JP4743935B2

JP4743935B2 - 圧電トランスおよびａｄコンバータ

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Publication number: JP4743935B2
Application number: JP2000127836A
Authority: JP
Inventors: 春美林; 弘二宮
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JP2001308404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電トランスおよびＡＤコンバータに関し、特に、各種電子機器に用いられるＡＣアダプタやＤＣ−ＤＣコンバータ、およびノートパソコン、携帯用端末等に使用される液晶ディスプレイ用のバックライト冷陰極管のインバータ等に用いられる圧電トランスおよびＡＤコンバータに関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子機器の小型化に関し、電源回路の小型化は重要な課題の一つであり、電源回路内の高周波化による小型化が図られている。
【０００３】
従来のスイッチング電源では、変圧器として電磁誘導を原理とする電磁トランスを用いるが、高周波下での電磁トランスは、ヒステリシス損、渦電流損および表皮効果による損失が増大するという問題があった。
【０００４】
さらに、電磁トランス自身の小型化、薄型化は、巻線の極細線多数巻による銅損、磁気結合の低下および漏れ磁束の増加を招き、いずれも電源回路の効率を大きく下げる原因となっていた。さらにまた、巻線による電磁ノイズの発生などの問題があった。
【０００５】
一方、圧電トランスは圧電効果を原理とし、電磁トランスと比較して、小型化してもエネルギー密度が高く、かつ巻線を用いないため電磁ノイズが少ないなどの長所がある。
【０００６】
図５に、従来のローゼン型圧電トランスを示す。このローゼン型圧電トランスは、長板状圧電板１の長手方向のほぼ半分を１次側とし、厚み方向に電極２、３が形成され、長手方向の残るほぼ半分を２次側とし、端面に電極４が形成されて構成されている。１次側は厚み方向に分極され、２次側は長手方向に分極されている。圧電トランスの１次側は圧電板１の制動容量が大きいため低インピーダンスであり、２次側は制動容量が小さいため高インピーダンスである。
【０００７】
そして、２次側の電極４と１次側の電極２（あるいは３）に負荷抵抗を接続し、圧電トランスの１次側の電極２、３間に、圧電板１の長さで決まる圧電トランスの共振周波数あるいはその近傍の周波数の交流電圧を印加すると、逆圧電効果により長さ方向に強い機械的振動を励起し、これにより電極４に圧電効果によって電荷が発生し、２次側の電極４と１次側の電極２（あるいは３）間に電圧が得られる。
【０００８】
このローゼン型圧電トランスは、２次側の制動容量にもよるが、一般に使用される範囲として、負荷抵抗が１０ＫΩ以上の高インピーダンスであれば、昇圧用の圧電トランスとして、一方、負荷が１０ＫΩ未満の低インピーダンスであれば降圧用の圧電トランスとして動作する。
【０００９】
一方、負荷抵抗を１次側の電極２、３間に接続し、圧電トランスの２次側の電極４を入力とし、電極４と電極２（あるいは３）に共振周波数あるいはその近傍の周波数の交流電圧を印加すると、負荷抵抗が高インピーダンスであれば昇圧用の圧電トランスとして、低インピーダンスであれば降圧用の圧電トランスとして動作する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ローゼン型圧電トランスにおいて、１次側を入力とし、２次側を出力とした場合、２次側の電極４の面積が狭いため、電極４に表れる電荷量が少なく、高出力電流を得ることは困難であった。
【００１１】
また電極４と電極２（あるいは３）との距離が長いため、圧電トランスの出力側の容量が小さく、出力インピーダンスが高い。そのため、負荷を接続した場合、高出力電力が得られる負荷はおのずと高いものに制限されてしまうという問題があった。
