JP2581394B2 - 圧電磁器トランス及びその駆動方法 - Google Patents
圧電磁器トランス及びその駆動方法Info
- Publication number
- JP2581394B2 JP2581394B2 JP5126880A JP12688093A JP2581394B2 JP 2581394 B2 JP2581394 B2 JP 2581394B2 JP 5126880 A JP5126880 A JP 5126880A JP 12688093 A JP12688093 A JP 12688093A JP 2581394 B2 JP2581394 B2 JP 2581394B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic plate
- power generation
- piezoelectric
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 70
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
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)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種の高電圧発生用電
源回路で用いられる圧電磁器トランス、特に小型化，高
信頼度が要求される小型・薄型でかつ高電圧を発生する
圧電磁器トランス及びその駆動方法に関する。
源回路で用いられる圧電磁器トランス、特に小型化，高
信頼度が要求される小型・薄型でかつ高電圧を発生する
圧電磁器トランス及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、テレビジョンの偏向装置や複写機
の帯電装置など高電圧を必要とする装置内の電源回路で
は、高電圧発生用の変圧素子として巻線型の電磁トラン
スが用いられてきた。この電磁トランスは、磁性体のコ
アに導線を巻き付ける構造になっており、高い変成比を
実現するためには、巻き付ける導線の数を多くする必要
がある。そのため、小型・薄型の電磁トランスを実現す
るのは、非常に困難であった。
の帯電装置など高電圧を必要とする装置内の電源回路で
は、高電圧発生用の変圧素子として巻線型の電磁トラン
スが用いられてきた。この電磁トランスは、磁性体のコ
アに導線を巻き付ける構造になっており、高い変成比を
実現するためには、巻き付ける導線の数を多くする必要
がある。そのため、小型・薄型の電磁トランスを実現す
るのは、非常に困難であった。
【０００３】これに対し、圧電効果を用いた圧電トラン
スが提案されている。図４に従来の代表的な圧電トラン
スであるローゼン型圧電トランスの構造を示す。以下、
図面に沿って説明する。高電圧を取り出す場合、表面に
電極が設けられた圧電板において、４１で示す部分は、
圧電トランスの低インピーダンスの駆動部であり、その
上下面に電極４３，４４が設けられており、この部分
は、図中矢印で示すように厚み方向に分極されている。
また、同様に４２で示す部分は、高インピーダンスの発
電部であり、その端面に電極４５が設けられており、発
電部４２は、図中矢印で示すように圧電板の長さ方向に
分極されている。この圧電トランスの動作は、以下の通
りである。外部端子４６，４７から駆動電極４３，４４
に電圧が印加されると、駆動部４１では、分極方向に電
界が加わり、分極とは垂直方向に変位する圧電効果（以
後、圧電横効果３１モードと略す）で長さ方向の縦振動
が励振され、トランス全体が振動する。さらに発電部４
２では、分極方向に機械的歪が生じ、分極方向に電位差
が発生する圧電効果（以後、圧電縦効果３３モードと略
す）により、出力電極４５から外部端子４８に入力電圧
と同じ周波数の電圧が取り出される。このとき、駆動周
波数を圧電トランスの共振周波数と等しくすれば、非常
に高い出力電圧が得られる。尚、高電圧を入力し、低電
圧を出力させる場合には、縦効果の高インピーダンス部
分４２を入力側とし、横効果の低インピーダンス部分４
１を出力側にすれば良いことは明らかである。
スが提案されている。図４に従来の代表的な圧電トラン
スであるローゼン型圧電トランスの構造を示す。以下、
図面に沿って説明する。高電圧を取り出す場合、表面に
電極が設けられた圧電板において、４１で示す部分は、
圧電トランスの低インピーダンスの駆動部であり、その
