KR100248319B1 - 고승압비 및 고효율 상태로 압전 변압기를 구동하는 방법 - Google Patents

Abstract

제1방향으로 분극된 1차 진동자부분(3, 3a, 3b)과 제1방향에 수직이며 1 차 진동자 부분 (3, 3a, 3b) 을 향하는 제2방향으로 분극된 2 차 진동자 부분 (4)을 갖는 압전 변압기 (1,8) 에서, 상기 제2방향은 압전 변압기 (1,8) 의 길이방향에서 바깥쪽으로 향해 있다. 신호원(2)은 구동 신호를 공급하기 위하여 제1방향의 종점측에 있는 1 차 진동자 부분 (3, 3a, 3b)에 연결되어 있다. 제1방향의 시접촉에 있는 진동자 부분(3, 3a, 3b)은 접지되어 있다. 선택적으로, 제1방향으로 분극된 1 차 진동자 부분 (3, 3a, 3b) 과 제1방향에 수직이며 1 차 진동자 부분 (3, 3a, 3b) 에서 멀어지는 제2방향으로 분극된 2 차 진동자 부분 (4)을 갖는 압전 변압기에서, 상기 제2방향은 길이방향으로 안쪽으로 향해 있다. 신호원 (2) 은 상기 구동 신호를 공급하기 위하여 시점측에 있는 1 차 진동자 부분 (3, 3a, 3b)과 연결되어 있다. 종점측에 있는 1 차 진동자 부분 (3, 3a, 3b) 은 접지되어 있다.

Description

고승압비 및 고효율 상태로 압전 변압기를 구동하는 방법

본 발명은 종래에 공지된 압전 변압기를 구동하는 방법에 관한 것이다.

전원 장치는 흔히 작은 크기, 얇은 두께 및 높은 효율이 요구된다. 한 전형적인 예가 액정 디스플레이에서의 백라이트(backlight)를 위한 변환기이다. 그런 요구 조건을 맞추기 위하여, 전통적으로 사용되었던 전자기 변압기 대신에 압전 변압기로 제조된 것이 최근에 사용되고 있다. 압전 변압기를 압전 세라믹과 같은 압전 물질의 기계적 진동을 사용함으로써 입력 전압을 출력 전압으로 변환한다.

압전 변압기는 상이한 방향으로 분극되어져 있는 1 및 2 차 진동자 부분을 포함하는 압전 소자를 구비한다. 제1진동자 부분은 입력 전압을 기계적 진동으로 변환하기 위한 것이며, 2 차 진동자 부분은 기계적인 진동을 출력 전압으로 변환하기 위한 것이다. 이러한 방법으로, 전압 변환이 수행된다.

압전 변압기를 구동하는 종래의 구동 방법에서는, 1차 진동자 부분에 공급된 구동 신호에 의해서 2 차 진동자 부분에 겹쳐지는 전기장에 대해서는 아무런 고려도 하고 있지 않았다. 이러한 상황에서, 상기 전기장은 압전 변압기의 2 차 진동자 부분의 진동에 영향을 미친다고 추정되고 있다.

상술된 것처럼, 종래의 구동 방법의 어느 것에서도 2 차 진동자 부분에 겹쳐지는 전기장의 영향에 대하여 고려하고 있지 않다. 압전 변압기의 분극 방향에 따라서, 그리고 구동 신호를 제1분극 방향의 시점측에 있는 1 차 전극에 공급하느냐 혹은 종점측에 있는 1 차 전극에 공급하느냐에 따라서, 구동 신호에 의해서 생성되고 2 차 진동자 부분에서 겹쳐져 있는 전기장이 2 차 진동자 부분의 진동을 방해할 수도 있다. 결국, 압전 변압기는 고승압 및 고효율 상태에서 구동할 수 없다.

