JP2000040844A - 圧電トランス及びその駆動方法 - Google Patents
圧電トランス及びその駆動方法Info
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- JP2000040844A JP2000040844A JP10207735A JP20773598A JP2000040844A JP 2000040844 A JP2000040844 A JP 2000040844A JP 10207735 A JP10207735 A JP 10207735A JP 20773598 A JP20773598 A JP 20773598A JP 2000040844 A JP2000040844 A JP 2000040844A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄型低背な積層型圧電トランスを入出力間の
絶縁距離を確保した上で提供すること及びその積層型圧
電トランスの駆動方法を提供することである。 【解決手段】 入力部１２は入力用内部電極１５ａ，１
５ｂを有し、電極間は厚み方向一層ごと逆向きに分極さ
れている。出力部１３は出力用内部電極１６ａ、１６ｂ
を有し、電極間は厚み方向逆向きに分極されている。入
力部１２と出力部１３は圧電セラミックス正八角形板１
１の厚み方向に２分割されて配置されている。
絶縁距離を確保した上で提供すること及びその積層型圧
電トランスの駆動方法を提供することである。 【解決手段】 入力部１２は入力用内部電極１５ａ，１
５ｂを有し、電極間は厚み方向一層ごと逆向きに分極さ
れている。出力部１３は出力用内部電極１６ａ、１６ｂ
を有し、電極間は厚み方向逆向きに分極されている。入
力部１２と出力部１３は圧電セラミックス正八角形板１
１の厚み方向に２分割されて配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電セラミックス正
多角形板において入出力に径方向振動を利用した圧電ト
ランス及びその駆動方法に関するものである。
多角形板において入出力に径方向振動を利用した圧電ト
ランス及びその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】携帯テレビやノート型パソコンを始め各
種携帯電子機器の普及にともない、これらの機器に直流
電圧を供給するために商用交流電圧を電源とし直流電圧
を出力ずるＡＣアダプターが用いられている。ＡＣアダ
プターに用いられている電子部品の中で体積が大きくか
つ、ＡＣアダプターの変換効率に影響を及ぼすのが電磁
トランスである。最近、ＡＣアダプターに対する高効率
化、小型低背化、電磁ノイズの低減や低消費電力の要求
が高まり、電磁式トランスに変わり、機械振動のエネル
ギ一を変換媒体とする圧電トランスの検討がなされてい
る。圧電トランスの効率は圧電トランス出力インピーダ
ンスと負荷とのインピ一ダンスマッチングが重要である
が、ＡＣアダプターの出力部に接続される各種携帯電子
機器の入力インピ一ダンスはおよそ数Ωから数十Ω程度
である。圧電トランスの出力インピ一ダンスは各周波数
ω（＝２πｆ）と出力側制動容量Ｃd2によって以下の数
１に示す数式のように求まる。
種携帯電子機器の普及にともない、これらの機器に直流
電圧を供給するために商用交流電圧を電源とし直流電圧
を出力ずるＡＣアダプターが用いられている。ＡＣアダ
プターに用いられている電子部品の中で体積が大きくか
つ、ＡＣアダプターの変換効率に影響を及ぼすのが電磁
トランスである。最近、ＡＣアダプターに対する高効率
化、小型低背化、電磁ノイズの低減や低消費電力の要求
が高まり、電磁式トランスに変わり、機械振動のエネル
ギ一を変換媒体とする圧電トランスの検討がなされてい
る。圧電トランスの効率は圧電トランス出力インピーダ
ンスと負荷とのインピ一ダンスマッチングが重要である
が、ＡＣアダプターの出力部に接続される各種携帯電子
機器の入力インピ一ダンスはおよそ数Ωから数十Ω程度
である。圧電トランスの出力インピ一ダンスは各周波数
ω（＝２πｆ）と出力側制動容量Ｃd2によって以下の数
１に示す数式のように求まる。
【０００３】
【数１】
【０００４】ここで一例としてＲ＝６０Ω、ｆ＝１２０
ＫＨｚのときＣd2＝２２ｎＦとなる。実用的な寸法のＡ
Ｃアダプター用圧電トランスにおいてこのような大きな
制動容量を確保するためには対抗内部電極による積層構
造が必要となってくる。
ＫＨｚのときＣd2＝２２ｎＦとなる。実用的な寸法のＡ
Ｃアダプター用圧電トランスにおいてこのような大きな
制動容量を確保するためには対抗内部電極による積層構
造が必要となってくる。
【０００５】出力側に対抗内部電極を採用する構造の一
例として、圧電セラミックス円板の径方向振動を利用し
ながら、内部電極とセラミックスの積層方向が厚み方向
