JPH09252149A - 圧電トランス - Google Patents
圧電トランスInfo
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- JPH09252149A JPH09252149A JP8087650A JP8765096A JPH09252149A JP H09252149 A JPH09252149 A JP H09252149A JP 8087650 A JP8087650 A JP 8087650A JP 8765096 A JP8765096 A JP 8765096A JP H09252149 A JPH09252149 A JP H09252149A
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- piezoelectric ceramic
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力リード線の断線がない、絶縁破壊のな
い、信頼性の高い圧電トランスを提供すること。 【解決手段】 圧電セラミクックス矩形板１１の長さ方
向のｎ次共振モードで振動する圧電トランスであって、
該圧電セラミックス矩形板１１の上下面または側面に、
ホウケイ酸系ガラス等の誘電率が圧電セラミックスより
も充分に低い材料を用いた絶縁層３６を形成し、該絶縁
層３６上に導電性部３７を形成し、該導電性部３７上の
振動の節に出力リード線を取り付けた圧電トランス。
い、信頼性の高い圧電トランスを提供すること。 【解決手段】 圧電セラミクックス矩形板１１の長さ方
向のｎ次共振モードで振動する圧電トランスであって、
該圧電セラミックス矩形板１１の上下面または側面に、
ホウケイ酸系ガラス等の誘電率が圧電セラミックスより
も充分に低い材料を用いた絶縁層３６を形成し、該絶縁
層３６上に導電性部３７を形成し、該導電性部３７上の
振動の節に出力リード線を取り付けた圧電トランス。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機のトナー帯
電用等に用いられる高電圧ＤＣ／ＤＣコンバータや液晶
バックライト用インバータ等に用いられるＤＣ／ＡＣイ
ンバータに利用される圧電振動子の機械振動を利用した
圧電トランスに関し、特に、圧電トランスの構造に関す
るものである。
電用等に用いられる高電圧ＤＣ／ＤＣコンバータや液晶
バックライト用インバータ等に用いられるＤＣ／ＡＣイ
ンバータに利用される圧電振動子の機械振動を利用した
圧電トランスに関し、特に、圧電トランスの構造に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ＤＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣイン
バータ等は、周波数が高くなると、ノイズの発生等の問
題が生じるため、これらに利用する圧電トランスの振動
モードは、比較的周波数の低い振動モードである０.５
λ、λ、１.５λ、２λ等が一般的である。
バータ等は、周波数が高くなると、ノイズの発生等の問
題が生じるため、これらに利用する圧電トランスの振動
モードは、比較的周波数の低い振動モードである０.５
λ、λ、１.５λ、２λ等が一般的である。
【０００３】図４は、圧電セラミックス矩形板の長さ方
向の１波長共振モードで振動し、前記圧電セラミックス
矩形板の長さ方向の両方の端面から４分の１の位置に振
動の節が存在する圧電トランスの構造の一例を示す斜視
図である。
向の１波長共振モードで振動し、前記圧電セラミックス
矩形板の長さ方向の両方の端面から４分の１の位置に振
動の節が存在する圧電トランスの構造の一例を示す斜視
図である。
【０００４】図４において、圧電セラミックス矩形板１
１の一方の端面から前記圧電セラミックス矩形板１１の
長さ方向のおよそ２分の１の領域に厚さ方向に対向する
駆動電極対４２が形成され、前記圧電セラミックス矩形
板１１のもう一方の端面に出力電極４３が形成されてい
る。
１の一方の端面から前記圧電セラミックス矩形板１１の
長さ方向のおよそ２分の１の領域に厚さ方向に対向する
駆動電極対４２が形成され、前記圧電セラミックス矩形
板１１のもう一方の端面に出力電極４３が形成されてい
る。
【０００５】又、圧電セラミックス矩形板１１は、長さ
方向のおよそ２分の１の領域で駆動電極対４２を用いて
厚さ方向に分極され、残りの２分の１の領域では、駆動
