(57)【要約】絶縁型圧電トランスＴｒは、次数３の縦振動モードを利用する。絶縁型圧電トランスＴｒは、共振周波数での波長をλとして、３λ／２の長さを有する圧電体素体ＰＢを備える。圧電体素体ＰＢは、長さ方向に沿って第１高電圧部Ｈｖ１、低電圧部Ｌｖ１、及び第２高電圧部Ｈｖ２を順に有する。第１低電圧部Ｌｖ１の圧電体素体ＰＢの厚み方向の一対の端部に第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２が設けられている。圧電体素体ＰＢの長さ方向の一対の端部に第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２が設けられている。第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２と第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２とは物理的に分離されている。
2015050009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次数ｎ（ｎは３以上の整数）の縦振動モードを利用する絶縁型圧電トランスであって、
共振周波数での波長をλとして、ｎλ／２の長さを有する圧電体素体を備え、
前記圧電体素体は、長さ方向に沿って第１高電圧部、低電圧部、及び第２高電圧部を順に有し、
前記低電圧部は、前記圧電体素体の長さ方向に沿って、λ／２の長さを有する整数個の分極領域を有し、
前記第１高電圧部及び前記第２高電圧部は、それぞれ、前記圧電体素体の長さ方向に沿って、λ／２の長さを有する整数個の分極領域を有し、
前記低電圧部を構成する分極領域の分極方向は、
前記圧電体素体の厚み方向に平行で、
かつ前記低電圧部を構成する分極領域の数が２以上であるときは、前記圧電体素体の長さ方向の一端側から奇数番目どうしおよび偶数番目どうしは同じ向きとなるように設定され、また、奇数番目の分極領域と偶数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定され、
前記第１高電圧部及び前記第２高電圧部を構成する分極領域の分極方向は、
前記圧電体素体の長さ方向に平行で、
かつ前記圧電体素体の長さ方向の一端側から奇数番目どうしおよび偶数番目どうしは同じ向きとなるように設定され、また、奇数番目の分極領域と偶数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定され、
前記低電圧部の前記圧電体素体の厚み方向の一対の端部にそれぞれ低電圧用電極が設けられ、
前記圧電体素体の長さ方向の一対の端部にそれぞれ高電圧用電極が設けられ、
前記低電圧用電極と前記高電圧用電極とは物理的に分離されている、
絶縁型圧電トランス。
【請求項２】
前記第１高電圧部を構成する分極領域の数と前記第２高電圧部を構成する分極領域の数とが同じであり、
前記第１高電圧部の長さと前記第２高電圧部の長さとが等しい、
請求項１に記載の絶縁型圧電トランス。
【請求項３】
前記高電圧用電極に交流電圧が入力され、前記低電圧用電極から降圧された交流電圧が出力される、
請求項１または２に記載の絶縁型圧電トランス。
【請求項４】
前記低電圧用電極に交流電圧が入力され、前記高電圧用電極から昇圧された交流電圧が出力される、
請求項１または２に記載の絶縁型圧電トランス。
【請求項５】
前記圧電体素体は、λ／２未満の幅、及びλ／２未満の厚みを有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の絶縁型圧電トランス。
【請求項６】
請求項４に記載の絶縁型圧電トランスを備え、
前記絶縁型圧電トランスの前記高電圧用電極に受電電極が接続され、
前記絶縁型圧電トランスの前記低電圧用電極に受電回路の入力が接続されている、
ワイヤレス電力伝送システム用の受電装置。
【請求項７】
請求項５に記載の絶縁型圧電トランスを備え、
前記絶縁型圧電トランスの前記低電圧用電極に送電回路の出力が接続され、
前記絶縁型圧電トランスの前記高電圧用電極に送電電極が接続されている、
ワイヤレス電力伝送システム用の送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁型圧電トランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
入力側と出力側の回路を絶縁可能な絶縁型圧電トランスとして、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１は、入力領域を構成する分極領域と出力領域を構成する分極領域との間に未分極領域を設け、これにより入力領域と出力領域との間の絶縁性を向上させる技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の絶縁型圧電トランスは、未分極領域を有しているので大型化する。【０００５】
