JPH11145528A - 圧電トランス - Google Patents
圧電トランスInfo
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- JPH11145528A JPH11145528A JP9308181A JP30818197A JPH11145528A JP H11145528 A JPH11145528 A JP H11145528A JP 9308181 A JP9308181 A JP 9308181A JP 30818197 A JP30818197 A JP 30818197A JP H11145528 A JPH11145528 A JP H11145528A
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- Japan
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- piezoelectric transformer
- piezoelectric
- ratio
- electrode
- electrodes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 昇圧比、効率が高く、半波長モードで駆動さ
れ全波長モードが生じない構造の圧電トランス素子を安
価に提供する。 【解決手段】 長板状の圧電体の中央部に入力電極を設
けて厚み方向に分極した駆動部領域と、長手方向の一端
面に出力電極を設けて長手方向に分極した発電部領域
と、長手方向の他端面に出力電極の無い圧電トランスで
あり、前記長手方向の全長Ｌ１と駆動部の長さＬ２の比
率（Ｌ２／Ｌ１の比率）を１５〜３５％とする。
れ全波長モードが生じない構造の圧電トランス素子を安
価に提供する。 【解決手段】 長板状の圧電体の中央部に入力電極を設
けて厚み方向に分極した駆動部領域と、長手方向の一端
面に出力電極を設けて長手方向に分極した発電部領域
と、長手方向の他端面に出力電極の無い圧電トランスで
あり、前記長手方向の全長Ｌ１と駆動部の長さＬ２の比
率（Ｌ２／Ｌ１の比率）を１５〜３５％とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶ディス
プレイのバックライト用インバータやＤＣ−ＤＣコンバ
ータなどの電力変換装置に用いられる圧電トランスに関
する。
プレイのバックライト用インバータやＤＣ−ＤＣコンバ
ータなどの電力変換装置に用いられる圧電トランスに関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、液晶ディスプレイにあっては液
晶自身が発光しないことから液晶表示体の背面や側面に
冷陰極管等の放電管を配置するバックライト方式が主流
となっている。
晶自身が発光しないことから液晶表示体の背面や側面に
冷陰極管等の放電管を配置するバックライト方式が主流
となっている。
【０００３】この放電管を駆動するためには、これ自体
の長さや直径にもよるが数１００ボルト以上の交流高電
圧が要求される。この交流高電圧を発生させる方法とし
て圧電トランスを用いた放電管および作動装置が特開平
５−１１３５７８号公報に示されている。圧電トランス
は巻線型トランスに比較して構造が非常に簡素であるた
め小型・薄型化、低コスト化が可能である。この圧電ト
ランスの原理と特徴は学献社発行の専門誌「エレクトロ
ニク・セラミクス」１９７１年７月号の「圧電トランス
の特性とその応用」等に示されている。
の長さや直径にもよるが数１００ボルト以上の交流高電
圧が要求される。この交流高電圧を発生させる方法とし
て圧電トランスを用いた放電管および作動装置が特開平
５−１１３５７８号公報に示されている。圧電トランス
は巻線型トランスに比較して構造が非常に簡素であるた
め小型・薄型化、低コスト化が可能である。この圧電ト
ランスの原理と特徴は学献社発行の専門誌「エレクトロ
ニク・セラミクス」１９７１年７月号の「圧電トランス
の特性とその応用」等に示されている。
【０００４】圧電トランスの一例として１９５６年に米
国のＣ．Ａ．Ｒｏｓｅｎが発表したローゼン型圧電トラ
ンスを図１１に示す。図１１を参照してこのローゼン型
圧電トランスの構成を説明すると、２は例えばチタン酸
ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）よりなる板状の圧電セラミッ
クス素子であり、このセラミック素子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、５の対を形成し、右側端面にも同様な方法で出力電
極６を形成する。そして、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手方向に分極
処理を施す。
国のＣ．Ａ．Ｒｏｓｅｎが発表したローゼン型圧電トラ
ンスを図１１に示す。図１１を参照してこのローゼン型
圧電トランスの構成を説明すると、２は例えばチタン酸
ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）よりなる板状の圧電セラミッ
