JP2000031557A

JP2000031557A - 圧電トランス

Info

Publication number: JP2000031557A
Application number: JP19716398A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kitami; 剛北見; Susumu Saito; 晋斉藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】昇圧比を低減せず、かつ、簡単な構成で、
圧電板の割れを低減出来る圧電トランスを提供する。【解決手段】圧電トランス１００は、平板状の圧電セ
ラミック材料から形成された圧電板１０を、ほぼ３等分
して２つの駆動部１１と発電部１５とが形成されてい
る。各駆動部１１は互いで発電部１５を挟んで、圧電板
１０の長さ方向に配列されている。駆動部１１は一主面
に外部端子４ａに接続された入力電極１１ａ、他主面に
外部端子４ｂ、５ｂに接続された入力電極１１ｂを備
え、厚さ方向に分極処理されている。発電部１５は、一
主面に外部端子５ａに接続された出力電極１５ａ、他主
面に外部端子４ｂ、５ｂに接続された出力電極１５ｂを
備え、長さ方向に分極処理されている。出力電極１５
ａ、１５ｂは、それぞれ、長さ方向の縁部が波状形に形
成され、発電部１５のほぼ中央部に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電体の圧電効果
により、高電圧を発生する圧電トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイのバックライト
用インバータ等には、巻線型の電磁トランスが用いられ
ていたが、低消費電力化や小型薄型化等の要求により、
圧電トランスも使用されている。

【０００３】以下、従来の圧電トランスを図面を参照し
て説明する。図１０（ａ）は従来の圧電トランス４００
を示す平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の圧電トラ
ンス４００を示す斜視図である。

【０００４】圧電トランス４００は、例えば、対称ロー
ゼン３次型であり、図１０（ａ）に示すように、平板状
に形成された圧電板４０を、ほぼ３等分して２つの駆動
部４１と発電部４５とが形成されている。駆動部４１
は、図１０（ｂ）に示すように、一主面に外部端子４ａ
に接続された入力電極４１ａ、他主面に外部端子４ｂ、
５ｂに接続された入力電極４１ｂを備える。発電部４５
は、一主面に外部端子５ａに接続された出力電極４５
ａ、他主面にに外部端子４ｂ、５ｂに接続された出力電
極４５ｂを備える。

【０００５】圧電トランス４００は、駆動部４１では圧
電板４０の厚さ方向（矢印ＹＧ方向）、発電部４５では
圧電４０板の長さ方向（矢印ＹＨ方向）に分極されてい
る。

【０００６】この分極により、圧電板４０は変形し、特
に各電極３１ａ，４１ｂ，４５ａ，４５ｂ近傍には、大
きな歪みが生じて残留応力が発生する。

【０００７】外部端子４ａ，４ｂから入力電極４１ａ，
４１ｂに電圧が印加されると、逆圧電効果により、圧電
トランス４００は長さ方向に伸縮する振動を起こし、圧
電効果により出力電極４５ａ、４５ｂから外部端子５
ａ、５ｂへ、入力電極４１ａ，４１ｂに印加した電圧と
同じ周波数の高圧電力が出力される。この振動により圧
電板４０のほぼ中央部に応力が集中する。

【０００８】このように、残留応力と振動による応力と
が集中する部分が、出力電極４５ａ，４５ｂの縁部に沿
って生じるため、出力電極４５ａ，４５ｂ近傍で圧電板
４０に割れが生じる場合がある等の問題がある。

【０００９】また、対称ローゼン３次型圧電トランスに
限らず、例えばローゼン２次型圧電トランス等の圧電ト
ランスにおいても、同様の問題がある。

【００１０】このような問題点を解決するため、特開平
９−８３０３２号公報には、入力電極と出力電極との間
に分極されていない部分を設けることにより、分極によ
る残留応力を低減し、圧電板の破損を防止する技術が開
示されている。

【００１１】また、特開平９−２１０４０１３号公報に
は、圧電板の長さ方向に入力電極を並べて設け、出力電
極側の入力電極に印加する分極電圧を低くすることによ
り、圧電板に大きな残留応力が生じることを防止する圧
電トランスが開示されている。