上下面に電極４３，４４が設けられており、この部分
は、図中矢印で示すように厚み方向に分極されている。
また、同様に４２で示す部分は、高インピーダンスの発
電部であり、その端面に電極４５が設けられており、発
電部４２は、図中矢印で示すように圧電板の長さ方向に
分極されている。この圧電トランスの動作は、以下の通
りである。外部端子４６，４７から駆動電極４３，４４
に電圧が印加されると、駆動部４１では、分極方向に電
界が加わり、分極とは垂直方向に変位する圧電効果（以
後、圧電横効果３１モードと略す）で長さ方向の縦振動
が励振され、トランス全体が振動する。さらに発電部４
２では、分極方向に機械的歪が生じ、分極方向に電位差
が発生する圧電効果（以後、圧電縦効果３３モードと略
す）により、出力電極４５から外部端子４８に入力電圧
と同じ周波数の電圧が取り出される。このとき、駆動周
波数を圧電トランスの共振周波数と等しくすれば、非常
に高い出力電圧が得られる。尚、高電圧を入力し、低電
圧を出力させる場合には、縦効果の高インピーダンス部
分４２を入力側とし、横効果の低インピーダンス部分４
１を出力側にすれば良いことは明らかである。
【０００４】この圧電トランスは共振状態で使用され、
一般の電磁トランスに比べて（１）巻線構造が不用でエ
ネルギー密度も高いため、小型化・薄型化が図れるこ
と、（２）不燃化が図れること、（３）電磁誘導ノイズ
がでないこと等、数多くの長所を有している。
一般の電磁トランスに比べて（１）巻線構造が不用でエ
ネルギー密度も高いため、小型化・薄型化が図れるこ
と、（２）不燃化が図れること、（３）電磁誘導ノイズ
がでないこと等、数多くの長所を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のローゼン型圧電
トランスでは、発電部の電極が振動の腹に位置するた
め、外部端子の接続が振動に悪影響を与えたり、信頼性
が大きく低下する等の短所があった。また、圧電トラン
スのインピーダンスに比べて、極端に大きな負荷抵抗の
場合では、比較的高い出力電圧が得られるが、負荷抵抗
の値がさほど大きくない場合には、それほど高い出力電
圧が得られないという欠点があった。
トランスでは、発電部の電極が振動の腹に位置するた
め、外部端子の接続が振動に悪影響を与えたり、信頼性
が大きく低下する等の短所があった。また、圧電トラン
スのインピーダンスに比べて、極端に大きな負荷抵抗の
場合では、比較的高い出力電圧が得られるが、負荷抵抗
の値がさほど大きくない場合には、それほど高い出力電
圧が得られないという欠点があった。
【０００６】本発明の目的は、高電圧・高信頼性の特性
をもつ圧電磁器トランス及びその駆動方法を提供するこ
とにある。
をもつ圧電磁器トランス及びその駆動方法を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る圧電磁器トランスは、圧電磁器板と、
外部電極の対と、櫛形電極の組と、それぞれが２本の電
気端子からなる２組の外部電気端子対とを有する圧電磁
器トランスであって、圧電磁器板は、板状の圧電振動体
であって、駆動部と発電部を有し、駆動部と発電部と
は、圧電磁器板の長さ方向に分離して配置され、対をな
す外部電極は、駆動部の圧電磁器板の厚さ方向の端面に
対向して設けられ、組をなす櫛形電極は、発電部の圧電
磁器板の厚さ方向の一方あるいは両方の端面に、櫛歯型
電極指を交互に配列し、かつ対向して設けられたもので
あり、駆動部の圧電磁器板は、厚さ方向に分極され、発
電部の圧電磁器板は、隣接する櫛歯型電極指間で長さ方
向に交互に分極され、２組の外部電気端子対のうち１組
の電気端子対は、圧電磁器板に電圧を印加する入力端子
対であって、２本の端子を駆動部の対向する外部電極に
それぞれ接続され、他方の電気端子対は、圧電磁器板の
電圧をピックアップする出力端子対であって、２本の端
子を発電部の対向する櫛形電極にそれぞれ接続されたも
のである。
め、本発明に係る圧電磁器トランスは、圧電磁器板と、
外部電極の対と、櫛形電極の組と、それぞれが２本の電
気端子からなる２組の外部電気端子対とを有する圧電磁
器トランスであって、圧電磁器板は、板状の圧電振動体
であって、駆動部と発電部を有し、駆動部と発電部と
は、圧電磁器板の長さ方向に分離して配置され、対をな
す外部電極は、駆動部の圧電磁器板の厚さ方向の端面に
対向して設けられ、組をなす櫛形電極は、発電部の圧電
磁器板の厚さ方向の一方あるいは両方の端面に、櫛歯型