압전 변압기의 한 표면과 다른 표면에 부착된 1 차 전극이 교대로 접지될 때, 압전 변압기는 교차하는 두 위상을 갖는 반파의 정현파에 의해서 동일하게 구동된다. 결국, 압전 변압기의 2 차 진동자 부분의 진동은 교대로 한 주기에서 강화되기도하고 방해되기도 한다. 그러므로, 압전 변압기는 전체적으로 고승압 및 고효율로 구동될 수 없다.

그러므로 본 발명의 목적은 고승압비와 고효율 상태로 압전 변압기를 구동하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 압전 변압기의 2 차 진동자 부분이 1 차 진동자 부분에 구동 신호가 공급될 때 강화된 진동을 갖는, 기재된 형태의 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 설명 과정에서 명확하게 될 것이다.

압전 변압기의 분극 방향에 따라서, 그리고 구동 신호를 제1분극 방향의 시점측에 있는 1 차 전극에 공급하느냐 혹은 종점측에 있는 1 차 전극에 공급하느냐에 따라서, 본 발명자는 압전 변압기의 2 차 진동자 부분의 진동이 강화되고 방해를 받는다는 것을 본 발명자는 확인했다.

제1a도 내지 제1c도는 압전 소자의 분극의 방법을 설명하기 위한 도면.

제2a도 내지 제2d도는 분극된 상태의 압전 소자의 기본 작동을 설명하기 위한 도면.

제3a도 내지 제3b도는 각각 3차 로젠 (Rosen) 형의 압전 변압기의 사시도와 기계적 진동에 의한 변위를 플로팅한 그래프.

제4a도 및 제4b도는 압전 변압기를 구동하는 종래의 방법을 설명하는 도면.

제5a도 및 제5a'도는 처음의 반 주기를 종래의 방법으로 설명하는 도면.

제5b도 및 제5b'도는 두 번째 반 주기를 종래의 방법으로 설명하기 위한 도면.

제6a도 및 제6a'도는 본 발명의 제1실시예에 따라서 압전 변압기를 구동하는 방법을 설명하기 위한 도면.

제6b도 및 제6b'도는 본 발명의 제 2 실시예에 따라서 압전 변압기를 구동하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면.

제7a도 내지 제7d도는 구동 신호를 공급하는 방법과 압전 변압기의 분극 방향의 조합을 보여준다.

제8a도 및 제8a'도는 제7a도에서 설명된 상태로 압전 변압기의 작동을 설명하기 위한 도면.

제8b도 내지 제8b'도는 제7b도에서 설명된 또다른 조건에서 압전변압기의 작동을 설명하는 도면.

제9도는 종래의 방법과 비교하여 본 발명의 방법에 의해서 얻은 승압비를 플로팅한 그래프.

제10a도 및 제10b도는 본 발명의 또다른 실시예에 따라서 압전 변압기를 구동하는 방법을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압전 변압기 2 : 신호원

3a, 3b : 1 차 진동자 부분 4 : 2 차 진동자 부분

6a, 6b, 7a, 7b : 1 차 전극 9 : 2 차 전극

본 발명의 한 측면에 따라서, 제1분극 방향으로 분극된 1 차 진동자 부분과, 상기 제1분극 방향과 수직이며 상기 1 차 진동자 부분을 향하고 있는 제2분극 방향으로 분극된 2 차 진동자 부분을 갖는 압전 변압기를 구동하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 제1분극 방향의 종점측에 있는 상기 1 차 진동자 부분에 구동 신호를 공급하는 단계와, 상기 제1분극 방향의 시점측에 있는 상기 1 차 진동자 부분을 접지하는 단계를 구비한다.

본 발명의 또다른 측면에 따라서, 제1분극 방향으로 분극된 1 차 진동자 부분과, 상기 제1분극 방향과 수직이며 상기 1 차 진동자 부분으로부터 멀어지는 제2분극 방향으로 분극된 2 차 진동자 부분을 구비한다. 상기 방법은 상기 제1분극 방향의 시점측에 있는 상기 1 차 진동자 부분에 구동 신호를 공급하는 단계와, 상기 제1분극 방향의 종점측에 있는 상기 1 차 진동자 부분을 접지하는 단계를 구비한다.