【００１２】しかし、特開平９−８３０３２号公報に開
示されている技術は、対称ローゼン３次型圧電トランス
には適用できず、また、出力電極を複数必要とするた
め、構成が複雑になるという問題点がある。

【００１３】特開平９−２１０４０１３号公報に開示さ
れている圧電トランスは、対称ローゼン３次型圧電トラ
ンスには適用できず、また、電気機械結合係数を大きく
できないため、高い昇圧比を得られないという問題点が
ある。さらに、入力電極を複数必要とするため、構成が
複雑になるという問題点がある。

【００１４】また、特開平１０−７０３２１号公報に
は、出力電極の幅方向の両端部を狭く形成することによ
り、電極ペーストの圧電板の側面への流出を抑え、電極
焼成及び分極により圧電体に加わる応力を低減する圧電
トランスが開示されている。

【００１５】しかし、特開平１０−７０３２１号公報に
開示されている圧電トランスの出力電極は、圧電板の幅
方向の両端部のみが狭く形成されている。また、この技
術は、圧電板の側面への電極ペーストの流出を抑えるた
めのものであり、電極近傍に圧電板の振動による応力
が、圧電板の幅方向に沿って連続して生じるのを防止す
るものとは異なる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実状に鑑
みてなされたものであり、昇圧比を低減せず、かつ、簡
単な構成で、圧電板の割れを低減出来る圧電トランスを
提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点に係る圧電トランスは、平板状
の圧電材料から形成され、厚さ方向に分極された駆動部
と長さ方向に分極された発電部とを備える圧電体と、前
記駆動部上に配置され、交流入力電圧が印加される第１
の電極と、前記発電部上に配置され、前記交流入力電圧
の印加により前記圧電体に生じた交流出力電圧を出力す
る第２の電極と、を備え、前記第１の電極と第２の電極
の内の少なくとも一方の電極の、他方の電極側の縁部
に、該一方の電極に向かって複数の凹部及び／又は凸部
が形成されていることを特徴とする。

【００１８】圧電トランスが駆動していない状態では、
圧電体の第１又は第２の電極の近傍には、分極処理によ
る残留応力のみが生じている。この状態から、第１の電
極に交流入力電圧が印加されると、圧電体が振動し、こ
の振動のノード点に形成された第１又は第２の電極近傍
に応力が集中する。第１又は第２の電極の第２又は第１
の電極側の縁部には、例えば波状形や三角波形や四角形
等の凹部又は凸部が形成されているので、残留応力と振
動による応力とが集中する部分と集中しない部分とが交
互に発生し、圧電体への割れの発生を低減することが可
能である。また、圧電体が破損しにくくなるので、圧電
体の振動速度を上げることが可能となり、昇圧比を低減
することなく、圧電体の破損を防止できる。さらに、第
１又は第２の電極の縁部に複数の凹凸を設けるという簡
単な構成によって、圧電体の割れを防止できる。

【００１９】前記駆動部は前記圧電体の長さ方向に前記
発電部を挟んで、前記発電部の両側に形成されており、
前記第１の電極は、各前記駆動部の両主面に形成され、
前記第２の電極は、前記発電部の両主面に形成されてい
てもよい。

【００２０】また、前記第２の電極は、一方の前記駆動
部の方向に突出して形成された第１の突出部と、他方の
前記駆動部の方向に突出して形成された第２の突出部と
が、前記圧電体の幅方向に、交互に配列されて形成され
ていることが望ましい。

【００２１】このような構成によれば、第１の電極への
交流入力電圧の印加により、圧電体の第２の電極近傍に
は、残留応力と振動による応力とが集中する部分と集中
しない部分とが交互に発生するので、圧電体への割れの
発生を低減することが可能である。

【００２２】前記圧電体の一主面に形成された前記第２
の電極の前記第１の電極側の縁部は、他主面に形成され
た前記第２の電極の前記第１の電極側の縁部に対向しな
い位置に形成されていてもよい。

【００２３】このような構成によれば、圧電体の一主面
の第２の電極の縁部近傍と他主面の第２の電極の縁部近
傍とでは応力が集中する位置が異なるので、圧電体に生
じる割れを低減することが可能である。

【００２４】前記第１の電極は、前記圧電体の長さ方向
の一端の近傍から、前記圧電体を長さ方向に二分する位
置まで、前記駆動部の両主面に形成され、前記第２の電
極は、前記圧電体の他端に沿って前記発電部の両主面に
形成されていてもよい。

