JPH09162456A - 圧電トランス - Google Patents

圧電トランス

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JPH09162456A
JPH09162456A JP7318902A JP31890295A JPH09162456A JP H09162456 A JPH09162456 A JP H09162456A JP 7318902 A JP7318902 A JP 7318902A JP 31890295 A JP31890295 A JP 31890295A JP H09162456 A JPH09162456 A JP H09162456A
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JP
Japan
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piezoelectric transformer
piezoelectric
input
inductor
electrodes
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Withdrawn
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JP7318902A
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English (en)
Inventor
Katsunori Kumasaka
克典 熊坂
Yoshiaki Fuda
良明 布田
Tetsuo Yoshida
哲男 吉田
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力側にインダクタを備えるとともに,小型
化,低背化,低電圧化,低コスト化等の市場要求を満た
す圧電トランスを提供すること。 【解決手段】 圧電セラミック矩形板11上に,電気的
信号を入力するための一対の入力電極12a,12bと
電気的信号を取り出すための一対の出力電極13a,1
3bとを備えた圧電トランスにおいて,圧電セラミック
矩形板11の表面あるいは内部に,薄膜導体14によっ
て形成された少なくとも1つのインダクタを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,圧電振動子矩形板
を用いた圧電トランスに関し,詳しくは圧電トランスの
入力電極間に生じるコンデンサの容量を圧電トランス素
子に内蔵した共振のインダクタを用いて打ち消し,入力
電力を抑え,効率の良い圧電トランスに関する。
【0002】
【従来の技術】従来,圧電振動子矩形板を応用したデバ
イスとして圧電トランスが知られている。現在,圧電ト
ランスに用いる振動子としてセラミックやニオブ酸リチ
ウム単結晶を用いることが多く,一般的な構造として
は,図5の概略斜視図に示すように,圧電トランス50
は圧電セラミック矩形板11の表面あるいは側面に入力
電気信号源51からの電気的信号及び出力信号を夫々入
力,出力できる一対の入力電極12a,12bと一対の
出力電極13a,13bを対向形成した構成である。ま
た,共振のインダクタを入力電極12a,12bと並列
あるいは直列に付加する場合は,圧電トランスの外部に
外付けのインダクタ53を入力電極12a,12bと入
力信号源51に接続されたリード線54a,54bに接
続する方法が一般的であった。尚,図中において,矢印
は圧電セラミック矩形板11の分極方向を示す矢印で,
入力電極12a,12b,及び出力電極13a,13b
作成前に分極するか,又は作成後において,入力電極1
2a,12b,及び出力電極13a,13bを用いて分
極されるものであり,また,符号52は負荷抵抗であ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に圧電トランス
は,小型化,低背化,低コスト化の要求が非常に強い
が,従来の圧電トランスの構成では,これらの要求を十
分に満足できなかった。即ち,図5に示したように圧電
トランス50に,インダクタ53を付加しようとした場
合は,圧電トランス50の入力電極12a,12bと外
部のインダクタ53を圧電セラミック矩形板11とは,
別々に配置し,リード54a,54b,55a,55b
等により接続するため,圧電トランスの小型,低背化を
図っても実装面積,工数が膨大となった。
【0004】また,圧電トランスは低電圧駆動を目的と
した場合,入力を積層構造にすることによって,圧電ト
ランスの昇圧比を大きくすることができる。しかし,入
力を積層構造とすると,入力容量が大きくなり,入力イ
ンピーダンスが小さくなり,入力電流が大きくなり,圧
電トランスの駆動回路をドライブするのが非常に困難に
なる。このように,積層時の入力容量と共振でのインダ
クタンスを下記表1に示す。ここで,共振のインダクタ
ンスはωL=1/ωC,から,L=1/ω2 Cであらわ
される。
【0005】
【表1】
【0006】上記表1より,積層数が増加することによ
