JPH10270768A - 積層型圧電トランス - Google Patents
積層型圧電トランスInfo
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- JPH10270768A JPH10270768A JP6958197A JP6958197A JPH10270768A JP H10270768 A JPH10270768 A JP H10270768A JP 6958197 A JP6958197 A JP 6958197A JP 6958197 A JP6958197 A JP 6958197A JP H10270768 A JPH10270768 A JP H10270768A
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- electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 中央駆動型の積層型圧電トランスにおいて、
入力用内部電極の構造を検討し、割れ等の生じない積層
型圧電トランスを提供する。 【構成】 中央部に入力用電極が形成された長方形状の
圧電体層を積層し、該積層体の長手方向の両端部に出力
電極が形成された中央駆動型の積層型圧電トランスであ
って、前記積層体の長手方向の前記入力用電極の境界付
近に複数の穴部が形成されている。
入力用内部電極の構造を検討し、割れ等の生じない積層
型圧電トランスを提供する。 【構成】 中央部に入力用電極が形成された長方形状の
圧電体層を積層し、該積層体の長手方向の両端部に出力
電極が形成された中央駆動型の積層型圧電トランスであ
って、前記積層体の長手方向の前記入力用電極の境界付
近に複数の穴部が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧変換に用いら
れる積層型圧電トランスに関する。
れる積層型圧電トランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、圧電トランスを用いた液晶ディス
プレイのバックライト用インバーターやＤＣ／ＤＣコン
バーター等の電源回路の検討が盛んとなってきている。
この理由は圧電トランスを採用することにより電源回路
の飛躍的な小型化・薄型化が実現可能となるためであ
る。
プレイのバックライト用インバーターやＤＣ／ＤＣコン
バーター等の電源回路の検討が盛んとなってきている。
この理由は圧電トランスを採用することにより電源回路
の飛躍的な小型化・薄型化が実現可能となるためであ
る。
【０００３】この電源回路用の圧電トランスの一例を図
５に示す。この圧電トランスは、従来のローゼン型圧電
トランスであり、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺ
Ｔ）よりなる板状の圧電セラミック素子２の図中左半分
の上下面に例えば銀焼付けなどにより設けられた入力電
極４、６の対を形成し、右側端面にも同様な方法で出力
電極８を形成してある。そして、圧電セラミック素子２
の左半分の駆動部は厚み方向に、右半分の発電部は長さ
方向にそれぞれ矢印に示すように分極される。
５に示す。この圧電トランスは、従来のローゼン型圧電
トランスであり、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺ
Ｔ）よりなる板状の圧電セラミック素子２の図中左半分
の上下面に例えば銀焼付けなどにより設けられた入力電
極４、６の対を形成し、右側端面にも同様な方法で出力
電極８を形成してある。そして、圧電セラミック素子２
の左半分の駆動部は厚み方向に、右半分の発電部は長さ
方向にそれぞれ矢印に示すように分極される。
【０００４】このように形成された圧電トランスにおい
て、入力電極４、６間に交流電圧源１０より圧電セラミ
ック素子２の長さ方向の共振周波数と略同じ周波数の交
流電圧を印加すると、この圧電セラミック素子２は長さ
方向に強い機械振動を生じ、これにより右半分の発電部
では圧電効果により電荷が発生し、出力電極８と入力電
極の一方、例えば入力電極６との間に出力電圧Ｖｏが生
ずる。この圧電セラミック素子２の振動モードには図６
（Ａ）に示すように、長さ方向に半波長で共振する半波
長モード（λ／２モード）と、図６（Ｂ）に示すように
一波長で共振する一波長モード（λモード）がある。
て、入力電極４、６間に交流電圧源１０より圧電セラミ
ック素子２の長さ方向の共振周波数と略同じ周波数の交
流電圧を印加すると、この圧電セラミック素子２は長さ
方向に強い機械振動を生じ、これにより右半分の発電部
では圧電効果により電荷が発生し、出力電極８と入力電
極の一方、例えば入力電極６との間に出力電圧Ｖｏが生
ずる。この圧電セラミック素子２の振動モードには図６
（Ａ）に示すように、長さ方向に半波長で共振する半波
長モード（λ／２モード）と、図６（Ｂ）に示すように
一波長で共振する一波長モード（λモード）がある。
【０００５】同一の周波数で駆動される場合、一波長モ
ードで駆動される圧電トランスの素子は、半波長モード
で駆動される素子の２倍の長さとなる。このため、一波
長モードで駆動される圧電トランスよりも半波長モード
