(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両主面が長方形状の圧電基板の長さ方向に、電圧入力部、電圧出力部、電圧入力部をこの順で配置し、前記電圧入力部における圧電基板内に、一対の入力部用内部電極層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圧電基板内に、３以上の出力部用内部電極層を厚み方向に所定間隔を置いて設け、前記圧電基板の主面の幅方向に半周期となるような振動で縦振動することを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】
電圧入力部における圧電基板の側面に、一対の入力部用内部電極層にそれぞれ接続する一対の入力部用第１外部電極が設けられるとともに、電圧出力部における圧電基板の側面に、３以上の出力部用内部電極層に交互に接続する一対の出力部用第１外部電極が設られていることを特徴とする請求項１記載の圧電トランス。
【請求項３】
電圧入力部、電圧出力部における圧電基板の両主面に、それぞれ入力部用第２外部電極、出力部用第２外部電極が形成され、該入力部用第２外部電極、出力部用第２外部電極が、それぞれ入力部用第１外部電極、出力部用第１外部電極に接続されていることを特徴とする請求項２記載の圧電トランス。
【請求項４】
電圧出力部における出力部用第１外部電極と、該出力部用第１外部電極と電気的に絶縁されている出力部用内部電極層との間隔をＬ、対向して形成された一対の出力部用内部電極層の間隔をｔとした時、ｔ／２≦Ｌ≦３ｔ／２を満足することを特徴とする請求項２または３記載の圧電トランス。
【請求項５】
一対の入力部用内部電極層間の圧電体層、出力部用内部電極層間の圧電体層が厚み方向に分極され、電圧出力部における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乃至４のうちいずれかに記載の圧電トランス。
【請求項６】
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。
【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、電磁トランスと比べて、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３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。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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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）。
【００１７】
しかしながら、このような積層型の圧電トランスでは、上下の内部電極層を交互ずらして、一対の外部電極に交互に接続しており、外部電極と間隔を置いて形成された内部電極層が存在しており、このように間隔を置いて形成することにより、外部電極と内部電極層とを電気的に絶縁していた。従って、内部電極層が存在しない無電極部では、圧電トランスの入力および出力に寄与せず、その分だけ大型化するという問題があった。
【００１８】
また、圧電体層がセラミックである場合には、分極という作業が必要になるが、無電極部の長さが圧電体層の厚みよりも薄くなると、分極時に内部電極層と外部電極との間に非常に高い電場が印加され、絶縁破壊が生じる場合があるという問題があった。
【００１９】
特に、電圧入力部はインピーダンスを上げるために圧電体層の厚みが電圧出力部より厚くなっており、分極時に印加される電場が高くならざるを得ないため、外部電極と内部電極層との間の無電極部を大きく取らざるを得ず、その結果駆動に寄与する部分が極端に少なくなるという問題があった。
【００２０】
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、小型化を達成できる圧電トランスを提供することを目的とする。
【００２１】
【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、電圧入力部、電圧出力部、電圧入力部をこの順で配置し、前記電圧入力部における圧電基板内に、一対の入力部用内部電極層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圧電基板内に、３以上の出力部用内部電極層を厚み方向に所定間隔を置いて設け、前記圧電基板の主面の幅方向に半周期となるような振動で縦振動することを特徴とする。
【００２２】
このような構成を採用することにより、電圧入力部には、一対の入力部用内部電極層しか存在しないため、電圧入力部の一平面全体に入力部用内部電極層を形成することができ、電圧入力部における一平面に入力部用内部電極層が形成されていない無電極部を形成する必要がなく、全面で駆動することが可能となる。
【００２３】
また、焼結後の磁器は焼成時にそりが生じるが、表層圧電体層の表面を研摩することにより、上下面の平行を出し、保持をし易くできる。この後、表層圧電体層の表面に外部電極を形成することもできる。
【００２４】
