(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電変圧器であって、
第１の機能部分（３）と第２の機能部分（２）とを含み、第１の主面と、第１の主面に対向する第２の主面と、第１の主面および第２の主面を繋ぐ側面とを有する本体（１）を備えており、
前記第１および第２の機能部分（２，３）は前記本体（１）の表面に配置された第１および第２の外部電極（６，７，９，１０）を各々有しており、
前記第２の機能部分（２）は、当該機能部分の第２の外部電極（６，７）に接続された、前記本体（１）に配置された内部電極（４，５）を有しており、
前記第１の機能部分の第１の外部電極（９）は前記第２の機能部分の前記内部電極（４，５）と平行に配置されており、
前記第１の機能部分（３）の前記第１の外部電極（９）と前記第２の機能部分（２）のそれぞれの前記第２の外部電極（６，７）との間の最低間隔は、前記第１の機能部分（３）の前記第１の外部電極（９）と当該外部電極の方を向いた前記第２の機能部分（２）の末端の内部電極（４，５）との間の間隔よりも大きくなっており、
前記第１の機能部分（３）の前記第１の外部電極（９）は前記本体（１）の第１の主面に配置され、
前記第２の機能部分（２）の前記第２の外部電極（６，７）は、前記第１の主面とは異なる前記本体（１）の側面に配置され、
前記第１の機能部分（３）は内部電極を有さず、
前記本体（１）は、前記第１の主面側に位置する末端の誘電性層（８）を含んでおり、前記末端の誘電性層（８）は前記第２の機能部分（２）の末端の内部電極（４）を覆い、前記第１の機能部分（３）の前記第１の外部電極（９）が前記末端の誘電性層（８）上に配置され、
第２の機能部分（２）は、第１の機能部分（３）を環状に取り囲んでいる、圧電変圧器。
【請求項２】
前記両方の機能部分（２，３）では横方向平面で振動を励起可能である、請求項１に記載の圧電変圧器。
【請求項３】
前記第２の機能部分（２）の前記外部電極（６，７）は前記本体（１）の側面に限定されている、請求項１に記載の圧電変圧器。
【請求項４】
前記第２の機能部分（２）の前記外部電極（６，７）のうちの少なくとも１つは、前記本体（１）の側面の端部を超えて延びる少なくとも１つの領域を有している、請求項１に
記載の圧電変圧器。
【請求項５】
前記両方の機能部分（２，３）は、少なくとも部分的に前記本体（１）の第２の主面に配置された１つの共通の外部電極（７′，１０）を有している、請求項１から４までのいずれかに記載の圧電変圧器。
【請求項６】
前記第１の機能部分（３）は、前記本体（１）の第２の主面に配置された第２の外部電極（１０）を有しており、
前記第１の機能部分（３）の前記第２の外部電極（１０）と前記第２の機能部分（２）のそれぞれの前記外部電極（６，７）との間の最低間隔は、前記第１の機能部分（３）の前記第２の外部電極（１０）と当該外部電極の方を向いた前記第２の機能部分（２）の末端の内部電極（４，５）との間の間隔よりも大きくなっている、請求項１から５までのいずれかに記載の圧電変圧器。
【請求項７】
前記内部電極（４，５）は少なくとも前記第１の機能部分（３）の前記第１の外部電極（９）と向かい合う領域に切欠きを有している、請求項１から６までのいずれかに記載の圧電変圧器。
【請求項８】
前記末端の誘電性層（８）は、連続する２つの極性の異なる前記内部電極（４，５）の間に配置された層よりも薄く構成されている、請求項１に記載の圧電変圧器。
【請求項９】
前記末端の誘電性層（８）の材料は前記本体（１）の他の誘電性層の材料とは異なっている、請求項１から８までのいずれかに記載の圧電変圧器。
【請求項１０】
前記第１の機能部分（３）は、当該部分の前記第１の外部電極（９）と向かい合い、当該外部電極と導電接続された、前記末端の誘電性層（８）で覆われた内部電極（９′）を含んでいる、請求項１から９までのいずれかに記載の圧電変圧器。
【請求項１１】
前記第１の機能部分（３）は前記第２の機能部分（２）で取り囲まれている、請求項１から１０までのいずれかに記載の圧電変圧器。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
米国特許出願公開第６，３４６，７６３Ｂ１号明細書および特開２００１−０６０７３０公報から圧電変圧器がそれぞれ公知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
解決されるべき課題は、絶縁破壊強さの高い圧電変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
第１および第２の機能部分を含む本体を備える圧電変圧器が提供される。各々の機能部分は、本体の表面に配置された外部電極を有している。第１の部分は例えば変圧器の出力部分であり、第２の部分は入力部分であり、またはその逆である。各機能部分は、例えば絶縁部分によって互いに機械的に連結されている。
【０００４】
入力部分には交流電圧が印加され、そこで圧電効果に基づいて機械的な変形を惹起する。この変形は、出力部分の各電極の間に電位差を引き起す。場合により変圧器の構造に依存して決まる変圧率だけ入力電圧と異なっている出力電圧が、出力部分から取りだされる。