電極指を交互に配列し、かつ対向して設けられたもので
あり、駆動部の圧電磁器板は、厚さ方向に分極され、発
電部の圧電磁器板は、隣接する櫛歯型電極指間で長さ方
向に交互に分極され、２組の外部電気端子対のうち１組
の電気端子対は、圧電磁器板に電圧を印加する入力端子
対であって、２本の端子を駆動部の対向する外部電極に
それぞれ接続され、他方の電気端子対は、圧電磁器板の
電圧をピックアップする出力端子対であって、２本の端
子を発電部の対向する櫛形電極にそれぞれ接続されたも
のである。
【０００８】また、本発明に係る圧電磁器トランスの駆
動方法は、圧電磁器板に電圧を印加し、該圧電磁器板を
励振させて電圧を出力させる圧電磁器トランスの駆動方
法であって、圧電磁器板は、板状の圧電振動体であっ
て、圧電磁器板の厚さ方向に一様に分極された駆動部
と、圧電磁器板の長さ方向に交互に分極された発電部と
を有し、ｍ個の駆動部とｎ個の発電部とを圧電磁器板の
長さ方向に交互に配列して形成し、ｍ個の駆動部に長さ
方向縦振動の共振周波数近傍の周波数の交流電圧を印加
し、圧電磁器板を、駆動部及び発電部の合計個数（ｍ＋
ｎ）に相当する長さ縦振動（ｍ＋ｎ）次モードで励振さ
せ、発電部から電圧をピックアップするものである。
動方法は、圧電磁器板に電圧を印加し、該圧電磁器板を
励振させて電圧を出力させる圧電磁器トランスの駆動方
法であって、圧電磁器板は、板状の圧電振動体であっ
て、圧電磁器板の厚さ方向に一様に分極された駆動部
と、圧電磁器板の長さ方向に交互に分極された発電部と
を有し、ｍ個の駆動部とｎ個の発電部とを圧電磁器板の
長さ方向に交互に配列して形成し、ｍ個の駆動部に長さ
方向縦振動の共振周波数近傍の周波数の交流電圧を印加
し、圧電磁器板を、駆動部及び発電部の合計個数（ｍ＋
ｎ）に相当する長さ縦振動（ｍ＋ｎ）次モードで励振さ
せ、発電部から電圧をピックアップするものである。
【０００９】
【作用】本発明に係る電磁器トランスの平面図を図１
（ａ）に示し、断面図を図１（ｂ）に示す。駆動部１１
は、図中矢印で示したように厚さ方向に分極された圧電
磁器板１７と、圧電磁器板１７の上下主面に一枚ずつ外
部電極１３１，１３２とからなり、外部電極１３１，１
３２の長手方向の中心部から外部電気端子１５１，１５
２がそれぞれ取り出されている構造となっている。一
方、発電部１２は、圧電磁器板１８の主面上に対向する
櫛形電極１４１と１４２を配置しており、圧電磁器板１
８は、櫛形電極１４１，１４２の櫛歯型電極指１４１
ａ，１４２ａ間で交互に長さ方向に分極されており、櫛
形電極１４１，１４２の中央部に配置されている電極指
１４１ａ又は１４２ａの長さ方向の中心部から外部電気
端子１６１，１６２がそれぞれ取りだされる構造になっ
ている。
（ａ）に示し、断面図を図１（ｂ）に示す。駆動部１１
は、図中矢印で示したように厚さ方向に分極された圧電
磁器板１７と、圧電磁器板１７の上下主面に一枚ずつ外
部電極１３１，１３２とからなり、外部電極１３１，１
３２の長手方向の中心部から外部電気端子１５１，１５
２がそれぞれ取り出されている構造となっている。一
方、発電部１２は、圧電磁器板１８の主面上に対向する
櫛形電極１４１と１４２を配置しており、圧電磁器板１
８は、櫛形電極１４１，１４２の櫛歯型電極指１４１
ａ，１４２ａ間で交互に長さ方向に分極されており、櫛
形電極１４１，１４２の中央部に配置されている電極指
１４１ａ又は１４２ａの長さ方向の中心部から外部電気
端子１６１，１６２がそれぞれ取りだされる構造になっ
ている。
【００１０】図１で示す構造の駆動部１１の外部電気端
子１５１〜１５２間に長さ方向縦振動の共振周波数近傍
の周波数の交流電圧を印加すると、電気機械結合係数ｋ
31により圧電横効果３１モードで長さ方向の縦振動が発
生する。その縦振動は、発電部１２に伝搬し、電気機械
結合係数ｋ33により圧電縦効果３３モードで櫛形電極１
４１〜１４２間に電圧が発生し、その電圧が外部電気端
子１６１〜１６２から取り出される。このとき、印加さ
れる電圧の周波数が圧電磁器トランスの長さ縦振動の共
振周波数と等しければ、かなり高い出力電圧が得られ
る。尚、ここで、図１（ｂ）では、上下の主面両方に櫛
形電極が上下で位置を合わされて配置されているが、片
側の主面のみに配置しても、発電効率はやや落ちるが、
動作は可能である。
子１５１〜１５２間に長さ方向縦振動の共振周波数近傍
の周波数の交流電圧を印加すると、電気機械結合係数ｋ
31により圧電横効果３１モードで長さ方向の縦振動が発