とする構造が考えられる。径広がり１次振動モードは、
各種振動モードの内最も電気機械結合係数が高く、更に
最も周波数定数が高いという利点がある。ここで圧電ト
ランスの出力電力ＰOUT は、以下の数２に示されるよう
な数式にて求められる。
例として、圧電セラミックス円板の径方向振動を利用し
ながら、内部電極とセラミックスの積層方向が厚み方向
とする構造が考えられる。径広がり１次振動モードは、
各種振動モードの内最も電気機械結合係数が高く、更に
最も周波数定数が高いという利点がある。ここで圧電ト
ランスの出力電力ＰOUT は、以下の数２に示されるよう
な数式にて求められる。
【０００６】
【数２】
【０００７】ここでｋeff は実効的電気機械結合係数、
Ｖは振動速度、ｆは駆動周波数、更にｍはトランスの質
量である。上記した数２から、径広がり１次振動モード
ｋｒを用いた場合には、実効的電気機械結合係数ｋeff
及び駆動周波数ｆが大きくなることから、他の振動モー
ドと比較して、同一出力電力をより小さな体積で実現可
能である。更に形状が円板状であるから、低背である上
に、損失分の発熱量をより効率よく放熱することが可能
である。
Ｖは振動速度、ｆは駆動周波数、更にｍはトランスの質
量である。上記した数２から、径広がり１次振動モード
ｋｒを用いた場合には、実効的電気機械結合係数ｋeff
及び駆動周波数ｆが大きくなることから、他の振動モー
ドと比較して、同一出力電力をより小さな体積で実現可
能である。更に形状が円板状であるから、低背である上
に、損失分の発熱量をより効率よく放熱することが可能
である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、径広が
り１次振動モードを用いる場合のデメリットとしては、
第１に円板を厚み方向に分割して入出力部を設ける場
合、入出力間距離が極めて接近していることから、入出
力間の結合容量が大きくなり、伝導ノイズに対する耐性
が小さくなってしまうことが挙げられる。第２のデメリ
ットとして、入出力間の縁面距離が極めて小さく電源
（ＡＣアダプター用電源トランスでは通常２〜３ｍｍ、
強化絶縁でも０．５ｍｍ程度は必要）用に用いることが
できない。第３のデメリットとして、円板状構造は製造
が複雑で多くの工程を要する。
り１次振動モードを用いる場合のデメリットとしては、
第１に円板を厚み方向に分割して入出力部を設ける場
合、入出力間距離が極めて接近していることから、入出
力間の結合容量が大きくなり、伝導ノイズに対する耐性
が小さくなってしまうことが挙げられる。第２のデメリ
ットとして、入出力間の縁面距離が極めて小さく電源
（ＡＣアダプター用電源トランスでは通常２〜３ｍｍ、
強化絶縁でも０．５ｍｍ程度は必要）用に用いることが
できない。第３のデメリットとして、円板状構造は製造
が複雑で多くの工程を要する。
【０００９】本発明の目的は薄型低背な積層型圧電トラ
ンスを入出力間の絶縁距離を確保した上で提供すること
及びその積層型圧電トランスの駆動方法を提供すること
である。
ンスを入出力間の絶縁距離を確保した上で提供すること
及びその積層型圧電トランスの駆動方法を提供すること
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミック正多角形板において厚み方向に相対向するよう
に圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数の
電極を有する入力部と、同様に厚み方向に相対向するよ
うに圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数
の電極を持つ出力部を備え、前記入力部と前記出力部に
おける前記各電極間は前記圧電セラミック正多角形板の
厚み方向に分極されていることを特徴とする圧電トラン
スが得られる。
ラミック正多角形板において厚み方向に相対向するよう
に圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数の
電極を有する入力部と、同様に厚み方向に相対向するよ
うに圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数
の電極を持つ出力部を備え、前記入力部と前記出力部に
おける前記各電極間は前記圧電セラミック正多角形板の
厚み方向に分極されていることを特徴とする圧電トラン
スが得られる。
【００１１】又、本発明によれば、圧電セラミックス正
多角形板の中心領域において厚み方向に相対向するよう
に圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数の
電極を有する入力部と、その外側に電極を有しない絶縁
環状領域と、更にその外側に厚み方向に相対向するよう
に圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数の