【００２５】また、前記第１の電極は前記駆動部の両主
面に形成され、前記第２の電極は前記発電部の側面に配
置されていてもよい。

【００２６】このような構成によれば、第１の電極への
交流入力電圧の印加により、圧電体の第１の電極近傍に
は、残留応力と圧電体の振動による応力とが集中する部
分と集中しない部分とが交互に発生するので、圧電体へ
の割れの発生を低減することが可能である。

【００２７】前記圧電体の一主面に形成された前記第１
の電極の前記第２の電極側の縁部は、他主面に形成され
た前記第１の電極の前記第２の電極側の縁部に対向しな
い位置に形成されていてもよい。

【００２８】このような構成によれば、圧電体の一主面
の第１の電極の縁部近傍と他主面の第１の電極の縁部近
傍とでは応力が集中する位置が異なるので、圧電体に生
じる割れを低減することが可能である。

【００２９】前記圧電体が複数枚積層され、各前記圧電
体の一主面に形成された前記第１及び第２の電極は、対
向して配置された前記第１及び第２の電極に接続されて
いてもよい。

【００３０】このような構成によれば、第１の電極への
交流入力電圧の印加により、圧電体が振動し、分極処理
による残留応力と振動による応力とが集中する部分と集
中しない部分とが、圧電体の幅方向に交互に生じるの
で、圧電体に生じる割れを低減することが可能である。
また、圧電体が複数枚積層されることによって、大きな
昇圧比を得ることが可能である。

【００３１】また、前記圧電体が複数枚積層され、各前
記圧電体の一主面に形成された前記第１の電極は、対向
して配置された前記第１の電極に接続され、各前記圧電
体が備える前記第２の電極は、それぞれ接続されていて
もよい。

【００３２】このような構成によれば、第１の電極への
交流入力電圧の印加により、圧電体が振動し、分極処理
による残留応力と振動による応力とが集中する部分と集
中しない部分とが、圧電体の幅方向に交互に生じるの
で、圧電体に生じる割れを低減することが可能である。

【００３３】上記目的を達成するため、本発明の第２の
観点に係る圧電トランスは、平板状の圧電材料から形成
され、厚さ方向に分極された駆動部と、長さ方向に分極
された発電部とを備える圧電体と、前記駆動部に設けら
れ、交流入力電圧が印加される第１の電極と、前記発電
部に設けられ、前記交流入力電圧の印加により、前記圧
電体に生じた交流出力電圧が出力される第２の電極と、
を備え、前記圧電体には、前記分極による残留応力が、
前記圧電体の幅方向に断続的に生じている部分が形成さ
れていることを特徴とする。

【００３４】また、前記分極による残留応力が生じてい
る部分が、前記圧電体の幅方向に断続的に形成されてい
るのは、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくと
も一方の電極の、他方の電極側の縁部であることが望ま
しい。

【００３５】圧電トランスが駆動していない状態では、
圧電体の第１又は第２の電極の近傍には、分極処理によ
る残留応力のみが生じている。この状態から、第１の電
極に交流入力電圧が印加されると、圧電体が振動し、こ
の振動のノード点の近傍に形成された第１又は第２の電
極近傍に応力が集中する。第１又は第２の電極の第２又
は第１の電極側の縁部には、前記分極による残留応力が
生じている部分が、前記圧電体の幅方向に、断続的に形
成されているので、残留応力と振動による応力とが集中
する部分と集中しない部分とが交互に発生し、圧電体へ
の割れの発生を低減することが可能である。また、圧電
体が破損しにくくなるので、圧電体の振動速度を上げる
ことが可能となり、昇圧比を低減することなく、圧電体
の破損を防止できる。

【００３６】前記一方の電極の前記他方の電極側の縁部
には、複数の凸部及び／又は凹部が設けられていること
が望ましい。

【００３７】このような構成によれば、第１又は第２の
電極の第２又は第１の電極側の縁部に、例えば、波状形
や三角波形や四角形等に形成された複数の凸部又は凹部
が設けられているので、残留応力と振動による応力とが
集中する部分と集中しない部分とが交互に発生し、圧電
体への割れの発生を低減することが出来る。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本実施の形
態に係る圧電トランスを説明する。図１は本実施の形態
に係る圧電トランス１００を示す平面図、図１（ｂ）は
図１（ａ）の圧電トランス１００を示す斜視図である。

