제3c도는 제3a도의 각 부의 단면도.

제3d도는 압전 변압기의 길이의 종진동 3차 모드(1ongitudinal vibration tertiary mode)에서의 길이 방향의 변위 분포를 도시한 도면.

제4a도는 T자형 전극의 레그(leg)부가 동일 측면에 형성되지 않은 구조의 압전 변압기의 전기 회로의 접속 상태를 도시한 도면.

제4b도 내지 제4d도는 제4a도의 각 부를 도시한 도면.

제5a도는 본 발명에 따른 압전 변압기의 제2 실시예의 구성을 도시한 사시도.

제5b도는 제5a도의 압전 변압기의 단면도로서, 외부 단자와의 접속 상태를 도시한 도면.

제6a도는 제5a도의 변압기를 상면에서 보았을 때의 평면도.

제6b도는 압전 변압기의 길이의 종진동 3차 모드에서의 길이 방향의 면위분포를 도시한 도면.

제7a도 내지 제7d는 제6a도의 압전 변압기의 각 부의 단면도.

제8도는 본 발명에 따른 압전 번압기의 제3 실시예의 구성을 도시한 사시도.

제9a도는 제8도의 압전 변압기의 전기 회로의 접속 상태를 도시한 도면.

제9b도 및 제9c도는 제9a도의 각 부의 단면도.

제10A도 및 제10B도는 본 발명이 다른 형태의 압전 변압기에 적용된 경우의 구성을 도시한 사시도.

제11a도는 본 발명이 원판 형상의 압전 변압기에 적용된 경우의 구성을 도시한 평면도.

제11b도는 제11a도의 압전 변압기의 단면을 도시한 도면.

제12도는 본 발명의 압전 변압기의 제1 실시예의 구동 방법을 도시하는 도면.

제13도는 종래의 압전 변압기의 구성을 도시하는 사시도.

제l4a도는 제13도의 압전 변압기의 단면도로서, 외부 단자와의 접속 상태를 도시하는 도면.

제14b도는 제13도의 압전 변압기의 길이의 종진동 3차 모드에서의 길이 방향의 면위 분포를 설명하는 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11a, 1lb, 51a, 5lb, 71a, 71b : 구동부

12, 52, 72 : 발생부

101, 104, 112, 113, 115, 116, 512, 515, 712, 713, 715, 716 : 전극

102, 124, 125, 524, 525, 724, 725 : 접지 전극

103, 123, 523, 723 : 리딩 전극

111, 114, 121, 122 : 압전 세라믹판

일반적으로 압전 변압기(piezoelectric transfonner)와, 그 제조 방법 및 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명은 텔레비젼 수신기의 편향 장치, 복사기의 하전 장치 등에 사용되는 압전 변압기와, 그 제조 방법 및 구동 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 텔레비젼 수신기의 편향 장치, 복사기의 하전 장치 등과 같이 고전압을 필요로 하는 장치의 전원 회로에서는, 고 전압을 발생하기 위한 변압기 소자로서 권선형 전자기 변압기를 사용하여 왔다. 전자기 변압기는 자성체의 코어 주위에 도선이 감긴 구조를 갖는다. 그러므로, 높은 변성비를 달성하기 위해서는, 코어주위에 감긴 도선의 감긴 회수를 증가시켜야 한다. 그러므로, 소형의 얇은 전자기 변압기를 실현하는 것이 어렵다.

한편, 압전 효과를 이용하는 압전 세라믹 변압기(이후부터, 압전 변압기)가 제안되고 있다. 이러한 압전 변압기는 공진 상태(reso1lating condition)에서 사용되고, 긴가기 변압기에 비해, (1) 귄선 구조가 블필요하고, 에너지 밀도가 높으며, 소형의 얇은 변압기를 제조할 수 있고, (2) 변압기가 불연성으로 제조될 수 있으며, (3)전자기 유도 등으로 인한 노이즈가 없다는 장점이 있고, 이 외에도 다른 많은 장점들이 있다.

그러나, 한편으로, 압전 변압기가 공진 상태에서 사용되므로, 변압기의 각 소자들 간의 접속 상태, 특히 외부적인 전기 접속용 단자(외부 단자)의 추출 구조는 변압 동작과 관련된 진동에 견디도록 고 신뢰성의 접속을 보장할 수 있는 구조를 갖고 있어야 한다.

상술한 고 신뢰성의 측면에서, 압전 번압기의 한 예로서 로젠형(Roazen

typc) 압전 변압기가 고려된다. 제13도는 로젠형 압전 변압기의 구조를 도시하는 사시도이다. 제14A도는 제13도의 변압기의 길이 방향으로 선 L-L을 따라 절취된 단면도로서, 외부 단자와의 접속 상태를 도시하는 도면이다.

제l3도를 참조하면, 장판(長板)형 구조의 압전판의 길이 방향의 양 단부에, 저 임피던스를 갖는 2개의 구동부(91a 및 91b)가 각각 제공된다. 도면에서 좌측의 구동부(91a)의 상면 상에는 전극(9l2)이 제공된다. 한편, 하면 상에는 전극(913)이 제공된다. 유사하게, 우측의 구동부(91b)의 상면 및 하면 상에는 전극(915 및 916)이 제공된다.

제14a도에 도시된 바와 같이, 이들 2개의 구동부(91a 및 91b)에서, 상부 전극(912 및 915)은 외부 단자(9l7)에 접속되고, 하부 전극(913 및 916)은 외부 단자(918)에 접속된다. 구동부(91a 및 91b)에서 압전판(911 및 914)은 도면에서 화살표 Ya 및Yb로 나타낸 바와 간은 두께 방향으로 편향된다.

2개의 구동부 91a와 91b 사이의 중앙부에 위치하는 부분에는 고 임피딘스룰 갖는 발생부(92)가 있다. 발생부(92)의 중앙에서, 스트립형의 전극(923)이 이 부분에서. 압전판의 원주를 둘러싸도록 제공된다. 전극(923)은 외부 단자(9l9)에 접속된다 (제14A도 참조). 전극(923)과 2개의 구동부(91a,91b) 사이의 부분에서 압전판(921 및 922) 각각은 도면에서 화살표 Yc 및 Yd로 나타낸 바와 같이 전극(923) 양단으로 길이 방향에 대해 역으로 분극된다.

고 전압이 이 압전 변압기로부터 추출되면, 변압기는 다음과 같이 동작한다. 구동부 91a의 경우에, 교류 전압이 외부 단자(917 및 918)로부터 전극(912 및 913; 구동부 9lb의 경우에는 915 및 916) 사이에 인가되면, 구동부(91)에서 교류 전계가 압전판(911;또는 914)의 분극 방향으로 인가된다. 이어서, 이 교류 전계에 의해, 압전판의 분극 방향에 대해 수직 방향으로 변위가 발생하는 압전 횡효과(piezoelectric transverse effect) 31 모드에서, 종진동이 길이 방향으로 압전판(921 또는 922)에 인가되어, 전체 변압기의 진동을 일으킨다.