電極対４２と出力電極４３を用いて長さ方向に分極され
ている。分極方向Ｐを矢印で示す。
方向のおよそ２分の１の領域で駆動電極対４２を用いて
厚さ方向に分極され、残りの２分の１の領域では、駆動
電極対４２と出力電極４３を用いて長さ方向に分極され
ている。分極方向Ｐを矢印で示す。
【０００６】図５は、圧電トランスの動作原理の説明図
である。図５（ａ）は、圧電トランス矩形板の正面図、
図５（ｂ）は、圧電トランスが長さ方向振動の１波長共
振モードで振動している場合の変位分布を示す図、図５
（ｃ）は、その時の歪分布を示す図である。
である。図５（ａ）は、圧電トランス矩形板の正面図、
図５（ｂ）は、圧電トランスが長さ方向振動の１波長共
振モードで振動している場合の変位分布を示す図、図５
（ｃ）は、その時の歪分布を示す図である。
【０００７】図５（ａ）において、駆動電極対５２の一
方をＧＮＤ端子として駆動電極対５２に圧電セラミック
ス矩形板１１の長さ方向振動の１波長共振モードの共振
周波数に等しい周波数の電圧を印加すると、圧電セラミ
ックス矩形板１１は、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示す
ように、振動し、出力電極５３と駆動電極対５２のＧＮ
Ｄ端子の間には、圧電効果により高電圧を発生する。
方をＧＮＤ端子として駆動電極対５２に圧電セラミック
ス矩形板１１の長さ方向振動の１波長共振モードの共振
周波数に等しい周波数の電圧を印加すると、圧電セラミ
ックス矩形板１１は、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示す
ように、振動し、出力電極５３と駆動電極対５２のＧＮ
Ｄ端子の間には、圧電効果により高電圧を発生する。
【０００８】又、図５（ｂ）に示すように、圧電セラミ
ックス矩形板１１が長さ方向振動の１波長共振モードで
振動している場合、圧電セラミックス矩形板１１の両端
面からそれぞれ圧電セラミックス矩形板１１の長さの４
分の１の振動の節５４，５５を通る圧電セラミックス矩
形板１１の端面と水平な直線上のどの位置でも、圧電ト
ランスを支持することが可能である。
ックス矩形板１１が長さ方向振動の１波長共振モードで
振動している場合、圧電セラミックス矩形板１１の両端
面からそれぞれ圧電セラミックス矩形板１１の長さの４
分の１の振動の節５４，５５を通る圧電セラミックス矩
形板１１の端面と水平な直線上のどの位置でも、圧電ト
ランスを支持することが可能である。
【０００９】図６は、従来の圧電トランスの出力リード
線の取り出しの一例の概略を示す斜視図である。図６に
示すように、出力リード線６８の取り出しは、圧電セラ
ミックス矩形板１１の端面に形成された出力電極６３か
ら行っている。
線の取り出しの一例の概略を示す斜視図である。図６に
示すように、出力リード線６８の取り出しは、圧電セラ
ミックス矩形板１１の端面に形成された出力電極６３か
ら行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、出力電極６３
が形成されている圧電セラミックス矩形板１１の端面
は、振動の腹であるため非常に振動が大きな部分であ
る。このため、出力リード線の断線等の問題があった。
が形成されている圧電セラミックス矩形板１１の端面
は、振動の腹であるため非常に振動が大きな部分であ
る。このため、出力リード線の断線等の問題があった。
【００１１】又、図７に示すように、一般的に圧電セラ
ミックス矩形板１１の端面から導電性部７７を介して振
動の節７５まで出力電極７３を引き出す工夫がなされて
いるが、絶縁層を形成しないで導電性部７７を形成した
場合、駆動電極対７２と導電性部７７の間に電界が集中
し、駆動時や分極時に圧電トランスが絶縁破壊を起こす
という問題があった。
ミックス矩形板１１の端面から導電性部７７を介して振
動の節７５まで出力電極７３を引き出す工夫がなされて
いるが、絶縁層を形成しないで導電性部７７を形成した
場合、駆動電極対７２と導電性部７７の間に電界が集中
し、駆動時や分極時に圧電トランスが絶縁破壊を起こす
という問題があった。
【００１２】本発明の目的は、以上に示した従来の圧電
トランスの欠点を除去し、リード線の断線がない、絶縁
破壊のない、信頼性の高い圧電トランスを提供すること
を目的としている。
トランスの欠点を除去し、リード線の断線がない、絶縁
破壊のない、信頼性の高い圧電トランスを提供すること
