Achievement of Miniaturized and Inductor-less AC-DC converter Using Mechanical Resonance of Single-Crystal Piezoelectric Small-Thin Rectangular Plate

利用单晶压电小薄矩形板机械谐振实现小型化无电感AC-DC变换器

• 批准号: 21360125
• 负责人: HIROSE Seiji
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21360125/
• 关键词: 電気機器; 圧電単結晶; 圧電トランス; 小形電源; ACアダプタ; 省エネルギー; エネルギー効率化; 結晶工学; 電力工学

This study aims to achieve a miniaturized and high efficiency AC-DC converter without the wiring, by using the single-crystal piezoelectric transformer. As the results of the analysis and measurement, it has been found that the piezoelectric transformer with very high efficiency of about 95% can be achieved. Next, for obtaining the high-performance driving circuit of the piezoelectric transformer, the switching characteristics of the MOSFET switching circuits have been examined in detail in the high-frequency range from around 100kHz to 900kHz. Moreover, the measuring system has been constructed to measure precisely the performance characteristics of the piezoelectric transformer, by controlling the unstable non-linear phenomena appearing during the practical high-power driving of the piezoelectric transformer.

本研究旨在利用单晶压电式Transformer，实现一小型化、高效率且不需配线的AC-DC转换器。作为分析和测量的结果，已经发现可以实现具有大约95%的非常高的效率的压电Transformer。接下来，为了获得压电Transformer的高性能驱动电路，已经在从大约100 kHz到900 kHz的高频范围内详细检查了MOSFET开关电路的开关特性。此外，测量系统已被构造为精确测量的压电Transformer的性能特性，通过控制不稳定的非线性现象出现在实际的大功率驱动的压电Transformer。

项目成果

Nonlinear Behavior and High-Power Properties of (Bi,Na,Ba)TiO_3 and (Sr,Ca)_2NaNb_5O_<15> Piezoelectric Ceramics

(Bi,Na,Ba)TiO_3和(Sr,Ca)_2NaNb_5O_<15>压电陶瓷的非线性行为和高功率特性

• DOI: 10.1143/jjap.50.09nd06
• 发表时间: 2011
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys
• 作者: Yutaka Doshida;Hiroyuki Shimizu;Youich Mizuno;Keita Itoh;Seiji Hirose;Hideki Tamura
• 通讯作者: Hideki Tamura

非鉛圧電セラミックスの非線形挙動とハイパワー特性

无铅压电陶瓷的非线性行为和高功率特性

• 发表时间: 2011
• 作者: 土信田豊;清水寛之;水野洋一;伊藤慧汰;広瀬精二;田村英樹
• 通讯作者: 田村英樹

細径パイプ伝送路の両端に矩形振動子とロータを配置した超音波モータの試作

超声波电机原型，其矩形振动器和转子放置在小直径管道传输线的两端

• 发表时间: 2010
• 作者: 平野達也;田村英樹;高野剛浩;青柳学
• 通讯作者: 青柳学

音響反射板による非接触型超音波モータの特性向上の検討

利用声反射器改善非接触式超声波电机特性的研究

• 发表时间: 2011
• 作者: 山吉康弘;広瀬精二
• 通讯作者: 広瀬精二

2次ラーメモードを利用する単結晶LiNbO_3圧電トランスの支持とスプリアス振動に関する研究

二阶Rame模式单晶LiNbO_3压电变压器的支撑与寄生振动研究

• 发表时间: 2012
• 作者: 松永直樹;山吉康弘;広瀬精二
• 通讯作者: 広瀬精二