で駆動される圧電トランスの方が小型に構成できる。一
方、昇圧比で考えると、一波長モードの方が半波長モー
ドよりも高い昇圧比を得ることができる。
ードで駆動される圧電トランスの素子は、半波長モード
で駆動される素子の２倍の長さとなる。このため、一波
長モードで駆動される圧電トランスよりも半波長モード
で駆動される圧電トランスの方が小型に構成できる。一
方、昇圧比で考えると、一波長モードの方が半波長モー
ドよりも高い昇圧比を得ることができる。
【０００６】図５に示した単板型の圧電トランスに対
し、積層型の圧電トランスも提案されている。この積層
型の一例を図７に示す。この積層型圧電トランス素子１
は、図中手前半分に入力電極３、５が形成され、他端面
に出力電極７が形成されている。この入力電極は、素子
１内にも圧電セラミック材料と交互に形成されており、
それぞれの入力電極３、３ａ、３ｂ、５、５ａ、５ｂは
交互に接続されている。つまり、入力電極３、３ａ、３
ｂが側面の接続電極９で接続され、入力電極５、５ａ、
５ｂが他側面の接続電極１１で接続されている。そし
て、この積層型とすることにより、単板型構造に比較
し、高い昇圧比の圧電トランスを構成することができ
る。
し、積層型の圧電トランスも提案されている。この積層
型の一例を図７に示す。この積層型圧電トランス素子１
は、図中手前半分に入力電極３、５が形成され、他端面
に出力電極７が形成されている。この入力電極は、素子
１内にも圧電セラミック材料と交互に形成されており、
それぞれの入力電極３、３ａ、３ｂ、５、５ａ、５ｂは
交互に接続されている。つまり、入力電極３、３ａ、３
ｂが側面の接続電極９で接続され、入力電極５、５ａ、
５ｂが他側面の接続電極１１で接続されている。そし
て、この積層型とすることにより、単板型構造に比較
し、高い昇圧比の圧電トランスを構成することができ
る。
【０００７】上記のように、小型化を考慮した場合、一
波長モードよりも半波長モードで駆動すること、また高
い昇圧比を得るためには、単板型よりも積層型の圧電ト
ランスが有利であることがわかる。
波長モードよりも半波長モードで駆動すること、また高
い昇圧比を得るためには、単板型よりも積層型の圧電ト
ランスが有利であることがわかる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のことから、本発
明者らは、入力電極を積層型圧電トランスの中央部に配
置した構造を先に提案している。本発明は、この中央部
駆動型積層圧電トランスの入力用内部電極の構造を種々
検討したものである。
明者らは、入力電極を積層型圧電トランスの中央部に配
置した構造を先に提案している。本発明は、この中央部
駆動型積層圧電トランスの入力用内部電極の構造を種々
検討したものである。
【０００９】まず、図３に比較例の内部電極構造を示す
平面図を示す。この比較例では、圧電体層２１の中央部
に入力用内部電極２２を交互にずらして、片方の側面に
は一方の内部電極が臨むように構成したものである。こ
の比較例の積層後の内部電極の接続状態を図４に示す。
この入力用内部電極２２は、側面の接続電極２３で交互
に接続されている。
平面図を示す。この比較例では、圧電体層２１の中央部
に入力用内部電極２２を交互にずらして、片方の側面に
は一方の内部電極が臨むように構成したものである。こ
の比較例の積層後の内部電極の接続状態を図４に示す。
この入力用内部電極２２は、側面の接続電極２３で交互
に接続されている。
【００１０】この積層圧電トランスの入力側電極間を分
極する際、圧電体層は分極方向に伸び、それと直交する
方向に収縮する。このため、入力用内部電極２２とそれ
に隣接する発電部の境界付近に引っ張り応力が生じる。
特に、中央駆動型では、この応力を生じる部分が、入力
用内部電極の両側にあり、分極時又は分極後の駆動時
に、圧電トランス素子の割れを生じる一因となってい
る。
極する際、圧電体層は分極方向に伸び、それと直交する
方向に収縮する。このため、入力用内部電極２２とそれ
に隣接する発電部の境界付近に引っ張り応力が生じる。
特に、中央駆動型では、この応力を生じる部分が、入力
用内部電極の両側にあり、分極時又は分極後の駆動時
に、圧電トランス素子の割れを生じる一因となってい
る。
【００１１】本発明は、上記のことを鑑みて、分極時に
発生する引っ張り応力を低減し、分極時および素子駆動
時に割れを生じない積層型圧電トランスを提供するもの
である。
発生する引っ張り応力を低減し、分極時および素子駆動
時に割れを生じない積層型圧電トランスを提供するもの
である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、中央部に入力
用電極が形成された長方形状の圧電体層を積層し、該積
層体の長手方向の両端部に出力電極が形成された中央駆
動型の積層型圧電トランスであって、前記積層体の長手
方向の前記入力用電極の境界付近に複数の穴部が形成さ
れているものである。
用電極が形成された長方形状の圧電体層を積層し、該積
層体の長手方向の両端部に出力電極が形成された中央駆
動型の積層型圧電トランスであって、前記積層体の長手
方向の前記入力用電極の境界付近に複数の穴部が形成さ
れているものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、入力用内部電極２２と
