JPH11281693A - 圧電トランスの特性測定治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、一対の入力電極を弾性を有する導
電性接触ピンを用いて振動が少ない位置で押さえ、出力
電極に導電性膜が形成された弾性を有する緩衝材を押し
つけることで、圧電トランスの特性を安定で正確に測定
することが可能な圧電トランスの特性測定治具を提供す
る。 【解決手段】 ２次ローゼン型の圧電トランス１０を圧
電磁器板１の長手方向においてその長さの１／４の位置
で入力電極２、３を導電性接触ピン１１、１２により押
さえる。好ましくはさらに３／４の位置で圧電磁器板１
を接触ピン１３、１４により押さえる。出力電極４は導
電性膜１８上に載せ、緩衝材１７にそれが若干たわむ程
度の圧力を加える。圧電トランス１０の特性を得るため
に、導電性膜１８に接続されたリード線２３の出力を測
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
のバックライト等の交流電圧発生装置に用いられる圧電
トランスの特性測定治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧電トランスの構造およびその動
作原理について以下説明する。

【０００３】圧電トランスはその構造や電極配置、電極
形状の違いによって各種考案されているが、その製造上
または昇圧比の観点から、図１に示すような構成を有す
る圧電トランスが実用上有利である。

【０００４】図１は圧電トランスの構成の一例を示す図
である。図１において、圧電トランス１０は、板状の圧
電磁器板１と、圧電磁器板１の表裏面上に対向して形成
されている入力電極２、３と、入力電極２、３から離れ
た位置で圧電磁器板１の一端面に形成されている出力電
極４とによって構成されている。図１においてＰは分極
方向を示している。なお、圧電トランス１０において圧
電磁器板１の厚さ方向に配置されている入力電極２、３
で構成される電極部を駆動部といい、その他の部分を発
電部という。これらの駆動部および発電部は巻き線トラ
ンスの一次側および二次側にそれぞれ相当する。

【０００５】圧電磁器板１の長手方向の長さに応じて圧
電トランス１０の固有共振周波数と等しい周波数を有す
る入力電圧（交流電圧）Ｖ１を駆動部を構成している入
力電極２、３に印加した場合、圧電磁器板１の長手方向
に沿って機械的な振動が発生し、この機械的な振動によ
って出力電極４において交流の高い出力電圧Ｖ２が得ら
れる。すなわち、圧電トランス１０は、電気エネルギー
−機械エネルギー−電気エネルギー変換エレメントであ
り、昇圧効果を有している。出力電極４側が無負荷時に
おける昇圧比は圧電磁器板１を構成している圧電材料の
圧電材料定数および圧電磁器板１の寸法によって決定さ
れる。

【０００６】ところで、圧電トランス１０は基本共振周
波数ｆｒおよび２ｆｒ、３ｆｒにおいて昇圧特性を示し
ている。図２は図１に示すように構成されている圧電ト
ランスの基本共振周波数の２倍の周波数（２ｆｒ）にお
ける振動モードを示す図である。図２において、圧電ト
ランス１０における圧電磁器板１の振動によるその長手
方向に沿った変位５は、レーザを用いた変位測定計等に
より測定された結果であり、最大変位値は１μｍ〜２μ
ｍ程度である。図２からわかるように、変位５は、圧電
磁器板１の両端の位置および中心の位置において最大に
なっており、また、圧電磁器板１の長手方向においてそ
の長さの１／４の位置と３／４の位置で最小になってい
る。

【０００７】ここで、図２に示すような変位を有する２
次ローゼン型の圧電トランスの特性の測定方法について
説明する。図３は図１に示すように構成されている圧電
トランスの特性を測定するための従来の特性測定方法を
説明するための図である。図３に示すように、入力電極
２、３および出力電極４にそれぞれ半田８ａ、８ｂ、９
によりリード線を半田付けし、これにより、入力電極
２、３に入力電圧Ｖ１を印加可能とし、出力電極４にお
ける出力電圧Ｖ２を取得可能としている。また、圧電ト
ランス１０をユニバーサル基板等の基板７上に設けられ
たスポンジ等の緩衝材６の上に載せることにより圧電ト
ランス１０の圧電磁器板１の振動を極力阻害しないよう
にしているので、２ｆｒの入力電圧Ｖ１を入力電極２、
３に印加した場合、出力電極４において得られる出力電
圧Ｖ２は最大となる。従って、現在まで、圧電トランス
の特性に関してはこのような測定方法が標準の測定方法
として頻繁に用いられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な圧電トランスの特性測定方法では、駆動部を構成して
いる入力電極２、３にリード線を半田付けして固定する
必要がある。なお、入力電極２、３に接続されるリード
線は、圧電磁器板１の振動を極力阻害しないように、圧
電磁器板１の振動が少ない部分に半田付けしなくてはな
らない。また、出力電極４に接続されるリード線は圧電
磁器板１の振動が最大となる部分に半田付けられるが、
その部分に半田付けされる半田の量はできるだけ少ない
方が圧電磁器板１の振動の阻害が小さいので好ましい。