環状電極を有する出力部を備え、前記入力部と前記出力
部における前記各電極間は前記圧電セラミックス正多角
形板の厚み方向に分極されていることを特徴とする圧電
トランスが得られる。
多角形板の中心領域において厚み方向に相対向するよう
に圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数の
電極を有する入力部と、その外側に電極を有しない絶縁
環状領域と、更にその外側に厚み方向に相対向するよう
に圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数の
環状電極を有する出力部を備え、前記入力部と前記出力
部における前記各電極間は前記圧電セラミックス正多角
形板の厚み方向に分極されていることを特徴とする圧電
トランスが得られる。
【００１２】又、本発明によれば、圧電セラミックス正
多角形板の中心領域において厚み方向に相対向するよう
に圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数の
電極を有する出力部と、その外側に電極を有しない絶縁
環状領域と、更にその外側に厚み方向に相対向するよう
に圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数の
環状電極を有する入力部を備え、前記入力部と前記出力
部では各電極間は前記圧電セラミックス正多角形板の厚
み方向に分極されていることを特徴とする圧電トランス
が得られる。
多角形板の中心領域において厚み方向に相対向するよう
に圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数の
電極を有する出力部と、その外側に電極を有しない絶縁
環状領域と、更にその外側に厚み方向に相対向するよう
に圧電セラミックス層と電極が交互に積層された複数の
環状電極を有する入力部を備え、前記入力部と前記出力
部では各電極間は前記圧電セラミックス正多角形板の厚
み方向に分極されていることを特徴とする圧電トランス
が得られる。
【００１３】又、本発明によれば、前記圧電トランスを
前記圧電セラミックス正多角形板の径広がり１次振動モ
ードあるいは径広がり３次振動モードで駆動させること
を特徴とする圧電トランスの駆動方法が得られる。
前記圧電セラミックス正多角形板の径広がり１次振動モ
ードあるいは径広がり３次振動モードで駆動させること
を特徴とする圧電トランスの駆動方法が得られる。
【００１４】
【作用】本発明の圧電トランスにより薄型低背な積層型
圧電トランスを入出力間の絶縁距離を確保した上で提供
することが可能となる。
圧電トランスを入出力間の絶縁距離を確保した上で提供
することが可能となる。
【００１５】更に上記同様の特性をもった圧電トランス
を製造の容易な正多角形板形状にて提供することが可能
となる。
を製造の容易な正多角形板形状にて提供することが可能
となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
について図１を参照して説明する。本実施の形態に係る
圧電トランスの寸法は一片が７．７ｍｍの正八角形で、
厚さ２．３ｍｍである。図１（ａ）は本実施の形態に係
る圧電トランスの平面図（点線は内部電極パターンであ
る）であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の圧電トランスの
内部構造を示した断面図あり、図１（ｃ）は図１（ｂ）
の部分拡大図であり、図１（ｄ）は図１（ａ）の圧電ト
ランスの応力、変位分布図である。図１（ｂ）に示され
るとおり、内部電極パターンは入力部１２として機能す
るものと出力部１３として機能するものに分かれ、それ
ぞれ圧電トランス正八角形板１１の厚さ方向に２分割さ
れて設けられている。
について図１を参照して説明する。本実施の形態に係る
圧電トランスの寸法は一片が７．７ｍｍの正八角形で、
厚さ２．３ｍｍである。図１（ａ）は本実施の形態に係
る圧電トランスの平面図（点線は内部電極パターンであ
る）であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の圧電トランスの
内部構造を示した断面図あり、図１（ｃ）は図１（ｂ）
の部分拡大図であり、図１（ｄ）は図１（ａ）の圧電ト
ランスの応力、変位分布図である。図１（ｂ）に示され
るとおり、内部電極パターンは入力部１２として機能す
るものと出力部１３として機能するものに分かれ、それ
ぞれ圧電トランス正八角形板１１の厚さ方向に２分割さ
れて設けられている。
【００１７】入力部１２と出力部１３の境界の中央領域
には電極を有しない厚み０．３ｍｍの正八角形状のセラ
ミックスの絶縁領域１４が配置されている。図１（ｂ）
に示すように、入力部１２には入力用内部電極１５ａ，
１５ｂが配置され、圧電セラミックス正八角形板１１の