本発明は、大型化を抑制しつつ絶縁性を向上可能な絶縁型圧電トランスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の絶縁型圧電トランスは、次数ｎ（ｎは３以上の整数）の縦振動モードを利用する絶縁型圧電トランスである。絶縁型圧電トランスは、共振周波数での波長をλとして、ｎλ／２の長さを有する圧電体素体を備える。圧電体素体は、長さ方向に沿って第１高電圧部、低電圧部、及び第２高電圧部を順に有する。低電圧部は、圧電体素体の長さ方向に沿って、λ／２の長さを有する整数個の分極領域を有する。第１高電圧部及び第２高電圧部は、それぞれ、圧電体素体の長さ方向に沿って、λ／２の長さを有する整数個の分極領域を有する。低電圧部を構成する分極領域の分極方向は、圧電体素体の厚み方向に平行で、かつ低電圧部を構成する分極領域の数が２以上であるときは、圧電体素体の長さ方向の一端側から奇数番目どうしおよび偶数番目どうしは同じ向きとなるように設定され、また、奇数番目の分極領域と偶数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定される。第１高電圧部及び第２高電圧部を構成する分極領域の分極方向は、圧電体素体の長さ方向に平行で、かつ圧電体素体の長さ方向の一端側から奇数番目どうしおよび偶数番目どうしは同じ向きとなるように設定され、また、奇数番目の分極領域と偶数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定される。低電圧部の圧電体素体の厚み方向の一対の端部にそれぞれ低電圧用電極が設けられている。圧電体素体の長さ方向の一対の端部にそれぞれ高電圧用電極が設けられている。低電圧用電極と高電圧用電極とは物理的に分離されている。【０００７】
本発明において、本発明の絶縁型圧電トランスを備え、絶縁型圧電トランスの高電圧用電極に受電電極が接続され、絶縁型圧電トランスの低電圧用電極に受電回路の入力が接続されている、ワイヤレス電力伝送システム用の受電装置が提供される。【０００８】
本発明において、本発明の絶縁型圧電トランスを備え、絶縁型圧電トランスの低電圧用電極に送電回路の出力が接続され、絶縁型圧電トランスの高電圧用電極に送電電極が接続されている、ワイヤレス電力伝送システム用の送電装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の絶縁型圧電トランスでは、未分極領域を設けず、低電圧用電極と高電圧用電極とを物理的に分離している。そのため、絶縁型圧電トランスにおいて大型化を抑制しつつ絶縁性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る絶縁型圧電トランスが受電装置に適用された電界結合型ワイヤレス電力伝送システムの構成を示す図である。
【図２】実施形態１の電界結合型ワイヤレス電力伝送システムを構成する受電装置の具体的構成の一例を示す図である。
【図３】実施形態１の絶縁型圧電トランスの構成を示す図である。
【図４】実施形態２の絶縁型圧電トランスの構成を示す図である。
【図５】実施形態３の絶縁型圧電トランスの構成を示す図である。
【図６】実施形態４の絶縁型圧電トランスの構成を示す図である。
【図７】実施形態１〜４の絶縁型圧電トランスの一端部側を示した斜視図である。
【図８】実施形態１の変形例の絶縁型圧電トランスの斜視図である。
【図９】実施形態２の変形例の絶縁型圧電トランスの斜視図である。
【図１０】実施形態３の変形例の絶縁型圧電トランスの斜視図である。
【図１１】実施形態４の変形例の絶縁型圧電トランスの斜視図である。
【図１２】図１０に示す絶縁型圧電トランスの取り付け状態の一例を示す図である。
【図１３】絶縁型圧電トランスの第１高電圧用電極及び第２高電圧用電極の面電極及び第１低電圧用電極及び第２低電圧用電極を、板状電極に半田により結合した例を示す図である。
【図１４】実施形態５の絶縁型圧電トランスの構成を示す図である。
【図１５】実施形態６の絶縁型圧電トランスの構成を示す図である。
【図１６】本発明に係る絶縁型圧電トランスが送電装置及び受電装置に適用された電界結合型ワイヤレス電力伝送システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（発明の背景）
電界結合型ワイヤレス電力伝送システム等のワイヤレス電力伝送システムにおいては、電力伝送効率の向上を目的として、送電装置に、一対の送電電極間に印加する送電電圧を昇圧する昇圧トランスを設けるとともに、受電装置に、一対の受電電極間に誘起された電圧を降圧する降圧トランスを設ける場合がある。しかし、昇圧トランス及び降圧トランスとして例えば巻線型のトランスを用いると、送電装置及び受電装置が大型化する。受電装置は、例えばスマートフォンやタブレット端末等であるが、これらの受電装置は小型化が要求されている。小型化のためには、例えば巻線型トランスよりも小型の圧電トランスを用いることが考えられる。
【００１２】