【０００９】以上のことを考慮すると、入力電極２、３
および出力電極４にそれぞれリード線を接続する場合に
は、そのための半田付けを慎重に行わなくてはならない
ためにかなりの煩わしさがある。また、半田付けの仕方
には個人差があり、人により様々であるため、入力電極
２、３および出力電極４に対するリード線の半田付け後
に圧電トランスの特性を測定した場合には、得られる測
定値がばらついてしまい、圧電トランスの正確な特性を
得ることができない。

【００１０】なお、半田付けを行うことなくプローブ等
を用いて圧電磁器板１を押さえるのみで圧電トランスの
特性の測定を行う方法もある。この場合、入力電極２、
３を圧電磁器板１の振動の少ない位置でしっかり押さえ
ることができるが、出力電極４も押さえてしまうことに
なる。そのため、圧電磁器板１の振動が阻害されて圧電
トランスの特性が低下してしまい、正確な特性を得るこ
とができなくなる。また、圧電磁器板１の振動が大きい
場合には、半田部分で断線してしまう可能性があり、こ
れによって圧電トランスの特性を測定することができな
くなってしまう。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、弾性を有する導電性接触ピンを
用いてそれぞれ圧電トランスにおける振動が少なく変位
が最小となる位置で一対の入力電極を押さえ、また出力
電極に導電性膜が形成された弾性を有する緩衝材を押し
つけることにより、圧電トランスにおける振動を極力阻
害することなく圧電トランスの特性の低下を防ぎ、圧電
トランスの特性をその測定値のばらつきを少なくして安
定にしかも正確に測定することが可能な圧電トランスの
特性測定治具を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、圧電磁器板の表裏面に前
記圧電磁器板を挟んで一対の入力電極が対向して形成さ
れ、前記圧電磁器板の一端面に出力電極が形成されてい
る圧電トランスの特性測定治具において、前記一対の入
力電極にそれぞれ電気的に接触して前記圧電トランスを
保持する弾性を有する導電性保持体と、前記出力電極に
接触して前記出力電極からの出力を導出する弾性を有す
る導出手段とを備えたことを特徴とする。

【００１３】また、上記課題を解決するために、請求項
２に記載の発明は、圧電磁器板の表裏面に前記圧電磁器
板を挟んで一対の入力電極が対向して形成され、前記圧
電磁器板の一端面に出力電極が形成されている圧電トラ
ンスの特性測定治具において、前記一対の入力電極にそ
れぞれ電気的に接触して前記圧電トランスを保持する弾
性を有する導電性保持体と、前記圧電磁器板の前記入力
電極が形成されていない部分に接触して前記圧電トラン
スを保持する弾性を有する保持体と、前記出力電極に接
触して前記出力電極からの出力を導出する弾性を有する
導出手段とを備えたことを特徴とする。

【００１４】上記請求項１または２に記載の発明の圧電
トランスの特性測定治具において、請求項３に記載の発
明は、前記導出手段は、前記出力電極と電気的に接触す
る導電性膜を有することを特徴とする。

【００１５】上記請求項３に記載の発明の圧電トランス
の特性測定治具において、請求項４に記載の発明は、前
記導電性膜は、アルミニウム、銅、銀、金、または白金
のいずれかよりなることを特徴とする。

【００１６】上記請求項１または２に記載の発明の圧電
トランスの特性測定治具において、請求項５に記載の発
明は、前記導電性保持体は、前記圧電磁器板の振動によ
る変位が最小となる位置で前記入力電極と接触すること
を特徴とする。