り,入力容量が増加し,インダクタは減少する。
【0007】以上の説明のように,従来の圧電トランス
では,小型化,低背化,低電圧化,低コスト化の市場要
求を十分に満たすことは非常に困難であるという欠点が
あった。
【0008】そこで,本発明の技術的課題は,入力側に
インダクタを備えるとともに,小型化,低背化,低電圧
化,低コスト化等の市場要求を満たす圧電トランスを提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,圧電セ
ラミック板上に,電気的信号を入力するための少なくと
も1組の入力電極と電気的信号を取り出すための少なく
とも1組の出力電極を備えた圧電トランスにおいて,前
記圧電セラミック板の表面あるいは内部に,少なくとも
1つのインダクタを備えていることを特徴とする圧電ト
ランスが得られる。
【0010】また,本発明いよれば,前記圧電トランス
において,前記インダクタは,導体と,前記導体の周囲
を包含する磁性体とからなることを特徴とする圧電トラ
ンスが得られる。
【0011】さらに,本発明によれば,前記いずれかの
圧電トランスにおいて,前記インダクタは,前記入力電
極と並列又は直列に接続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】
【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態につい
て,図面を参照して詳細に説明する。
【0013】図1は本発明の第1の実施の形態に係わる
圧電トランスを示す斜視図である。図1を参照すると,
圧電トランス10は,圧電振動子をなす圧電セラミック
矩形板11を用いて,前記セラミック矩形板11の両側
面に電圧を入出力するために,各々1組の入力電極12
a,12b,出力電極13a,13bを形成している。
圧電セラミック矩形板11の寸法は,縦40mm,横1
0mm,厚さ1.5mmであり,PZT系セラミックを
用い,入力電極12a,12b及び出力電極13a,1
3b等の外部電極は,Agを焼き付けにて形成した。最
後に入力容量とほぼ共振のインダクタを圧電セラミック
矩形板11の表面に薄膜導体14を蒸着により形成し,
入力電極12a,12bと並列に接続できる構成とし
た。尚,図中の矢印は,圧電セラミック矩形板11の分
極方向を示し,入力電極12a,12bと出力電極13
a,13bの対向方向に,それぞれ,圧電セラミック矩
形板11の長さ方向に略半分ずつ互いに平行となるよう
に分極されている。
【0014】図2は第2の実施の形態に係わる圧電トラ
ンスを示す斜視図である。図2で示す圧電トランス20
は,図1に示す第1の実施の形態の圧電トランス20よ
りも,大きなインダクタンスを得るために,表面の薄膜
導体14の蛇行数を増加させている。このように,薄膜
導体14の蛇行数を変化させることにより,所望インダ
クタンスを得ることができる。尚,図中の矢印は,圧電
セラミック矩形板11の分極方向を示し,入力電極12
a,12bと出力電極13a,13bの対向方向に,そ
れぞれ,圧電セラミック矩形板11の長さ方向に略半分
ずつ互いに平行となるように分極されている。
【0015】図3は本発明の第3の実施の形態に係わる
圧電トランス30を示す分解組立斜視図である。図1及
び図2に示した第1及び第2の実施の形態の圧電トラン
ス10,20の有するインダクタンスより,さらに大き
なインダクタンスを得るために,図3の圧電トランス3
0は,圧電セラミック矩形板11上に,同平面形状を備
えた磁性体15,16に包含されるように,蛇行した導
体パターンを備えた薄膜導体14により形成されたイン
ダクタを配置し,前記圧電トランス30の入力電極12
a,12bと並列にこのインダクタを接続した構成であ
る。また,ここで磁性体15,16には,フェライトを
用い,圧電セラミック板11はPZTを用いたため,1
050℃付近での一体焼結も可能である。尚,圧電セラ
ミック矩形板11は,図1及び図2に示したものと同様
に,幅方向,即ち,入力電極12a,12b,出力電極
13a,13bの対向方向に,互いに平行となるように
分極されている。
【0016】図4は本発明の第4の実施の形態による圧
電トランスを示す分解組立斜視図である。図4の圧電ト
ランス40は,図3の圧電トランス30より大きな値の
インダクタンスとする場合を示している。図4に示すよ
うに,圧電トランス40は圧電セラミック矩形板11上
の磁性体16上に,薄膜導体14からなる導体パターン
を形成し,さらに一部に開口部17a,19a,22a
を形成した磁性体16と同じ平面形状を備えた磁性体1
7,19,22を,この開口部17a,19a,22a
を一端としこの開口部17a,19a,22aを介して
薄膜導体18,21,23の導体パターンが連続して接
続されるように積層し,さらにこの積層体の上に磁性体
24を積層した。また,入出力するために,各々1組の
入力電極12a,12b,出力電極13a,13bを形
成した。入力電極12bは,図示されていないが,圧電
セラミック板11の側面から磁性体22の薄膜導体23
の一端まで延在して形成されている。ここで形成した薄