クス素子であり、このセラミック素子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、５の対を形成し、右側端面にも同様な方法で出力電
極６を形成する。そして、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手方向に分極
処理を施す。
【０００５】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、５間に交流電圧源８よりセラミック素
子２の長さ方向の機械的な共振周波数とほぼ同じ周波数
の交流電圧を印加するとこのセラミック素子２は長手方
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６と入力電極
の一方、例えば入力電極５との間に出力電圧Ｖｏが生ず
る。この振動モードには基本的には図１２に示すよう
に、長手方向に半波長で共振する半波長モード（図中で
はλ／２モード）と、一波長で共振する全波長モード
（図中ではλモード）の２つがある。
て、入力電極４、５間に交流電圧源８よりセラミック素
子２の長さ方向の機械的な共振周波数とほぼ同じ周波数
の交流電圧を印加するとこのセラミック素子２は長手方
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６と入力電極
の一方、例えば入力電極５との間に出力電圧Ｖｏが生ず
る。この振動モードには基本的には図１２に示すよう
に、長手方向に半波長で共振する半波長モード（図中で
はλ／２モード）と、一波長で共振する全波長モード
（図中ではλモード）の２つがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】圧電トランス素子を小
型化するには半波長モードで駆動する必要がある。しか
し、半波長モードの歪み波で駆動した場合、２次高調波
が全波長モードに対応するため、２つの振動モードが混
在して出力が歪む問題があった。全波長モードが生じな
い圧電トランスとして、中央駆動型の圧電トランスが知
られている。図１３に中央駆動型の圧電トランス素子の
構造を示す。中央部に厚さ方向に分極された駆動部を有
し、駆動部の両側に長手方向に分極された発電部を有す
る構造である。この構造の圧電トランス素子は、構造が
単純で、出力インピーダンスも高く、全波長モードが生
じないことから歪波が生じにくいという特徴がある。
型化するには半波長モードで駆動する必要がある。しか
し、半波長モードの歪み波で駆動した場合、２次高調波
が全波長モードに対応するため、２つの振動モードが混
在して出力が歪む問題があった。全波長モードが生じな
い圧電トランスとして、中央駆動型の圧電トランスが知
られている。図１３に中央駆動型の圧電トランス素子の
構造を示す。中央部に厚さ方向に分極された駆動部を有
し、駆動部の両側に長手方向に分極された発電部を有す
る構造である。この構造の圧電トランス素子は、構造が
単純で、出力インピーダンスも高く、全波長モードが生
じないことから歪波が生じにくいという特徴がある。
【０００７】しかしながら、この中央駆動型の圧電トラ
ンス素子の構造は、上下面及び両端面に入出力電極を形
成する必要があり、電極形成工程が増加し、製造工程が
増加するという問題があった。
ンス素子の構造は、上下面及び両端面に入出力電極を形
成する必要があり、電極形成工程が増加し、製造工程が
増加するという問題があった。
【０００８】本発明は、以上のような問題点に着目し、
昇圧比、効率が高く、半波長モードで駆動され全波長モ
ードが生じない構造の圧電トランス素子を安価に提供す
ることである。
昇圧比、効率が高く、半波長モードで駆動され全波長モ
ードが生じない構造の圧電トランス素子を安価に提供す
ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、長板状の圧電
体の中央部に入力電極を設けて厚み方向に分極した駆動
部領域と、前記長板状の圧電体の長手方向の片側の端面
付近に出力電極を設けて長手方向に分極した発電部領域
とを有し、前記発電部領域は、前記中央部の駆動部領域
の両側に存在する圧電体の片側のみに形成されている圧
電トランスである。また本発明は、前記長板状の圧電体
の長手方向の全長Ｌ１と駆動部の長さＬ２の比率（Ｌ２
／Ｌ１の比率）が１５〜３５％とした圧電トランスであ
る。また本発明は、前記圧電トランスは、中央部に入力
電極を設けた圧電体シートの積層体から構成される圧電
トランスである。
体の中央部に入力電極を設けて厚み方向に分極した駆動
部領域と、前記長板状の圧電体の長手方向の片側の端面
付近に出力電極を設けて長手方向に分極した発電部領域
とを有し、前記発電部領域は、前記中央部の駆動部領域
の両側に存在する圧電体の片側のみに形成されている圧
電トランスである。また本発明は、前記長板状の圧電体
の長手方向の全長Ｌ１と駆動部の長さＬ２の比率（Ｌ２
／Ｌ１の比率）が１５〜３５％とした圧電トランスであ
る。また本発明は、前記圧電トランスは、中央部に入力
電極を設けた圧電体シートの積層体から構成される圧電
