(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極とを有する圧電トランス部材と、前記圧電トランス部材を直接に配置した基板と、絶縁性のシートとを含み、前記基板は少なくとも１つの切欠部を前記圧電トランス部材に対応する位置に有し、前記圧電トランス部材及び前記基板を前記切欠部に対応した位置で前記シートにより覆って一体化し固定したことを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】
電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極とを有する圧電トランス部材と、前記圧電トランス部材を可撓性の絶縁板を介して配置した基板と、絶縁性のシートとを含み、前記基板は少なくとも１つの切欠部を前記圧電トランス部材に対応する位置に有し、前記圧電トランス部材、前記基板、及び前記絶縁板を前記切欠部に対応した位置で前記シートにより覆って一体化し固定したことを特徴とする圧電トランス。
【請求項３】
電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極を有する圧電トランスと、前記圧電トランスを直接に配置しこれを駆動及び制御する回路基板と、絶縁性のシートとを含み、前記回路基板は少なくとも１つの切欠部を前記圧電トランスに対応する位置に有し、前記圧電トランス及び前記回路基板を前記切欠部に対応した位置で前記シートにより覆って一体化し固定したことを特徴とする圧電トランス電源。
【請求項４】
電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極を有する圧電トランスと、前記圧電トランスを可撓性の絶縁板を介して配置しこれを駆動及び制御する回路基板と、絶縁性のシートとを含み、前記回路基板は少なくとも１つの切欠部を前記圧電トランスに対応する位置に有し、前記圧電トランス、前記回路基板、及び前記絶縁板を前記切欠部に対応した位置で前記シートにより覆って一体化し固定したことを特徴とする圧電トランス電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電トランス及び圧電トランス電源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電振動子矩形板から成る圧電トランス振動子を用いた圧電トランスが知られている。
【０００３】
図７を参照して、この種の圧電トランス１は、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータとして応用され、駆動回路２、制御回路３、及び帰還回路４からなる電子電源回路に接続されて圧電トランス電源を構成することが知られている。ここで図示されている圧電トランス電源は、ＶinがＤＣ（直流）の入力を受け、Ｖout がＡＣ（交流）の出力を生成する圧電トランス式インバータである。
【０００４】
現在、圧電トランスに用いる振動子としてセラミックやニオブ酸リチウム単結晶を用いることが多く、一般的な構造としては、図８（ａ）の概略図に示すように圧電振動子１１の表面あるいは側面にそれぞれ電力を入力、出力できる入力電極１２ａ，１２ｂと出力電極１３が形成されて圧電トランス部材とし、電力の取り出しは、前記圧電トランス部材に形成された電極にリード線１２ｃ，１２ｄ，１３ｃを直接半田付けするか、図８（ｂ）に示すようにバネ状の導体４４で取り出す方法が一般的であった。
【０００５】
さらに図９に示す圧電トランス及び圧電トランス電源では、圧電セラミック矩形板１１に入力用電極１２ａ，１２ｂと出力用電極１３とを設けてなる圧電トランス部材を、線状導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃを設けてなる可撓性の絶縁板１７を介して回路基板１４に固定すると共に、高圧を絶縁するためにケース１５を覆い被せている（特願平８−１５５８２５号参照）。
【０００６】
また、より低背、低コストを図るために、図１０のようにケースの代わりに絶縁性のシートとして熱収縮性チューブ５８ａ，５８ｂを用いることも提案されている（特願平８−１６２２４２号参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に圧電トランスは、信頼性が高く、小形化、低背化、低コスト化の要求が非常に強いが、従来の圧電トランス及び圧電トランス電源の構成では、信頼性と小形、低背、低コストを両立することが難しいという欠点があった。
【０００８】