中心領域において厚み方向に相対向するように圧電セラ
ミックス層と入力用内部電極が交互に積層され、図１
（ｃ）中の矢印で示すように厚み方向に分極されてい
る。入力部は１層の積層構造である。出力部には同じく
出力用内部電極１６ａ、１６ｂが配置され、厚み方向一
層置きに、互いに厚み方向に逆向きに分極されている。
出力部は４層の積層構造である。分極は入出力双方と
も、１５０℃のシリコンオイル中でｌｋｖ／ｎ］ｍの電
界強度で行った。試作した圧電トランスの出力側に負荷
抵抗６０Ωを接続し、振動子定数とパワー特性を測定し
た結果を以下の表１に示す。
には電極を有しない厚み０．３ｍｍの正八角形状のセラ
ミックスの絶縁領域１４が配置されている。図１（ｂ）
に示すように、入力部１２には入力用内部電極１５ａ，
１５ｂが配置され、圧電セラミックス正八角形板１１の
中心領域において厚み方向に相対向するように圧電セラ
ミックス層と入力用内部電極が交互に積層され、図１
（ｃ）中の矢印で示すように厚み方向に分極されてい
る。入力部は１層の積層構造である。出力部には同じく
出力用内部電極１６ａ、１６ｂが配置され、厚み方向一
層置きに、互いに厚み方向に逆向きに分極されている。
出力部は４層の積層構造である。分極は入出力双方と
も、１５０℃のシリコンオイル中でｌｋｖ／ｎ］ｍの電
界強度で行った。試作した圧電トランスの出力側に負荷
抵抗６０Ωを接続し、振動子定数とパワー特性を測定し
た結果を以下の表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】上記した表１では上段に微少振動時の振動
子定数、下段に負荷を接続した状熊での振動子定数とパ
ワー特性が表示されている。ここでｆｒは共振周波数、
Ｃd2は出力側制動容量、Ｑｍ2 は出力側機械的品質係数
（損失係数の逆数）、γ１は入力側容量比、γ２は出力
側容量比を示している。
子定数、下段に負荷を接続した状熊での振動子定数とパ
ワー特性が表示されている。ここでｆｒは共振周波数、
Ｃd2は出力側制動容量、Ｑｍ2 は出力側機械的品質係数
（損失係数の逆数）、γ１は入力側容量比、γ２は出力
側容量比を示している。
【００２０】次に本発明の第２の実施の形態について図
２を参照して説明する。本実施の形態に係る圧電トラン
スの寸法は一辺が７．７ｍｍの正八角形で、厚さ２．３
ｍｍである。図２（ａ）は本実施の形態に係る圧電トラ
ンスの平面図（点線は内部電極パターンである）であ
り、図２（ｂ）は図２（ａ）の圧電トランスの内部構造
を示した断面図あり、図２（ｃ）は図２（ｂ）の部分拡
大図であり、図２（ｄ）は図２（ａ）の圧電トランスの
１次振動モードでの応力、変位分布図であり、図２
（ｅ）は図２（ａ）の圧電トランスの３次振動モードで
の応力、変位分布図である。
２を参照して説明する。本実施の形態に係る圧電トラン
スの寸法は一辺が７．７ｍｍの正八角形で、厚さ２．３
ｍｍである。図２（ａ）は本実施の形態に係る圧電トラ
ンスの平面図（点線は内部電極パターンである）であ
り、図２（ｂ）は図２（ａ）の圧電トランスの内部構造
を示した断面図あり、図２（ｃ）は図２（ｂ）の部分拡
大図であり、図２（ｄ）は図２（ａ）の圧電トランスの
１次振動モードでの応力、変位分布図であり、図２
（ｅ）は図２（ａ）の圧電トランスの３次振動モードで
の応力、変位分布図である。
【００２１】図２（ａ）の点線で示された内部電極パタ
ーンに示されるとおり、内部電極パターンは圧電トラン
ス正八角形板２１の外周方向に絶縁領域２４を介して２
分割されて設けられている。中央部の内部電極パターン
は入力部２２として機能し、その周辺領域の内部電極パ
ターンは出力部２３として機能する。入力部２２と出力
部２３の境界領域には電極を有しないセラミックスの絶
縁領域２４が配置されている。
ーンに示されるとおり、内部電極パターンは圧電トラン
ス正八角形板２１の外周方向に絶縁領域２４を介して２
分割されて設けられている。中央部の内部電極パターン
は入力部２２として機能し、その周辺領域の内部電極パ
ターンは出力部２３として機能する。入力部２２と出力
部２３の境界領域には電極を有しないセラミックスの絶
縁領域２４が配置されている。
【００２２】図２（ｂ）に示すように、入力部２２には
入力用内部電極２５ａ，２５ｂが配置され、圧電セラミ
ックス正八角形板２１の中心領域において厚み方向に圧
電セラミックス層と入力用内部電極が相対向するように
交互に積層されている。電極間は図２（ｃ）の矢印で示
すように、厚み方向一層ごと逆向きに分極されている。
入力用内部電極２５ａ，２５ｂが配置され、圧電セラミ
ックス正八角形板２１の中心領域において厚み方向に圧
電セラミックス層と入力用内部電極が相対向するように
交互に積層されている。電極間は図２（ｃ）の矢印で示
すように、厚み方向一層ごと逆向きに分極されている。
【００２３】出力部２３には縁状もしくは環状の出力用