본 발명의 또다른 측면에 따라서, 제1분극 방향으로 분극된 1 차 진동자 부분과, 상기 제1분극 방향에 수직인 제2분극 방향으로 분극된 2 차 진동자 부분을 갖는 압전 변압기의 구동 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 상기 1 차 진동자 부분으로 1 차 응력 (stress) 를 생성하기 위하여 상기 1 차 진동자 부분에 구동 신호를 제공하는 단계와, 상기 1 차 응력이 상기 2 차 진동자 부분에서 2 차 응력을 생성하는 단계와, 상기 2 차 응력이 상기 구동 신호에 의해서 생성된 전기장에 의해서 상기 2 차 진동자 부분에서 생성된 부가적인 2 차 응력 위에 겹쳐지도록 상기 구동 신호의 공급 방향을 결정하는 단계를 구비한다.

제1a도, 제1b도 및 제1c도에 대하여, 우선 본 발명을 좀 더 잘 이해하기 위한 압전 소자의 분극에 대하여 설명히 행해질 것이다.

우선, 제 1a도에 대하여, 압전소자는 랜덤 (ramdom) 하게 분포된 이극 모멘트의 형태로 자발적 분극을 갖는다. 이러한 경우에, 압전 소자는 전체적으로는 분극되지 않은 상태로 유지된다.

제1b도로 넘어가서,특정한 레벨보다 작지 않은 전압이 압전 소자에 공급되어 전기장을 생성한다. 이러한 경우, 도면에서 볼 수 있는 것처럼, 자발분극의 모든 이극 모멘트는 전기장을 따라서 한 방향으로 향하게 된다. 그러므로, 압전 소자는 전체적으로 분극된 상태로 놓이게 한다. 상기 한 방향은 분극 방향으로써 설명될 것이다. 만약 전기장이 특정한 레벨보다 더 크거나 같은 레벨을 갖는다면, 자발분극의 이중 모멘트는 전기장이 제거된 후에도 분극 방향으로 계속 향하게 된다.

분극되지 않은 상태에서, 자발분극의 이중 모멘트는 제1a도에서 설명된 것처럼 랜덤한 방향으로 되어 있다. 결국, 외부 전압이나 혹은 외부력이 거기에 공급된다 할지라도, 상기 압전 소자는 전체적으로 압전기특성을 표출하지 않는다. 이것은 자발적 분극으 이중 모멘트의 압전 효과가 상호 제거되기 때문이다. 다시 말하자면, 분극된 상태에서, 자발적 분극의 이중 모멘트는 제1b도에서 볼수 있는 것처럼, 한 방향으로 향한다. 따라서, 압전 소자는 낮은 레벨의 외부력 혹은 외부 전압에 반응하여 전체적으로 압전 효과를 보여준다.

제1b도에서, 분극 상태가 화살표에 의해서 설명되어 있다. 화살표의 방향은 압전 소자의 분극을 위하여 공급된 직류 전압에 의해서 생성된 전기장의 방향과 동일한 분극 방향을 설명한다.

제1c도에 대하여, 부가적으로, 분극 방향은 시점측과 종점측을 지니고 있다. 압전 소자는 분극 방향의 시점측과 종점측에서 직류 전압의 양극 전위와 음극 전위에 각각 연결되어 있다.