を目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミックス矩形板の長さ方向のｎ次共振モードで振動す
る圧電トランスにおいて、前記圧電セラミックス矩形板
の上下面または側面に、ホウケイ酸系ガラス等の誘電率
が圧電セラミックスよりも充分に低い材料を用いた絶縁
層を形成し、該絶縁層上に導電性部を形成し、該導電性
部上の振動の節に入出力リード線を取り付けたことを特
徴とする圧電トランスが得られる。
ラミックス矩形板の長さ方向のｎ次共振モードで振動す
る圧電トランスにおいて、前記圧電セラミックス矩形板
の上下面または側面に、ホウケイ酸系ガラス等の誘電率
が圧電セラミックスよりも充分に低い材料を用いた絶縁
層を形成し、該絶縁層上に導電性部を形成し、該導電性
部上の振動の節に入出力リード線を取り付けたことを特
徴とする圧電トランスが得られる。
【００１４】又、本発明によれば、圧電セラミックス矩
形板の表面に、圧電セラミックスと比較して誘電率εの
充分に低い材料を用いて形成した絶縁層上に、出力電極
を振動の節まで引き出すための導電性部を形成し、導電
性部上の振動の節にあたる部分に出力リード線を取り付
ける構造とすることで、振動の節からの出力電圧の取り
出しが可能となり、出力リード線の断線を防止できると
共に、駆動時や分極時の出力部分の電界分布を圧電セラ
ミックス矩形板の長さ方向に均一にできるため、駆動電
極対−導電性部間における電界集中を避けることが可能
となり、駆動時や分極時の圧電トランスの絶縁破壊を防
止できる。
形板の表面に、圧電セラミックスと比較して誘電率εの
充分に低い材料を用いて形成した絶縁層上に、出力電極
を振動の節まで引き出すための導電性部を形成し、導電
性部上の振動の節にあたる部分に出力リード線を取り付
ける構造とすることで、振動の節からの出力電圧の取り
出しが可能となり、出力リード線の断線を防止できると
共に、駆動時や分極時の出力部分の電界分布を圧電セラ
ミックス矩形板の長さ方向に均一にできるため、駆動電
極対−導電性部間における電界集中を避けることが可能
となり、駆動時や分極時の圧電トランスの絶縁破壊を防
止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面とともに詳しく説明する。
いて図面とともに詳しく説明する。
【００１６】図１は、本発明の圧電トランスの構造の一
例を示す斜視図である。図１において、圧電セラミック
ス矩形板１１の側面に、圧電セラミックスと比較して誘
電率εの充分に低い材料を用いた絶縁層１６を形成し、
絶縁層１６上に、出力電極１３を振動の節１５まで引き
出すための導電性部１７を銀の厚膜法等を用いて形成
し、導伝性部１７上の振動の節にあたる部分に出力リー
ド線１８を取り付け、出力電圧を取り出すようにしてい
る。
例を示す斜視図である。図１において、圧電セラミック
ス矩形板１１の側面に、圧電セラミックスと比較して誘
電率εの充分に低い材料を用いた絶縁層１６を形成し、
絶縁層１６上に、出力電極１３を振動の節１５まで引き
出すための導電性部１７を銀の厚膜法等を用いて形成
し、導伝性部１７上の振動の節にあたる部分に出力リー
ド線１８を取り付け、出力電圧を取り出すようにしてい
る。
【００１７】これにより、出力リード線１８の取り付け
を振動の節で行うことが可能となるため、圧電セラミッ
クス矩形板１１の振動による出力リード線１８の断線を
防止できる。
を振動の節で行うことが可能となるため、圧電セラミッ
クス矩形板１１の振動による出力リード線１８の断線を
防止できる。
【００１８】ここで、絶縁層を形成する部分は、必ずし
も圧電セラミックス矩形板の側面でなくても良い。又、
絶縁層上に形成する導電性部は、スパッタ等の薄膜等で
形成しても良い。更に、絶縁層に使用する材料は、例え
ば、誘電率εが１０程度で、圧電セラミックス（誘電率
ε＝１０００程度）に比べて誘電率εが充分に低いもの
を用いるのが良い。
も圧電セラミックス矩形板の側面でなくても良い。又、
絶縁層上に形成する導電性部は、スパッタ等の薄膜等で
形成しても良い。更に、絶縁層に使用する材料は、例え
ば、誘電率εが１０程度で、圧電セラミックス（誘電率
ε＝１０００程度）に比べて誘電率εが充分に低いもの
を用いるのが良い。
【００１９】図２に、絶縁層と導電性部を形成した場合
の圧電トランス及び圧電トランスの出力部の等価モデル
を示す。図３は、本発明の実施例に関する圧電トランス
の電界分布を示す図である。図３（ａ）は、本発明の圧