【００３９】圧電トランス１００は、例えば、対称ロー
ゼン３次型であり、図１（ａ）に示すように、平板状に
形成された圧電板１０を、ほぼ３等分して２つの駆動部
１１と発電部１５とが形成されている。

【００４０】圧電板１０は、例えば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ
Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）等の圧電セラミック材料から形成
されている。各駆動部１１は、互いで発電部１５を挟ん
で、圧電板１０に配列されている。駆動部１１は、図１
（ｂ）に示すように、一主面に外部端子４ａに接続され
た入力電極１１ａ、他主面に外部端子４ｂ、５ｂに接続
された入力電極１１ｂを備える。発電部１５は、一主面
に外部端子５ａに接続された出力電極１５ａ、他主面に
外部端子４ｂ、５ｂに接続された出力電極１５ｂを備え
る。出力電極１５ａ、１５ｂは、長さ方向の縁部が波状
形に形成され、発電部１５のほぼ中央部に配置されてい
る。各電極１１ａ，１１ｂ、１５ａ，１５ｂは、例え
ば、銀、ニッケル又は金等の金属から形成されている。

【００４１】圧電トランス１００は、駆動部１１では圧
電板１０の厚さ方向（矢印ＹＡ方向）に、発電部１５で
は圧電板１０の長さ方向（矢印ＹＢ方向）に分極されて
いる。

【００４２】圧電トランス１００の分極処理は、圧電板
１０に各電極１１ａ，１１ｂ、１５ａ，１５ｂを形成
後、例えば、１７０℃の絶縁油中において行われる。

【００４３】まず、各入力電極１１ａと１１ｂ同士を同
電位になるよう短絡し、入力電極１１ａと１１ｂとの間
に直流電圧を印加し、圧電板１０の厚さ方向（矢印ＹＡ
方向）に、例えば、２ｋｖ／ｍｍの直流電界を与え、駆
動部１１を分極する。

【００４４】駆動部１１を分極後、入力電極１１ａと１
１ｂ及び出力電極１５ａと１５ｂをそれぞれ同電位にな
るよう結線し、各入力電極１１ａ，１１ｂと出力電極１
５ａ、１５ｂとの間に直流電圧を印加し、圧電板１０の
長さ方向（矢印ＹＢ方向）に、例えば、２ｋｖ／ｍｍの
直流電界を与え、発電部１５を分極する。

【００４５】この分極により、圧電板１０は変形し、特
に各電極１１ａ，１１ｂ、１５ａ，１５ｂ近傍には、大
きな歪みが生じ、圧電板１０には残留応力が発生する。

【００４６】このように、圧電トランス１００は、出力
電極の端部の形状が波状形に形成されているという点を
除いては、従来の圧電トランスとほぼ同一の構成を有す
る。

【００４７】次に圧電トランス１００の動作を図面を参
照して説明する。図２（ａ）は圧電トランス１００を示
す側面図、図２（ｂ）は圧電トランス１００が備える圧
電板１０の振動の変位を示す図、図２（ｃ）は振動によ
って、圧電トランス１００が備える圧電板１０に加わる
応力を示す図である。

【００４８】外部端子４ａ、４ｂから入力電極１１ａ，
１１ｂに交流電圧が印加されると、圧電板１０には、図
２（ｂ）に示すように、駆動部１１及び発電部１５の中
央部をノード点、駆動部１１及び発電部１５の縁部を変
位の最大値として、圧電板１０の長さ方向（矢印ＹＣ及
びＹＤ方向）に伸縮する振動が生ずる。ここで、圧電板
１０の長さをＬ、この振動の波長をλとすると、Ｌ＝３
λ／２である。

【００４９】この振動による圧電効果で、各入力電極１
１ａ，１１ｂと出力電極１５ａ、１５ｂとの間に電位差
が生じ、出力電極１５ａ、１５ｂから外部端子５ａ、５
ｂに高圧電力が得られる。また、この振動により、圧電
板には、図２（ｃ）に示すように、駆動部１１及び発電
部１５の中央部で最大値、駆動部１１及び発電部１５の
縁部で最小値となる応力が発生する。このように、圧電
板１０では、駆動部１１及び発電部１５の中央部に応力
が集中する。