【００１７】上記請求項１または２に記載の発明の圧電
トランスの特性測定治具において、請求項６に記載の発
明は、前記保持体は、前記圧電磁器板の振動による変位
が最小となる位置で接触することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１９】図４は本発明の実施の形態の圧電トランス
の特性測定治具の構成を示す図である。図４において、
本発明の実施の形態の圧電トランスの特性測定治具は、
図２に示すような変位分布を有する２次ローゼン型の圧
電トランス１０の入力電極２、３を所定の圧力で押さえ
て圧電トランス１０を保持し、入力電極２、３に入力電
圧Ｖ１を印加するために電気的に接触する弾性（ばね
性）を有する導電性接触ピン１１、１２と、入力電圧Ｖ
１を発生する図示しない電源と導電性接触ピン１１、１
２とを電気的に接続するためのリード線２１、２２と、
導電性接触ピン１１、１２を圧電トランス１０の所定位
置で支持するための支持体１５、１６と、圧電トランス
１０を所定の圧力で保持するためのスポンジ等の弾性を
有する緩衝材１７と、緩衝材１７を載せるための基体１
９と、緩衝材１７の上に設けられ、出力電極４が載せら
れて電気的に接触する薄い導電性箔等の導電性膜１８
と、導電性膜１８に電気的に接続され、出力電極４の出
力を外部に導出するためのリード線２３とによって構成
されている。

【００２０】なお、本発明の実施の形態の圧電トランス
の特性測定治具は、好ましくはさらに、圧電トランス１
０の入力電極２、３が形成されていない部分をそれぞれ
所定の圧力で押さえて圧電トランス１０を保持するため
の弾性（ばね性）を有する接触ピン１３、１４を有して
おり、接触ピン１３、１４も支持体１５、１６によって
支持されている。

【００２１】上述したように、圧電トランス１０におい
ては、圧電磁器板１の長手方向においてその長さの１／
４の位置および３／４の位置で振動が少なく変位が最小
になっている。

【００２２】従って、導電性接触ピン１１、１２を用い
て圧電磁器板１の振動が少なく入力電極２、３と電気的
に接触可能な位置である１／４の位置において所定の圧
力（例えば１００〜３００ｇ）で圧電トランス１０を押
さえることにより、圧電トランス１０自体が圧電磁器板
１の振動に伴って移動せず、また断線が生じないように
する。

【００２３】好ましくは、接触ピン１３、１４を用いて
圧電磁器板１の振動が少なく入力電極２、３と電気的に
接触しない位置である１／４の位置において導電性接触
ピン１１、１２と同様に所定の圧力（例えば１００〜３
００ｇ）で圧電トランス１０を押さえることにより、圧
電トランス１０自体が圧電磁器板１の振動に伴って移動
しないようにする。なお、接触ピン１３、１４は、圧電
磁器板１の振動を極力阻害せず、またその振動による圧
電トランス１０の移動を防止するために用いられるの
で、導電性接触ピン１１、１２と異なり、導電性を有し
ない材料で構成されていることが望ましい。

【００２４】導電性膜１８は、酸化しにくい材料、例え
ば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、
金（Ａｕ）、または白金（Ｐｔ）で構成されており、導
電性膜１８自身が破断しない程度の厚さ、例えば０．０
０１ｍｍ〜０．１ｍｍの厚さを有している。なお、導電
性膜１８の代わりに、導電性を有する液状材料や導電性
テープ等を用いることができる。

【００２５】緩衝材１７は、その上に設けられている導
電性膜１８上に圧電トランス１０が出力電極４側を下に
して垂直に載せられた場合に、圧電磁器板１の振動を極
力阻害せず、またその振動により断線しないように圧電
トランス１０を出力電極４側から押しつけられている。
これにより、導電性膜１８と圧電トランス１０の出力電
極４とが電気的に接触することになる。

【００２６】なお、緩衝材１７の下にばね等の弾性体を
設けて圧電トランス１０に対して常に一定の圧力を加え
るようにすることにより、圧電磁器板１の振動を極力阻
害せず、またその振動により断線することを防止するこ
とができる。

【００２７】次に、本発明の実施の形態の圧電トランス
の特性測定治具による圧電トランスの特性測定方法につ
いて説明する。

【００２８】なお、特性測定の対象となる圧電トランス
としては、圧電磁器板１の振動により図２に示すような
変位分布を有する２次ローゼン型の圧電トランス１０を
用いている。

【００２９】まず、圧電トランス１０の特性測定を行う
前に、図４に示すように、圧電トランス１０を圧電トラ
ンスの特性測定治具において垂直に固定する。すなわ
ち、圧電トランス１０において出力電極４が入力電極
２、３の下に位置するように配置し、圧電トランス１０
が圧電磁器板１の振動により移動しないように、圧電磁
器板１の長手方向においてその長さの１／４の位置で１
００〜３００ｇ程度の圧力で入力電極２、３を導電性接
触ピン１１、１２を用いて押さえる。