제2a도 내지 제2d도에 대하여, 이 설명은 분극 상태에서 압전 소자의 기본 작동에 대한 것으로 진행될 것이다. 제2a도 및 제2b도에서 볼 수 있는 거처럼, 분극 상태의 압전 소자에 분극 방향과 동축으로 수축 혹은 확장하는 방향으로, Fy로 표시된 외부력이 공급될 때, 결과전압은 압전 소자를 가로질러서 생성된다. 반대로, 압전 소자에 외부 전압이 인가되면, Fy로 표시되는 결과력은 제2c도 내지 제2d도로부터 보여진 것처럼, 분극 방향에 동축인 수축 방향 혹은 확장 방향으로 또한 생성된다. 상술된 압전 효과는 내부 전기장 혹은 내부력이 외부 전압에 의해서 생성된 외부 전기장 혹은 외부력을 제거하는 방향으로 압전 소자에서 생성된다. 외부력 혹은 결과력 Fy 에 의해, 힘 Fx는 힘 Fy의 방향에 수직인 방향으로 압전기 소자의 쁘와종 (Poisson) 비율을 통하여 생성된다. 압전 변압기는 1 차 진동자 부분에서 제2c도 및 제2d도의 한압전기 효과 (전기적인 것에서 기계적인 것으로의 변환) 와 2 차 진동자 부분에서 제2a도 및 제2b도의 또다른 압전기 효과 (기계적인 것에서 전기적인 것으로의 변환) 를 사용함으로써 입력 전압을 출력 전압으로 변환하기 위한 장치이다.

제3a에 대하여, 3차 로젠형의 압전 변압기 (1)는 1 차 진동자 부분 (3a 및 3b) 과 그들 사이에 끼워져 있는 2차 진동자 부분 (4)을 포함하는 압전기 소자와, 1 차 진동자 부분 (3a) 에 부착된 1 차 전극 (6a 및 7a)의 제1쌍과, 1차 진동자 부분 (3b)에 부착된 1 차 전극 (6b 및 7b)의 제 2 쌍과, 2차 진동자 부분 (4)에 부착된 2차 전극 (9) 의 한 쌍을 구비한다. 제3a도에서 설명된 것처럼, 1 차 진동자 부분 (3a 및 3b)이 제1분극 방향으로 분극되는 동안 2 차 진동자 부분 (4)은 제1분극 방향에 수직인 제2분극 방향으로 분극된다. 입력 전압과 압전 변압기 (1)의 공명 주파수와 같은 주파수를 갖는 구동신호가 신호원 (2)에서 1 차 전극 (6a 및 6b 혹은 7a 및 7b)으로 공급되면, 압전 변압기 (1)의 1 차 진3동자 부분 (3a 및 3b)은 제2c도 및 제2d도의 압전기 효과에 의해서 y축 방향으로 진동한다. y 축 방향으로의 상기 진동은 x 축 방향으로 진동하는 2 차 진동자 부분 (4) 으로 쁘와종 비율로 전달된다. x 축 방향으로의 상기 진동은 제2a도 및 제2b도의 압전기 효과에 의해서 2 차 진동자 부분 (4) 을 가로지르는 출력 전압을 생성한다. 여기에서, 출력 전압과 입력 전압 사이의 승압비는 압전기 변압기 (1)의 두께비와 1차 및 2차 전극 사이의 거리에 대체적으로 비례한다.

3차 로젠형의 압전 변압기 (1)는 대칭적 방법으로 그것의 중심 선의 양측면에서 상술된 작동을 수행한다. 공명 조건에서, 3차 로젠형이 압전 변압기 (1)는 3 개의 제로(zero)-변위점을 갖는데, 즉, 제1, 제2, 제3노드 (node) 점을 갖는데 여기서 변위는 제3b도에서 볼 수 있는 것처럼 압전 변압기 (1)의 y-축 방향으로의 진동에 반응하여 y 축 (종측방향) 이 제로인 것을 말한다.

임의의 종래의 구동 방법에서, 압전 변압기의 제1차 및 제2차 진동자 부분의 분극 방향과 1차 진동자 부분에서 구동 신호를 제1분극 방향의 시점측에 있는 1차 전극으로 공급하는지 혹은 종점측에 있는 1차 전극으로 공급하는지에 대한 아무런 고려가 없었다.