内部電極２６ａ，２６ｂが配置され、圧電セラミックス
正八角形板２１の外周領域において厚み方向に圧電セラ
ミックス層と出力用内部電極が相対向するように交互に
積層されている。電極間は図２（ｃ）の矢印で示すよう
に、厚み方向一層ごと逆向きに分極されている。前記電
極間の分極は入出力双方とも、１５０℃のシリコンオイ
ル中で１ｋｖ／ｍｍの電界強度で行う。
内部電極２６ａ，２６ｂが配置され、圧電セラミックス
正八角形板２１の外周領域において厚み方向に圧電セラ
ミックス層と出力用内部電極が相対向するように交互に
積層されている。電極間は図２（ｃ）の矢印で示すよう
に、厚み方向一層ごと逆向きに分極されている。前記電
極間の分極は入出力双方とも、１５０℃のシリコンオイ
ル中で１ｋｖ／ｍｍの電界強度で行う。
【００２４】試作した圧電トランスの出力側に負荷低抗
６０Ωを接続し、振動子定数と径広がり１次振動モード
でのパワー特性を測定した結果を上記した表１に示す。
６０Ωを接続し、振動子定数と径広がり１次振動モード
でのパワー特性を測定した結果を上記した表１に示す。
【００２５】次に、本発明の第３の実施の形態について
図３を参照して説明する。本実施の形態に係る圧電トラ
ンスの寸法は一片が２０ｍｍの正方形で、厚さ２．３ｍ
ｍである。図３（ａ）は本実施の形態に係る圧電トラン
スの平面図（点線は内部電極パターンである）であり、
図３（ｂ）は図３（ａ）の圧電トランスの内部構造を示
した断面図あり、図３（ｃ）は図３（ｂ）の部分拡大図
であり、図３（ｄ）は図３（ａ）の圧電トランスの応
力、変位分布図である。図３（ｂ）に示されるとおり、
内部電極パターンは入力部３２として機能するものと出
力部３３として機能するものに分かれ、それぞれ圧電ト
ランス正方形板３１の厚さ方向に２分割されて設けられ
ている。
図３を参照して説明する。本実施の形態に係る圧電トラ
ンスの寸法は一片が２０ｍｍの正方形で、厚さ２．３ｍ
ｍである。図３（ａ）は本実施の形態に係る圧電トラン
スの平面図（点線は内部電極パターンである）であり、
図３（ｂ）は図３（ａ）の圧電トランスの内部構造を示
した断面図あり、図３（ｃ）は図３（ｂ）の部分拡大図
であり、図３（ｄ）は図３（ａ）の圧電トランスの応
力、変位分布図である。図３（ｂ）に示されるとおり、
内部電極パターンは入力部３２として機能するものと出
力部３３として機能するものに分かれ、それぞれ圧電ト
ランス正方形板３１の厚さ方向に２分割されて設けられ
ている。
【００２６】入力部３２と出力部３３の境界の中央領域
には電極を有しない厚み０．３ｍｍの正方形状のセラミ
ックスの絶縁領域３４が配置されている。図３（ｂ）に
示すように、入力部３２には入力用内部電極３５ａ，３
５ｂが配置され、圧電セラミックス正方形板３１の中心
領域において厚み方向に相対向するように圧電セラミッ
クス層と入力用内部電極が交互に積層され、図３（ｃ）
中の矢印で示すように厚み方向に分極されている。入力
部は１層の積層構造である。出力部には同じく出力用内
部電極３６ａ、３６ｂが配置され、厚み方向一層置き
に、互いに厚み方向に逆向きに分極されている。出力部
は４層の積層構造である。分極は入出力双方とも、１５
０℃のシリコンオイル中でｌｋｖ／ｎ］ｍの電界強度で
行った。試作した圧電トランスの出力側に負荷抵抗６０
Ωを接続し、振動子定数とパワー特性を測定した結果を
上記表１に示す。
には電極を有しない厚み０．３ｍｍの正方形状のセラミ
ックスの絶縁領域３４が配置されている。図３（ｂ）に
示すように、入力部３２には入力用内部電極３５ａ，３
５ｂが配置され、圧電セラミックス正方形板３１の中心
領域において厚み方向に相対向するように圧電セラミッ
クス層と入力用内部電極が交互に積層され、図３（ｃ）
中の矢印で示すように厚み方向に分極されている。入力
部は１層の積層構造である。出力部には同じく出力用内
部電極３６ａ、３６ｂが配置され、厚み方向一層置き
に、互いに厚み方向に逆向きに分極されている。出力部
は４層の積層構造である。分極は入出力双方とも、１５
０℃のシリコンオイル中でｌｋｖ／ｎ］ｍの電界強度で
行った。試作した圧電トランスの出力側に負荷抵抗６０
Ωを接続し、振動子定数とパワー特性を測定した結果を
上記表１に示す。
【００２７】次に本発明の第４の実施の形態について図
４を参照して説明する。本実施の形態に係る圧電トラン
スの寸法は一辺が２０ｍｍの正方形で、厚さ２．３ｍｍ
である。図４（ａ）は本実施の形態に係る圧電トランス
の平面図（点線は内部電極パターンである）であり、図
４（ｂ）は図４（ａ）の圧電トランスの内部構造を示し
た断面図あり、図４（ｃ）は図４（ｂ）の部分拡大図で
あり、図４（ｄ）は図４（ａ）の圧電トランスの１次振
動モードでの応力、変位分布図である。図４（ａ）の点
線で示された内部電極パターンに示されるとおり、内部
電極パターンは圧電トランス正方形板４１の外周方向に
絶縁領域４４を介して２分割されて設けられている。中