한편, 발생부(92)에서, 길이 방향의 종진동에 응답하여, 압전판의 분극 방향으로 발생된 기계적 면형(mechanical difference)으로 인해 전위차가 분극 방향으로 발생되는 소위 압전 종효과(piezoelectric 1ongitudinal effect) 33 모드에 의해, 전압이 전극 923과 912(또는 915) 사이, 또는 전극 923과 913(또는 916) 사이에 발생한다. 이 전압은 출력 전압으로서 외부 단자(919)로부터 인가된다. 이 때, 외부 단자 917 및 918 사이에 인가된 교류 구동 전압의 주파수를 압전 변압기의 공진 주파수와 동일하게 실정한다면, 꽤 높은 출릭 전압을 얻을 수 있다.

고 진압을 입력하여 저 전압을 출력하는 경우에는, 압전 종효과를 일으키는고 임괴던스 발생부(92)들 입력측으로, 압전 횡효과를 일으키는 저 임피던스 구동부(91.)를 출력측으로 하여 동작시킨다는 것을 주목해야 한다.

여기서, 접속의 신뢰성에 관해, 로젠형 압전 번압기 내에서 각각의 전극(912, 913, 915,916 및 923)에 외부 단자(917,918,919)의 위치를 고정하는 것에 대해 설

명한다.

제14a도를 참조하면, 구동부측에서의 단자 917은 접합부 91la 및 913c를 통해 구동부 91a의 전극 912 및 구동부 91b 내의 전극 915에 각각 접속된다. 유사하게, 구동부측에서 다른 단자 918은 접합부 912a 및 914c를 통해 구동부 91a의 전극 913 및 구동부 91b의 전극 916에 각각 접속된다. 한편, 발생부측에서의 단자 919는 접합부 921b를 통해 발생부(91)의 전극 923에 접속된다.

여기서, 변압기의 길이 방향의 종진동 3차 모드의 길이 방향으로의 면위 분포를 설명하는 제14B도를 참조하면, 이 모드는 종진동의 주파수의 3/2 파장이 압전 변압기의 전체 길이와 동일하고,3개의 진동 노드 N1, N2 및 N3, 및 4개의 진동의 피크 Ll, L2, L3 및 L4가 존재한다. 진동 노드의 위치와 외부 단자의 각각의 접합 위치를 비교하면, 접합부 91la 및 9l2a는 노드 N1과 정합될 수 있고, 접합부 921b는 노드 N2와 정합될 수 있으며, 접합부 913c 및 914c는 노드 N3과 정합될 수 있다. 즉 이런 형태의 압전 변압기는 양호한 진동 특성 및 접속의 신뢰성을 보장하도록 외부 단자를 접속하기 위한 모든 접합부를 진동 노드에서 배열할 수 있다.

한편, 압전 변압기가 고 전압을 추출하도록 설계되는 것을 고려하면, 고 전압 발생 진원 회로 등과 같은, 변압기가 조립되는 장치의 안정성 및 회로 설계의 자유도 측면에서, 단자 구조는 한 쌍의 입력 단자 및 한 쌍의 출력 단자의 4개의 단자 구조가 바람직하고, 전체 4개의 단자가 서로 절연되어 있다. 그러나, 종래의 압전 세라믹 변압기에서, 상술한 2가지 점을 모두 달성하는 것은 어렵다.

즉, 종래의 압전 변압기에서, 발생부(92)로부터 발생된 전압을 추출하기 위한 전극은 전극 923밖에 없다, 다시 말하면, 출력측 단자는 1개의 단자 919 뿐이라는 것이다. 이러한 형태의 변압기는 기본적으로는 3개의 단자 구조를 갖는다. 따라서, 실제 사용시, 구동부측의 2개의 단자(917 및 918) 중 1개의 단자는 입·출력용 공통 전극으로서의 역할을 해야 한다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 그러므로, 본 발명의 목적은 입·출력용의 서로 절연된 4개의 단자 구조룰 갖는 압전 변압기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구동부 및 발생부의 4개의 단자가 진동 노드에서 추출될 수 있어, 우수한 접속 신뢰성을 갖고 있고, 사용시 안전하머, 회로 설계가 자유로운 압전 변압기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부품 전극의 제조 프로세스의 비용 증가를 억제할 수 있고, 고 수율을 유지할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단자 접속의 고 신뢰성, 및 고 전압, 고 전력 출력특성을 나타낼 수 있는 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 특징에 따르면, 압전 변압기는 분극 상태의 압전체: 압선체의 표면 상에 제공되고, 압전체의 공진 수파수에 따른 주파수의 교류 전압이 인가되는 입력 전극; 압전체의 표면 상에 제공되며 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하는 리딩 전극; 및 압전체의 표면 상에 제공되며 입력 전극으로부터 전기적으로 절연되는 접지전극을 포함하며, 상기 리딩 전극과 상기 접지 전극 사이에서 출력 전압이 추출된다.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 압전 변압기는 공진 주파수에 대응하는 파장의 3/2에 상당하는 길이를 갖는 판 형상 압전체; 압전체의 길이 방향의 양 단부에서 1개의 주요 표면 및 다른 1개의 주요 표면에 제공되며, 공진 주파수에 따른 주파수를 갖는 교류 전압이 인가되는 입력 전극을 갖는 제1 및 제2 구동부;및 압전체의 길이 방향의 약 1/2 위치에 배치되고 제1 및 제2 구동부에 인가된 교류 전류에 따른 교류 전압을 추출하기 위한 리딩 전극과, 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하기 위해 리딩 전극과 쌍을 이루고 있으며 상기 입력 전극으로부터 전기적으로 절연된 접지 전극을 갖는 발생부를 포함한다.

본 발명의 제3특징에 따르면, 압전 변압기는 공진 주파수에 대응하는 파장의 3/2에 상당하는 길이를 갖는 원판 형상 압전체, 압전체의 중앙부에 제공되며, 자신의 1개의 주요 표면 및 다른 1개의 주요표면 상에 형성되고 공진 주파수에 따른 주파수를 갖는 교류 전압이 인가되는 입력 전극을 갖는 구동부;및 압전체의 원구에 위치되고, 입력 전극에 인가된 교류 전류에 따른 교류 전압을 추출하기 위한 리딩 전극과, 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하기 위해 리딩 전극과 쌍을 이루고 상기 입력 전극으로부터 전기적으로 절연되는 접지 전극을 갖는 발생부를 포함한다.