圧電トランスを降圧トランスとして利用する受電装置において、受電装置側の基準電位（グランド電位とほぼ等しい）を安定化させるためには、圧電トランスとして、構造上入力側と出力側の回路を絶縁することが不可能なローゼン型圧電トランス等ではなく、入力側と出力側の回路を絶縁可能な絶縁型の圧電トランスを用いることが望ましい。絶縁型圧電トランスとしては、例えば前述の特許文献１に記載のものがある。特許文献１は、前述のように、入力領域を構成する分極領域と出力領域を構成する分極領域との間に未分極領域を設けて入力領域と出力領域との間の絶縁性を向上させる技術を開示している。しかし、特許文献１に記載の圧電トランスのように絶縁性を向上させるために未分極領域を設けると、圧電トランスが大型化するという課題がある。本発明は、この課題に対処可能な技術を提供する。
【００１３】
（実施形態１）
１．構成
１−１．電界結合型ワイヤレス電力伝送システムの構成
図１は、本発明の絶縁型圧電トランスが適用された電界結合型ワイヤレス電力伝送システムの構成を示す図である。なお、図１においては、図示を簡略化する観点から降圧トランスＴｒの電極（各高電圧用電極、各低電圧用電極）の位置や数は実際とは異なる。
【００１４】
電界結合型ワイヤレス電力伝送システムは、送電装置１００と、受電装置２００とを有する。
【００１５】
送電装置１００は、送電回路１１０と、一対の送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐ（以下、適宜「送電側アクティブ電極Ｅｔａ」、「送電側パッシブ電極Ｅｔｐ」という）とを有する。送電回路１１０は、所定周波数の交流電圧を発生し、一対の送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐ間に印加する。一対の送電電極Ｅｔａ、ＥｔｐはキャパシタＣ１を構成する。
【００１６】
受電装置２００は、一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐ（以下、適宜「受電側アクティブ電極Ｅｒａ」、「受電側パッシブ電極Ｅｒｐ」という）と、一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐ間に誘起された交流電圧を降圧する降圧トランスＴｒと、降圧された交流電圧が入力される負荷回路２１０とを有する。負荷回路２１０は、降圧された交流電圧を入力して所定の機能を実行する。
【００１７】
図２は、図１で示した受電装置２００の具体的構成の一例を示す図である。本例の受電装置２００は、前述した、一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐ、降圧トランスＴｒ、及び負荷回路２１０を有する。
【００１８】
送電側アクティブ電極Ｅｔａと受電側アクティブ電極Ｅｒａとが対向状態にあるとき、送電側アクティブ電極Ｅｔａと受電側アクティブ電極Ｅｒａとの間には、結合容量Ｃａａが生じ、送電側パッシブ電極Ｅｔｐと受電側パッシブ電極Ｅｒｐとの間には、結合容量Ｃｐｐが生じる。送電側アクティブ電極Ｅｔａと受電側アクティブ電極Ｅｒａとが対向状態にあるとき、送電装置１００の一対の送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐ間に交流電圧が印加されることにより、受電装置２００の一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐ間に交流電圧が誘起される。これにより、送電装置１００から受電装置２００に送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐおよび受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐが非接触の状態で電力を伝送することができる。
【００１９】
一対の受電電極Ｅｒａ、Ｅｒｐはそれら受電電極間に発生する静電容量であるキャパシタＣ２を構成する。
【００２０】
降圧トランスＴｒは、絶縁型の圧電トランスにより構成されている。詳細については後述する。なお、以後の説明においては、降圧トランスＴｒを絶縁型圧電トランスＴｒと称する。
【００２１】
負荷回路２１０は、整流回路ＲＥＣ、レギュレータＲＥＧ、及び負荷ＬＤを有する。
【００２２】
整流回路ＲＥＣは、複数のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、インダクタＬ３、及びキャパシタＣ３を含み、一対の入力端子間に印加された交流電圧を直流電圧に変換し、レギュレータＲＥＧの入力端子間に印加する。
【００２３】
レギュレータＲＥＧは、整流回路ＲＥＣから出力される直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力する。
【００２４】
負荷ＬＤは、レギュレータＲＥＧから出力される直流電圧を用いて充電池への充電等の所定の機能を実行する。
【００２５】
１−２．絶縁型圧電トランスの構成
図３は、実施形態１の絶縁型圧電トランスＴｒの構成を示す図である。