【００５０】以上説明したように、波状形に形成された
出力電極１５ａ，１５ｂの縁部の近傍では、振動による
応力が集中する部分と、集中しない部分とが交互に、圧
電体１０の幅方向に生じる。従って、振動による応力と
残留応力とが集中する部分が、圧電体１０の幅方向に連
続して生じて圧電体１０に割れ等が生じるのを、防止す
ることが可能である。

【００５１】このような構成を有する圧電トランス１０
０と圧電トランス４００とを下記の条件で破壊試験し
た。ここで、この試験のサンプルである各圧電トランス
が備える圧電板の寸法は、例えば、長さ方向では４２ｍ
ｍ、幅方向では５ｍｍ、厚さ方向では１ｍｍであり、各
電極は、銀ペーストのスクリーン印刷後、焼成されて形
成されている。また、圧電トランス１００の出力電極１
５ａ，１５ｂの縁部の波形の波の高さは、例えば、１ｍ
ｍである。

【００５２】（破壊試験条件）試料数１０個振動速度１〜１．２ｍ／ｓ電圧印加時間５分間

【００５３】また、圧電トランス１００と圧電トランス
４００との強度を、３点曲げにより測定した。

【００５４】この試験及び測定の結果を図３に示す。
「圧電トランス種類」は試験及び測定の対象の圧電トラ
ンスを示す。「出力電極形状」は出力電極の形状であ
る。「強度平均」は圧電トランスの強度の平均値を示す
値である。また、「割れ数」は試験を行った圧電トラン
スのうち圧電板に割れが生じた圧電トランスの割合を示
す値である。

【００５５】図３に示すように、出力電極の縁部の形状
が波状形である圧電トランス１００は、出力電極の形状
が帯状である圧電トランス４００よりも強度が高い。ま
た、割れが生じた圧電トランスの数は、圧電トランス１
００よりも圧電トランス４００の方が多い。このよう
に、圧電トランス４００よりも圧電トランス１００の方
が機械的強度が高い。

【００５６】上記試験により圧電板に生じた割れは、全
て圧電板の長さ方向の中央部近傍に生じている。また、
圧電トランス１００と圧電トランス４００とでは、出力
電極の形状のみ異なる構成となっている。

【００５７】このことから、出力電極の形状が波状形に
形成されている圧電トランス１００は、出力電極の形状
が帯状に形成されている圧電トランス４００より、出力
電極近傍に生ずる応力が小さいことが判明した。

【００５８】以上説明したように、残留応力と振動によ
る応力とが集中する部分が、圧電板１０の幅方向に連続
して生じることを防止することにより、圧電板１０の破
損を低減することができる。また、出力電極１５ａ、１
５ｂの縁部の形状を波状形に形成するという簡単な構成
で、圧電体１０の破損を低減することができる。

【００５９】以下、図面を参照して、本実施の形態に係
る圧電トランス１００の変形例を説明する。

【００６０】圧電板１０の形状、寸法、材質は、本実施
の形態での構成に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウ
ムから形成されたものでもよい。

【００６１】また、分極処理での絶縁油の温度及び直流
電界は、圧電板１０を分極することが可能であるなら
ば、本実施の形態での値に限定されず、約１５０〜２０
０℃の絶縁油中で１〜２ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加す
ることが可能である。

【００６２】出力電極１５ａ，１５ｂは、残留応力と振
動による応力とが集中する部分が、圧電板１０の幅方向
に連続して生じないのであれば、その形状は任意であ
る。例えば、図４（ａ）に示すように、複数の菱形がそ
れぞれ連結した状態で、一列に配置されたものでもよい
し、図４（ｂ）に示すように、発電部１５の中央部か
ら、各駆動部１１側に複数の四角形の突出部が形成され
たものでもよい。