【００１２】
即ち、例えば、ノートパソコン等の電子機器に用いられるアダプタ用電源の場合、負荷が低インピーダンスのため、従来のローゼン型圧電トランスでは高出力電力を得ることができず、アダプタ用電源として用いることができないという問題があった。
【００１３】
一方、上記圧電トランスにおいて、２次側を入力とし、１次側を出力とすると、出力側電極面積は広くなるが、電極４と電極２（あるいは３）との距離が長いため、入力インピーダンスが高くなり、圧電トランス入力部での損失が大きく、高出力電力を得ることができない。
【００１４】
また、入力インピーダンスを下げるため電極４の面積を広げると、圧電トランス自体が大型化してしまい、圧電トランスの持つ小型という利点を損なうという問題があった。
【００１５】
さらに、上記従来のローゼン型圧電トランスでは、電極４を持つため、単一の磁器からなる圧電板１を長手方向と厚み方向の異なる２方向に分極する必要があり、そのため、分極方向が異なる界面付近で分極に伴う大きな応力が発生し、使用中に圧電板１が損傷したり破壊するなど信頼性が低いという問題があった。
【００１６】
また、単一の磁器に方向が異なる２種類の分極を施す必要があるため、製造が困難であるという問題があった。さらに、圧電板１の長手方向の分極作業は高電圧を印加する必要があるため、作製時のトランス破壊および作製時における作業の危険性が増大するという問題があった。
【００１７】
このような問題を解決するために、近年、圧電基板に、電圧入力部、電圧出力部を設け、これらの電圧入力部、電圧出力部を、圧電体層と内部電極層を交互に積層して構成した圧電トランスが知られている（例えば、特開平１１−４０２６号公報参照）。
【００１８】
しかしながら、このような積層型の圧電トランスでは、上下の内部電極を交互にずらし、外部電極は側面から上・下面にまで回り込むように形成されているために、図６（ａ）に示すように積層体６の角部での電極７の厚みが薄くなり断線が生じることがあった。それを解決する方法として、図６（ｂ）に示すように積層体６の角部を研磨したり、図６（ｃ）に示すように積層体６の角部に電極７の盛り上がり（こぶ）を形成したりする方法が考えられるが、研磨の場合は角部を均等に再現よく研磨するのは非常に難しく、電極７の盛り上がり（こぶ）を形成する場合も盛り上がりに対する再現性に問題があり、どちらの方法も信頼性という点で問題があった。
【００１９】
本発明は、低負荷時に高出力電力が得られ、かつ大出力電流を高効率で取り出すことができるとともに、小型化を達成でき、さらに、外部電極と内部電極を確実に接続できる圧電トランスおよびＡＤコンバータを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電トランスは、両主面が長方形状の圧電基板の長さ方向に、第１の電圧入力部と、電圧出力部と、第２の電圧入力部とを順次形成し、前記電圧出力部における前記圧電基板内に、４以上の出力部用内部電極を厚み方向に所定間隔を置いて設けるとともに、前記電圧出力部における前記圧電基板の側面に、前記出力部用内部電極に交互に接続する一対の出力部用側面電極を設け、さらに、前記電圧出力部における前記圧電基板の両主面にそれぞれ出力部用外部電極を設け、前記出力部用外部電極と、該出力部用外部電極に最も近い前記出力部用内部電極とをビアホール導体により接続してなり、前記圧電基板の幅方向に縦振動するものである。
【００２１】
このような構成を採用することにより、電圧出力部において、外部電極を側面から上・下面にまで回り込むように形成する必要がなくなり、積層体の角部における断線の危険がなくなるとともに、圧電基板の両主面に形成された出力部用外部電極を、ビアホール導体を介して出力部用内部電極と確実に接続することが可能となる。
【００２２】
また、積層構造にすることで、同じ設置面積で電圧出力部の電極面積を広くすることができ、大電力電流が取り出せる。さらに、圧電基板の厚さ方向に分極するため、分極処理用の印加電圧を低くすることができる。
【００２３】