それに隣接する発電部の境界付近に複数個の穴部を形成
し、その境界部分に生じる引っ張り応力を低減するもの
である。
それに隣接する発電部の境界付近に複数個の穴部を形成
し、その境界部分に生じる引っ張り応力を低減するもの
である。
【００１４】本発明に係る一実施例の斜視図を図１に示
す。また、この実施例の内部電極の様子を示す平面図を
図２に示す。この実施例は、図２に示すように、圧電体
磁器のグリーンシート５１上に、導電体（Ａｇ／Ｐｄペ
ースト等）のパターン印刷により、入力用内部電極５２
及び引出部５３が形成され、このグリーンシートを所定
枚数積層し、圧着して焼成し、積層型圧電トランスを得
たものである。この実施例の入力用内部電極５２は、境
界付近に複数の穴部５４が形成されている。この穴部５
４は、パターン印刷する際に形成される。
す。また、この実施例の内部電極の様子を示す平面図を
図２に示す。この実施例は、図２に示すように、圧電体
磁器のグリーンシート５１上に、導電体（Ａｇ／Ｐｄペ
ースト等）のパターン印刷により、入力用内部電極５２
及び引出部５３が形成され、このグリーンシートを所定
枚数積層し、圧着して焼成し、積層型圧電トランスを得
たものである。この実施例の入力用内部電極５２は、境
界付近に複数の穴部５４が形成されている。この穴部５
４は、パターン印刷する際に形成される。
【００１５】この実施例は、図１に示すように、上下面
に一対の入力電極５５が形成され、側面には、側面に引
き出された引出部５３を接続する連結電極５６が形成さ
れて、それぞれ上下の入力電極５５に導通している。ま
た、この積層型圧電トランス５９の両端面には、出力電
極５７が形成されている。また、上下の入力電極５５に
は、リード線５８が半田付けされている。このとき、リ
ード線５８は入力電極５５の中央部で半田付けされてい
る。
に一対の入力電極５５が形成され、側面には、側面に引
き出された引出部５３を接続する連結電極５６が形成さ
れて、それぞれ上下の入力電極５５に導通している。ま
た、この積層型圧電トランス５９の両端面には、出力電
極５７が形成されている。また、上下の入力電極５５に
は、リード線５８が半田付けされている。このとき、リ
ード線５８は入力電極５５の中央部で半田付けされてい
る。
【００１６】この実施例において、ＰＺＴ系圧電セラミ
ック材料を用い、外径寸法が２１．４ｍｍ×４．８ｍｍ
×１．６ｍｍ（高さ）、積層数２３層の積層型圧電トラ
ンスを構成した。入力用内部電極の境界部の穴は、直径
０．３ｍｍの穴を２列に配置した。各列の穴間は０．５
ｍｍ、列間は０．４３ｍｍで、穴の総数は、片側に２３
個、両側で４６個形成した。尚、分極処理は１２０℃の
シリコーンオイル中で、入出力間とも２．５ｋＶ／ｍｍ
の電界を５分間印加することにより行った。この実施例
を５０個作成したが、分極時及び分極後の駆動時の割れ
は生じなかった。尚、比較例の構造では、５０個中で３
個の割れを生じた。
ック材料を用い、外径寸法が２１．４ｍｍ×４．８ｍｍ
×１．６ｍｍ（高さ）、積層数２３層の積層型圧電トラ
ンスを構成した。入力用内部電極の境界部の穴は、直径
０．３ｍｍの穴を２列に配置した。各列の穴間は０．５
ｍｍ、列間は０．４３ｍｍで、穴の総数は、片側に２３
個、両側で４６個形成した。尚、分極処理は１２０℃の
シリコーンオイル中で、入出力間とも２．５ｋＶ／ｍｍ
の電界を５分間印加することにより行った。この実施例
を５０個作成したが、分極時及び分極後の駆動時の割れ
は生じなかった。尚、比較例の構造では、５０個中で３
個の割れを生じた。
【００１７】この実施例では、入力電極を素子中央に配
置した中央駆動型の圧電トランスであり、しかも積層型
で構成している。この駆動方式は、１／２λ型の圧電ト
ランスを構成した。これにより、割れなどの不具合が無
く、小型で、高い昇圧比の圧電トランスを構成できた。
置した中央駆動型の圧電トランスであり、しかも積層型
で構成している。この駆動方式は、１／２λ型の圧電ト
ランスを構成した。これにより、割れなどの不具合が無
く、小型で、高い昇圧比の圧電トランスを構成できた。
【００１８】またこの実施例は、入力用の内部電極を長
方形状の圧電体層の中央に、側面に臨ませることなく内
側に形成し、互いに同じ領域で対向するように構成し、
内部電極よりも十分に幅の狭い引出部を形成している。
これににより、対向する内部電極が同形状で、重ね合わ
されているので、引出部の狭い領域を除き、水平方向へ
の分極を防ぐことができる。しかも内部電極は、引出部
を除いて内部に形成されているので、大気中の湿度（特
にＡｇ電極のマイグレーション）や汚れに起因する側面
での電気的短絡を防ぐことができる。また、側面には、
その側面にて接続されるべき電極しか臨んでいないの
で、容易に接続でき、しかも短絡の危険性もない。
方形状の圧電体層の中央に、側面に臨ませることなく内
側に形成し、互いに同じ領域で対向するように構成し、
内部電極よりも十分に幅の狭い引出部を形成している。
これににより、対向する内部電極が同形状で、重ね合わ
されているので、引出部の狭い領域を除き、水平方向へ
の分極を防ぐことができる。しかも内部電極は、引出部
を除いて内部に形成されているので、大気中の湿度（特