【０００５】
第２の機能部分は、当該部分の外部電極に接続された、本体に配置された内部電極を有している。第１の機能部分の第１の外部電極は、第２の機能部分の内部電極と平行に配置されている。第１の機能部分の第１の外部電極と、第２の機能部分のそれぞれの外部電極との間の最低間隔は、第１の機能部分の第１の外部電極と、当該外部電極の方を向いた第２の機能部分の末端の内部電極との間の間隔よりも大きくなっている。
【０００６】
このように、両方の機能部分の外部電極の間の間隔は格別に広く選択されており、それにより、電気的な絶縁破壊にとって決定的に重要な表面の沿面距離も、両方の変圧器部分の導電性構造の間の最低間隔に比べて広くなる。したがって、変圧器の小型の設計サイズで、高い絶縁破壊強さを実現することができる。
【０００７】
本体は、好ましくはセラミックを含む多数の誘電性層を含んでいる。誘電性層は、圧電特性を有している。１つの内部電極は、（第２の機能部分で）２つの誘電性層の間に配置されている。第１の機能部分では、連続する誘電性層が、当該機能部分のそれぞれの外部電極の間に配置された誘電性層複合体を形成している。この層複合体は内部電極を含んでいないのが好ましい。
【０００８】
第１の機能部分は、第２の機能部分で取り囲まれているのが好ましい。
両方の機能部分では横方向平面で、すなわち各機能部分の電極に対して平行に、音響振動を励起可能である。
【０００９】
第１の機能部分の第１の外部電極は、１つの態様では、本体の第１の主面に配置されている。第１の機能部分は、本体の第２の主面に配置されているのが好ましい第２の外部電極を有している。第１の機能部分の第２の外部電極と、第２の機能部分のそれぞれの外部電極との間の最低間隔は、第１の機能部分の第２の外部電極と、当該外部電極の方を向いた第２の機能部分の末端の内部電極との間の間隔よりも大きくなっている。
【００１０】
第２の機能部分の外部電極は、少なくとも部分的に本体の側面に配置されているのが好
ましい。この外部電極は本体の側面に限定されているのが好ましい。この場合、第１の機能部分の第１の外部電極と、第２の機能部分のそれぞれの外部電極との間の距離が格別に広くなる。
【００１１】
これに代えて、第２の機能部分の外部電極のうちの少なくとも１つは、本体の側面の端部を超えて延びる、すなわち本体の主面の縁部領域に配置された、少なくとも１つの領域を有することができる。
【００１２】
各機能部分は、１つの態様では、少なくとも部分的に本体の第２の主面に配置された、１つの共通の外部電極を有している。
【００１３】
第２の機能部分の内部電極は、１つの好ましい態様では、少なくとも１つの（第１の機能部分の第１の外部電極と向かい合う）領域に、切欠きまたは開口部を有している。第１の機能部分の少なくとも１つの外部電極は、１つの態様では、第２の機能部分のどの内部電極ともオーバーラップしていない。
【００１４】
第１の部分の第１の外部電極の方を向いた、第２の機能部分の末端の内部電極は、アース電極として設けられていてよい。これに代えて、末端の内部電極は信号電極であってもよい。
【００１５】
第２の機能部分の内部電極は第１および第２の内部電極を含んでおり、例えば第２の内部電極はアースと接続されている。第２の内部電極は、これと向かい合う第１の内部電極の開口部よりも小さいのが好ましい開口部をそれぞれ有している。これに代えて、第１および第２の内部電極の開口部は等しく選択されていてもよい。
【００１６】
本体は、第１の機能部分の第１の外部電極が配置された電気絶縁性の末端の層を含んでいるのが好ましい。この末端の層は、第２の機能部分の末端の電極を覆っているのが好ましい。
【００１７】
末端の層は、１つの態様では、第２の機能部分の連続する２つの極性の異なる内部電極の間に配置された層よりも薄く構成されている。
【００１８】
末端の層は、１つの態様では、圧電特性を有している。この場合、この層は、電気機械エネルギーの変換のために重要な第１の機能部分の有効容積を広げるために利用することができる。
【００１９】
電気絶縁性の、ただし圧電性ではない末端の層も考慮の対象となる。このとき末端の層の材料は、本体の他の誘電性層の材料とは異なっている。例えばガラス含有またはＳｉＯ２含有の末端の層が好ましい。
【００２０】
これに代えて、末端の層の材料は他の誘電性層と同じに選択されていてもよい。
第１の機能部分は、１つの態様では、当該部分の第１の外部電極に向かい合い、末端の層に配置されたスルーホールコンタクトを介してこれと導電接続された内部電極を含んでいる。末端の層は、第１の機能部分の内部電極と第１の外部電極との間に配置されている。
【００２１】
本体は基本的に任意の、例えば円形、楕円形、正方形、長方形、または多角形の断面を有することができる。
【００２２】
次に、縮尺に忠実ではない模式的な図面を参照しながら、圧電変圧器について説明する
。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の機能部分の外部電極が配置された末端の層を備える第１の変圧器を示すさまざまな図面である。