예를 들어, 종래의 구동 방법 중 하나가 일본 저널인 '전자기술, 1995 년 6월호, 39-43' 에 개시되어 있다. 구동 방법은 제4a도 및 제4b도와 함께 설명될 것이다. 제4a도에 대하여, 3차 로젠형의 압전 변압기(1)는 그들의 폭방향으로 확장하는 중심 평면에 대하여 대칭적으로 분극되어 있다. 제4b도에 대하여, 압전 변압기는 서로 교차하는 구동 전압 (GA 및 GB)를 갖는 두 개의 구동 신호에 의해서 구동된다. 이것은 정현파의 적용과 같다. 구동 전압 (GA)가 ON 상태일 때, 구동 전압 (GB) 는 OFF이다. 결국, 1차 전극 (7a 및 7b)은 접지된다. 다시 말하면, 구동 전압 (GA)이 OFF 될 때, 구동 전압 (GB) 은 on 이 된다.

결국, 1차 전극 (6a 및 6b) 은 접지된다. 상술된 기능은 구동 신호(2)가 교대로 매 반 주기마다 제1분극 방향의 시점측 (제5a도 및 제5a'도) 에 있는 제1차 전극 (6a 및 6b) 와 종점측 (제5b도 및 제5b'도)에 있는 1차 전극 (7a 및 7b) 에 공급되는 것과 동일하다.

제6a도 및 제6b도에 대하여, 여기서의 설명은 본 발명의 제1실시예에 따라서 압전 변압기를 구동하는 방법에 관하여 행해질 것이다. 제 3 차 로젠형이 압전 변압기 (1)는 두께 방향에 평행한 분극 방향으로 분극된 1 차 진동자 부분 (3a 및 3b)과 길이방향에 평행한 제2분극 방향으로 분극된 2 차 진동자 부분 (4)을 갖는다. 1 차 전극 (6a 및 7a) 한 쌍은 1 차 진동자 부분 (3a) 에 부착된다. 1 차 전극 (6b 및 7b)의 또다른 쌍은 제1차 진동자 부분 (3b) 에 부착된다. 2 차 전극(9)의 한 쌍은 2 차 진동자 부분 (4)에 부착된다. 압전 변압기 (1)는 제 1, 제 2 및 제3노드를 갖는다. 제 1 및 제3노드는 구동 신호가 공급되도록 신호원 (2)에 연결되고 제2노드는 신호원 (2)의 소오스 전압을 승압하기 위하여 부하 (5)에 연결된다.

제6a도에서 설명된 것처럼, 제2차 진동자 부분 (4)의 제2분극 방향은 길이방향으로 바깥쪽으로 향해있다. 신호원 (2)은 제6a'도에서 설명된 구동 신호를 공급하기 위하여 제1분극 방향의 종점측에 있는 1 차 전극 (6a 및 6b) 에 연결되어 있다. 제1분극 방향의 시점측에 있는 1 차 전극 (7a 및 7b) 은 접지되어 있다.

제6b도 및 제6b'도로 넘어가서,상기 설명은 본 발명의 제2실시예에 따라서 압전 변압기를 구동하는 방법에 대하여 진행될 것이다. 제6b도에서 설명된 것처럼, 2 차 진동자 부분 (4)의 제2분극 방향은 길이방향으로 안쪽으로 향해있다. 신호원 (2)는 제6b'도에서 설명된 구동 신호를 공급하기 위하여 제1분극 방향의 시점측에 있는 1 차 전극(6a 및 6b) 에 연결된다. 제1분극 방향의 종점측에 있는 제1차 전극 (7a 및 7b)에 연결된다.

상술된 방법에서, 제2차 진동자 부분 (4)의 진동은 구동 신호에 의해서 생성된 전기장에 의해서 강화되고, 제2차 진동자 부분 위에 겹쳐진다. 그러므로, 압전 변압기 (1)는 고승압비와 고효율 상태로 구동될 수 있다. 그 이유는 이후에 설명될 것이다.