本発明の圧電トランスでは、前記第１および第２の電圧入力部のそれぞれにおける前記圧電基板内に、一対の入力部用内部電極を厚み方向に所定間隔を置いて設けるとともに、前記第１および第２の電圧入力部のそれぞれにおける圧電基板の両主面に、それぞれ入力部用外部電極を設けてなり、前記入力部用外部電極と前記入力部用内部電極とをビアホール導体により接続してなることが望ましい。
【００２４】
このような構造によれば、電圧入力部において、外部電極を側面から上・下面にまで回り込むように形成する必要がなくなり、積層体の角部における断線の危険がなくなるとともに、圧電基板の両主面に形成された入力部用外部電極を、ビアホール導体を介して入力部用内部電極と確実に接続することが可能となる。
【００２５】
また、電圧入力部、電圧出力部における圧電基板の両主面に、それぞれ入力部用外部電極、出力部用外部電極を形成することにより、これらの入力部用外部電極、出力部用外部電極を用いて、単一方向に分極処理を行うことができるため、製造が容易となる。
【００２６】
また、本発明の圧電トランスでは、前記一対の入力部用内部電極間の圧電体層、および前記出力部用内部電極間の圧電体層が厚み方向に分極され、前記電圧出力部の隣設する前記圧電体層の分極方向が逆であり、前記圧電基板の幅方向振動で基本波振動することが望ましい。
【００２７】
このような構造によれば、両側の電圧入力部の圧電体層に、圧電基板の主面の幅方向振動で基本波振動する振動（以下、幅方向縦振動ということもある）が生じ、例えば基本波の共振周波数近傍の周波数の交流電圧を入力すれば、電気機械結合係数Ｋ’₃₁をもって圧電基板の電圧入力部に幅方向縦振動の基本波が励振され、再び電気機械結合係数Ｋ’₃₁をもって、中央の電圧出力部の圧電体層に入力電圧と同じ周波数の出力電圧が発生する。
【００２８】
幅方向縦振動の電気機械結合係数は一般的に長さ方向の電気機械結合係数よりも大きいが、本発明の圧電トランスでは、幅方向縦振動を利用するために、長さ方向の振動モードを利用する従来のローゼン型圧電トランスに比べると、エネルギー伝送を行う場合においては、高効率化、高電力化が可能となる。
【００２９】
また、圧電トランスの出力側の制動容量をＣｄ₂、圧電トランスの共振周波数をｆｒ、負荷抵抗をＲＬとした場合、ローゼン型圧電トランスと比較して、同形状において電極面積を広く取れるためＣｄ₂を大きな値とでき、共振周波数ｆｒに関しても、幅方向縦振動を用いるため大きな値にできる。
【００３０】
最大電力を取れる負荷抵抗、すなわちインピーダンス整合となる負荷抵抗ＲＬ’は、ＲＬ’＝１／（２πｆｒＣｄ₂）で決定されるので、本発明の圧電トランスでは、従来のローゼン型圧電トランスと比べて、低インピーダンスにおいて高出力電力を得ることができる。
【００３１】
本発明の圧電トランスは、基本波モードで作動することが望ましい。これにより、一般に、基本波の電気機械結合係数は高次モードの電気機械結合係数に比べて大きいことから、基本波を利用した本発明の圧電トランスは、高次モードを利用したトランスと比較すると材料の持つ特性を充分に発揮でき、高効率化、高電力化が可能となる。
【００３２】
また、本発明の圧電トランスでは、前記ビアホール導体が振動の節に形成されていることが望ましい。圧電基板の主面の幅方向に対して基本波モードで縦振動することにより、振動の節が圧電基板の幅方向の中央に長さ方向に渡って形成され、この振動の節にビアホール導体を形成すると振動を阻害することがない。また、このような振動の節に対応する外部電極の部分にリード線等を接続することができる。
【００３３】
また、焼結後の磁器は焼成時に反りが生じるが、表層の圧電体層の表面を研磨することにより、上下面の平行を出し保持し易くできるとともに、研磨することによりビアホールに充填された導体を露出させ、外部電極との接続を確実にすることもできる。
【００３４】