即ち、電圧入力部における圧電基板の側面に、一対の入力部用内部電極層にそれぞれ接続する一対の入力部用第１外部電極を設けるとともに、電圧出力部における圧電基板の側面に、３以上の出力部用内部電極層に交互に接続する一対の出力部用第１外部電極を設け、さらに、電圧入力部、電圧出力部における圧電基板の両主面に、それぞれ入力部用第２外部電極、出力部用第２外部電極を形成し、該入力部用第２外部電極、出力部用第２外部電極を、それぞれ入力部用第１外部電極、出力部用第１外部電極に接続する場合には、電圧入力部における一平面の全面に入力部用内部電極層を形成し、一対の入力部用内部電極層にそれぞれ一対の入力部用第１外部電極を接続することができ、これにより、電圧入力部に無電極部を形成する必要がなく、全面で駆動することができるとともに、小型化を達成できる。
【００２５】
さらに、特に、分極時に高い電圧を印加する必要がある電圧入力部には、無電極部を形成する必要がないため、分極時に高い電場が印加されたとしても、絶縁破壊が生じることがない。
【００２６】
そして、一対の入力部用内部電極層間の圧電体層、出力部用内部電極層間の圧電体層が厚み方向に分極され、電圧出力部における隣設する前記圧電体層の分極方向が逆であり、主面の幅方向に対して基本波モードで縦振動させることにより、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に対して縦振動する振動（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
本発明の圧電トランスは、基本波モードで作動するものである。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。
【００３１】
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。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、それぞれ入力部用第２外部電極、出力部用第２外部電極を形成することにより、これらの入力部用第２外部電極、出力部用第２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。また、振動の節が圧電基板の幅中央であって長さ方向に形成され、この振動の節に対応する外部電極の部分を固定したり、この部分にリード線等を接続することができる。
【００３２】
さらに、本発明の圧電トランスでは、電圧出力部における出力部用第１外部電極と、該出力部用第１外部電極と電気的に絶縁されている出力部用内部電極層との間隔をＬ、対向して形成された一対の出力部用内部電極層の間隔をｔとした時、ｔ／２≦Ｌ≦３ｔ／２を満足することが望ましい。
【００３３】
このように、出力部用第１外部電極と出力部用内部電極層との間隔をＬを制御することで、即ち、電圧出力部における無電極部の幅を制御することにより、電圧出力部における分極時の絶縁破壊をも防止することが可能となる。
【００３４】
【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における圧電基板２０内に、一対の入力部用内部電極層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、３以上の出力部用内部電極層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。
【００３５】
即ち、電圧入力部２１は、一対の入力部用内部電極層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、出力部用内部電極層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。
【００３６】
電圧入力部２１、２３における圧電基板２０の側面には、一対の入力部用内部電極層２５ａ、２５ｂにそれぞれ接続する一対の入力部用第１外部電極３３ｂ、３３ａが形成され、電圧出力部２２における圧電基板２０の側面には、出力部用内部電極層２７ａ、２７ｂに交互に接続する一対の出力部用第１外部電極３５ａ、３５ｂが形成されている。
【００３７】
即ち、出力部用内部電極層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、出力部用内部電極層２７ａの端部は、出力部用第１外部電極３５ａと電気的に接続され、出力部用内部電極層２７ｂの端部は、出力部用第１外部電極３５ｂと接続されている。
【００３８】
また、一対の入力部用内部電極層２５ａ、２５ｂ、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の側面に露出しており、入力部用内部電極層２５ａが上方に延設された入力部用第１外部電極３３ｂに接続され、入力部用内部電極層２５ｂが下方に延設された入力部用第１外部電極３３ａに接続されている。
【００３９】
そして、図２（ｃ）に示すように、電圧出力部２２における出力部用第１外部電極３５ａ、３５ｂと、出力部用第１外部電極３５ａ、３５ｂと電気的に絶縁されている出力部用内部電極層２７ｂ、２７ａ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層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。
【００４０】