にＡｇ電極のマイグレーション）や汚れに起因する側面
での電気的短絡を防ぐことができる。また、側面には、
その側面にて接続されるべき電極しか臨んでいないの
で、容易に接続でき、しかも短絡の危険性もない。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、分極時又は駆動時に発生
する内部応力が低減し、割れなどの不具合を防止した構
造の積層型圧電トランスを構成でき、しかも中央駆動型
で、小型で、高い昇圧比を有する圧電トランスを得るこ
とができる。
する内部応力が低減し、割れなどの不具合を防止した構
造の積層型圧電トランスを構成でき、しかも中央駆動型
で、小型で、高い昇圧比を有する圧電トランスを得るこ
とができる。
【図１】本発明に係る一実施例の斜視図である。
【図２】図１の実施例の入力用内部電極の様子を示す平
面図である。
面図である。
【図３】本発明に係る比較例の入力用内部電極の様子を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図４】図３の比較例の斜視図である。
【図５】従来例の斜視図である。
【図６】半波長モード、一波長モードの場合の振動の様
子を示した図である。
子を示した図である。
【図７】従来例の斜視図である。
５１ 圧電体磁器のグリーンシート（圧電体層） ５２ 入力用内部電極 ５３ 引出部 ５４ 穴部 ５５ 入力電極 ５６ 連結電極 ５７ 出力電極 ５８ リード線 ５９ 積層型圧電トランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 寿一 鳥取県鳥取市南栄町70番地２号日立金属株 式会社鳥取工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 中央部に入力用電極が形成された長方形
状の圧電体層を積層し、該積層体の長手方向の両端部に
出力電極が形成された中央駆動型の積層型圧電トランス
であって、前記積層体の長手方向の前記入力用電極の境
界付近に複数の穴部が形成されていることを特徴とする
積層型圧電トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6958197A JP3587334B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 積層型圧電トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6958197A JP3587334B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 積層型圧電トランス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270768A true JPH10270768A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3587334B2 JP3587334B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=13406932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6958197A Expired - Fee Related JP3587334B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 積層型圧電トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3587334B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280631A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-27 | Hitachi Metals Ltd | 圧電トランス |
| JP5154580B2 (ja) * | 2008-01-29 | 2013-02-27 | 京セラ株式会社 | 積層型圧電素子、これを備えた噴射装置及び燃料噴射システム |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP6958197A patent/JP3587334B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280631A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-27 | Hitachi Metals Ltd | 圧電トランス |
| JP5154580B2 (ja) * | 2008-01-29 | 2013-02-27 | 京セラ株式会社 | 積層型圧電素子、これを備えた噴射装置及び燃料噴射システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3587334B2 (ja) | 2004-11-10 |
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