生する。その縦振動は、発電部１２に伝搬し、電気機械
結合係数ｋ33により圧電縦効果３３モードで櫛形電極１
４１〜１４２間に電圧が発生し、その電圧が外部電気端
子１６１〜１６２から取り出される。このとき、印加さ
れる電圧の周波数が圧電磁器トランスの長さ縦振動の共
振周波数と等しければ、かなり高い出力電圧が得られ
る。尚、ここで、図１（ｂ）では、上下の主面両方に櫛
形電極が上下で位置を合わされて配置されているが、片
側の主面のみに配置しても、発電効率はやや落ちるが、
動作は可能である。
【００１１】本圧電磁器トランスの外部端子の取り出し
位置と駆動周波数について説明する。例として図２
（ａ）に２個の駆動部１１と２個の発電部１２を有する
本発明に基づく圧電トランスの外部端子の接続位置を示
す。また（２＋２）すなわち４次の長さ方向縦振動の変
位を図２（ｂ）に示す。図から明らかなように外部電気
端子１５１，１５２，１５３，１５４，１６１，１６
２，１６３，１６４の取り出し位置は、振動の節Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄと一致している。このようにｐ次の長さ方向
の縦振動では、圧電磁器トランスを長さ方向にｐ個に分
割した部分の中心部に振動の節がくるので、ｍ個の駆動
部とｎ個の発電部からなる圧電磁器トランスでは、（ｍ
＋ｎ）次の長さ方向の縦振動共振周波数で駆動すれば、
全ての外部電気端子を振動の節から取り出すことが可能
であり、良好な振動特性と高い信頼性を実現できる。こ
こでは、例として２個の駆動部と２個の発電部とを交互
に接続しているが、駆動部と発電部とは、それぞれ１個
以上存在すれば、本圧電磁器トランスは動作し、それぞ
れを交互に接続する必要もない。また複数の駆動部及び
発電部の電気的な接続は、電荷を打ち消さない組合せで
あれば、直列，並列あるいはその混在であっても構わな
い。
位置と駆動周波数について説明する。例として図２
（ａ）に２個の駆動部１１と２個の発電部１２を有する
本発明に基づく圧電トランスの外部端子の接続位置を示
す。また（２＋２）すなわち４次の長さ方向縦振動の変
位を図２（ｂ）に示す。図から明らかなように外部電気
端子１５１，１５２，１５３，１５４，１６１，１６
２，１６３，１６４の取り出し位置は、振動の節Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄと一致している。このようにｐ次の長さ方向
の縦振動では、圧電磁器トランスを長さ方向にｐ個に分
割した部分の中心部に振動の節がくるので、ｍ個の駆動
部とｎ個の発電部からなる圧電磁器トランスでは、（ｍ
＋ｎ）次の長さ方向の縦振動共振周波数で駆動すれば、
全ての外部電気端子を振動の節から取り出すことが可能
であり、良好な振動特性と高い信頼性を実現できる。こ
こでは、例として２個の駆動部と２個の発電部とを交互
に接続しているが、駆動部と発電部とは、それぞれ１個
以上存在すれば、本圧電磁器トランスは動作し、それぞ
れを交互に接続する必要もない。また複数の駆動部及び
発電部の電気的な接続は、電荷を打ち消さない組合せで
あれば、直列，並列あるいはその混在であっても構わな
い。
【００１２】本圧電磁器トランスの共振周波数近傍の集
中定数近似等価回路は、他の圧電トランスと同様に図３
で示される。図３において、Ｃｄ1，Ｃｄ2はそれぞれ入
力側，出力側の制動容量，Ａ1，Ａ2は入出力の力係数，
ｍ，ｃ，ｒmは長さ縦振動３次モードに関する等価質
量，等価コンプライアンス，等価機械抵抗である。本発
明の圧電磁器トランスの入出力の力係数Ａ1，Ａ2は、
幅，厚さ，駆動部の電極指間の距離，電極指の本数で変
化する。図３の等価回路から明らかなように、一般に圧
電トランスの出力電圧Ｖoutは、接続される負荷の抵抗
値によって変化し、負荷抵抗の値が大きいほどＶoutの
値も大きくなる。また、エネルギー伝送効率も負荷抵抗
に依存し、圧電磁器トランスの出力インピーダンスと整
合した値の負荷以外では、伝送効率はさほど高くない。
本発明の圧電磁器トランスでは、トランス全体の長さ
（駆動部，発電部の数），幅，厚さ以外にも電極指の数
や電極指間の長さなどにも自由度があり、負荷と圧電磁
器トランスの出力インピーダンスを整合させられる範囲
が広いという特長をもつ。
中定数近似等価回路は、他の圧電トランスと同様に図３
で示される。図３において、Ｃｄ1，Ｃｄ2はそれぞれ入
力側，出力側の制動容量，Ａ1，Ａ2は入出力の力係数，
ｍ，ｃ，ｒmは長さ縦振動３次モードに関する等価質