これは、出力部用第１外部電極３５ａ、３５ｂと出力部用内部電極層２７ｂ、２７ａとの間隔Ｌが、上記範囲を満足する場合には、電圧出力部２２における分極時の絶縁破壊を防止することができるからである。一方、間隔Ｌがｔ／２よりも小さい場合には分極時における耐電圧が低下する傾向にあり、３ｔ／２よりも大きい場合には、無電極部が大きくなり、駆動に寄与しない部分が大きくなり、振動を電圧に変化する部分が小さくなるため、効率が低下するからである。
【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、それぞれ入力部用第２外部電極３７ａ、３７ｂ、出力部用第２外部電極３９ａ、３９ｂが形成されており、入力部用第２外部電極３７ａ、３７ｂ、出力部用第２外部電極３９ａ、３９ｂが、それぞれ入力部用第１外部電極３３ｂ、３３ａ、出力部用第１外部電極３５ｂ、３５ａに接続されている。
【００４２】
一対の入力部用内部電極層２５ａ、２５ｂ間の圧電体層２９ａ、出力部用内部電極層２７ａ、２７ｂ間の圧電体層３１ａが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、主面の幅方向に対して縦振動するものであり、基本波モード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、また内部電極層としてＡｇ／Ｐｄを用い、ＰＺＴ系圧電材料からなるグリーンシート上に、電圧入力部２１、２３及び電圧出力部２２用の内部電極パターン形状にＡｇ／Ｐｄペーストをスクリーン印刷し、このような内部電極パターンが形成されたグリーンシートを６層積層し、その上に内部電極パターンが形成されていないグリーンシートを積層し、この積層成形体を焼成する。
【００４５】
この後、両主面の表層の圧電体層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し、第２外部電極３７ａ、３７ｂ、３９ａ、３９ｂを形成すると同時に、圧電基板２０側面に電極ペーストを塗布して焼き付け、第１外部電極３３ａ、３３ｂ、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】
第１外部電極３３ａ、３３ｂ、３５ａ、３５ｂは、例えば、Ａｇ粉末とガラスからなるペーストをスクリーン印刷し、焼成して形成してもよい。また、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言うまでもない。
【００４９】
本発明の圧電トランスでは、電圧入力部２１、２３の入力部内部用電極層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層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層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層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。特に、節Ａで各電極の中央部を保持することが望ましい。
【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】
【実施例】
実施例１として、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、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６枚積層し、その上に内部電極パターンが形成されていないグリーンシートを積層した後、焼成した。
【００５６】
電圧入力部２１、２３では、圧電体層２９ａが１層、入力部用内部電極層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、出力部用内部電極層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。
【００５７】
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り、第２外部電極３７ａ、３７ｂ、３９ａ、３９ｂを形成すると同時に、側面部に電極ペーストを塗布して焼き付けることにより第１外部電極３３ａ、３３ｂ、３５ａ、３５ｂを形成し、入力部用第１外部電極３３ａと入力部用内部電極層２５ｂ、入力部用第１外部電極３３ｂと入力部用内部電極層２５ａ、出力部用第１外部電極３５ａと出力部用内部電極層２７ａ、出力部用第１外部電極３５ｂと出力部用内部電極層２７ｂの導通をとった。
【００５８】
電圧入力部２１、２３の入力部用第２外部電極３７ａ、３７ｂ、および入力部用内部電極層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層２５ａ、２５ｂと出力部用内部電極層２７ａ、２７ｂの間隔は１．５ｍｍとした。
電圧出力部２２の出力部用第２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、出力部用内部電極層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、出力部用内部電極層２７ａ、２７ｂと出力部用第１外部電極３５ｂ、３５ａの間隔Ｌは０．３ｍｍとした。
【００５９】
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。