본 발명의 제4 특징에 따르면, 분극 상태의 압전체, 압전체의 표면 상에 제공되고 압전체의 공진 주파수에 따른 주파수의 교류 전압이 인가되는 입력 전극, 압전체의 표면 상에 제공되고 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하는 리딩 전극, 및 압전체의 표면 상에 제공되고 입력 전극으로부터 전기적으로 절연되며 리딩 전극과 쌍을 이루어 출력 전압을 추출하는 접지 전극을 포함하는 압전 변압기의 제조 방법은 입력 전극 및 접지 전극을 형성하는 단계;및 전극의 형성 후 압전체에 전계를 인가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제5 특징에 따르면, 분극 상태의 압전체의 압전체의 표면 상에 제공되고 압전체의 공진 주파수에 따른 주파수의 교류 전압이 인가되는 입력 전극, 및 압전체의 표면 상에 제공되고 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하는 리딩 전극, 압전체의 표면 상에 제공되고 입력 전극으로부터 전기적으로 절연되며 리딩 전극과 쌍을 이루어 출력 전압을 추출하는 접지 전극을 포함하는 압전 변압기의 제조 방법은 입력 전극을 형성하는 단계; 입력 전극의 형성 후 압전체에 전계를 인가하는 단계;및 전계의 인가 후 접지 전극을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제6 특징에 따르면, 분극 상태의 압전체, 압전체의 표면 상에 제공

되고 압전체의 공진 주파수에 따른 주파수의 교류 전압이 인가되는 입력 전극, 및 압전체의 표면 상에 제공되고 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하는 리딩 전극, 압전체의 표면 상에 제공되고 입력 전극으로부터 전기적으로 걸연되며 리딩 전극과 쌍을 이루어 출력 전압을 추출하는 접지 전극을 포함하는 압전 변압기의 구동 방법은 압전체의 공진 주파수와 동일한 주파수를 갖는 교류 전압이 입력 전극에 인가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 본 발명의 상세한 설명과 본 발명의 양호한 실시예의 첨부된 도면으로부더 더 잘 이해할 수 있기만, 본 발명을 제한하려는 의도가 아니라 단지 예시 및 이해를 위한 것이다.

다음으로, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 기술한다. 다음의 설명에서, 다수의 특정한 상세한 설명이 본 발명의 이해를 위해 설명된다. 그러나, 본 기술 분야의 숙련된 자들은 이들 특정한 상세한 설명없이도 본 발명을 실시할 수 있음이 명백하다. 다른 예에서, 공지된 구조는 상세히 도시되지 않는다.

제1도는 본 발명에 따른 압전 변압기의 제1 실시예의 구조를 도시하는 사시도이다. 제2a도는 제1도의 선 L-L을 따라 절취된 단면을 도시하고, 제2b도, 제2c도 및 제2d도는 각각 A-A 부분, B-B 부분 및 C-C 부분에서 장판형의 폭 방향으로 서로 평행하게 절단선을 따라 절춰된 단면들을 도시한다.

제1도에서, 본 발명에 따른 압전 변압기의 제1 실시예는 로젠형 압전 변압기 내의 발생부의 중앙부에서 전압을 추출하기 위한 리딩 전극 이외에, 리딩 전극과 구동부 사이의 발생부에서 발생된 전압을 추출하기 위한 접지 전극을 갖는 구조를 갖는다.

이어서, 중앙 리딩 전극과 접지 전극 사이에 발생된 전압이 서로 절연된 2개의 단자로 구성된 2개의 단자 구조로서 발생부측에서 외부 단자를 형성하기 위해 이들 전극을 통해 추출된다. 이에 의해, 구동부측의 2개의 외부 단자 및 발생부측의 2개의 외부 단자가 서로 완전히 절연된다. 따라서, 4개의 단자 구조를 갖는 압전 변압기가 실현될 수 있다.

접지 전극에 외부 단자를 장착하는 것은 접지 전극의 스트립부로부터 단면측으로 T자형으로 연장시킨 진극 상에서, 그리고 변압기의 단면으로부더 길이 방향으로 종진동 3차 모드의 1/4 파장이 연장하여 시프트된 위치에서 수행된다. 이 위치는 3차 모드 종진동의 노드에 대응한다.

따라서, 본 실시예의 압전 변압기를 길이 방향을 따라 종진동 3차 모드의 공진 주파수에서 구동함으로써, 외부 단자의 모든 접합 위치는 구동 위치의 각 전극에 대응하고, 발생부는 진동의 노드와 정합될 수 있다.

한편, 발생부에서는, 발생부의 중심에서의 전극과 구동부의 전극 사이에 위치된 전극이 길이 방향 및 두께 방향으로 분극에 앞서 형성된다. 한편, 스트립부로부터 변압기의 단부로 T자형 구조로 돌출 연장된 레그부(leg portion)를 갖는 전극일 경우에는, 포맷 프로세스를 수행하기 위한 타이밍이 해당 전극과 구동부의 전극 사이의 거리에 따라 결정될 수 있다.

즉, 전극들 사이의 거리가 두께 방향의 분극시 인가될 전계의 절연 거리보다 길 때, T작형 전극의 형성은 분극에 앞서 수행되고, 그 외에는 T자형 전극의 형성이 분극 후에 수행된다.

전극들 간의 거리가 절연 거리보다 길고, 두께 방향으로의 분극시 방전의 발생 가능성이 낮다면, 다른 전극의 형성과 동시에 T형 전극을 형성함으로씨 본 실시예의 전극 구조에 의해 새롭게 초래된 부가적인 비용을 억제할 수 있다. 한편, 전극들 간의 거리가 짧고 방전의 발생 가능성이 높다면, 분극 후에 T자형 전극을 형성함으로써, 방전의 발생으로 인한 압전 변압기의 제조 수율의 저하가 방지될 수 있다. 이러한 경우에, T자형 전극이 압전 세라믹 물질의 쿼리점(퀴리 온도)보다 낮다면, 분극 상태의 열화가 발생될 수 없다.

이하, 더 상세한 설명이 도면을 참조소하어 기술될 것이다.

제1도를 참조하면, 압전 변압기의 본 실시예는 길이 방향으로 양 단부에 배열된 2개의 구동부(lla 및 1lb) 및 2개의 구동부 사이에 위치된 발생부(12)를 포함한다.

구동부 11a는 압전 세라믹판(111;구동부 1lb의 경우에는 114)이 상부 전극(112)과 하부 전극(113) (구동부 1lb의 경우에는 115와 116) 사이에 위치한 구조를 갖고 있다. 변압기의 양 단부에 위치된 구동부 11a 및 11b에서, 압전 세라믹판(111 및 114)은 제2a도의 화살표 Ya 및 Yb로 나타낸 것과 동일한 방위로 두께 방향으로 분극된다. 따라서, 본 실시예에서, 전극 112 및 115, 전극 113 및 116을 각각 접속시킴으로써, 2개의 구동부의 압전 세라믹판(111 및 114)이 동일한 위상으로 진동하도록 구동된다.