제7a도 내지 제7d도에서 설명된 것처럼, 압전 변압기의 제1 및 제2분극 방향의 제1 내지 제 4 의 가능한 조합이 있다. 그들 중에, 구동 신호를 제1분극 방향의 시점측에서 1 차 전그긍로 공급하느냐 혹은 종점측에 있는 1 차 전그긍로 공급하느냐에 따라서 2 차 진동자 부분 (4) 에 어떻게 미치는가를 보여주기 위하여 제7a도 내지 제7b도에서 고려될 것이다. 제7a도 및 제7b도의 각각의 반부분은 제8a도 및 제8b도의 각각에서 상세하게 설명된다. 다른 반 부분은 그 반부분과 대칭적이서 설명하지 않는다.

우선 제8a도 및 제8a'도에 대하여, 제7a도의 경우에 대하여 설명된다. 시간 간격 t1 에서, Vi로 표시된 구동 신호가 제8a'도에서 설명된 것처럼, 접지 전위 위의 양극 전압을 갖는다. 압전 변압기의 1 차 진동자 부분에서, 제1분극 방향은 구동 신호에 의해서 생성된 전기장의 방향에 대하여 반대이다. 결국, 1차 진동자 부분은 제2d도에서 설명된 상태에 놓이게 되며 y 축으로 압축된다. 동시에, 1 차 진동자 부분은 쁘와종 비율으 통하여 x 축으로 확장된다. 1 차 및 2 차 전극사이의 거리가 제3b도에서 설명된 것처럼 일정하기 때문에, 압전기 변압기 (1)의 제2차 진동자 부분에는 수축력 (F1)이 가해진다.

또한, 전기장 (E2) 은 구동 신호 (Vi) 에 의해서 생성되고, 압전 변압기의 제2차 진동자 부분에 겹쳐진다. 이러한 상황에서, 2 차 진동자 부분은 전기장 (E2) 하에서 제2d도의 영향에 의해서 생성된 제8a도에서 보여진 수축력 (F2) 이 가해진다. 상술된 것처럼, 압전 변압기의 2 차 진동자 부분에 다음과 같이 주어진 결합력 (Fa) 이 가해진다.

[식 1]

Fa = F1 + F2

그러므로, 상술된 두 개의 수축력은 겹치게 된다.

다음 제8b도 및 제8b'도에 대하여, 제1분극 방향이 역전된 제7b도의 경우에 대하여 설명될 것이다.

1 차 및 2 차 진동자 부분은 제1분극 방향을 제외하면 같은 조건하에서 행해진다. 시간 간격 t1 에서,구동 신호 (Vi)는 제8b'도에서 설명딘 것처럼 접지 전위 위의 양극 전압을 갖는다. 이러한 상황에서, 압전 변압기의 1 차 진동자 부분은 제2c도에서 설명된 상태에 놓여지며 y 축 방향으로 확장된다. 동시에 1 차 진동자 부분은 쁘와종 비율을 통하여 x 축 방향으로 수축된다. 그러므로, 압전 변압기의 2 차 진동자 부분에 외부력 (-F1) 이 가해진다.

또한, 전기장 (E2)는 구동 신호 (Vi) 에 의해서 생성되고, 압전 변압기의 2 차 진동자 부분에 겹쳐진다. 결국, 제2차 진동자 부분은 전기장 (E2) 하에서 제2d도의 영향에 의해서 생성된 제8b도에서 보여준 수축력 (F2) 이 가해진다. 상술된 것처럼, 압전 변압기의 2 차 진동자 부분은 다음과 같이 주어진 평형력 (Fb) 이 가해진다.

[식 2]

Fb = -F1 + F2

Fa 및 Fb 를 비교할 때, 다음과 같은 관계가 얻어진다.

[식 3]

| Fa| ＞ | Fb |

시간 간격 t2 에서, 힘 F1 및 F2 는 방향이 역전되며 크기는 변화되지 않는다. 그러므로, 부등식 3 의 관계는 변화되지 않는다. 압전 변압기의 2 차 진동자 부분이 더 큰 힘으로 진동하기 때문에 제7a도 및 제7b도 사이의 비교는 제7a도에서의 상태가 압전 변압기의 고승압과 고효율을 공급한다는 것을 보여준다. 1 차 진동자 부분으로 공급된 구동 신호에 의해서 생성되고 2 차 진동자 부분에 겹쳐진 전기장의 영향으로부터 그런 차이가 발생된다. 상기 영향은 종래에는 전혀 고려되지 않았다.