トランスである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に係る一実施例の斜視図を
図１に示す。この実施例は、長板状の圧電体１０の中央
部の上下面に入力電極１１、１２が設けられ、一端面に
出力電極１３が設けられている。この入力電極１１、１
２間は、図１に示すように分極され、駆動部を構成して
いる。また、入力電極１１、１２と出力電極１３間は、
図１に示すように分極され、発電部を構成している。
尚、この出力電極１３は、長板状の圧電体１０の一端面
にのみ形成されている。
図１に示す。この実施例は、長板状の圧電体１０の中央
部の上下面に入力電極１１、１２が設けられ、一端面に
出力電極１３が設けられている。この入力電極１１、１
２間は、図１に示すように分極され、駆動部を構成して
いる。また、入力電極１１、１２と出力電極１３間は、
図１に示すように分極され、発電部を構成している。
尚、この出力電極１３は、長板状の圧電体１０の一端面
にのみ形成されている。
【００１１】この圧電トランスの長手方向の全長をＬ１
とし、駆動部の長さをＬ２とした時の中央駆動型圧電ト
ランスの半波長モード時の負荷時昇圧比Ｖｏ／ＶｉとＬ
２／Ｌ１との関係を図２に、効率とＬ２／Ｌ１との関係
を図３に示す。この図２、図３では、比較例として、出
力電極を両端部に形成した場合についても記載してい
る。また、この圧電体１０は、２０ｍｍ×５ｍｍ×１．
３３ｍｍ（高さ）であった。この昇圧比についてみる
と、本発明の実施例は、Ｌ２／Ｌ１が変化しても比較例
よりも常に高い昇圧比を得ることが出来ている。そし
て、Ｌ２／Ｌ１が大きい程、高い昇圧比を得ることがで
きる。一方効率についてみると、Ｌ２／Ｌ１が小さい
程、高い効率を得ることができ、Ｌ２／Ｌ１が３５％以
下で、比較例と同等の効率を得ている。この結果から、
Ｌ２／Ｌ１が１５〜３５％であれば、昇圧比が高く、効
率の良い圧電トランスを得ることができる。尚、Ｌ２／
Ｌ１が１５％未満のときは、昇圧比が小さく、３５％よ
り大きくなると、効率が悪くなる。
とし、駆動部の長さをＬ２とした時の中央駆動型圧電ト
ランスの半波長モード時の負荷時昇圧比Ｖｏ／ＶｉとＬ
２／Ｌ１との関係を図２に、効率とＬ２／Ｌ１との関係
を図３に示す。この図２、図３では、比較例として、出
力電極を両端部に形成した場合についても記載してい
る。また、この圧電体１０は、２０ｍｍ×５ｍｍ×１．
３３ｍｍ（高さ）であった。この昇圧比についてみる
と、本発明の実施例は、Ｌ２／Ｌ１が変化しても比較例
よりも常に高い昇圧比を得ることが出来ている。そし
て、Ｌ２／Ｌ１が大きい程、高い昇圧比を得ることがで
きる。一方効率についてみると、Ｌ２／Ｌ１が小さい
程、高い効率を得ることができ、Ｌ２／Ｌ１が３５％以
下で、比較例と同等の効率を得ている。この結果から、
Ｌ２／Ｌ１が１５〜３５％であれば、昇圧比が高く、効
率の良い圧電トランスを得ることができる。尚、Ｌ２／
Ｌ１が１５％未満のときは、昇圧比が小さく、３５％よ
り大きくなると、効率が悪くなる。
【００１２】本発明に係る別の実施例の圧電トランスを
次に説明する。本実施例は駆動部を積層構造とした積層
型圧電トランスであり、説明図を図４に、断面図を図５
に示す。この積層型圧電トランスの駆動部には積層され
た薄い各層に入力電圧Ｖｉが印加されるため、単板型に
比べ昇圧比がおよそ積層数倍に増大する。この積層型圧
電トランスの作製方法は、ＰＺＴ系セラミックスのグリ
ーンシートをドクタブレード法により作製し、このグリ
ーンシート上の一部にスクリーン印刷法を用いて内部電
極２７、２８を印刷し、このシートを積層圧着して焼結
する。その後、切断、研磨を行い、銀焼付けにより入力
の外部電極２１、２２と出力電極２５を設け、内部電極
２７を外部電極２１と接続し、内部電極２８を外部電極
２２と接続する。そして、駆動部の厚み方向と発電部の
長手方向の分極処理を行い完成する。半波長モード時は
圧電体長手方向の中央が最も振動振幅が小さくなるた
め、この位置に外部電極２１、２２を設けることによ
り、外部電極に接続される引き出し線の信頼性を向上さ
せることができる。この場合引出線の取り出しは圧電ト
ランスの側面部から行う。ここで、駆動部の上端と下端
は分極されていないためダミー層となっているが、駆動
部の上下面に電極を設けてそれぞれを外部電極２２、２
１と接続することにより、ダミー層を無くすることもで
きる。
次に説明する。本実施例は駆動部を積層構造とした積層
型圧電トランスであり、説明図を図４に、断面図を図５
に示す。この積層型圧電トランスの駆動部には積層され
た薄い各層に入力電圧Ｖｉが印加されるため、単板型に
比べ昇圧比がおよそ積層数倍に増大する。この積層型圧
電トランスの作製方法は、ＰＺＴ系セラミックスのグリ
ーンシートをドクタブレード法により作製し、このグリ
ーンシート上の一部にスクリーン印刷法を用いて内部電
極２７、２８を印刷し、このシートを積層圧着して焼結
する。その後、切断、研磨を行い、銀焼付けにより入力
の外部電極２１、２２と出力電極２５を設け、内部電極
２７を外部電極２１と接続し、内部電極２８を外部電極
２２と接続する。そして、駆動部の厚み方向と発電部の