詳しく述べると、図１０に示したように絶縁性のシートを用いて圧電トランス部材と基板とを一体化し固定すると、ケースを用いて固定した場合と比較して、ケースの厚みの分だけかなりの低背化が図れるが、信頼性の点、特に基板の長手方向の衝撃に弱くなってしまい、車載等のより高信頼性を要求されるような場合には、要求条件を満足できないという欠点があった。
【０００９】
このように、従来の圧電トランス及び圧電トランス電源では、信頼性と小形、低背、低コスト化の市場要求を十分に満たすことは非常に困難であるという欠点があった。
【００１０】
それ故に本発明の技術的課題は、小形、低背化を図っても高信頼性を十分に満足し、しかも低コストの圧電トランス及び圧電トランス電源を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極とを有する圧電トランス部材と、前記圧電トランス部材を直接に配置した基板と、絶縁性のシートとを含み、前記基板は少なくとも１つの切欠部を前記圧電トランス部材に対応する位置に有し、前記圧電トランス部材及び前記基板を前記切欠部に対応した位置で前記シートにより覆って一体化し固定したことを特徴とする圧電トランスが得られる。
【００１２】
また本発明によれば、電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極とを有する圧電トランス部材と、前記圧電トランス部材を可撓性の絶縁板を介して配置した基板と、絶縁性のシートとを含み、前記基板は少なくとも１つの切欠部を前記圧電トランス部材に対応する位置に有し、前記圧電トランス部材、前記基板、及び前記絶縁板を前記切欠部に対応した位置で前記シートにより覆って一体化し固定したことを特徴とする圧電トランスが得られる。
【００１３】
また本発明によれば、電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極を有する圧電トランスと、前記圧電トランスを直接に配置しこれを駆動及び制御する回路基板と、絶縁性のシートとを含み、前記回路基板は少なくとも１つの切欠部を前記圧電トランスに対応する位置に有し、前記圧電トランス及び前記回路基板を前記切欠部に対応した位置で前記シートにより覆って一体化し固定したことを特徴とする圧電トランス電源が得られる。
【００１４】
また本発明によれば、電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極を有する圧電トランスと、前記圧電トランスを可撓性の絶縁板を介して配置しこれを駆動及び制御する回路基板と、絶縁性のシートとを含み、前記回路基板は少なくとも１つの切欠部を前記圧電トランスに対応する位置に有し、前記圧電トランス、前記回路基板、及び前記絶縁板を前記切欠部に対応した位置で前記シートにより覆って一体化し固定したことを特徴とする圧電トランス電源が得られる。
【００１５】
【作用】
本発明の圧電トランス及び圧電トランス電源を用いれば、基板あるいは回路基板に切欠部を設けることにより、長手方向の耐衝撃性を向上でき、高信頼性を十分確保し、同時に低背化、小形化、低コスト化が図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の圧電トランス及び圧電トランス電源の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
【実施例】
図１は本発明の第１の実施例に係る圧電トランスを示す斜視図である。図１に示す圧電トランスは圧電トランス部材を含んでいる。その圧電トランス部材は、圧電セラミック矩形板１１の内部に複数の内部電極を有し、前記内部電極と交互にそれぞれ電気的接続を持たせた１組即ち一対の外部電極即ち入力用電極１２ａ，１２ｂを圧電セラミック矩形板１１の両長辺側面に形成し、さらに圧電セラミック矩形板１１の短辺端面に出力用電極１３を形成したものである。ここで圧電セラミック矩形板１１の寸法は４０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍであり、ＰＺＴ系ラミックを用いて作られている。内部電極はＡｇ／Ｐｂの一体焼結により形成され、外部電極である入力用電極１２ａ，１２ｂ及び出力用電極１３はＡｇの焼き付けにて形成されている。
【００１８】
さらに引き出し用のリード１２１ａ，１２１ｂ，１３１を入力用電極１２ａ，１２ｂ及び出力用電極１３に夫々接続した後、幅方向両端に複数の切欠部２０ａ，２０ｂを形成した基板１９上にこの圧電トランス部材を直接にかつ切欠部２０ａ，２０ｂに対応するように配置する。しかる後に、これを絶縁性のシートを構成する熱収縮性チューブ１８に挿入し、かつその熱収縮性チューブ１８を切欠部２０ａ，２０ｂに対応させる。熱収縮性チューブ１８の長さは切欠部２０ａ，２０ｂの幅よりわずかに短いものとする。即ち、熱収縮性チューブ１８が絶縁性のシートを構成するものであり、かつ基板１９の切欠部２０ａ，２０ｂの幅はそのシートの幅よりわずかに広く作られている。