量，等価コンプライアンス，等価機械抵抗である。本発
明の圧電磁器トランスの入出力の力係数Ａ1，Ａ2は、
幅，厚さ，駆動部の電極指間の距離，電極指の本数で変
化する。図３の等価回路から明らかなように、一般に圧
電トランスの出力電圧Ｖoutは、接続される負荷の抵抗
値によって変化し、負荷抵抗の値が大きいほどＶoutの
値も大きくなる。また、エネルギー伝送効率も負荷抵抗
に依存し、圧電磁器トランスの出力インピーダンスと整
合した値の負荷以外では、伝送効率はさほど高くない。
本発明の圧電磁器トランスでは、トランス全体の長さ
（駆動部，発電部の数），幅，厚さ以外にも電極指の数
や電極指間の長さなどにも自由度があり、負荷と圧電磁
器トランスの出力インピーダンスを整合させられる範囲
が広いという特長をもつ。
【００１３】また、本圧電磁器トランスは、図１及び図
３から明らかなように入出力の電気端子は、それぞれ直
流的に絶縁された４端子構造であり、図４で示した３端
子型のローゼン型の圧電トランスに比べて、周辺回路の
自由度を高くすることが可能である。
３から明らかなように入出力の電気端子は、それぞれ直
流的に絶縁された４端子構造であり、図４で示した３端
子型のローゼン型の圧電トランスに比べて、周辺回路の
自由度を高くすることが可能である。
【００１４】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。
【００１５】（実施例１）本発明に基づく圧電磁器トラ
ンスの実施例として、図１に示した構成の圧電磁器トラ
ンスを作製した。圧電磁器板１７，１８の材料には、Ｐ
ＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3）系圧電磁器板を用い
た。まず、焼成された圧電磁器ブロックをダイアモンド
カッターで切断し、＃３０００のＳｉＣ研磨粉を用いて
平行平面に研磨することにより、長さ２４ｍｍ，幅８ｍ
ｍ，厚さ１．２６ｍｍの圧電磁器板を用意する。圧電磁
器板上にＡｇペーストをスクリーン印刷・焼成すること
により、電極１３１，１３２，１４１，１４２を形成し
た。櫛形電極１４１，１４２の電極指の本数は、それぞ
れ３本，２本で、櫛形電極１４１と１４２の隣接する電
極指１４１ａ，１４２ａ間の距離は２ｍｍ、１本の電極
指の幅は０．５ｍｍとした。これらの外部電極は、塗布
・焼成以外の方法、例えば蒸着法やスパッタ法を用い
て、Ａｇ以外の導電性材料の薄膜を形成しても一向に構
わない。続いて導線をハンダを用いて接続することによ
り、外部端子１５１，１５２，１６１，１６２を取り出
した。その際、ハンダの接続位置は、それぞれ駆動部及
び発電部の中心すなわち端から６ｍｍの位置とした。そ
の後、駆動部，発電部ともに１００℃の絶縁油中におい
て、４ｋＶ／ｍｍの電圧を印加する分極処理を施した。
ンスの実施例として、図１に示した構成の圧電磁器トラ
ンスを作製した。圧電磁器板１７，１８の材料には、Ｐ
ＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3）系圧電磁器板を用い
た。まず、焼成された圧電磁器ブロックをダイアモンド
カッターで切断し、＃３０００のＳｉＣ研磨粉を用いて
平行平面に研磨することにより、長さ２４ｍｍ，幅８ｍ
ｍ，厚さ１．２６ｍｍの圧電磁器板を用意する。圧電磁
器板上にＡｇペーストをスクリーン印刷・焼成すること
により、電極１３１，１３２，１４１，１４２を形成し
た。櫛形電極１４１，１４２の電極指の本数は、それぞ
れ３本，２本で、櫛形電極１４１と１４２の隣接する電
極指１４１ａ，１４２ａ間の距離は２ｍｍ、１本の電極
指の幅は０．５ｍｍとした。これらの外部電極は、塗布
・焼成以外の方法、例えば蒸着法やスパッタ法を用い
て、Ａｇ以外の導電性材料の薄膜を形成しても一向に構
わない。続いて導線をハンダを用いて接続することによ
り、外部端子１５１，１５２，１６１，１６２を取り出
した。その際、ハンダの接続位置は、それぞれ駆動部及
び発電部の中心すなわち端から６ｍｍの位置とした。そ
の後、駆動部，発電部ともに１００℃の絶縁油中におい
て、４ｋＶ／ｍｍの電圧を印加する分極処理を施した。
【００１６】この圧電磁器トランスの長さ縦振動２次モ
ードの共振周波数は、アドミタンスの周波数特性から１
４５ｋＨｚと測定された。この圧電磁器トランスに１０
０ｋΩの負荷抵抗を接続したところ、入力電圧１０Ｖに
対して５３０Ｖの出力電圧が得られ、このときの出力電
力は２．８Ｗであった。