【００３０】また、圧電磁器板１の長手方向においてそ
の長さの３／４の位置において、導電性接触ピン１１、
１２と同様に、１００〜３００ｇ程度の圧力で入力電極
２、３が形成されていない部分を接触ピン１３、１４を
用いて押さえる。

【００３１】さらに、スポンジで構成される緩衝材１７
上に設けられた厚さが０．００１ｍｍ〜０．１ｍｍ程度
の銀箔で構成される導電性膜１８上に出力電極４を載
せ、緩衝材１７にそれが若干たわむ程度の圧力を加え
て、出力電極４と導電性膜１８とを電気的に接触させ
る。

【００３２】以上のようにして図４に示す圧電トランス
の特性測定治具に固定された圧電トランス１０に対して
導電性膜１８に電気的に接続されているリード線２３か
ら導出される出力を測定して圧電トランス１０の特性値
を得る。

【００３３】図５は本発明の実施の形態の圧電トランス
の特性測定治具による圧電トランスの特性を測定するた
めの測定回路の構成を示す図である。図５において、圧
電トランス１０の特性を測定するための測定回路は、入
力電極２、３に圧電トランス１０の基本共振周波数ｆｒ
の２倍の周波数２ｆｒを有する入力電圧Ｖ１を発生する
電源３０と、入力電流Ｉ１を測定するための電流計３１
と、出力電極４に接続される負荷抵抗ＲＬと、出力電流
Ｉ２を測定するための電圧計３２および抵抗３３とによ
って構成されており、入力電流Ｉ１および出力電流Ｉ２
を測定し、その測定結果を基にして圧電トランス１０の
特性値を得ている。

【００３４】図６は図３に示すような圧電トランスの従
来の特性測定方法より得られた圧電トランスの特性結果
を示す図であり、図３に示すように入力電極２、３およ
び出力電極４に半田付けによりリード線を接続し、図５
に示すような測定回路により入力電流Ｉ１および出力電
流Ｉ２を測定して得られた特性結果である。

【００３５】ここでは、４つの圧電トランスのサンプル
について入力電流Ｉ１および出力電流Ｉ２を電流計３１
および電圧計３２を用いてそれぞれ測定している。昇圧
比は入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２との比（Ｖ２／Ｖ１）
を示しており、出力電圧Ｖ２は出力電流Ｉ２と負荷抵抗
ＲＬによって得られる。また、効率（％）は入力電力Ｐ
１と出力電力Ｐ２との比（Ｐ２／Ｐ１）を示しており、
入力電力Ｐ１は入力電圧Ｖ１および入力電流Ｉ１により
得られ、出力電力Ｐ２は出力電圧Ｖ２および出力電流Ｉ
２によって得られる。なお、図６に示す昇圧比および効
率はそれぞれ出力電力が１Ｗ時の値を示している。図６
に示されているように、４つの圧電トランスにおける昇
圧比および効率の標準偏差はそれぞれ０．２８４、３．
０１３である。

【００３６】一方、図７は本発明の実施の形態の圧電ト
ランスの特性測定治具を用いて圧電トランスの特性結果
を示す図であり、図４に示すように圧電トランスを特性
測定治具に固定し、図５に示すような測定回路により入
力電流Ｉ１および出力電流Ｉ２を測定して得られた特性
結果である。

【００３７】ここでは、図６に示す特性結果を得る場合
と同様に、４つの圧電トランスのサンプルについてぞれ
ぞれ入力電流Ｉ１および出力電流Ｉ２を電流計３１およ
び電圧計３２を用いて測定している。昇圧比および効率
（％）はそれぞれ上述した比を示しており、図７に示す
昇圧比および効率は、図６に示す結果と同様に、それぞ
れ出力電力が１Ｗ時の値を示している。図７に示されて
いるように、４つの圧電トランスにおける昇圧比および
効率の標準偏差はそれぞれ０．０３１、０．４２７であ
る。

【００３８】従って、図６および図７に示す圧電トラン
スの特性結果を比較すると、昇圧比および効率の標準偏
差において両者で１桁以上の差があり、本発明の実施の
形態の特性測定治具を用いた特性測定によって得られた
値はリード線を半田付けした特性測定によって得られた
値よりもサンプル間のばらつきが非常に少ないので、正
確な特性測定が行われていることがわかる。

【００３９】以上のように、本発明の実施の形態の圧電
トランスの特性測定治具によれば、圧電トランスの振動
を極力阻害することなく、また測定者の個人差に依存す
ることがないので、圧電トランスの特性測定をより正確
にかつ迅速に行うことが可能となる。なお、本発明の実
施の形態では、上述したように、圧電トランスを垂直に
して固定しているので、この状態で例えばレーザを用い
た変位測定計により上方からレーザを照射することによ
り圧電トランスにおける振動による変位を容易に測定す
ることができる。

【００４０】ここでは、圧電トランスを垂直にして固定
した場合について説明したが、圧電トランスを水平にし
て（圧電トランスを４点支持により空中に浮かせて）固
定した場合においても、圧電トランスのより正確かつ迅
速な特性測定が可能となる。また、圧電トランスを水平
にして固定した場合には、この状態で例えばレーザを用
いた変位測定計により横方向（水平方向）からレーザを
照射することにより、圧電トランスにおける振動による
変位を容易に測定することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上、本発明によれば、弾性を有する導
電接触ピンを用いてそれぞれ圧電トランスにおける振動
が少なく変位が最小となる位置で一対の入力電極を押さ
え、また出力電極に導電性膜が形成された弾性を有する
緩衝材を押しつけることにより、圧電トランスにおける
振動を極力阻害することなく圧電トランスの特性の低下
を防ぎ、圧電トランスの特性をその測定値のばらつきを
少なくして安定にしかも正確に測定することができる。
これにより、圧電トランスの特性測定を容易に行うこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電トランスの構成の一例を示す図である。

【図２】図１に示すように構成されている圧電トランス
の基本共振周波数の２倍の周波数における振動モードを
示す図である。

【図３】図１に示すように構成されている圧電トランス
の特性を測定する従来の特性測定方法を説明するための
図である。

【図４】本発明の実施の形態の圧電トランスの特性測定
治具の構成を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態の圧電トランスの特性測定
治具を用いて圧電トランスの特性を測定するための測定
回路の構成を示す図である。

【図６】図３に示すような圧電トランスの従来の特性測
定方法より得られた圧電トランスの特性結果を示す図で
ある。

【図７】本発明の実施の形態の圧電トランスの特性測定
治具を用いて得られた圧電トランスの特性結果を示す図
である。

【符号の説明】

１ 圧電磁器板 ２、３ 入力電極 ４ 出力電極 １０ 圧電トランス １１、１２ 導電性接触ピン １３、１４ 接触ピン １５、１６ 支持体 １７ 緩衝材 １８ 導電性膜 １９ 基体 ２１、２２、２３ リード線 ３０ 電源 ３１ 電流計 ３２ 電圧計 ３３ 抵抗

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電磁器板の表裏面に前記圧電磁器板を
   挟んで一対の入力電極が対向して形成され、前記圧電磁
   器板の一端面に出力電極が形成されている圧電トランス
   の特性測定治具において、 前記一対の入力電極にそれぞれ電気的に接触して前記圧
   電トランスを保持する弾性を有する導電性保持体と、 前記出力電極に接触して前記出力電極からの出力を導出
   する弾性を有する導出手段とを備えたことを特徴とする
   圧電トランスの特性測定治具。
2. 【請求項２】 圧電磁器板の表裏面に前記圧電磁器板を
   挟んで一対の入力電極が対向して形成され、前記圧電磁
   器板の一端面に出力電極が形成されている圧電トランス
   の特性測定治具において、 前記一対の入力電極にそれぞれ電気的に接触して前記圧
   電トランスを保持する弾性を有する導電性保持体と、 前記圧電磁器板の前記入力電極が形成されていない部分
   に接触して前記圧電トランスを保持する弾性を有する保
   持体と、 前記出力電極に接触して前記出力電極からの出力を導出
   する弾性を有する導出手段とを備えたことを特徴とする
   圧電トランスの特性測定治具。
3. 【請求項３】 前記導出手段は、前記出力電極と電気的
   に接触する導電性膜を有することを特徴とする請求項１
   または２に記載の圧電トランスの特性測定治具。
4. 【請求項４】 前記導電性膜は、アルミニウム、銅、
   銀、金、または白金のいずれかよりなることを特徴とす
   る請求項３に記載の圧電トランスの特性測定治具。
5. 【請求項５】 前記導電性保持体は、前記圧電磁器板の
   振動による変位が最小となる位置で前記入力電極と接触
   することを特徴とする請求項１または２に記載の圧電ト
   ランスの特性測定治具。
6. 【請求項６】 前記保持体は、前記圧電磁器板の振動に
   よる変位が最小となる位置で接触することを特徴とする
   請求項１または２に記載の圧電トランスの特性測定治
   具。