다음으로, 제2a도를 참조한다. 발생부(12)는 다음의 3가지 부분으로 구성된

다.

(1) 중앙 전극

중앙 전극은 발생부의 중앙부에 위치되어 있고, 스트립형 리딩 전극(123)이 변압기를 둘러싸도록 형성된다.

(2) 전압 발생부

전압 발생부는 중앙 전극부의 양측에 위치되어 있고, 압전 세라믹판(121 및 122)이 화살표 Yc 및 Yd로 나타낸 바와 같이, 길이 방향으로 분극되어 있다. 분극의 방향은 중앙부에서 전극(123)음 가로질러 서로 대향한다.

(3) 접지전극

접지 전극은 전압 발생부와 2개의 구동부 1la 및 1lb 사이에 위치되어 있고, 변압기를 둘러싸기 위해 연장하는 스트립부, 및 평면으로 T자형 구조를 형성하기 위해 이 스트립부로부터 길이 방향으로 변압기의 측면 상으로 연장하는 레그부를 갖는다.

제3a도는 압전 변압기의 본 실시예의 전기 회로 접속을 도시한 도면이다. 제3a도에서, 도시된 압전 변압기를 구동하기 위해, 외부 접속(외부 단자)용으로 다음의 단자가 각각의 전극에 접속된다.

(1) 좌측 구동부(1la)의 상부 전극(112) 및 우측 구등부(1lb)의 상부 전극(115)은 동일한 전위로 되도록 외부 전극에 접속된다.

(2) 좌측 구동부(1la)의 하부 전극(113) 및 우측 구동부(11b)의 하부 전극(116)은 동일한 전위로 되도록 외부 단자에 접속된다.

(3) 발생부의 중앙에서 전극 123은 외부 단자 321에 접속된다.

(4) 좌측 접지 전극(124) 및 우측 접지 전극(125)은 서로 동일하게 되도록 외부 단자 322에 접속된다. 이 경우에, 접합부(11la,112a,122a,121b,113c,114c 및 123c)에서의 전극의 폭을 다른 부분에서의 전극의 폭보다 더 넓게 만듦으로써 납땜 동작이 용이하게 될 수 있다.

상술한 대로 접속을 설정함으로써, 구동부측의 한 쌍의 외부 단자(311 및 312) 및 한 쌍의 외부 단자(321 멎 322)가 서로 절연된다.

상술한 구성에서, 교류 입력 전압이 변압기의 구동부측에서 외부 단자 311과 312 사이에 인가되면 발생부의 외부 단자 321과 322 사이에서 고 출력 전압을 얻을 수 있다. 이제, 교류 전압이 외부 단자 311과 312 사이에 인가될 때, 교류 전압이 전극(112,113 및 115,116)을 통해 2개의 구동부의 압전 세라믹판에 서로 동일한 위상의 전계를 인가한다. 그러므로, 종진동은 전기 기계적 결합 계수 k31을 통해 압전 종효과 31 모드에서 발생된다. 종진동은 발생부(12)로 전이된다. 그 결과, 전기기계적 결합 계수(k33)를 통해 압전 종효과 33 모드에서 중앙 전극부(123)와 접지 전극부의 스트립형 전극(124 및 125) 사이에 전압이 발생된다. 발생 전압은 외부단자 321과 322 사이의 부분으로부터 외부적으로 추출된다.

이 때, 구동부(1la 및 1lb)에 인가될 교류 입력 전압의 주파수를 변압기의 길이 방향의 종진동의 공진 구파수와 동일하게 설정한다면, 고 출력 전압을 얻을 수 있다. 고 전압이 입력되어 전압 강하를 거쳐 저 전압이 추출되는 경우에는, 교류입력 전압이 발생부측의. 외부 단자(321 및 322)를 입력 단자로 하여 발생부(12)에 인가되고, 출력 전압은 구동부의 외부 단자(311 및 312)를 출력 단자로 하여 구동부로부터 추출된다는 것을 주지해야 한다. 이것은 종래의 압전 변압기의 경우에서와 유사하다.

다음으로, 압전 변압기 내의 각각의 전극에 외부 단자(311,312,321 및 322)를 장착하는 위치에 대해 설명한다. 제3b도 및 제3c도는 제3a도의 A-A 및 B-B로 도시된 위치에서 서로 평행한 관계로 폭 방향으로 연장하는 절단선을 따라 절취된 단면도로서, 각 외부 단자와 각 전극 사이의 접속 상태를 도시하는 도면이다. 제3a도의 위지(A-A 및 B-B)는 변압기의 길이 방향 양 단면으로부터 길이로 종진동 3차 모드의 1/4 및 3/-1 파장에 상당하는 거리만큼 시프트된 위치이다.

제3a도,3b도 및 3c도를 참조하면, 구동부의 외부 단자(31l)는, 구동부 1h의 경우에 변압기의 상면 상의 접합부(111a;구동부 1lb의 경우에는 113c)에서의 구동부의 전극(112; 구동부 11b의 경우에는 1l5)에 접속된다. 구동부의 다른 외부단자(312)는, 변압기의 하면 상의 구동부 1la의 경우에 접합부(112a;구동부 1lb의 경우에는 114c)에서의 전극(113;구동부 1lb의 경우에는 116)에 접속된다.

한편, 발생부의 외부 단자(322)는 변압기의 측면 상의 접합부(112a)의 접지 전극(124) 및 변압기의 측면 상의 접합부(123c)의 접지 전극(125)에 접속된다. 발생부의 다른 외부 단자(321)은 접합부(121b)의 중앙부에서 전극(123)에 접속된다.

여기서, 제3d도는 상술한 것처럼 구성된 변압기가 종진동 3차 모드에서 구동될 때의 면위의 분포를 도시한다. 이것은 종진동의 3/2이 압전 변압기의 전체 길이와 동일한 직동 모드이다. 제3D도에 도시한 바와 같이, 3개의 진동 노드 N1, N2 및 N3, 및 4개의 진동 피크 Ll, L2, L3 및 L4가 있다. 이 중에서, 노드 N2 및 N3은 변압기의 양 단부로부터 114 파장을 각각 오프셋하는 위치에 위치되고, 노드 N2는 변압기의 전체 길이의 중앙에 위치된다.

제3a도 및 제3d도를 참조하여 노드의 위치와 각각의 접합부의 위치를 비교하면, 접합부 11la,122a 및 112a는 노드 N1에서 배열되고, 접합부 113c,114c 및 123c는 노드 N3에서 배열되며, 접합부 12lb는 노드 N2에서 배열된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 압전 변압기의 본 실시예에서, 모든 외부 단자는 진동의 모드로부터 추출될 수 있다. 그러므로, 양호한 진동 특성 및 접속의 고 신뢰성이 모두 실현될 수 있다.