長手方向の分極処理を行い完成する。半波長モード時は
圧電体長手方向の中央が最も振動振幅が小さくなるた
め、この位置に外部電極２１、２２を設けることによ
り、外部電極に接続される引き出し線の信頼性を向上さ
せることができる。この場合引出線の取り出しは圧電ト
ランスの側面部から行う。ここで、駆動部の上端と下端
は分極されていないためダミー層となっているが、駆動
部の上下面に電極を設けてそれぞれを外部電極２２、２
１と接続することにより、ダミー層を無くすることもで
きる。
【００１３】本発明の積層型圧電トランスの別の実施例
の説明図を図６に示す。出力電極３５は、端面から圧電
トランスの側面まで延出されている。このように出力電
極を延出させた部分にリード線を取り付けることによ
り、振動が最大となる端面に、出力電極からのリード線
を取り付ける必要がなく、リード線を付けることによる
圧電トランス自体の振動の抑制及び振動によるリード線
取り付け部の断線が起こりにくいという、効果がある。
また、この出力電極の延出部は、圧電トランスの上面部
に設けても良い。
の説明図を図６に示す。出力電極３５は、端面から圧電
トランスの側面まで延出されている。このように出力電
極を延出させた部分にリード線を取り付けることによ
り、振動が最大となる端面に、出力電極からのリード線
を取り付ける必要がなく、リード線を付けることによる
圧電トランス自体の振動の抑制及び振動によるリード線
取り付け部の断線が起こりにくいという、効果がある。
また、この出力電極の延出部は、圧電トランスの上面部
に設けても良い。
【００１４】本発明の積層型圧電トランスの別の実施例
の説明図を図７に示す。また、この積層される圧電体シ
ートの平面図を図８に示す。この実施例では、圧電体シ
ート３３の中央部に入力電極３７、３８を印刷し、長手
方向の一端面に出力電極３４を印刷し、これを積層一体
化したものである。そして、入力電極３７、３８の外部
電極３１、３２を側面に形成し、出力電極３４の外部電
極３６を側面に形成している。この実施例によれば、入
力電極、出力電極の外部電極を二側面のみに形成するこ
とが可能であり、図６に示すような出力電極３５の形成
が不要で工数の削減を図ることができる。
の説明図を図７に示す。また、この積層される圧電体シ
ートの平面図を図８に示す。この実施例では、圧電体シ
ート３３の中央部に入力電極３７、３８を印刷し、長手
方向の一端面に出力電極３４を印刷し、これを積層一体
化したものである。そして、入力電極３７、３８の外部
電極３１、３２を側面に形成し、出力電極３４の外部電
極３６を側面に形成している。この実施例によれば、入
力電極、出力電極の外部電極を二側面のみに形成するこ
とが可能であり、図６に示すような出力電極３５の形成
が不要で工数の削減を図ることができる。
【００１５】本発明の積層型圧電トランスの別の実施例
の説明図を図９に示す。また、この積層される圧電体シ
ートの平面図を図１０に示す。この実施例では、圧電体
シート３３の中央部に入力電極３７、３８を印刷し、長
手方向の一端面に出力電極３４を印刷し、これを積層一
体化したものである。そして、入力電極３７、３８の外
部電極３１、３２を側面に形成し、出力電極３４の外部
電極３６を側面に形成している。この実施例によれば、
入力電極、出力電極の外部電極を一側面のみに形成する
ことが可能である。
の説明図を図９に示す。また、この積層される圧電体シ
ートの平面図を図１０に示す。この実施例では、圧電体
シート３３の中央部に入力電極３７、３８を印刷し、長
手方向の一端面に出力電極３４を印刷し、これを積層一
体化したものである。そして、入力電極３７、３８の外
部電極３１、３２を側面に形成し、出力電極３４の外部
電極３６を側面に形成している。この実施例によれば、
入力電極、出力電極の外部電極を一側面のみに形成する
ことが可能である。
【００１６】本発明の実施例によれば、出力電極が一方
の端面側のみに形成するものであり、これにより、両端
面に出力電極を形成する場合に比較し、さらに電極形成
工程を削減でき、低コスト化が計れる。また、積層構造
においては、二側面のみ、一側面のみの構造も可能であ
る。
の端面側のみに形成するものであり、これにより、両端
面に出力電極を形成する場合に比較し、さらに電極形成
工程を削減でき、低コスト化が計れる。また、積層構造
においては、二側面のみ、一側面のみの構造も可能であ
る。
【００１７】また、高圧の出力を引き出す際に、両端面
に出力電極を形成する場合では、圧電トランス素子及び
入力、接地ラインの近くを配線する必要があり、絶縁距
離等を考慮する必要が生じ、設計が複雑となるが、本発
明によれば、一端面からのみ高圧の出力を取り出すた
め、設計が容易となる。
に出力電極を形成する場合では、圧電トランス素子及び
入力、接地ラインの近くを配線する必要があり、絶縁距
離等を考慮する必要が生じ、設計が複雑となるが、本発
明によれば、一端面からのみ高圧の出力を取り出すた
め、設計が容易となる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、中央駆動型圧電トラン
スにおいて、出力電極を一端面のみに形成することによ