【００１９】
次に熱収縮性チューブ１８を加熱して収縮させ、これにより全体が一体化するように固定する。ここで、熱収縮性チューブ１８の収縮は、ドライヤーにより約１００℃の熱を加えることにより行うとよい。
【００２０】
図２は本発明の第２の実施例に係る圧電トランスを示す斜視図である。図２に示す圧電トランスの圧電トランス部材は、圧電セラミック矩形板１１の内部に複数の内部電極を有し、前記内部電極と交互にそれぞれ電気的接続を持たせた一対の外部電極即ち入力用電極１２ａ，１２ｂを圧電セラミック矩形板１１の両側面に形成し、さらに圧電セラミック矩形板１１の端面に出力用電極１３を形成したものである。ここで圧電セラミック矩形板１１の寸法は４０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍであり、ＰＺＴ系ラミックを用いて作られている。内部電極はＡｇ／Ｐｂの一体焼結により形成され、外部電極である入力用電極１２ａ，１２ｂ及び出力用電極１３はＡｇの焼き付けにて形成されている。
【００２１】
さらに内部に各々が絶縁された３つの線状導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有する可撓性の絶縁板（ＦＰＣ）１７を形成し、圧電トランス部材の入力用電極１２ａ，１２ｂ及び出力用電極１３を絶縁板１７の線状導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃに一対一に対応させて電気的に接続した後、幅方向両端に複数の切欠部２０ａ，２０ｂを形成した基板１９上にこの圧電トランス部材を絶縁板１７を介してかつ切欠部２０ａ，２０ｂに対応するように配置する。しかる後に、これを絶縁性のシートを構成する熱収縮性チューブ１８に挿入し、かつその熱収縮性チューブ１８を切欠部２０ａ，２０ｂに対応させる。この場合にも、基板１９の切欠部２０ａ，２０ｂの幅はそのシートの幅、即ち、熱収縮性チューブ１８の長さよりわずかに大きく作られる。
【００２２】
次に熱収縮性チューブ１８を加熱して収縮させ、圧電トランス部材と絶縁板１７とを覆い、これにより全体が一体化するように固定する。
【００２３】
図３は本発明の第３の実施例に係る圧電トランス電源を示す斜視図である。図３に示す圧電トランス電源は圧電トランス部材を含んでいる。その圧電トランス部材は、圧電セラミック矩形板１１の内部に複数の内部電極を有し、前記内部電極と交互にそれぞれ電気的接続を持たせた一対の外部電極即ち入力用電極１２ａ，１２ｂを圧電セラミック矩形板１１の両側面に形成し、さらに圧電セラミック矩形板１１の端面に出力用電極１３を形成したものである。ここで圧電セラミック矩形板１１の寸法は４０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍであり、ＰＺＴ系ラミックを用いて作られている。内部電極はＡｇ／Ｐｂの一体焼結により形成され、外部電極である入力用電極１２ａ，１２ｂ及び出力用電極１３はＡｇの焼き付けにて形成されている。
【００２４】
さらに入力用電極１２ａ，１２ｂ及び出力用電極１３を、リード線を用いて、複数の切欠部２２ａ，２２ｂを有する回路基板２１の電極に接続する。最後に絶縁性のシートを構成する熱収縮性チューブ１８に圧電トランス２２ａ，２２ｂと回路基板２１を挿入して切欠部２２ａ，２２ｂに対応させ、熱収縮性チューブ１８を加熱して収縮させ、圧電トランス部材及び回路基板２１を一体化するように固定する。ここで、圧電トランス電源の全体の厚さは、２．５ｍｍであり、従来の１／２の厚みである。この場合、回路基板２１の切欠部２２ａ，２２ｂの幅はそのシートの幅、即ち、熱収縮性チューブ１８の長さよりわずかに大きく作られる。
【００２５】
図４は本発明の第４の実施例に係る圧電トランス電源を示す斜視図である。図４に示す圧電トランス電源の圧電トランス部材は、圧電セラミック矩形板１１の内部に複数の内部電極を有し、前記内部電極と交互にそれぞれ電気的接続を持たせた一対の外部電極即ち入力用電極１２ａ，１２ｂを圧電セラミック矩形板１１の両側面に形成し、さらに圧電セラミック矩形板１１の端面に出力用電極１３を形成したものである。ここで圧電セラミック矩形板１１の寸法は４０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍであり、ＰＺＴ系ラミックを用いて作られている。内部電極はＡｇ／Ｐｂの一体焼結にて形成され、入力用電極１２ａ，１２ｂ及び出力用電極１３はＡｇの焼き付けにて形成されている。
【００２６】