電トランスの電界Ｅが駆動電極対と導電性部に集中する
ことを示す図である。図３（ｂ）は、本発明の圧電トラ
ンスの電界Ｅが駆動電極対と導電性部とに集中すること
なく均一に分布することを示す図である。図２におい
て、Ｃ１は駆動電極対２２−出力電極２３間の容量、Ｃ
２は駆動電極対２２−絶縁層２６間の容量、Ｃ３は絶縁
層２６の容量である。
の圧電トランス及び圧電トランスの出力部の等価モデル
を示す。図３は、本発明の実施例に関する圧電トランス
の電界分布を示す図である。図３（ａ）は、本発明の圧
電トランスの電界Ｅが駆動電極対と導電性部に集中する
ことを示す図である。図３（ｂ）は、本発明の圧電トラ
ンスの電界Ｅが駆動電極対と導電性部とに集中すること
なく均一に分布することを示す図である。図２におい
て、Ｃ１は駆動電極対２２−出力電極２３間の容量、Ｃ
２は駆動電極対２２−絶縁層２６間の容量、Ｃ３は絶縁
層２６の容量である。
【００２０】図２において、絶縁層２６の誘電率εが、
圧電セラミックスと同じであった場合（絶縁層が無い場
合）は、Ｃ２のみであり、Ｃ１＜Ｃ２であるから、図３
（ａ）に示すように、電界ＥはＣ２、即ち、駆動電極対
３２−導電性部３７間に集中する。このために、駆動時
や分極時に圧電トランスが絶縁破壊を起こす危険性があ
る。
圧電セラミックスと同じであった場合（絶縁層が無い場
合）は、Ｃ２のみであり、Ｃ１＜Ｃ２であるから、図３
（ａ）に示すように、電界ＥはＣ２、即ち、駆動電極対
３２−導電性部３７間に集中する。このために、駆動時
や分極時に圧電トランスが絶縁破壊を起こす危険性があ
る。
【００２１】これに対し、図２において、絶縁層２６の
誘電率εが充分に低い場合は、Ｃ３が非常に小さくな
り、Ｃ３で表される部分、即ち、絶縁層２６が絶縁状態
であることから、電界はＣ２とＣ３の部分にかからず、
Ｃ１にかかるようになり、図３（ｂ）に示すように、駆
動時や分極時の出力部分の電界分布を圧電セラミックス
矩形板１１の長さ方向（駆動電極対３２−出力電極３３
間）に均一にできる。このように、Ｃ３の部分の容量が
大きくならないように、誘電率εと膜厚を考慮して絶縁
層２６を形成し、電極の面積を過大にしなければ、自由
にリード線の引き出し位置を設計することができる。
誘電率εが充分に低い場合は、Ｃ３が非常に小さくな
り、Ｃ３で表される部分、即ち、絶縁層２６が絶縁状態
であることから、電界はＣ２とＣ３の部分にかからず、
Ｃ１にかかるようになり、図３（ｂ）に示すように、駆
動時や分極時の出力部分の電界分布を圧電セラミックス
矩形板１１の長さ方向（駆動電極対３２−出力電極３３
間）に均一にできる。このように、Ｃ３の部分の容量が
大きくならないように、誘電率εと膜厚を考慮して絶縁
層２６を形成し、電極の面積を過大にしなければ、自由
にリード線の引き出し位置を設計することができる。
【００２２】従って、図３（ａ）に示したような、駆動
電極対３２と導電性部３７間における電界集中を避ける
ことが可能となり、駆動時や分極時における圧電トラン
スの絶縁破壊を防止できる。
電極対３２と導電性部３７間における電界集中を避ける
ことが可能となり、駆動時や分極時における圧電トラン
スの絶縁破壊を防止できる。
【００２３】
【発明の効果】以上示したように、本発明によれば、リ
ード線の断線がない、絶縁破壊のない、信頼性の高い圧
電トランスを提供することができた。
ード線の断線がない、絶縁破壊のない、信頼性の高い圧
電トランスを提供することができた。
【図１】本発明の実施例に関する圧電トランスの構造の
一例を示す斜視図。
一例を示す斜視図。
【図２】本発明の実施例に関する圧電トランス及び圧電
トランスの出力部の等価モデルを示す図。図２（ａ）は
圧電トランスの平面図。図２（ｂ）は圧電トランスの出
力部の等価モデルを示す図。
トランスの出力部の等価モデルを示す図。図２（ａ）は
圧電トランスの平面図。図２（ｂ）は圧電トランスの出
力部の等価モデルを示す図。
【図３】本発明の実施例に関する圧電トランスの電界分
布を示す図。図３（ａ）は、本発明の圧電トランスの電
界Ｅが駆動電極対と導電性部に集中することを示す図。
図３（ｂ）は、本発明の圧電トランスの電界Ｅが駆動電
極対と導電性部とに集中することなく均一に分布するこ
とを示す図。
布を示す図。図３（ａ）は、本発明の圧電トランスの電
界Ｅが駆動電極対と導電性部に集中することを示す図。
図３（ｂ）は、本発明の圧電トランスの電界Ｅが駆動電
極対と導電性部とに集中することなく均一に分布するこ