本発明のＡＤコンバータは、交流電圧を直流電圧に変換する１次側整流回路と、前記直流電圧を高周波交流電圧に変換するとともに、該高周波交流電圧を降圧する発振回路と、降圧された前記高周波交流電圧を直流電圧に変換する２次整流回路とを具備するＡＤコンバータであって、前記発振回路内に、上記圧電トランスを有するものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の圧電トランスは、図１に示すように、両主面が長方形状の圧電基板２０の長さ方向に、電圧入力部２１、電圧出力部２２、電圧入力部２３が順次形成され、電圧入力部２１、２３における圧電基板２０内に、一対の入力部用内部電極２５ａ、２５ｂが厚み方向に所定間隔を置いて設けられ、電圧出力部２２における圧電基板２０内に、６層の出力部用内部電極２７ａ、２７ｂが厚み方向に所定間隔を置いて交互に設けられている。
【００３６】
即ち、電圧入力部２１、２３は、一対の入力部用内部電極２５ａ、２５ｂにより挟持された圧電体層２９ａと、表層圧電体層２９ｂ、２９ｃとから構成されている。また、電圧出力部２２は、出力部用内部電極２７ａ、２７ｂと圧電体層３１ａが交互に積層され、その上下の表層に表層圧電体層３１ｂ、３１ｃを形成して構成されている。
【００３７】
電圧出力部２２における圧電基板２０の側面には、出力部用内部電極２７ａ、２７ｂに交互に接続する一対の出力部用側面電極３５ａ、３５ｂが形成されている。これらの出力部用側面電極３５ａ、３５ｂは、圧電基板２０の側面のみに形成されており、圧電基板２０の角部には形成されていない。
【００３８】
即ち、出力部用内部電極２７ａ、２７ｂは、図２（ａ）に示すように、交互に圧電基板２０の側面に露出し、出力部用内部電極２７ａの端部は、出力部用側面電極３５ａと電気的に接続され、出力部用内部電極２７ｂの端部は、出力部用側面電極３５ｂと接続されている。
【００３９】
また、一対の入力部用内部電極２５ａ、２５ｂは、図２（ｂ）に示すようにその電圧出力部２２側の端部を除いて、圧電基板２０の側面に露出している。
【００４０】
さらに、図２（ｃ）に示すように、電圧出力部２２における出力部用側面電極３５ａ、３５ｂと、この出力部用側面電極３５ａ、３５ｂと電気的に絶縁されている出力部用内部電極２７ａ、２７ｂとの間隔をＬ、対向して形成された一対の出力部用内部電極２７ａ、２７ｂの間隔をｔ、即ち圧電体層３１ａの厚みをｔとした時、ｔ／２≦Ｌ≦３ｔ／２を満足することが望ましい。電圧出力部２２における無電極部の幅を制御することにより、電圧出力部２２における分極時の絶縁抵抗をも防止できる。
【００４１】
また、電圧入力部２１、２３、電圧出力部２２における圧電基板２０の両主面には、それぞれ入力部用外部電極３７ａ、３７ｂ、出力部用外部電極３９ａ、３９ｂが形成されており、入力部用外部電極３７ａ、３７ｂは、表層圧電体層２９ｂ、２９ｃに形成されたビアホール内に導体を充填したビアホール導体３３ａ、３３ｂにより、それぞれ入力部用内部電極２５ａ、２５ｂに接続されており、出力部用外部電極３９ａ、３９ｂは、表層圧電体層３１ｂ、３１ｃに形成されたビアホール内に導体を充填したビアホール導体３６ａ、３６ｂにより、出力部用外部電極３９ａ、３９ｂに最も近い出力部用内部電極２７ａ、２７ｂにそれぞれ接続されている。
【００４２】
一対の入力部用内部電極２５ａ、２５ｂ間の圧電体層２９ａ、出力部用内部電極２７ａ、２７ｂ間の圧電体層３１ａは厚み方向に分極され、電圧出力部２２では、隣設する圧電体層３１ａの分極方向が逆とされている。
【００４３】
この圧電トランスは、図１に示したように、圧電基板の幅方向に振動するものであり、基本波で作動することが望ましい。また降圧用として機能することが望ましい。
【００４４】
本発明の圧電トランスの製造方法について説明する。例えば、圧電体層としてＰＺＴ系圧電磁器材料を用い、また内部電極材料としてＡｇ／Ｐｄを用い、図３に示すように、ＰＺＴ系圧電材料からなるグリーンシート５１上に、必要に応じてＡｇ／Ｐｄペーストをスクリーン印刷して入力部用内部電極２５ａ、２５ｂ、出力部用内部電極２７ａ、２７ｂとなる内部電極パターンを形成し、表層圧電体層となるグリーンシートには打ち抜き加工でビアホール５３を形成した後、Ａｇ／Ｐｄペーストを充填する。このようなグリーンシート５１を、図３に示すように７層積層し、この積層成形体を焼成する。
【００４５】