【図２】各機能部分が１つの共通の外部電極を有している変圧器を示す断面図である。
【図３】第２の機能部分の外部電極が側面に限定されている変圧器を示す断面図である。
【図４】第１の機能部分の外部電極が、それぞれの末端の層で覆われた内部電極と導電接続されている変圧器を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、圧電変圧器を断面（上）として、ならびに第１および第２の金属被覆平面の平面図（中央と下）として示している。
【００２５】
圧電変圧器は、断面が円形である第１の機能部分３と、第２の機能部分２とを含む本体１を有している。第２の機能部分２は、第１の機能部分３を環状に取り囲んでいる。
【００２６】
第１の機能部分３は外部電極９，１０を有しており、第２の機能部分２は外部電極６，７を有している。第１の機能部分３の第１の外部電極９は上側の主面に配置されており、第１の機能部分３の第２の外部電極１０は下側の主面に配置されている。外部電極６，７は、本体１の互いに向かい合う側面に配置されている。外部電極７は、図１では第２の機能部分２の第２の内部電極５と実質的に同じに構成された、下側の主面に配置された領域７′を有している。
【００２７】
外部電極６，７，９，１０はそれぞれ接続線１１と接続されている。接続線ははんだ接合されているか、または外部電極に圧着されていてよい。これ以外の接続方式も可能である。
【００２８】
本体は複数の圧電層を含んでおり、これらの間に第１および第２の金属被覆平面が交互に配置されている。それぞれの圧電層または圧電層複合体の分極方向Ｐは、矢印で図示されている。
【００２９】
それぞれの第１の金属被覆平面には、第２の機能部分の第１の内部電極４が構成されており、それぞれの第２の金属被覆平面には、第２の機能部分２の第２の内部電極５が構成されている。内部電極４，５は異なる極性を有している。
【００３０】
第１の内部電極４は、第２の機能部分の第１の外部電極６とそれぞれ導電接続されており、当該機能部分の第２の外部電極７からは間隔を置いている。第２の内部電極５は、第２の機能部分の第２の外部電極７とそれぞれ導電接続されており、当該機能部分の第１の外部電極６からは間隔を置いている。
【００３１】
第１の機能部分の上側の外部電極９と、第２の機能部分のそれぞれの外部電極６，７との間の間隔は、外部電極９と、第２の機能部分の一番上の内部電極４との間の間隔よりも大きい。
【００３２】
各々の第１の内部電極４は開口部４１を有しており、各々の第２の内部電極５は（図１の態様では若干これよりも小さい）開口部５１を有している。
【００３３】
本体１は、第２の機能部分４の末端の（一番上の）内部電極４を全面的に覆う、末端の誘電性層８を含んでいる。層８は、２つの内部電極４，５の間に配置されたそれぞれの圧電層よりも小さい厚みを有している。
【００３４】
第１の機能部分３の第１の外部電極９は、末端の層８の上面に配置されている。
図２から図４には、上述した圧電変圧器の考えられる別の実施形態が説明されている。
【００３５】
図２に示す態様では、変圧器の両方の機能部分２，３は、本体１の下側の主面に配置された１つの共通の外部電極１０を有している。この場合、両方の機能部分の外部電極７および１０の間の電気接続は、本体１の表面で具体化されている。当初は相互に接続されていない外部電極７，１０（図１参照）を外部で、すなわち本体１の範囲外で、互いに導電接続することも可能である。
【００３６】
図３に示す態様では、第２の機能部分２の内部電極５を覆う、別の末端の誘電性層８が設けられている。第１の機能部分３の第２の外部電極１０は、下側の末端の層８の下面に配置されている。第１の機能部分の下側の外部電極１０と、第２の機能部分のそれぞれの外部電極６，７との間の間隔は、外部電極１０と、第２の機能部分の一番下の内部電極５との間の間隔よりも広い。第１の機能部分の上側の外部電極９と、第２の機能部分のそれぞれの外部電極６，７との間の間隔については、図１の説明が当てはまる。
【００３７】
図４に示す態様では、第１の機能部分３に、第１の外部電極９と導電接続された内部電極９′と、第２の外部電極１０と導電接続された内部電極１０′とが設けられている。外部電極９，１０と内部電極９′，１０′との電気接続の目的のために、それぞれの末端の層８はスルーホールコンタクトされている。
【００３８】
主として本体１の側面に配置された外部電極６，７は、上側および下側の主面の縁部領域に配置された領域６′，７′を有している。
【符号の説明】
【００３９】
１  本体、２  第２の機能部分、３  第１の機能部分、４  第１の内部電極、４１  開口部、５  第２の内部電極、５１  開口部、６，７  第２の機能部分２の外部電極、６′，７′  本体１の主面に位置している外部電極６，７の領域、８  末端の層、９，１０  第１の機能部分３の外部電極、９′，１０′  第１の機能部分３の内部電極、１１  接続線、Ｐ  圧電層の分極方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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