한편, 압전 변압기의 본 실시예에서, 발생부의 중앙 전극(123) 멎 접지 전극(124,125)의 스트립부는 변압기의 원주를 둘러싸고 배열된다. 그러므로, 변형은 전극이 상면 및 하면 상에만 배열되는 경우에서보다 작아서, 길이 방향으로는 실질적으로 평행하게 된다. 따라서, 발생부내의 압전 세라믹판(121 멎 l22)의 분극은 전기 기계적 결합 계수 k33이 재료 한계까지 상승하게 하도록 길이 방향으로 배열될 수 있다.

본 실시예에서는, T자형 전극의 레그부를 변압기의 측면 상에 형성하지만, 그것을 측먼 상에 반드시 형성할 필요는 없다. 한편, 전극 123의 T자형 전극의 레그부를 중앙부의 좌측 멎 우측에 위치시키지만, 좌측 및 우측에서 동일한 표면에서 그들을 위치시킬 필요는 없다. 제4a는 좌측 및 우측의 T자형 전극의 례그부가 동일 측면에 형성되지 않은 구조의 변압기의 측면도이다. 제4b도, 제4c도 및 제4d도는 제4a도의 A-A, B-B 및 C-C의 위치에서 폭 방향으로 연장하는 절단선을 따라 절단된 단면도이다. 후술하겠지만, 외부 단자는 T형 전극의 레그부에 장착된다.

제4a도의 구성의 압전 변압기에서, 길이 방향으로 좌측 및 우측에 존재하는 T자형 전극의 레그부들 중,1개의 레그부는 폭 방향(제4B도)의 좌측에 위치되고, 다른 1개의 레그부는 우측(제4D도)에 존재한다. 그러므로, 각각의 1개의 외부 단자는 좌측 및 우측 각각으로부터 추출된다.

제4a도 내지 게4d도에서, 게1도 내지 제3도에서와 동일한 소자는 동일한 참

조부호로 나타내었다.

상술한 것에서는, 발생부의 접지 전극의 T자형 선극의 레그부가 변압기의 측면에 제공되지만, 측면 상에 레그부를 반드시 제공할 필요는 없다. 다음은 변압기의 두께 방향에 수직인 주요 표면 상에 T자형 전극의 레그부를 갖는 압전 변압기의 제2 실시예를 기술한다.

제5a도는 변압기의 본 실시예의 사시도이다. 제1도 내지 제4d도에서와 동일한 부분은 동일한 참조부호로 표시했다. 제5b도는 변압기의 본 실시예의 길이 방향으로 선 L-L을 따라 절취된 단면도이다. 제6a도는 제5a도의 변압기를 위에서 본 평면도이다.

한편, 제7a, 7b, 7c 및 7d도는 제6a도의 A-A, B-B, C-C 및 D-D를 따라 각각 절단된 단면을 도시한다. 제1도 내지 제4d도에서와 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 붙였다. 제5a도 내지 제7d도를 참조하면, 압전 변압기의 본 실시예가 다음의 점에서 제1도 내지 제4d도의 변압기와 다르다.

(1) 변압기의 상면 상에 형성된 발생부(52)의 접지 전극의 T자형 전극(524 및 525)의 레그부 이외에, 구동부(51a 및 51b)의 전극(512 및 5l5)이 레그부를 둘러싸는 U자형 구성으로 형성된다(제5a도 참조).

(2) 제7B도의 분극을 나타내는 화살표로 도시된 바와 같이, U자형 전극이 구동부(51a 및 51b)의 상면 상에 제공된 부분만이 분극된다, 즉, U자형 전극의 부분을 제외한 부분만이 압전기적으로 비활성 부분이다.

(3) 제7B도롤 참조하면, 구동부(51a 및 51b)의 외부 단자(517 및 518)가 변압기의 상부 및 하부 주요 표면에서 단면의 중심에 대해 점대칭 위치에 접속된다. 1개의 외부 단자 518은 접합부 521b에서 중앙 전극 523에 접속되고, 다른 1개의 외부 단자 520은 접합부 522a 및 523c 내에 위치된 T형 접지 전극 524 및 525의 레그부에 접속된다.

제6b도에 도시된 길이의 종진동 3차 모드에서 구동될 때의 면위의 분포를 참조하면, 접합부 51la,512a 및 522a는 노드 N1에 대응하고, 접합부 521b는 노드 N2에 대응하고, 접합부 513c,514c 및 523c는 노드 N3에 대응한다.

이에 의해, 본 실시예를 변압기의 제1 실시예와 비교하면, 효율은 압전 활성부의 감소로 인해 낮아지지만, 외부 단자는 진동을 방해하기 않고 상부로부터만 추출될 수 있다 그러므로, 전자 접속이 또한 지지 역할을 할 때, 외부 단자가 측면 및 주요 표면 상에 제공되는 제1도 내지 제4d도의 변압기와 비교하여 지지가 용이하게 된다.

다음으로, 변압기위 측면으로부터만 모든 외부 단자를 추출하기 위한 구성을 갖는 변압기의 제3 실시예에 대해 논의할 것이다. 제8도는 변압기의 제3 실시예의 사시도이고, 제9a도는 측면도이다. 제1도 내지 제7d도에서와 동일한 부분은 동일한 참조부호로 표시하였다. 제9b도 및 제9c도는 A-A 및 B-B에 위치된 폭 방향의 절단선에서 절단된 단면을 도시한다. 변압기의 이 실시예의 특징은 다음과 같다.

(1) 구동부 71a의 상부 및 하부 전극(712 및 713;구동부 71b의 경우에는 715 및 716)은 상부 및 하부 주요 표면으로부터 변압기의 측면으로 연장하고, L자형 단면을 갖는다. 상부 및 하부 전극(7l2 및 713:구동부 71b의 경우에는 715 및 716)은 두께 방향의 분극 프로세스 동안 빙·전을 괴하려는 측면에서 선극들 사이의 거리보다 긴 거리를 제공하기 위해 변압기(적용 마진이 존재함)의 단부로부터 안쪽으로 시프트된 위치에 형성된다.

(2) 구동부의 외부 단자(717 및 718)는 변압기의 좌측 및 우측 표면 상의 접합부(71la,713c 및 712c,714c)에 각각 접속된다(제9a도 참조). 발생부(72)의 1개의 외부 단자(7l8)는 중앙부에서 전극(723)의 변압기의 측면의 접합부(712b)에 접속되고, 다른 1개의 외부 단자(720)는 변압기의 측면에 제공된 T자형 전극(724 및 725)의 접합부(722a 및 723c)에 접속된다.