さらに内部に各々が絶縁された３つの線状導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有する可撓性の絶縁板（ＦＰＣ）１７を形成し、圧電トランス部材の入力用電極１２ａ，１２ｂ及び出力用電極１３を絶縁板１７の線状導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃに一対一で対応しさせて電気的に接続し、さらに幅方向両端に複数の切欠部２２ａ，２２ｂを有する回路基板２１の電極に接続した。最後にこれを絶縁性のシートを構成する熱収縮性チューブ１８に挿入して切欠部２２ａ，２２ｂに対応させ、熱収縮性チューブ１８を加熱して収縮させ、圧電トランス部材及び回路基板２１を一体化するように固定した。この場合にも、回路基板２１の切欠部２２ａ，２２ｂの幅はそのシートの幅、即ち、熱収縮性チューブ１８の長さよりわずかに大きく作られる。
【００２７】
また図１〜図４のいずれの構成にあっても、図５に示す変形実施例のように、圧電トランスの振動節点近傍を熱収縮性チューブ５８ａ，５８ｂで覆い固定することが可能である。ここで用いた圧電トランスは１波長モードで駆動しているため、振動節点は圧電トランスの長さ方向の両端から、それぞれ１／４の寸法であり、２カ所存在する。したがって、これらの振動節点に対応して複数の切欠部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを設けるとよい。
【００２８】
さらに図６に示した変形実施例のように、圧電トランス振動子の長さ方向の半分の一方の領域を入力電極とし厚み方向に分極し、残りの一方に端面から１／４の長さの線状に出力電極を形成し、領域を２分割し、反対向きに分極した構成の場合は、高圧が出力される出力電極を振動節点で熱収縮性チューブにより、可撓性の絶縁板や回路基板と固定、一体化できるため、信頼性も高い。
【００２９】
ここで圧電トランス電源の代表例の特性を表２に示す。評価に用いた圧電トランスは、一体積層品（１０層）であり、負荷にはφ２ｍｍ×２００ｍｍの冷陰極管を用いた。表１には、従来の切欠部をもたない回路基板と本発明の切欠部有する回路基板の衝撃試験の結果を示す。本発明の構成とすることにより、回路基板の長さ方向の耐衝撃性が向上することがわかる。また表２にエージング結果を示すが１０００時間後に特性の劣化は確認できない。
【００３０】
【表１】
0003705557.tif 000002
【００３１】
【表２】
0003705557.tif 000003
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電トランス及び圧電トランス電源を用いれば、基板あるいは回路基板に切欠部を設けることにより、カバー用絶縁シートを安定に固定できるため、長さ方向の耐衝撃性を向上でき、信頼性を十分確保しながら、容易に低背化を図ることができ、生産コストを低減出来ることから実用的効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る圧電トランスを示す斜視図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る圧電トランスを示す斜視図。
【図３】本発明の第３の実施例に係る圧電トランス電源を示す斜視図。
【図４】本発明の第４の実施例に係る圧電トランス電源を示す斜視図。
【図５】本発明の変形実施例に係る圧電トランス電源を示す斜視図。
【図６】本発明の他の変形実施例に係る圧電トランス電源を示す斜視図。
【図７】一般的な圧電トランス電源の構成を示すブロック図。
【図８】従来の圧電トランスを示す斜視図。
【図９】従来の圧電トランス電源の一例の分解斜視図。
【図１０】従来の圧電トランス電源の他例の斜視図。
【符号の説明】
１１    圧電セラミック矩形板
１２ａ，１２ｂ    入力用電極
１３，６３，６４，６５    出力用電極
２１    回路基板
１９    基板
１５    ケース
１６ａ〜ｃ    線状導体
１７    可撓性の絶縁板（ＦＰＣ）
１８    熱収縮性チューブ
５８ａ，５８ｂ    熱収縮性チューブ
１２１ａ，１２１ｂ，１３１    リード線
２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ    切欠部
【図１】
0003705557.tif 000004
【図２】
0003705557.tif 000005
【図３】
0003705557.tif 000006
【図４】
0003705557.tif 000007
【図５】
0003705557.tif 000008
【図６】
0003705557.tif 000009
【図７】
0003705557.tif 000010
【図８】
0003705557.tif 000011
【図９】
0003705557.tif 000012
【図１０】
0003705557.tif 000013