この後、両主面の表層圧電体層２９ｂ、２９ｃ、３１ｂ、３１ｃの表面を研磨した後、電圧入力部２１、２３および電圧出力部２２の両主面に、銀とガラスを主成分とする電極ペーストを塗布するとともに、圧電基板２０側面に、銀とガラスを主成分とする電極ペーストを塗布して焼き付け、外部電極３７ａ、３７ｂ、３９ａ、３９ｂを形成すると同時に、側面電極３５ａ、３５ｂを形成する。
【００４６】
この後、電圧入力部２１、２３及び電圧出力部２２の電極間に直流の高電界を印加して分極処理する。
【００４７】
側面電極３５ａ、３５ｂは、例えば、蒸着、スパッタ等の手法を用いて形成しても良い。また、Ａｇ以外の導電性材料を用いても良い。
【００４８】
尚、ここでは圧電磁器材料と内部電極材料としてＰＺＴ系圧電磁器材料およびＡｇ／Ｐｄを用いたが、圧電性を有する圧電磁器材料およびそれと一体焼成可能である電極材料であれば他の組み合わせでも良いことはいうまでもない。
【００４９】
本発明の圧電トランスでは、電圧入力部２１、２３の入力部用内部電極２５ａ、２５ｂ間、即ち圧電体層２９ａに、圧電基板２０の主面の幅方向ｘに縦振動する基本波の共振周波数近傍の周波数を持つ交流電圧を印加すれば、圧電横効果の電気機械結合係数Ｋ’₃₁をもって圧電基板２０が幅方向縦振動の基本波で励振し、再び圧電横効果の電気機械結合係数Ｋ’₃₁をもって電圧出力部２２の出力部用内部電極２７ａ、２７ｂ間に、入力電圧と同じ周波数の電圧が発生する。このとき、出力電圧は負荷抵抗や駆動周波数に依存する。
【００５０】
即ち、電圧入力部２１、２３の入力部用内部電極２５ａ、２５ｂ間に、圧電基板２０の幅方向に縦振動する基本波の共振周波数近傍の周波数を持つ交流電圧を印加すると、図１に示したように、圧電基板２０の主面の幅方向（短辺方向）に半周期となるような振動（基本波）が生じ、つまり、短辺方向に伸縮する振動が生じ、この振動が中央の電圧出力部２２に伝達され、電圧出力部２２の出力部用内部電極２７ａ、２７ｂ間に入力電圧と同じ周波数の電圧が発生する。
【００５１】
そして、このような幅方向縦振動で基本波を用いると、図１の一点鎖線で示すように、圧電基板２０の主面の短辺の中央部が振動の節Ｙとなり、この振動の節Ｙの部分で圧電基板２０を保持すれば、圧電基板２０の幅方向縦振動モードの基本波を妨げずに固定することができる。
【００５２】
さらに、本発明の圧電トランスは幅方向縦振動モードを利用しており、一般に主面が長方形状の圧電基板２０の幅方向縦振動の電気機械結合係数Ｋ’₃₁は、圧電基板２０の長さ方向振動の電気機械結合係数Ｋ₃₁よりも大きいため、より高電力化、高効率化を図ることができる。
【００５３】
また、本発明の圧電トランスは分極方向が積層方向の単一方向であるために、ローゼン型圧電トランスと比較して、圧電基板２０の長さ方向の分極処理の必要がないため、比較的低電圧の直流電圧で分極でき、製造工程を簡略化でき、製造工程における安全性を向上できる。
【００５４】
本発明の圧電トランスは、圧電横効果の電気機械結合係数Ｋ’₃₁をもって交流の入力電圧を機械的な振動に変換し、再び圧電横効果の電気機械結合係数Ｋ’₃₁をもって交流の出力電圧に変換するために、エネルギー伝送の高効率化、高電力化を図るために、圧電材料としては、電気機械結合係数Ｋ’₃₁の大きな材料が望ましい。特にＰＺＴ系の圧電セラミック材料が望ましい。
【００５５】
そして、本発明の圧電トランスでは、従来のように、外部電極３７ａ、３７ｂ、３９ａ、３９ｂを側面から上・下面にまで回り込むように形成する必要がなくなり、圧電基板２０の角部における断線の危険がなくなるとともに、圧電基板２０の両主面に形成された外部電極３７ａ、３７ｂ、３９ａ、３９ｂを、ビアホール導体３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂを介して内部電極２５ａ、２５ｂ、２７ａ、２７ｂと確実に接続することができる。
【００５６】
本発明のＡＤコンバータは、図４に示すように、交流電圧を直流電圧に変換する１次側整流回路と、直流電圧を高周波交流電圧に変換するとともに、該高周波交流電圧を降圧する発振回路と、降圧された高周波交流電圧を直流電圧に変換する２次整流回路とを具備するものである。
【００５７】