따라서, 모든 외부 단자에 의한 추출이 측면으로부터 행해질 수 있으므로, 제5a도 내지 제6b도의 실시예와 유사하게, 전기적 접속과 관련된 지지가 용이하게 된다. 한편 본 실시예가 동일 측면 상에 발생부의 접지 전극을 형성하지만, 접지 전극이 제4a도 내지 제4d도에 도시된 것과 같이 좌측 및 우측면에서 동일한 표면 상에 형성되지 않아도 아무런 문제가 없다.

상술한 논의들이 압전 횡효과 31 모드 및 압전 종효과 33 모드를 사용하는 로젠형 압전 변압기의 경우를 전제로 하여 이루어졌지만, 본 발명은 다른 형태의 압전 변압기의 경우에도 동일하게 적용가능하다는 것을 주지해야 한다.

예를 들어, 제10a도에 도시된 바와 같이, 압전 변압기는 압전 세라믹판(111)의 2개의 주요 표면 영역의 1/2에 제공된 전극(112 및 113), 번압기의 원주를 둘러싸도록 중앙부에 제공된 스트립형 전극(124), 및 압전 세라믹판(111)의 단부에 제공된 전극(123)을 포함한다. 이러한 변압기에서, 단자 311과 312 사이에 교류 전압을 입력함으로써, 단자 321과 322 사이에서 출력 전압을 얻을 수 있다. 이 변압기에서, 4개의 단자는 양호한 전기적 특성을 얻기 위해 절연된다.

사용될 모드에 따라, 각각의 단자의 접합부가 적절한 위치에 설정될 수 있다는 것을 주지해야 한다.

한편, 제10b도에 도시된 바와 같이, 압전 번압기는 세라믹판(111)의 2개의 주

요 표면의 1/2 영역에 제공된 전극(112 및 113), 변압기의 원주를 둘러싸는 스트립부 및 중앙부에 제공되어 변압기의 측면 상에서 변압기의 단부를 향해 연장하고, 변압기의 원주를 둘러싸고 있는 레그부로 구성된 T자형 전극(124), 및 압전 세라믹판(111)의 단부에 제공된 전극(123)을 포함한다. 이러한 변압기는 유사하게 동작할 수 있다. 각각의 단자의 접합부는 사용될 모드에 따라 적절한 위치에 설정될 수 있다.

제l0a도 및 제10b도에서, 제1도 내지 제4d도에서와 동일한 부분은 동일한 참조부호로 나타내었다.

또한, 장판형상 대신 원판 형상 압전 세라믹판을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제11a도는 원판 형상 압전 세라믹판을 사용하는 압전 변압기의 평면도이고, 제1lB도는 제11a도의 L-L을 따라 절취된 단면도이다.

제11a도 및 제11b도를 참조하면, 원형 전극(101 및 104)은 원판 형상 압전 세라믹판(100)의 2개의 주요 표면 상의 중앙부에 제공된다. 이어서, 압전 세라믹판(100)의 원주 상에는, 즉 이의 측면 상에는 전극(103)이 제공된다. 또한, 압전 세라믹판(100)의 l개의 주요 표면 상에 제공된 전극(101)을 둘러싸도록, 링형 전극(102)이 절연 거리 이상으로 제공된다 전극(102)상에는, 도면에 도시된 바와 같이, 제1도에 도시된 T자형 전극의 레그부 동에 상당하는 돌출부(105)가 있다.

교류 전압이 단자 311과 312 사이에 인가되면, 단자 321과 322 사이에서 출력 전압이 얻어질 수 있다. 이러한 변압기에서, 4개의 단자는 양호한 전기 특성을 제공하기 위해 서로 절연된다. 이러한 변압기는 중앙부로부터 원주부로 방사형으로 진동이 확산되도록 동작한다. 그러므로, 각각의 단자의 접합부는 사용될 모드에 따라 적절한 위치에 설정될 수 있다.

제11a 및 제11b도에서도, 제1도 내지 제4d도에서와 동일한 부분은 동일한 참조부호로 나타내었다.

상술한 압전 변압기의 제1 내지 제3 실시예는 다음의 프로세스를 통해 제조된다.

먼저, 압전 세라믹 재료로서, PZT(Pb(ZrxTil-x)○3)형 압전 세라믹인 NEP EC8(상표명. 일본의 Tokin사 제조)의 소결체(sintered body)가 사용된다. 소결

체는 장판헝상을 형성하기에 필요한 구성으로 절단된다. 상술한 제1내지 제3실시예의 변압기는 외형이 42,00 mm의 길이, l0 mm의 폭 및 1 mm의 두께를 갖도록 절단된다.

다음으로, 전극이 형성된다. 전극 형성 프로세스에서, Ag l00%의 페이스트가 통상의 후막 스크린 프린팅 방법에 의해 패턴을 형성하고, 600℃에서 굽는다. 제1 실시예의 압전 변압기를 고려하면, 구동부 1la의 경우에는 측면 상에 제공된 T 자형 접지 전극(124;구동부 11b의 경우에는 125)의 레그부와, 상부 및 하부 주요 표면 상에 제공된 구동부 11a의 전극(112,113;구동부 1lb의 경우에는 115,116)의 레그부 사이의 거리에서 두께 방향의 분극시 방전을 연구하기 위해, T자형 전극(124 및 125)의 레그부의 폭을 변화시켜 전극을 프린트한다.

여기서, 전극의 형성을 고려하면, 후막 스크린 프린팅 방법에 의해 전극을 형성하는 것이 필수적이지 않고, 증착 방법. 스퍼터링 방법 등과 같은 소정의 적절한 방법에 의해서도 전극을 형성할 수 있다. 또한, 페이스트는 특정 재료가 아니라 소결될 수 있는 소정의 적절한 재료일 수 있다.

후속적으로, 온도가 사용된 압전 변압기의 쿼리점(340℃)까지 상승된다. 정상 온도까지 온도를 내릴 때, 압전 프로세스를 형성하기 위해 3.5 kV의 전계가 길이 방향으로 인가된다. 두께 방향의 분극은 150℃의 실리콘형 절연 오일에서의,2kV의 전계를 인가함으로써 수행된다.

이 때, T자형 전극 124의 레그부와 구동부(115 또는 116)의 전극(112 및 113)사이의 거리가 0.3 mm일 때,20%의 확률로 방전이 일어난다. 한편, 전극들 간의 거리가 0.l mm이면,80%의 확률로 방전이 일어난다. 본 실시예에서, 변압기의 두께가1 mm이므로, 후술하는 바와 같이 땜납용으로 필요한 최소 전극폭이 0.3 mm으로 예비되는 경우에도, T형 전극(124 및 125)의 레그부에서, 전극들 간의 거리는 0.3mm 이상으로 된다. 그러므로, 분극시 방전의 발생 확률은 상당히 낮아진다. 그러나, 변압기가 0.8 mm의 두께로 형성되면, 전극간 거리는 0.3 mrn 이하로 되어 방전 발생 확률을 50%로 상승시킨다.