央部の内部電極パターンは入力部４２として機能し、そ
の周辺領域の内部電極パターンは出力部４３として機能
する。入力部４２と出力部４３の境界領域には電極を有
しないセラミックスの絶縁領域４４が配置されている。
４を参照して説明する。本実施の形態に係る圧電トラン
スの寸法は一辺が２０ｍｍの正方形で、厚さ２．３ｍｍ
である。図４（ａ）は本実施の形態に係る圧電トランス
の平面図（点線は内部電極パターンである）であり、図
４（ｂ）は図４（ａ）の圧電トランスの内部構造を示し
た断面図あり、図４（ｃ）は図４（ｂ）の部分拡大図で
あり、図４（ｄ）は図４（ａ）の圧電トランスの１次振
動モードでの応力、変位分布図である。図４（ａ）の点
線で示された内部電極パターンに示されるとおり、内部
電極パターンは圧電トランス正方形板４１の外周方向に
絶縁領域４４を介して２分割されて設けられている。中
央部の内部電極パターンは入力部４２として機能し、そ
の周辺領域の内部電極パターンは出力部４３として機能
する。入力部４２と出力部４３の境界領域には電極を有
しないセラミックスの絶縁領域４４が配置されている。
【００２８】図４（ｂ）に示すように、入力部４２には
入力用内部電極４５ａ，４５ｂが配置され、圧電セラミ
ックス正方形板４１の中心領域において厚み方向に圧電
セラミックス層と入力用内部電極が相対向するように交
互に積層されている。電極間は図４（ｃ）の矢印で示す
ように、厚み方向一層ごと逆向きに分極されている。
入力用内部電極４５ａ，４５ｂが配置され、圧電セラミ
ックス正方形板４１の中心領域において厚み方向に圧電
セラミックス層と入力用内部電極が相対向するように交
互に積層されている。電極間は図４（ｃ）の矢印で示す
ように、厚み方向一層ごと逆向きに分極されている。
【００２９】出力部４３には縁状もしくは環状の出力用
内部電極４６ａ，４６ｂが配置され、圧電セラミックス
正方形板４１の外周領域において厚み方向に圧電セラミ
ックス層と出力用内部電極が相対向するように交互に積
層されている。電極間は図４（ｃ）の矢印で示すよう
に、厚み方向一層ごと逆向きに分極されている。前記電
極間の分極は入出力双方とも、１５０℃のシリコンオイ
ル中で１ｋｖ／ｍｍの電界強度で行う。
内部電極４６ａ，４６ｂが配置され、圧電セラミックス
正方形板４１の外周領域において厚み方向に圧電セラミ
ックス層と出力用内部電極が相対向するように交互に積
層されている。電極間は図４（ｃ）の矢印で示すよう
に、厚み方向一層ごと逆向きに分極されている。前記電
極間の分極は入出力双方とも、１５０℃のシリコンオイ
ル中で１ｋｖ／ｍｍの電界強度で行う。
【００３０】試作した圧電トランスの出力側に負荷低抗
６０Ωを接続し、振動子定数と径広がり１次振動モード
でのパワー特性を測定した結果を上記した表１に示す。
ここで構造的な見地から本実施の形態は上記した第２の
実施の形態と比較して圧電トランスの外形形状が異なる
他は同様である。
６０Ωを接続し、振動子定数と径広がり１次振動モード
でのパワー特性を測定した結果を上記した表１に示す。
ここで構造的な見地から本実施の形態は上記した第２の
実施の形態と比較して圧電トランスの外形形状が異なる
他は同様である。
【００３１】上記した第１〜第４の実施の形態に係る圧
電トランスの入力側、または出力側、若しくは入出力双
方ともそれぞれ前記圧電セラミックス円板及び前記圧電
セラミックス正方形板の径広がり１次振動モードで駆動
させた例であるが３次振動モードで駆動させても同様の
効果が得られる。尚、上記した第２の実施の形態に係る
圧電トランスのおける径広がり３次振動モードでの応
力、変位分布図を図２（ｅ）に示す。
電トランスの入力側、または出力側、若しくは入出力双
方ともそれぞれ前記圧電セラミックス円板及び前記圧電
セラミックス正方形板の径広がり１次振動モードで駆動
させた例であるが３次振動モードで駆動させても同様の
効果が得られる。尚、上記した第２の実施の形態に係る
圧電トランスのおける径広がり３次振動モードでの応
力、変位分布図を図２（ｅ）に示す。
【００３２】尚、上記した第２及び第４の実施の形態で
は入力部２２，４２はそれぞれ圧電セラミックス正八角
形板２１及び圧電セラミックス正方形板４１の中心領域
に設けられており、出力部２３，４３はそれぞれ圧電セ
ラミックス正八角形板２１及び圧電セラミックス正方形
板４１の外周領域に設けられているが、適切な積層数と
面積が得られれば、入力部を外周領域に、出力部を中心
領域に設けてもよい。
は入力部２２，４２はそれぞれ圧電セラミックス正八角
形板２１及び圧電セラミックス正方形板４１の中心領域
に設けられており、出力部２３，４３はそれぞれ圧電セ
ラミックス正八角形板２１及び圧電セラミックス正方形
板４１の外周領域に設けられているが、適切な積層数と
面積が得られれば、入力部を外周領域に、出力部を中心
領域に設けてもよい。
【００３３】