【００６３】また、入力電極１１ａと１１ｂ及び出力電
極１５ａと１５ｂの形状は同一である必要はなく、例え
ば、図５（ａ）、（ｂ）に示すような構成としてもよ
い。図５（ａ）は圧電トランス１００の一主面、図５
（ｂ）は図５（ａ）の圧電トランス１００の他主面を示
す平面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、発
電部１５の中央部から、各駆動部１１側に複数の四角形
の突出部が形成された出力電極１５ａは、同様の形状に
形成された出力電極１５ｂに対向しない位置に形成され
ている。

【００６４】このような構成によれば、圧電板１０の両
主面での応力の集中する位置にずれが生じ、圧電板１０
に割れが生じにくくなる。

【００６５】上記実施の形態では、本発明を対称ローゼ
ン３次型圧電トランスに適用した場合について説明し
た。しかし、入力又は出力電極近傍に応力が生じるので
あれば、圧電トランスの種類は任意であり、例えば、ロ
ーゼン２次型圧電トランスにも適用することが出来る。

【００６６】以下、本発明をローゼン２次型圧電トラン
スに適用した場合について、図面を参照して説明する。
図６（ａ）は、本実施の形態に係る圧電トランス２００
を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の圧電トランス
２００を示す斜視図である。

【００６７】圧電トランス２００は、ローゼン２次型で
あり、図６（ａ）に示すように、平板状に形成された圧
電板２０を、ほぼ２等分して駆動部２１と発電部２５と
が形成されている。

【００６８】圧電板２０は、図６（ｂ）に示すように、
圧電トランス１００が備える圧電板１０とほぼ同一の構
成を有する圧電セラミックから形成されている。駆動部
２１は、一主面に外部端子４ａに接続された入力電極２
１ａ、他主面に外部端子４ｂ、５ｂに接続された入力電
極２１ｂを備える。入力電極２１ａ、２１ｂは、発電部
２５側の縁部が波状形に形成されている。発電部２５
は、一主面に圧電板２０の長さ方向の縁部に沿って帯状
に形成され、外部端子５ａに接続された出力電極２５
ａ、他主面の出力電極２５ａに対向する位置に、外部端
子４ｂ、５ｂに接続された出力電極２５ｂを備える。各
電極２１ａ，２１ｂ、２５ａ、２５ｂは、例えば、銀、
ニッケル又は金等の金属から形成されている。

【００６９】圧電トランス２００は、駆動部２１では圧
電板２０の厚さ方向（矢印ＹＥ方向）に分極され、発電
部２５では圧電板２０の長さ方向（矢印ＹＦ方向）に分
極されている。

【００７０】この分極により、圧電板２０の特に入力電
極２１ａ，２１ｂ近傍には、大きな歪みが生じ、残留応
力が発生する。

【００７１】このような構成を有する圧電トランス２０
０では、外部端子４ａ、４ｂから入力電極２１ａ，２１
ｂに交流電圧が印加されると、圧電板２０には長さ方向
に伸縮する振動が生ずる。この振動による圧電効果で、
入力電極２１ａ、２１ｂと出力電極２５ａ、２５ｂとの
間に電位差が生じ、出力電極２５ａ、２５ｂから外部端
子５ａ、５ｂに昇圧出力電圧が供給される。また、この
振動により、圧電体２０には、長さ方向のほぼ中央部で
最大値となる応力が生じる。

【００７２】以上説明したように、波状形に形成された
入力電極２５ａ，２５ｂの縁部の近傍では、振動による
応力が集中する部分と、集中しない部分とが交互に、圧
電体１０の幅方向に生じる。従って、振動による応力
と、残留応力とが集中する部分が圧電体１０の幅方向に
連続することにより、圧電体１０に割れ等が生じるのを
防止することが可能である。

【００７３】このような構成を有する圧電トランス２０
０と従来の圧電トランスとの強度を、３点曲げにより測
定した。

【００７４】この測定の結果を図７に示す。「強度平
均」は圧電トランスの強度の平均値を示す値である。図
７に示すように、圧電トランス２００は、従来の圧電ト
ランスよりも強度が高い。

【００７５】このように、従来の圧電トランスよりも圧
電トランス２００の方が機械的強度が高い。また、圧電
トランス２００と従来の圧電トランスとでは、出力電極
の形状のみ異なる構成となっている。

【００７６】このことから、入力電極の発電部側の辺部
の形状が波状形に形成されている圧電トランス２００
は、入力電極の形状が帯状に形成されている圧電トラン
スより、出力電極近傍に生ずる応力が小さいことが判明
した。