とを示す図。
【図４】従来の圧電トランスの構成を示す斜視図。
【図５】従来の圧電トランスの動作原理の説明図。図５
（ａ）は従来の圧電トランスの正面図。図５（ｂ）は従
来の圧電トランスの変位分布を示す図。図５（ｃ）は従
来の圧電トランスの歪分布を示す図。
（ａ）は従来の圧電トランスの正面図。図５（ｂ）は従
来の圧電トランスの変位分布を示す図。図５（ｃ）は従
来の圧電トランスの歪分布を示す図。
【図６】従来の圧電トランスの出力リード線の取り付け
の一例の概略を示す斜視図。
の一例の概略を示す斜視図。
【図７】従来の圧電トランスの出力リード線の引き出し
の一例を示す斜視図。
の一例を示す斜視図。
１１ 圧電セラミック矩形板 １２，２２，３２，４２，５２，６２，７２ 駆動電
極対 １３，２３，３３，４３，５３，６３，７３ 出力電
極 １４，１５，５４，５５，７４，７５ 振動の節 １６，２６，３６ 絶縁層 １７，２７，３７，７７ 導電性部 １８，２８，３８，６８，７８ 出力リード線 Ｐ 分極方向
極対 １３，２３，３３，４３，５３，６３，７３ 出力電
極 １４，１５，５４，５５，７４，７５ 振動の節 １６，２６，３６ 絶縁層 １７，２７，３７，７７ 導電性部 １８，２８，３８，６８，７８ 出力リード線 Ｐ 分極方向
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電セラミックス矩形板の長さ方向のｎ
次共振モードで振動する圧電トランスにおいて、前記圧
電セラミックス矩形板の上下面または側面に、誘電率が
圧電セラミックスよりも低い材料を用いた絶縁層を形成
し、該絶縁層上に導電性部を形成し、該導電性部上の振
動の節に入出力リード線を取り付けたことを特徴とする
圧電トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8087650A JPH09252149A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 圧電トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8087650A JPH09252149A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 圧電トランス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09252149A true JPH09252149A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13920848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8087650A Pending JPH09252149A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 圧電トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09252149A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002299716A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Taiheiyo Cement Corp | 圧電トランス |
| JP2013051767A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Toyota Motor Corp | 回転電機固定子 |
-
1996
- 1996-03-14 JP JP8087650A patent/JPH09252149A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002299716A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Taiheiyo Cement Corp | 圧電トランス |
| JP2013051767A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Toyota Motor Corp | 回転電機固定子 |
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