１次側整流回路は、例えば、ブリッジダイオードとコンデンサとを有し、２次側整流回路は、例えば、２個のダイオード、コンデンサを有し、発振回路は、スイッチング回路と、上記した圧電トランスを有している。
【００５８】
【実施例】
図１に示した圧電トランスをグリーンシート法により作製した。先ず、圧電磁器材料としてＰＺＴ系圧電磁器材料を用い、また内部電極材料としてＡｇ／Ｐｄを用い、ＰＺＴ系圧電磁器材料からなるグリーンシート上に、Ａｇ／Ｐｄペーストをスクリーン印刷し、さらに表層圧電体層となるグリーンシートには打ち抜き加工でビアホールを形成した後、Ａｇ／Ｐｄペーストを充填し、電圧入力部２１、２３、電圧出力部２２の内部電極パターンを形成した。この内部電極パターンが形成されたグリーンシートを７枚積層し、焼成した。
【００５９】
電圧入力部２１、２３では、圧電体層２９ａが１層、入力部用内部電極２５ａ、２５ｂが２層、表層圧電体層２９ｂ、２９ｃが２層積層されて構成され、電圧出力部２２では、圧電体層３１ａが５層、出力部用内部電極２７ａ、２７ｂが６層、表層圧電体層３１ｂ、３１ｃが２層積層されて構成されており、圧電体層３１ａの厚さが０．３ｍｍ、圧電体層２９ａの厚さが１．５ｍｍであった。焼成後、表層圧電体層２９ｂ、２９ｃ、３１ｂ、３１ｃの研磨を行い、全体の長さ３０ｍｍ、幅４．５ｍｍに切断した。ビアホール導体３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂは、振動の節に形成した。
【００６０】
電圧入力部２１、２３および電圧出力部２２の両主面、および側面に、銀とガラスを主成分とする電極ペーストを塗布して焼き付けることにより、外部電極３７ａ、３７ｂ、３９ａ、３９ｂを形成すると同時に、側面電極３５ａ、３５ｂを形成し、入力部用外部電極３７ａと入力部用内部電極２５ａ、入力部用外部電極３７ｂと入力部用内部電極２５ｂ、出力部用外部電極３９ａと出力部用内部電極２７ａ、出力部用外部電極３９ｂと出力部用内部電極２７ｂの導通をとった。
【００６１】
電圧入力部２１、２３の入力部用外部電極３７ａ、３７ｂ、および入力部用内部電極２５ａ、２５ｂの寸法は、主面の長さ方向の辺が９ｍｍ、主面の幅方向の辺が４．５ｍｍであり、入力部用第２外部電極３７ａ、３７ｂと、出力部用第２外部電極３９ａ、３９ｂとの間隔、および入力部用内部電極２５ａ、２５ｂと出力部用内部電極２７ａ、２７ｂの間隔は１．５ｍｍとした。
【００６２】
電圧出力部２２の出力部用外部電極３９ａ、３９ｂの寸法は、主面の長さ方向の辺が９ｍｍ、主面の幅方向の辺が４．５ｍｍであり、出力部用内部電極２７ａ、２７ｂの寸法は、主面の長さ方向の辺が９ｍｍ、主面の幅方向の辺が４．２ｍｍであり、出力部用内部電極２７ａ、２７ｂと出力部用側面電極３５ａ、３５ｂの間隔Ｌを０．３ｍｍとした。
【００６３】
この後、１９０℃のシリコンオイル中で１．６ｋＶ／ｍｍの電場を印加する、つまり電圧入力部２１、２３には２．４ｋＶを、電圧出力部２２には４８０Ｖを印加し、１０分間分極を行い、圧電基板２０を厚み方向に分極し、図１および図２に示すような圧電トランスを得た。
【００６４】
そして、圧電トランスの電圧入力部２１、２３の入力部用外部電極３７ａ、３７ｂ（１次側電極）に入力用端子を接続し、電圧出力部２２の出力部用外部電極３９ａ、３９ｂ（２次側電極）に出力用端子を接続し、この出力用端子に１０Ωの負荷抵抗ＲＬを接続した。入力電圧は関数発生器を用い振幅５Ｖの正弦波を入力側電極に印加し、出力用端子からの出力電圧（Ｖ）を検出し、出力電流（ｍＡ）、出力電力（ｍＷ）を求め、最大効率８０％のトランスとして駆動することを確認した。この結果から、本発明の圧電トランスでは、負荷抵抗が１０Ωでも高い変換効率を示すことが判る。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の圧電トランスでは、電圧入力部の入力部用内部電極間に、圧電基板の幅方向に振動する基本波の共振周波数近傍の周波数の交流電圧を入力すれば、電気機械結合係数Ｋ’₃₁をもって圧電基板に幅方向縦振動の基本波が励振され、再び電気機械結合係数Ｋ’₃₁をもって電圧出力部の出力部用内部電極間に入力電圧と同じ周波数の出力電圧が発生し、従来のローゼン型圧電トランスと比較して、大出力電流を取り出せる。