마찬가지로, 제7c도 및 제7d도의 경우에 대하여 고려될 것이다. 같은 구동 조건 하에서, 압전 변압기의 2 차 진동자 부분에 공급된 힘의 크기는 제7a도 및 제7d도의 경우가 제7b도 및 제7c도의 경우보다 더 크다.

제7a도 및 제7d도에서, 압전 변압기의 제2차 진동자 부분의 진동은 구동 신호에 의해서 강화된다. 그러므로, 압전 변압기는 제7b도 및 제7c도의 경우와 비교하여 고승압 및 고효율 상태에서 구동될 수 있다.

제6a도, 제6a'도, 제6b도 및 제6b'도의 결합에서 설명된 방법에서, 압전 변압기는 고승압 및 고효율 상태를 얻기 위하여 제7a도 혹은 제7d도에서 설명된 조건으로 구동될 수 있다.

본 발명의 효과를 설명하기 위하여, 42 ×10 ×1mm 의 크기를 갖는 3 차 로젠형의 압전 변압기는 일본의 Tokin Corporation 에 의해서 제작되고 판매되는 압전기 물질 NEPEC-8 의 사용에 의해서 실험적으로 제조되었다. 압전기 변한기의 1 차 및 2 차 진동자 부분은 1.5 Kv/mm 및 0.93kV/mm 의 전기장을 각각 공급함으로써 분극되었다. 압전 변압기는 120V (피크와 피크 사이) 의 정현파 형태인 구동 신호에 의해서 구동 되었다. 비교를 위하여, 압전 변압기는 승압비를 측정하기 위하여, 제6a도의 구동 방법에 의해서 그리고 제7b도의 구동 방법에 의해서 구동되었다. 측정의 결과는 제9도에서 설명되어 있으며, 여기에서 횡자표는 압전 변압기의 구동 주파수를 표현하며 수직 방향은 승압비를 표현한다. 도면에서 볼 수 있는 것처럼, 측정에 사용된 압전 변압기는 113 kHz 근처에서 공명점을 갖는다. 공명점의 근처에서, 승압비에서의 차이는 거의 1dB와 같다.

만약 압전 변압기가 공명점 근처에서 구동된다면, 제6a도에서의 구동 방법은 같은 조건하에서 제7b도 보다 약 12% 더 큰 개성된 승압비를 얻는다.

제10a도 및 제 10b도에 대하여, 본 발명의 또다른 실시예에 따라서 압전 변압기를 구동하는 방법이 설명될 것이다. 1 차 혹은 2 차 로젠형의 압전 변압기는 제1분극 방향으로 분극된 1 차 진동자 부분 (3)과 제2분극 방향으로 분극된 2 차 진동자 부분 (4)을 갖는다. 한 쌍의 2 차 전극 (6 및 7)은 1 차 진동자 부분 (3) 에 부착된다. 한 쌍의 2 차 전극 (9)은 2차 진동자 부분 (4) 에 부착된다. 부하 (5) 는 신호원 (2) 의 소오스 전압을 승압하기 위하여 2 차 진동자 부분 (4) 의 끝면에 연결된다.

제10a도 에서 설명된 것처럼, 1 차 진동자 부분 (4)의 제2분극 방향은 압전 변압기 (8)의 길이방향으로 1 차 진동자 부분 (3)을 향하고 있다. 신호원 (2) 은 구동 신호를 공급하기 위하여 제1분극 방향의 종점측에 있는 1 차 전극 (6) 에 연결된다. 제1분극 방향의 시점측에 있는 1 차 전극 (7) 은 접지되어 있다.