ードの共振周波数は、アドミタンスの周波数特性から１
４５ｋＨｚと測定された。この圧電磁器トランスに１０
０ｋΩの負荷抵抗を接続したところ、入力電圧１０Ｖに
対して５３０Ｖの出力電圧が得られ、このときの出力電
力は２．８Ｗであった。
【００１７】また、この実施例による圧電磁器トランス
１００個を連続２０００時間駆動したが、外部電極の剥
離や特性の異常が認められた試料は、１個も無かった。
１００個を連続２０００時間駆動したが、外部電極の剥
離や特性の異常が認められた試料は、１個も無かった。
【００１８】（実施例２）複数の駆動部１１と複数の発
電部１２を持つトランスの例として、図２に示した２個
の駆動部１１と２個の発電部１２とを有する圧電磁器ト
ランスを作製した。作製方法は、実施例１と同様で全体
の長さは、４８ｍｍ，幅８ｍｍ，厚さ１．２ｍｍであ
る。外部端子は、振動の節、すなわちそれぞれの領域の
長さ方向の中心部から取り出した。駆動部１１の外部端
子は、電気的に並列になるように１５１と１５３および
１５２と１５４を接続し、その間に電圧を印加した。一
方、発電部１２では、電気的に直列になるように外部端
子１６２と１６３を接続し、外部端子１６１〜１６４間
から電圧を取り出した。実際に作製した圧電磁器トラン
スの長さ方向縦振動４次モードの共振周波数は、１４７
ｋＨｚで２２０ｋΩの負荷抵抗を接続したところ、入力
電圧１０Ｖの時に、出力電圧８８０Ｖすなわち出力電力
３．５Ｗが得られた。
電部１２を持つトランスの例として、図２に示した２個
の駆動部１１と２個の発電部１２とを有する圧電磁器ト
ランスを作製した。作製方法は、実施例１と同様で全体
の長さは、４８ｍｍ，幅８ｍｍ，厚さ１．２ｍｍであ
る。外部端子は、振動の節、すなわちそれぞれの領域の
長さ方向の中心部から取り出した。駆動部１１の外部端
子は、電気的に並列になるように１５１と１５３および
１５２と１５４を接続し、その間に電圧を印加した。一
方、発電部１２では、電気的に直列になるように外部端
子１６２と１６３を接続し、外部端子１６１〜１６４間
から電圧を取り出した。実際に作製した圧電磁器トラン
スの長さ方向縦振動４次モードの共振周波数は、１４７
ｋＨｚで２２０ｋΩの負荷抵抗を接続したところ、入力
電圧１０Ｖの時に、出力電圧８８０Ｖすなわち出力電力
３．５Ｗが得られた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の圧電磁器ト
ランスは、高電圧・高電力・高信頼性の特性を持ち、か
つ小型・薄型であるという点で従来の圧電トランスには
ない長所があり、工業的価値も多大である。
ランスは、高電圧・高電力・高信頼性の特性を持ち、か
つ小型・薄型であるという点で従来の圧電トランスには
ない長所があり、工業的価値も多大である。
【図１】（ａ）は本発明の圧電磁器トランスを示す平面
図、（ｂ）は同断面図である。
図、（ｂ）は同断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の圧電磁器トランスの接続図、
（ｂ）は変位分布図である。
（ｂ）は変位分布図である。
【図３】圧電磁器トランスの集中定数等価回路図であ
る。
る。
【図４】従来のローゼン型圧電トランスを示す斜視図で
ある。
ある。
１１，４１ 駆動部 １２，４２ 発電部 １３１，１３２ 外部電極 １４１，１４２ 櫛形電極 ４６，４７，４８，１５１，１５２，１５３，１５４，
１６１，１６２，１６３，１６４ 外部電気端子 １７，１８ 圧電磁器板
１６１，１６２，１６３，１６４ 外部電気端子 １７，１８ 圧電磁器板
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電磁器板と、外部電極の対と、櫛形電
極の組と、それぞれが２本の電気端子からなる２組の外
部電気端子対とを有する圧電磁器トランスであって、 圧電磁器板は、板状の圧電振動体であって、駆動部と発
電部を有し、 駆動部と発電部とは、圧電磁器板の長さ方向に分離して
配置され、 対をなす外部電極は、駆動部の圧電磁器板の厚さ方向の
端面に対向して設けられ、 組をなす櫛形電極は、発電部の圧電磁器板の厚さ方向の
一方あるいは両方の端面に、櫛歯型電極指を交互に配列
し、かつ対向して設けられたものであり、 駆動部の圧電磁器板は、厚さ方向に分極され、発電部の
圧電磁器板は、隣接する櫛歯型電極指間で長さ方向に交
互に分極され、２組の外部電気端子対のうち１組の電気端子対は、 圧電
磁器板に電圧を印加する入力端子対であって、２本の端