膜導体14,18,21,23のパターンによって形成
されたインダクタは3.5ターンであり,また,圧電セ
ラミック矩形板11は,図1及び図2に示したものと同
様に幅方向,即ち,入力電極12a,12b,出力電極
13a,13bの対向方向に,互いに平行となるように
分極されている。圧電セラミック矩形板11は幅方向に
分極されている。
【0017】また,本発明の実施の形態の圧電トランス
においては焼結前の状態で構成し一体焼結しても,焼結
後に接着等により形成しても同等の効果が得られる。さ
らに表面あるいは内部のインダクタは蒸着等による薄
膜,印刷等による厚膜においても効果は同等である。
【0018】次に,試作した圧電トランスの特性の一例
を示す。図3の第3の実施の形態において積層数を10
層とした場合,入力容量は150nFであり,共振イン
ダクタンスは26μHである。ここで圧電トランスの負
荷を100kΩとした場合に,出力電力を一定とすると
図5で示すような従来の構成では,6V入力で500m
Aの入力電流であったが,図3の第3の実施の形態によ
る構成では6V入力で400mAの入力電流であり,約
10%の入力電力が低下できた。
【0019】以上,説明したように,本発明の実施の形
態による圧電トランスを用いれば,単板や低電圧は図っ
た積層構造の圧電トランスを前記圧電トランスの表面あ
るいは内部に配置したインダクタによる共振を用いるこ
とにより,入力の電流を抑え,効率を向上し,さらに圧
電トランス自身にインダクタを有することにより,部品
点数,実装面積を抑えた,小型化・低背化・低電圧化・
低コスト化が図れ,さらに表面実装が容易に可能となっ
た圧電トランスを提供することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように,本発明の圧電トラ
ンスを用いれば,外部にインダクタを用いることなく,
圧電トランス自身で共振回路を構成できるため,圧電ト
ランスの効率を向上し,さらに部品点数と実装面積を大
幅に縮小できることから,大いに小型化・低背化・低電
圧化・低コスト化が可能であり,実用的効果は非常に大
きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わる圧電トラン
スの構成を示す斜視図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係わる圧電トラン
スの構成を示す斜視図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係わる圧電トラン
スの構成を示す分解組立斜視図である。
【図4】本発明の第4の実施の形態に係わる圧電トラン
スの構成を示す斜視図である。
【図5】従来の圧電トランスの一例を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
11 圧電セラミック矩形板 12a,12b 入力電極 13a,13b 出力電極 14,18,21,23 薄膜導体 15,16,17,19,22,24 磁性体 17a,19a,22a 開口部 51 入力信号源 52 負荷抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電セラミック板上に,電気的信号を入
    力するための少なくとも1組の入力電極と電気的信号を
    取り出すための少なくとも1組の出力電極を備えた圧電
    トランスにおいて,前記圧電セラミック板の表面あるい
    は内部に,少なくとも1つのインダクタを備えているこ
    とを特徴とする圧電トランス。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の圧電トランスにおいて,
    前記インダクタは,導体と,前記導体の周囲を包含する
    磁性体とからなることを特徴とする圧電トランス。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の圧電トランスにお
    いて,前記インダクタは,前記入力電極と並列又は直列
    に接続されていることを特徴とする圧電トランス。
JP7318902A 1995-12-07 1995-12-07 圧電トランス Withdrawn JPH09162456A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1024540A3 (en) * 1999-01-29 2001-09-12 Seiko Epson Corporation Piezoelectric transducer and electrophoretic ink display apparatus using piezoelectric transducer
EP1085584A3 (en) * 1999-09-20 2004-04-21 Denso Corporation Piezoelectric multilayer element with integrated inductor

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