선택적으로 제 10b도에서 설명된 것처럼, 2 차 진동자 부분 (4)의 제2분극 방향이 길이방향으로 1 차 진동자 부분 (3) 으로부터 멀어지는 방향으로 향해있다. 신호원 (2) 은 구동 신호를 공급하기 위하여 제1분극 방향의 시점측에 있는 1 차 전극 (6) 에 연결되어 있다. 제1분극 방향의 종점측에 있는 1 차 전극 (7) 은 접지되어 있다.

상술된 방법에서, 2 차 진동자 부분 (4)의 진동은, 앞에서 설명된 3 차 로젠형의 압전 변압기에서처럼, 구동 신호에 의해서 생성된 전기장에 의해서 강화되며 2 차 진동자 부분에서 겹쳐진다. 그러므로, 고승압 및 고효율 상태에서 압전 변압기를 구동하는 것이 가능하다.

Claims (7)

1. 제1분극 방향으로 분극된 1 차 진동자 부분 및 상기 제1분극 방향에 수직하며 상기 1 차 진동자 부분을 향하고 있는 제2분극 방향으로 분극된 2 차 진동자 부분을 갖는 압전 변압기 구동 방법에 있어서, 상기 1 차 진동자 부분에서 상기 제1분극 방향의 종점측으로 구동 신호를 공급하는 단계와, 상기 1 차 진동자 부분에서 상기 제1분극 방향의 시점측을 접지시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기 구동 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 압전 변압기는 직각 평행육면체 구조이며, 상기 제1분극 방향은 상기 압전 변압기의 두께방향에 평행하고, 상기 제2분극 방향은 상기 압젼 변압기의 길이방향에 평행하며 상기 1 차 진동자 부분을 향하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기 구동 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 압전 변압기는 직각 평행육면체 구조이며, 상기 제1분극 방향은 상기 압전 변압기의 폭방향에 평행하고, 상기 제2분극 방향은 상기 압전 변압기의 길이방향에 평행하며 상기 1 차 진동자 부분을 향하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기 구동 방법.
4. 제1분극 방향으로 분극된 1 차 진동자 부분 및 상기 제1분극 방향에 수직이며 상기 1 차 진동자 부분에서 멀어지는 제2분극 방향으로 분극된 2 차 진동자 부분을 갖는 압전 변압기 구동 방법에 있어서, 상기 1 차 진동자 부분에서 상기 제1분극 방향의 시점측으로 구동 신호를 공급하는 단계와, 상기 1 차 진동자 부분에서 상기 제1분극 방향의 종점측을 접지시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기 구동방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 압전 변압기는 직각 평행육면체 구조이며, 상기 제1분극 방향은 상기 압전 변압기의 두께방향에 평행하고, 상기 제2분극 방향은 상기 압전 변압기의 길이방향에 평행하며 상기 1 차 진동자 부분에서 멀어지는 방향인 것을 특징으로 하는 압전 변압기 구동 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 압전 변압기는 직각 평행육면체 구조이며, 상기 제1분극 방향은 상기 압전 변압기의 폭방향에 평행하고, 상기 제2분극 방향은 상기 압전 변압기의 길이방향에 평행하며 상기 1 차 진동자 부분에서 멀어지는 방향인 것을 특징으로 하는 압전 변압기 구동 방법.
7. 제1분극 방향으로 분극된 1 차 진동자 부분과 상기 제1분극 방향에 수직인 제2분극 방향으로 분극된 2 차 진동자 부분을 갖는 압전 변압기 구동 방법에 있어서, 상기 1 차 진동자 부분에 1 차 응력을 생성하기 위하여 상기 1 차진동자 부분에 구동 신호를 공급하는 단계로서, 상기 1 차 응력은 상기 2 차 진동자 부분에서 2 차 응력을 생성하는 구동 신호 공급 단계와, 상기 2 차 응력이, 상기 구동 신호에 의해서 생성된 전기장에 의해서 상기 2 차 진동자 부분에서 생성된 부가적인 2 차 응력에 겹쳐지도록 상기 구동 신호의 공급 방향을 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 변압기 구동 방법.