한편, 두께 방향의 분극이 상술한 조건하에 수행되었지만, 오일 대신 공기 중에서 분극을 수행하고, 인가될 전계의 밀도를 변화시키는 등의 동작을 수행하도록, 방전을 일으키는 전극간 거리는 조건의 변화에 따라 변할 수 있다. 그러므로, 변압기의 그기 뿐만 아니라 분극시의 조건 (매체의 종류, 매체의 온도, 전계의 세기 등)에 따라 방전을 일으길 수 있는 전극간 거리를 확인할 필요가 있다.

변압기의 크기 및 분극 조건에 따라 결정될 때 방전이 일어나지 않는 안전거리를 얻을 수 없다면, 구동부의 전극(112,113,115 및 116), 중앙 전극(123), 및 접지 전극(124 및 125)의 스크립부는 분극 이전에 형성되고, 발생부의 T자형 전극(124 및 125)은 변압기를 형성하기 위해 분극 이후에 형성된다. 이 때, T자형 전극의 레그부는 퀴리 온도 이하의 온도에서 수행된다. 프로세스 온도가 쿼리 온도를 초과하는 경우에는, 길이 방향으로의 분극과 두께 방향으로의 분극이 상쇄된다.

그러므로, 전극 형성시, 다른 전극들처럼 도전 페이스트(상술한 것처럼, Ag의

경우 600℃)를 사용하는 것은 어렵다, 본 실시예에서, 레그부는 후막 프린팅 방법에 의해, 팽납될 수 있는 셋팅형 도전 페이스트(셋팅 온도는 140℃)로 형성된다. 변압기의동작 이상은 찾아볼 수 없었다. 말할 필요도 없이, 레그부가 젯 프린팅 방법등에 의해 형성되는 경우에도 정상 동작을 얻을 수 있다. 또한, 전극간 안전 거리(절연 거리)는 특정하게 제공될 수 있고, 모든 전극은 분극 프로세스 이전에 동시에 형성될 수 있다. 명백히, 이 프로세스는 이전의 프로세스와 비교하여 훨씬 경제적이다.

상술한 바와 같이, 분극 프로세스 이후에, 도체가 각각의 전극에 납땜된다, 도체를 납땜하는 위치는 제3a도 내지 제3d도, 제6a도 내지 제6b도 및 제8도에 도시된 것과 같다. 상술한 바와 같이, 제1 내기 제3 실시예에서 모든 변압기의 길이는 42 mm이고, 종진동 3차 모드에서의 구동시 노드는 변압기의 양 단부로부터 7mm 만큼 안쪽으로 시프팅되는 위치, 극 변압기의 각 단부로부터 21 mm의 거리에 위치된다.

그러므로, 제1 실시예에서 제4a도에 도시된 바와 같이, 접합부(111a,112a,

122a 및 113c,114c,123c)는 변압기의 양 단부로부터 7 mm만큼 안쪽으로 시프트되는 부분에 위치되고, 접합부(12lb)는 변압기의 어느 한 단부로부터 21 mm 만큼 시프트된 부분에 위치된다. 유사하게, 제2실시예에서는, 제6a도에 도시된 바와 같이, 접합부(511a,512a,522a 및 513c,514,523c)는 변압기의 양 단부로부터 안쪽으로 7mm 시프트된 부분에 위치되고, 접합부(512b)는 변압기의 어느 한 단부로부터 21mm 시프트된 부분에 위치된다. 또한, 제3 실시예에서, 제9a도 내지 제9c도에 도시된 바와 같이, 접합부(711a,712a,722a 및 713c,714c,723c)는 변압기의 양 단부로부터 7 mm 안쪽으르 시프트된 부분에 위치되고, 접합부(721b)는 변압기의 어느 한 단부로부터 21 mm 시프트된 부분에 위치된다.

다음으로, 본 발명에 따른 압전 변압기의 구동 방법에 논의될 것이다.

제12도는 제1 실시예의 압전 변압기가 부하를 접속한 상태를 도시한다. 본 실시예에서, 길이가 220 mm이고, 직경이 3ø인 냉음극관(52)이 부하로서 사용되었다. 냉음극관(52)에서, 알루미늄의 반사기 패널(53)은 평행하게 접속된다.

이러한 구성에서, 압전 변압기의 길이의 종진동 3차 모드의 공진 주파수와

동일한 주파수를 갖는 교류 전압이 구동 전원(51)으로부터 인가된다. 상술한 바와

같이, 제1 내지 제3 실시예의 변압기의 길이의 종진동 3차 모드의 공진 주파수는 면

압기의 입/출력 주파수 특성으로부터 110 kHz로 측겅된다.

압전 변압기의 제1실시예에서, 26 Vrrns(평균 제곱근)의 교류 전압이 입력 전압으로서 인가될 때,550 Vnms의 출력 전압이 얻어졌다. 따라서, 출력 전력은 3W였다. 한편,100개의 이러한 압전 변압기는 200시간 동안 구동된다. 그 결과, 외부 전극의 박리, 도체의 절연 또는 특성 이상을 발생시키는 소자는 전혀 없었다.

또한, 압전 변압기의 제2 실시예가 또한 실시되며, 이전 예에서와 동일한 부하를 접속하여 동작시켰다. 26 Vrms의 입력 전압에 비해, 370 Vrms의 출력 전압 및 1.4 W의 출력 전력이 얻어졌다.

압전 변압기의 제3 실시예에서, 26 Vrms의 입력 전력에 대해, 510 Vrms의

출력 전압 및 26 W의 출력 전력이 얻어졌다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 압전 변압기는 발생부에서, 길이 방향으로 평행하게 배열된 2개의 전압 추출부를 갖는다. 이들 2종류의 전압 추출부에서, 전극들이 서로 독립적으로 제공되기 때문에, 전압 추출부들 사이에 발생된 전압은 이들 전극들 사이로부터 추출될 수 있다. 따라서, 구동부측의 2개의 외부 단자 및 발생부의 2개의 단자로 구성된 4개의 단자는 서로 완전히 절연될 수 있다.

한편, 전압 추출부에서, 변압기의 단부로부터 길이 방향으로 종진동 3차 모드의 1/4 파장만큼 안쪽으로 시프트된 부분에서 전극과 외부 단자와의 접속을 설정하기 위해, 전압 추출부의 전극은 길이 방향의 중앙측으로부터 단면측으로 연장 돌출된다. 이 부분은 3차 모드 종진동에서의 노드 위치에 대응한다.

그러므로, 종진동 3차 모드의 공진 주파수에서 본 실시예의 압전 변압기를 구동시킴으로써, 외부 단자와, 구동부 및 발생부 각각의 전극 사이의 접합부는 높은 기계적 강도릍 유기하기 위해 진동 노드와 정합된다.