【発明の効果】本発明の圧電トランスによれば、入力
側、または出力側、あるいは双方とも径広がり１次振動
モードｋｒを用いた、小型で低背な、量産性に優れた圧
電トランスを提供することが可能となる。
側、または出力側、あるいは双方とも径広がり１次振動
モードｋｒを用いた、小型で低背な、量産性に優れた圧
電トランスを提供することが可能となる。
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る圧電
トランスの構造を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）
の圧電トランスの内部構造を示した縦断面図であり、
（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図であり、（ｄ）は（ａ）の
１次振動モードでの圧電トランスの応力、変位分布図で
ある。
トランスの構造を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）
の圧電トランスの内部構造を示した縦断面図であり、
（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図であり、（ｄ）は（ａ）の
１次振動モードでの圧電トランスの応力、変位分布図で
ある。
【図２】（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る圧電
トランスの構造を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）
の圧電トランスの内部構造を示した縦断面図であり、
（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図であり、（ｄ）は（ａ）の
１次振動モードでの圧電トランスの応力、変位の分布を
示した図であり、（ｅ）は（ａ）の３次振動モードでの
圧電トランスの応力、変位の分布を示した図である。
トランスの構造を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）
の圧電トランスの内部構造を示した縦断面図であり、
（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図であり、（ｄ）は（ａ）の
１次振動モードでの圧電トランスの応力、変位の分布を
示した図であり、（ｅ）は（ａ）の３次振動モードでの
圧電トランスの応力、変位の分布を示した図である。
【図３】（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る圧電
トランスの構造を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）
の圧電トランスの内部構造を示した縦断面図であり、
（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図であり、（ｄ）は（ａ）の
１次振動モードでの圧電トランスの応力、変位分布図で
ある。
トランスの構造を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）
の圧電トランスの内部構造を示した縦断面図であり、
（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図であり、（ｄ）は（ａ）の
１次振動モードでの圧電トランスの応力、変位分布図で
ある。
【図４】（ａ）は本発明の第４の実施の形態に係る圧電
トランスの構造を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）
の圧電トランスの内部構造を示した縦断面図であり、
（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図であり、（ｄ）は（ａ）の
１次振動モードでの圧電トランスの応力、変位分布図で
ある。
トランスの構造を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）
の圧電トランスの内部構造を示した縦断面図であり、
（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図であり、（ｄ）は（ａ）の
１次振動モードでの圧電トランスの応力、変位分布図で
ある。
１１，２１ 圧電トランス正八角形板 ３１，４１ 圧電トランス正方形板 １２，２２，３２，４２ 入力部 １３，２３，３３，４３ 出力部 １４，３４ セラミックスの絶縁領域 １５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ，４
５ａ，４５ｂ 入力用内部電極 １６ａ，１６ｂ，２６ａ，２６ｂ，３６ａ，３６ｂ，４
６ａ，４６ｂ 出力用内部電極