【００７７】以上説明したように、残留応力と振動によ
る応力とが集中する部分が、圧電板１０の幅方向に連続
して生じることを防止することにより、ローゼン２次型
圧電トランスにおいても、圧電板２０の破損を低減する
ことが可能である。

【００７８】圧電トランス２００では、発電部２５の両
主面に出力電極２５ａ，２５ｂが形成されていたが、出
力電極２５ａ，２５ｂが配置される位置は任意であり、
例えば、図８に示すような構成でもよい。圧電トランス
２００は、出力電極２５ａ，２５ｂの代わりに、外部端
子５ａに接続された出力電極２５０を発電部２５の側面
に備える。

【００７９】このような構成でも、残留応力と振動によ
る応力とが集中する入力電極２１ａ，２１ｂの出力電極
２５０側の縁部の形状を波状形にすることにより、圧電
体２０の破損を低減することが可能である。

【００８０】また、上記実施の形態の圧電トランス１０
０、２００は、一枚の圧電板を備える構成であったが、
図９に示すように、複数枚の圧電板を備える圧電トラン
ス３００としてもよい。圧電トランス３００は、圧電ト
ランス１００が備える圧電板１０と、ほぼ同一の構成を
有する圧電板３０が複数枚積層されて一体焼成されてい
る。各圧電板３０が備える入力電極３１ｂ及び出力電極
３５ｂは、隣り合う圧電板３０の入力電極３１ａ及び出
力電極３５ａ上に配置されている。

【００８１】このような構成によれば、圧電トランス３
００の駆動時の振動による応力と、残留応力とが集中す
る部分が圧電板３０の幅方向に連続して生じて、圧電体
１０に割れ等が発生するのを防止することが可能であ
り、また、圧電板３０が複数枚積層されることによっ
て、大きな昇圧比を得ることが可能である。

【００８２】圧電トランス３００では、圧電板３０は、
圧電板１０とほぼ同一の構成を有したが、この構成に限
定されず、例えば、圧電板２０が複数枚積層され、各圧
電板２０が備える入力電極２１ｂは隣り合う圧電板２０
の入力電極２１ａ上に配置され、出力電極２５０同士が
接続された構成としてもよい。

【００８３】以上説明したように、残留応力と振動によ
る応力とが集中する部分が、圧電板の幅方向に連続して
生じることを防止することにより、圧電板の破損を低減
することができる。また、入力又は出力電極の縁部の形
状を波状形に形成するという簡単な構成で、圧電体の破
損を低減することができる。さらに、圧電板が破損しに
くくなるので、圧電板の振動速度を上げることが可能と
なり、昇圧比を低減することなく、圧電板の破損を防止
できる。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、簡単な構成により、昇圧比を低減することなく、圧
電板の破損を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る圧電トラン
スを示す平面図である。（ｂ）は図１（ａ）の圧電トラ
ンスを示す斜視図である。

【図２】（ａ）は図１の圧電トランスを示す側面図であ
る。（ｂ）は図１の圧電トランスの圧電板の振動の変位
を示す図である。（ｃ）は振動によって図１の圧電トラ
ンスの圧電板に生ずる応力を示す図である。

【図３】図１の圧電トランスの破壊試験及び強度測定の
結果を示す図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は図１の圧電トランスの出力電
極の変形例を示す図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は図１の圧電トランスの出力電
極の変形例を示す図である。