또한, 본 실시예의 변압기의 발생부의 돌출부와 구동부의 전극간 거리가 짧고, 돌출부가 분극 처리 후에 형성되는 경우에는 퀴리 온도 이하의 온도에서 방전이 일어날 수 있다. 이에 의해, 방전을 괴할 수 있어 수율의 저하를 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 각각의 입력 및 출력 단자를 완전히 절연시킬 수 있는 구조를 갖는 압전 변압기를 실현함으로써 변압기의 고 신뢰성을 달성할 수 있다. 또한, 전극의 형성 타이밍이 절연 거리에 따라 결정되는 제조 방법에 의해, 고 수율의 변압기 제조 프로세스가 실현될 수 있다.

본 발명이 특정 실시예에 관해 도시 및 기술되었기만, 본 기술 분야의 숙련된 자들은 상술한 및 다양한 다른 장점을 이해할 수 있을 것이고, 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않고 본 실시예를 부분 생략하거나 추가한 다른 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 제한되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구의 범위에 기술된 특징의 범위 내에서 실시되는 모든 가능한 실시예를 포함한다.

Claims

압전 변압기에 있어서, 분극상태의 압전체(piezoelectric body); 상기 압전체의 표면 상에 제공되고, 상기 압전체의 공진 주파수에 따른 주파수의 교류 전압이 인가되는 입력 전극; 상기 압전체의 상기 표면 상에 제공되고, 상기 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하는 리딩(leading) 전극;및 상기 압전체의 상기 표면 상에 제공되고, 상기 입력 전극으로부터 전기적으로 절연되는 접지 전극을 포함하며, 상기 리딩 전극과 상기 접지 전극 사이에서 출력 전압이 추출되는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
제1항에 있어서, 상기 입력 전극에 교류 전압을 인가하기 위한 위치와, 상기 리딩 전극 및 상기 접지 전극으로부터 상기 출력 전압을 추출하기 위한 위치는 상기 압전체의 진동 노드에 위치되는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
압전 변압기에 있어서, 공진 주파수에 대응하는 파장의 3/2에 상당하는 길이를 갖는 판 형상 압전체(plate form piezoelectric ); 상기 압전체의 길이 방향의 양 단부에서 1개의 주요 표면 및 다른 1개의 주요 표면에 제공되고, 상기 공진 주파수에 따른 주파수를 갖는 교류 전압이 인가되는 입력 전극을 갖는 제1 및 제2 구동부;및 상기 압전체의 상기 길이 방향으로 약 1/2 위치에 배치되며, 상기 제1 및 제2구동부에 인가된 교류 전류에 따른 교류 전압을 추출하기 위한 리딩 전극과, 상기 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하기 위해 상기 리딩 전극과 쌍을 이루고 있으며 상기 입력 전극으로부터 건기적으로 절연되는 접지 전극을 갖는 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
제3항에 있어서, 상기 교류 전류를 상기 입력 전극에 인가하기 위한 위치와, 상기 리딩 전극 및 상기 접시 전극으로부터 상기 출력 전압을 추출하기 위한 위치는 진동 노드의 위치인 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
제3항에 있어서, 상기 접지 전극은 상기 추출 위치로 돌출하는 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
압전 변압기에 있어서, 공진 주파수에 대응하는 파장의 3/2에 상당하는 길이를 갖는 원판 형상 압전체(disc fornl piezoelecthc body); 상기 압전체의 중앙부에 제공되며,1개의 주요 표면 및 다른 1개의 주요 표면 상에 입력 전극이 형성되며, 상기 입력 전극에는 상기 공진 주파수에 따른 주파를 갖는 교류 전압이 인가되는 구동부;및 상기 압전체의 원수 상에 배치되며, 상기 입럭 전극에 인가된 교류 전류에 따른 교류 전압을 추출하기 위한 리딩 전극과, 상기 압전체의 진동에 따른 건압음 추출하기 위해 상기 리딩 전극과 쌍을 이루고 있으며 상기 입력 전극으로부터 전기적으로 절연되는 접지 전극을 갖는 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
제6항에 있어서, 상기 입력 전극에 상기 교류 전압을 인가하기 위한 위치와, 상기 리딩 전극 및 상기 접지 전극으로부터 상기 출력 전압을 추출하기 위한 위치는 진동 노드의 위치인 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
제6항에 있어서, 상기 접지 전극은 상기 추출 위치로 돌출하는 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 압전 변압기.
분극의 상태의 압전체, 상기 압전체의 표면 상에 제공되고 상기 압전체의 공진 주파수에 따른 주파수의 교류 전압이 인가되는 입력 전극, 상기 압전체의 상기 표면상에 제공되고 상기 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하는 리딩 전극, 및 상기 압전체의 상기 표면 상에 제공되고, 상기 입력 전극으로부터 전기적으로 절연되며, 상기 리딩 전극과 함께 쌍을 이루어 출력 전압을 추출하기 위한 접지 전극을 포함하는 압전 변압기의 제조 방법에 있어서, 상기 입력 전극 및 상기 접지 전극을 형성하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계 이후에 상기 압전체에 전계를 인가하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기 제조 방법.
분극 상태의 압전체, 상기 압전체의 표면 상에 제공되고 상기 압전체의 공진 구파수에 따른 구파수의 교류 전압이 인가되는 입력 전극, 상기 압전체의 상기 표면 상에 제공되고 상기 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하는 리딩 전극, 및 상기 압전체의 상기 표면 상에 제공되고, 상기 입력 전극으로부터 전기적으로 절연되며, 상기 리딩 전곡과 함께 쌍을 이루어 출력 전압을 추출하기 위한 접지 전극을 포함하는 압전 변압기의 제조 방법에 있어서, 상기 입력 전극을 형성하는 제1 단계; 상기 제1 단계 이후에 상기 압전체에 전계를 인가하는 제2 단계;및 상기 제2 단계 이후에 상기 접지 전극을 형성하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 접지 전극의 형성은 상기 압전체의 퀴리 온도보다 낮은 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 압전 변압기 제조 방법.
분극 상태의 압전체, 상기 압전체의 표면 상에 제공되고 상기 압전체의 공진 주파수에 따른 주파수의 교류 전압이 인가되는 입력 전극, 상기 압전체의 상기 표면 상에 제공되고 상기 압전체의 진동에 따른 전압을 추출하는 리딩 전극, 및 상기 압전체의 상기 표면 상에 제공되고 상기 입력 전극으로부터 전기적으로 절연되며 상기 리딩 전극과 함께 쌍을 이루어 출력 전압을 추출하기 위한 접지 전극을 포함하는 압전 변압기의 구동 방법에 있어서, 상기 압전체의 공진 주파수와 동일한 주파수를 갖는 교류 전압이 상기 입력전극에 인가되는 것을 특징으로 하는 압전 변압기 구동 방법.