５ａ，４５ｂ 入力用内部電極 １６ａ，１６ｂ，２６ａ，２６ｂ，３６ａ，３６ｂ，４
６ａ，４６ｂ 出力用内部電極
Claims (5)
- 【請求項１】 圧電セラミック正多角形板において厚み
方向に相対向するように圧電セラミックス層と電極が交
互に積層された複数の電極を有する入力部と、同様に厚
み方向に相対向するように圧電セラミックス層と電極が
交互に積層された複数の電極を持つ出力部を備え、前記
入力部と前記出力部における前記各電極間は前記圧電セ
ラミック正多角形板の厚み方向に分極されていることを
特徴とする圧電トランス。 - 【請求項２】 圧電セラミックス正多角形板の中心領域
において厚み方向に相対向するように圧電セラミックス
層と電極が交互に積層された複数の電極を有する入力部
と、その外側に電極を有しない絶縁環状領域と、更にそ
の外側に厚み方向に相対向するように圧電セラミックス
層と電極が交互に積層された複数の環状電極を有する出
力部を備え、前記入力部と前記出力部における前記各電
極間は前記圧電セラミックス正多角形板の厚み方向に分
極されていることを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項３】 圧電セラミックス正多角形板の中心領域
において厚み方向に相対向するように圧電セラミックス
層と電極が交互に積層された複数の電極を有する出力部
と、その外側に電極を有しない絶縁環状領域と、更にそ
の外側に厚み方向に相対向するように圧電セラミックス
層と電極が交互に積層された複数の環状電極を有する入
力部を備え、前記入力部と前記出力部では各電極間は前
記圧電セラミックス正多角形板の厚み方向に分極されて
いることを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項４】 請求項１記載の圧電トランスを駆動する
方法において、該圧電トランスを前記圧電セラミックス
正多角形板の径広がり１次振動モードで駆動させること
を特徴とする圧電トランスの駆動方法。 - 【請求項５】 請求項２又は３記載の圧電トランスを駆
動する方法において、該圧電トランスを前記圧電セラミ
ックス正多角形板の径広がり１次振動モードあるいは径
広がり３次振動モードで駆動させることを特徴とする圧
電トランスの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10207735A JP2000040844A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 圧電トランス及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10207735A JP2000040844A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 圧電トランス及びその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000040844A true JP2000040844A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=16544681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10207735A Withdrawn JP2000040844A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 圧電トランス及びその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000040844A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6873089B2 (en) * | 2000-05-31 | 2005-03-29 | Denso Corporation | Piezoelectric device for injector |
-
1998
- 1998-07-23 JP JP10207735A patent/JP2000040844A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6873089B2 (en) * | 2000-05-31 | 2005-03-29 | Denso Corporation | Piezoelectric device for injector |
| US7067960B2 (en) | 2000-05-31 | 2006-06-27 | Denso Corporation | Piezoelectric device for injector |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070202 |