子を駆動部の対向する外部電極にそれぞれ接続され、他
方の電気端子対は、圧電磁器板の電圧をピックアップす
る出力端子対であって、２本の端子を発電部の対向する
櫛形電極にそれぞれ接続されたものであることを特徴と
する圧電磁器トランス。 - 【請求項２】 圧電磁器板に電圧を印加し、該圧電磁器
板を励振させて電圧を出力させる圧電磁器トランスの駆
動方法であって、 圧電磁器板は、板状の圧電振動体であって、圧電磁器板
の厚さ方向に一様に分極された駆動部と、圧電磁器板の
長さ方向に交互に分極された発電部とを有し、 ｍ個の駆動部とｎ個の発電部とを圧電磁器板の長さ方向
に交互に配列して形成し、 ｍ個の駆動部に長さ方向縦振動の共振周波数近傍の周波
数の交流電圧を印加し、圧電磁器板を、駆動部及び発電
部の合計個数（ｍ＋ｎ）に相当する長さ縦振動（ｍ＋
ｎ）次モードで励振させ、発電部から電圧をピックアッ
プすることを特徴とする圧電磁器トランスの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126880A JP2581394B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 圧電磁器トランス及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126880A JP2581394B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 圧電磁器トランス及びその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06338643A JPH06338643A (ja) | 1994-12-06 |
| JP2581394B2 true JP2581394B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=14946137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5126880A Expired - Lifetime JP2581394B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 圧電磁器トランス及びその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2581394B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3039307B2 (ja) * | 1995-02-15 | 2000-05-08 | 日本電気株式会社 | 圧電トランス及びその製造方法 |
| JP2671871B2 (ja) * | 1995-05-31 | 1997-11-05 | 日本電気株式会社 | 圧電トランスとその製造方法 |
| DE69700685T2 (de) | 1996-01-30 | 2000-03-09 | Tokin Corp. | Piezoelektrischer transformator |
| JP3303772B2 (ja) * | 1998-04-20 | 2002-07-22 | 株式会社村田製作所 | 圧電体素子 |
| KR102016024B1 (ko) * | 2017-11-30 | 2019-08-29 | (주) 아이엔아이테크 | 하이브리드 타입 압전 센서 |
| CN111180570B (zh) * | 2019-12-12 | 2021-04-30 | 安徽大学 | 一种可实现不同升压比的单层压电变压器 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP5126880A patent/JP2581394B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06338643A (ja) | 1994-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2508575B2 (ja) | 圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| US5806159A (en) | Piezoelectric ceramic transformer | |