【図６】（ａ）は本発明の実施の形態に係る圧電トラン
スの変形例を示す平面図である。（ｂ）は図６（ａ）の
圧電トランスを示す斜視図である。

【図７】図６の圧電トランスの強度測定の結果を示す図
である。

【図８】本発明の実施の形態に係る圧電トランスの変形
例を示す斜視図である。

【図９】本発明の実施の形態に係る圧電トランスの変形
例を示す斜視図である。

【図１０】（ａ）は従来の圧電トランスを示す平面図で
ある。（ｂ）は図１０（ａ）の圧電トランスを示す斜視
図である。

【符号の説明】

４ａ外部端子４ｂ外部端子５ａ外部端子５ｂ外部端子１０圧電板１１駆動部１１ａ入力電極１１ｂ入力電極１５発電部１５ａ出力電極１５ｂ出力電極２０圧電板２１駆動部２１ａ入力電極２１ｂ入力電極２５発電部２５ａ出力電極２５ｂ出力電極２５０出力電極３０圧電板３１駆動部３１ａ入力電極３１ｂ入力電極３５発電部３５ａ出力電極３５ｂ出力電極４０圧電板４１駆動部４１ａ入力電極４１ｂ入力電極４５発電部４５ａ出力電極４５ｂ出力電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状の圧電材料から形成され、厚さ方向
に分極された駆動部と長さ方向に分極された発電部とを
備える圧電体と、前記駆動部上に配置され、交流入力電圧が印加される第
１の電極と、前記発電部上に配置され、前記交流入力電圧の印加によ
り前記圧電体に生じた交流出力電圧を出力する第２の電
極と、を備え、前記第１の電極と第２の電極の内の少なくとも一方の電
極の、他方の電極側の縁部に、該一方の電極に向かって
複数の凹部及び／又は凸部が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】前記駆動部は前記圧電体の長さ方向に前記
発電部を挟んで、前記発電部の両側に形成されており、前記第１の電極は、各前記駆動部の両主面に形成され、
前記第２の電極は、前記発電部の両主面に形成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の圧電トランス。
【請求項３】前記第２の電極は、一方の前記駆動部の方
向に突出して形成された第１の突出部と、他方の前記駆
動部の方向に突出して形成された第２の突出部とが、前
記圧電体の幅方向に、交互に配列されて形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の圧電トランス。
【請求項４】前記圧電体の一主面に形成された前記第２
の電極の前記第１の電極側の縁部は、他主面に形成され
た前記第２の電極の前記第１の電極側の縁部に対向しな
い位置に形成されていること、を特徴とする請求項２又
は３に記載の圧電トランス。
【請求項５】前記第１の電極は、前記圧電体の長さ方向
の一端の近傍から、前記圧電体を長さ方向にほぼ二分す
る位置まで、前記駆動部の両主面に形成され、前記第２の電極は、前記圧電体の他端に沿って前記発電
部の両主面に形成されていることを特徴とする請求項１
に記載の圧電トランス。
【請求項６】前記第１の電極は前記駆動部の両主面に形
成され、前記第２の電極は前記発電部の側面に配置され
ていること、を特徴とする請求項１に記載の圧電トラン
ス。
【請求項７】前記圧電体の一主面に形成された前記第１
の電極の前記第２の電極側の縁部は、他主面に形成され
た前記第１の電極の前記第２の電極側の縁部に対向しな
い位置に形成されていることを特徴とする請求項５又は
６に記載の圧電トランス。
【請求項８】前記圧電体が複数枚積層され、各前記圧電体の一主面に形成された前記第１及び第２の
電極は、対向して配置された前記第１及び第２の電極に
接続されていることを特徴とする請求項２乃至５のいず
れか１項に記載の圧電トランス。
【請求項９】前記圧電体が複数枚積層され、各前記圧電体の一主面に形成された前記第１の電極は、
対向して配置された前記第１の電極に接続され、各前記
圧電体が備える前記第２の電極（２５０）は、互いに接
続されていることを特徴とする請求項６に記載の圧電ト
ランス。
【請求項１０】平板状の圧電材料から形成され、厚さ方
向に分極された駆動部と、長さ方向に分極された発電部
とを備える圧電体と、前記駆動部上に配置され、交流入力電圧が印加される第
１の電極と、前記発電部上に配置され、前記交流入力電圧の印加によ
り前記圧電体に生じた交流出力電圧を出力する第２の電
極と、を備え、前記圧電体には、前記分極による残留応力が生じている
部分が、前記圧電体の幅方向に、断続的に形成されてい
ることを特徴とする圧電トランス。
【請求項１１】前記分極による残留応力が生じている部
分が、前記圧電体の幅方向に断続的に形成されているの
は、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一
方の電極の、他方の電極側の縁部であることを特徴とす
る請求項１０に記載の圧電トランス。
【請求項１２】前記一方の電極の前記他方の電極側の縁
部には、複数の凹部及び／又は凸部が設けられているこ
とを特徴とする請求項１１に記載の圧電トランス。