【００６０】
そして、圧電トランスの電圧入力部２１、２３の入力部用第２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の出力部用第２外部電極３９ａ、３９ｂ（２次側電極）に出力用端子を接続し、この出力用端子に種々の負荷抵抗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、これらの結果を表１に記載した。
【００６１】
また、電圧出力部２２の間隔Ｌの寸法を０．１５ｍｍ（実施例２）、０．４５ｍｍ（実施例３）、０．６ｍｍ（実施例４）と変更した圧電トランスも作製した。
【００６２】
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、つまり電圧入力部には２．４ｋＶを、電圧出力部には４８０Ｖを印加し、１０分間分極を行った結果、実施例２、３、４においては分極中に絶縁破壊は生じなかった。
【００６３】
比較例として、以下のような圧電トランスを作製した。即ち、電圧入力部を、４層の入力部用内部電極層と３層の圧電体層を交互に積層して構成し、電圧出力部を、１０層の出力部用内部電極層と９層の圧電体層を交互に積層して構成し、電圧入力部の圧電体層の厚みを０．９ｍｍ、電圧出力部の圧電体層の厚みを０．３ｍｍとした。
【００６４】
電圧入力部の入力部用第２外部電極の寸法は、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、電圧入力部の入力部用内部電極層の寸法が、主面の長さ方向の辺が９ｍｍ、主面の幅方向の辺が３．６ｍｍであり、入力部用第１外部電極と、該入力部用第１外部電極と絶縁される入力部用内部電極層の間の間隔Ｌを０．９ｍｍとした。
【００６５】
電圧出力部の出力部用第２外部電極の寸法は、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、出力部用内部電極層の寸法は、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、出力部用第１外部電極と、該出力部用第１外部電極と絶縁される出力部用内部電極層の間の間隔Ｌを０．３ｍｍとした。入力部用第２外部電極と出力部用第２外部電極の間隔、入力部用内部電極層と出力部用内部電極層の間隔は１．５ｍｍとした。このような圧電トランスを１９０℃のシリコンオイル中で１．６ｋＶ／ｍｍの電場を印加して分極を行った。
【００６６】
そして、実施例および比較例の圧電トランスの電圧入力部の入力部用第２外部電極に入力用端子を接続し、電圧出力部の出力部用第２外部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の正弦波を入力用端子に印加し、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、効率＝出力電力／入力電力×１００を求め、結果を表１に記載した。
【００６７】
【表１】
0003709114.tif 000002
【００６８】
この表１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。特に、出力部用第１外部電極と、該出力部用第１外部電極と絶縁される出力部用内部電極層との間隔Ｌが、ｔ／２≦Ｌ≦３ｔ／２を満足する場合には、負荷抵抗が１０Ωでも７８％以上の高い変換効率を示すことがわかる。
【００６９】
また、比較例から、電圧入力部においては圧電体層の厚みを厚くしなければならないため、複数層積層するためには分極時の絶縁破壊を防ぐために間隔Ｌを大きく取らなければならず、振動に寄与する部分が極端に狭くなるために変換効率低下することが判る。
【００７０】
【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、圧電基板の主面の幅方向に対して縦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。
【００７１】
また、電圧入力部には、一対の入力部用内部電極層しか存在しないため、電圧入力部の一平面全体に入力部用内部電極層を形成することができ、電圧入力部における一平面に入力部用内部電極層が形成されていない無電極部を形成する必要がなく、全面で駆動することができ、高効率で変換ができる。
【００７２】
さらに、特に、分極時に高い電圧を印加する必要がある電圧入力部には、無電極部を形成する必要がないため、分極時に高い電場が印加されたとしても、絶縁破壊が生じることがない。
【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】従来のローゼン型圧電トランスを示す斜視図である。
【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・・・入力部用内部電極層
２７ａ、２７ｂ・・・出力部用内部電極層
２９ａ、３１ａ・・・圧電体層
３３ａ、３３ｂ・・・入力部用第１外部電極
３５ａ、３５ｂ・・・出力部用第１外部電極
３７ａ、３７ｂ・・・入力部用第２外部電極
３９ａ、３９ｂ・・・出力部用第２外部電極
【図１】
0003709114.tif 000003
【図２】
0003709114.tif 000004
【図３】
0003709114.tif 000005