| US5241236A (en) | Piezoelectric ceramic transformer being driven with thickness extensional vibration | |
| JP2606667B2 (ja) | 圧電磁器トランス及びその駆動方法 | |
| JPH09331086A (ja) | 積層型圧電トランスおよびその製造方法 | |
| US5818150A (en) | Four-terminal piezoelectric ceramic transformer | |
| JP2581394B2 (ja) | 圧電磁器トランス及びその駆動方法 | |
| JP2643810B2 (ja) | 圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP2508964B2 (ja) | 圧電磁器トランス及びその駆動方法 | |
| JP2555985B2 (ja) | 圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP2725603B2 (ja) | 圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP3706509B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP2755177B2 (ja) | 圧電磁器トランス | |
| JP2576648B2 (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP3060666B2 (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP2940282B2 (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランス及びその駆動方法 | |
| JP2531087B2 (ja) | 圧電磁器トランス及びその駆動方法 | |
| JP2508575C (ja) | ||
| JP3010896B2 (ja) | 圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP2757561B2 (ja) | 厚み縦振動圧電磁器トランスとその駆動方法 | |
| JP3445552B2 (ja) | 圧電磁器トランス | |
| JP3709114B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP4831859B2 (ja) | 圧電トランス | |
| JP3450689B2 (ja) | 圧電磁器トランス | |
| JP2904137B2 (ja) | 積層型圧電トランス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071121 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081121 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081121 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091121 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091121 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101121 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111121 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111121 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121121 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121121 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131121 Year of fee payment: 17 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |