圧電セラミックスを用いた携帯機器用・超小形コイルレス電源に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12355012
• Research Institution: YAMAGATA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 広瀬 精二 山形大学, 工学部, 教授 (70007201)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青柳 学 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (80231786) ; 鈴木 勝義 山形大学, 工学部, 教授 (60007028) ; 富川 義朗 山形大学, 工学部, 教授 (80007004) ; 高橋 貞行 昭栄化学, 研究員 ; 高野 剛浩 東北工業大学, 工学部, 教授 (50085411)
• Keywords: 圧電トランス / ACアダプタ / 小形化 / 圧電振動子 / 圧電材料 / 損失の分離測定

Research Abstract

研究目的を達成するために、以下のような研究を行った。
【1】圧電材料の損失の分離・測定
圧電材料のハイパワー特性評価装置を用いて、大電力使用状況下での圧電材料の損失の分離測定を行った。14年度に基礎的な検討を行った損失の分離測定を迅速に行うシステムについてさらに詳しく研究を進め、大電力使用状況下で分離測定の実験を行い、圧電トランスの効率計算への適用を行って、実験で得られた効率の特性を良く説明できることが示された。
【2】幅縦振動利用及び高次ラジアル振動を利用する圧電トランスの積層化による低電圧化の検討
低電圧化を実現するために積層構造圧電トランスの設計・試作実験を行った。まず、構造の検討など、積層化に伴う諸問題の解明を行った。更に試作圧電トランスについてパワー特性、効率特性の実験を行い、積層化による効果についての検証を行った。
【3】主振動と不要振動についての振動解析・実験による不要振動の抑圧、支持方法の検討
試作した圧電トランスについて有限要素法解析により振動分布解析を行った。また、レーザー振動計により振動分布の測定を行った。これらの結果を基に、不要振動を抑圧できる構成ならびに主振動を強勢に利用できる構成を明らかにし、また安定に支持可能な支持方法の検証を行った。
【4】より安定で効率の良い圧電トランスの駆動・制御回路の検討
安定で効率の良い駆動・制御回路の実現を目指して、共振周波数に自動追尾して発振する駆動回路を構成し、特性を調べた。また、スイッチング回路の特性向上のために挿入するチョークコイルの働きを明らかにし、その最適値の検討を行った。さらに、圧電トランスに適した整流回路の検討を行った。

Research Products

• [Publications] T.Endow, S.Hirose: "Multilayered Piezoelectric Transformers for Small Power Supplies"Jap.J.Appl.Phys.. 42Pt.1--9B. 6128-6130 (2003)
• [Publications] 遠藤 勉, 広瀬 精二: "圧電振動子のハイパワー励振時における損失の新しい測定法"電子情報通信学会技術報告. US2003-62. 61-66 (2003)
• [Publications] 遠藤勉, 広瀬精二, 菅野朋之: "圧電振動子損失の分離測定と圧電トランス効率評価への適用"超音波シンポジウム. USE-03. 125-126 (2003)
• [Publications] 高橋芳邦, 遠藤勉, 広瀬精二: "圧電トランスに用いる幅縦振動子のスプリアス解析"日本音響学会2004年春季研究発表会. 1047-1048 (2004)