【００６６】
そして、表層の圧電体に形成されたビアホール導体により、入力部用外部電極と入力部用内部電極の接続、および出力部用外部電極と出力部用内部電極の接続を確実に行えるようになり、磁器の角部の加工や電極材料の角部での盛り上がり（こぶ）を形成する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電トランスを示す斜視図である。
【図２】図１の圧電トランスを示すもので、（ａ）は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ｂ）は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の圧電トランスを作製する際のグリーンシートの積層を説明する分解斜視図である。
【図４】ＡＤコンバータを示す回路図である。
【図５】従来のローゼン型圧電トランスを示す斜視図である。
【図６】圧電基板の角部を示すもので、（ａ）は角部での電極厚みが薄くなった状態を示す断面図、（ｂ）は圧電基板の角部を研磨した断面図、（ｃ）は圧電基板の角部に電極の盛り上がりを形成した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
２０・・・圧電基板
２１、２３・・・電圧入力部
２２・・・電圧出力部
２５ａ、２５ｂ・・・入力部用内部電極
２７ａ、２７ｂ・・・出力部用内部電極
２９ａ、３１ａ・・・圧電体層
３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ・・・ビアホール導体
３５ａ、３５ｂ・・・出力部用側面電極
３７ａ、３７ｂ・・・入力部用外部電極
３９ａ、３９ｂ・・・出力部用外部電極

Claims

両主面が長方形状の圧電基板の長さ方向に、第１の電圧入力部と、電圧出力部と、第２の電圧入力部とを順次形成し、前記電圧出力部における前記圧電基板内に、４以上の出力部用内部電極を厚み方向に所定間隔を置いて設けるとともに、前記電圧出力部における前記圧電基板の側面に、前記出力部用内部電極に交互に接続する一対の出力部用側面電極を設け、さらに、前記電圧出力部における前記圧電基板の両主面にそれぞれ出力部用外部電極を設け、前記出力部用外部電極と、該出力部用外部電極に最も近い前記出力部用内部電極とをビアホール導体により接続してなり、前記圧電基板の幅方向に縦振動することを特徴とする圧電トランス。
前記第１および第２の電圧入力部のそれぞれにおける前記圧電基板内に、一対の入力部用内部電極を厚み方向に所定間隔を置いて設けるとともに、前記第１および第２の電圧入力部のそれぞれにおける圧電基板の両主面に、それぞれ入力部用外部電極を設けてなり、前記入力部用外部電極と前記入力部用内部電極とをビアホール導体により接続してなることを特徴とする請求項１記載の圧電トランス。
前記一対の入力部用内部電極間の圧電体層、および前記出力部用内部電極間の圧電体層が厚み方向に分極され、前記電圧出力部の隣設する前記圧電体層の分極方向が逆であることを特徴とする請求項１または２記載の圧電トランス。
前記圧電基板の幅方向振動で基本波振動することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の圧電トランス。
前記ビアホール導体が振動の節に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の圧電トランス。
降圧用であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載の圧電トランス。
交流電圧を直流電圧に変換する１次側整流回路と、前記直流電圧を高周波交流電圧に変換するとともに、該高周波交流電圧を降圧する発振回路と、降圧された前記高周波交流電圧を直流電圧に変換する２次整流回路とを具備するＡＤコンバータであって、前記発振回路内に、請求項１乃至６のうちいずれかに記載の圧電トランスを有することを特徴とするＡＤコンバータ。