り、昇圧比が高く、効率の良い圧電トランスを得ること
ができる。しかも、電極数の削減により、低コスト化を
計ることができ、高圧出力を一端面のみから取り出すた
め、構造設計も容易となる。
スにおいて、出力電極を一端面のみに形成することによ
り、昇圧比が高く、効率の良い圧電トランスを得ること
ができる。しかも、電極数の削減により、低コスト化を
計ることができ、高圧出力を一端面のみから取り出すた
め、構造設計も容易となる。
【図１】本発明に係る一実施例の斜視図である。
【図２】本発明に係る実施例と比較例の昇圧比とＬ２／
Ｌ１の関係を示すグラフである。
Ｌ１の関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係る実施例と比較例の効率とＬ２／Ｌ
１の関係を示すグラフである。
１の関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る別の実施例の斜視図である。
【図５】図４の実施例の断面図である。
【図６】本発明に係る別の実施例の斜視図である。
【図７】本発明に係る別の実施例の斜視図である。
【図８】図７の実施例の圧電体シートの平面図である。
【図９】本発明に係る別の実施例の斜視図である。
【図１０】図９の実施例の圧電体シートの平面図であ
る。
る。
【図１１】従来例の斜視図である。
【図１２】圧電トランスの振動モードの説明図である。
【図１３】別の従来例の斜視図である。
１０ 圧電体 １１、１２ 入力電極 １３、２５、３４、３５ 出力電極 ２０、３０ 積層型圧電トランス ２１、２２、３１、３２ 入力用外部電極 ２７、２８、３７、３８ 内部電極（入力電極） ３３ 圧電体シート ３６ 出力用外部電極
Claims (3)
- 【請求項１】 長板状の圧電体の中央部に入力電極を設
けて厚み方向に分極した駆動部領域と、前記長板状の圧
電体の長手方向の片側の端面付近に出力電極を設けて長
手方向に分極した発電部領域とを有し、前記発電部領域
は、前記中央部の駆動部領域の両側に存在する圧電体の
片側のみに形成されていることを特徴とする圧電トラン
ス。 - 【請求項２】 前記長板状の圧電体の長手方向の全長Ｌ
１と駆動部の長さＬ２の比率（Ｌ２／Ｌ１の比率）が１
５〜３５％であることを特徴とする請求項１記載の圧電
トランス。 - 【請求項３】 前記圧電トランスは、中央部に入力電極
を設けた圧電体シートの積層体からなることを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の圧電トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9308181A JPH11145528A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 圧電トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9308181A JPH11145528A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 圧電トランス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145528A true JPH11145528A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17977893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9308181A Pending JPH11145528A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 圧電トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11145528A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6288479B1 (en) * | 1998-11-18 | 2001-09-11 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric transformer |
| JP2002280631A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-27 | Hitachi Metals Ltd | 圧電トランス |
| JP2002299717A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-11 | Hitachi Metals Ltd | 積層圧電トランス |
-
1997
- 1997-11-11 JP JP9308181A patent/JPH11145528A/ja active Pending
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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