【００２６】
この絶縁型圧電トランスＴｒは、次数３の縦振動モードを利用して構成された圧電トランスであり、共振周波数での波長をλとして、３λ／２の長さ（図３において紙面左右方向の長さ）、λ／２未満の幅（図３において紙面に垂直な方向の長さ）、及びλ／２未満の厚み（図３において紙面上下方向の長さ）を有する圧電体素体ＰＢを備える。
【００２７】
圧電体素体ＰＢは、圧電セラミックスを用いて形成されている。圧電体素体ＰＢは、長さ方向に沿って順に、第１高電圧部Ｈｖ１、低電圧部Ｌｖ１、及び第２高電圧部Ｈｖ２を有する。
【００２８】
低電圧部Ｌｖ１は、１個の分極領域Ｌｖ１１を有する。
【００２９】
第１高電圧部Ｈｖ１は、１個の分極領域Ｈｖ１１を有する。第２高電圧部Ｈｖ２は、１個の分極領域Ｈｖ２１を有する。
【００３０】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１、及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１は、それぞれλ／２の長さを有する。したがって、第１高電圧部Ｈｖ１及び第２高電圧部Ｈｖ２の長さは、それぞれλ／２であり、互いに等しい。
【００３１】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１における、圧電体素体ＰＢの厚み方向の一対の端部には、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２が設けられている。
【００３２】
圧電体素体ＰＢの長さ方向の一対の端部には第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２が設けられている。
【００３３】
図３において低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、および第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１を示す各ブロック内に示した矢印は各分極領域の分極方向を示す。
【００３４】
ここで、本発明の各実施形態に係る絶縁型圧電トランスを構成する各分極領域の分極方向の設定に関する考え方について説明する。
【００３５】
本発明の絶縁型圧電トランスＴｒは、前述のように、次数ｎの縦振動モードを利用して構成された圧電トランスであり、共振周波数での波長をλとして、ｎλ／２の長さを有する圧電体素体ＰＢを備える。圧電体素体ＰＢは、長さ方向に沿って、ｎ個の分極領域を有する。ｎ個の分極領域は、それぞれλ／２の長さを有する。縦振動モードでは、各分極領域は、圧電体素体ＰＢに加えられている電界の大きさ及び方向の変化に応じて、圧電体素体ＰＢの長さ方向に伸縮する。本発明では、ｎ個の分極領域の伸縮状態が圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側から偶数番目の分極領域と奇数番目の分極領域とで逆の状態となるように、分極方向が設定されている。例えば、ｎ個の分極領域を有する圧電体素体ＰＢの長さ方向において１番目の分極領域は「伸び状態」、２番目の分極領域は「縮み状態」、３番目の分極領域は「伸び状態」、４番目の分極領域は「縮み状態」…というように、「伸び状態」と「縮み状態」とが交互に出現するように分極方向が設定される。換言すれば、圧電体素体ＰＢに電界を印加したときの各分極領域における応力の向き（図３参照。図３では応力を正弦波状に示しているが、図３の正弦波において正のときに図上で例えば右向きの応力が生じ、負のときに例えば左向きの応力が生じることを示す）が、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側から偶数番目の分極領域と奇数番目の分極領域とで逆向き（反対方向）となるように、各分極領域の分極方向が設定される。
なお、本実施形態において、圧電体素体ＰＢの長さ方向に垂直な断面の形状は矩形であるが、本形状は、製作し易く、かつ縦振動モードが現れるのに適した形状である。しかし、圧電体素体ＰＢの断面形状はこれに限定されない。圧電体素体ＰＢの断面形状は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に縦振動モードで振動を生じさせることができれば、円形や、三角形や、五角形以上の多角形であってもよい。また、圧電体素体ＰＢの幅及び厚みをそれぞれλ／２未満にすることで、不要な振動モードが生じることを抑制することができる。後述する各実施形態において同様である。
【００３６】
より具体的には、高電圧部においては、当該高電圧部を構成する分極領域の分極方向は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に平行で、かつ圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側から偶数番目の分極領域の分極方向と奇数番目の分極領域の分極方向とが逆向きとなるように設定される。したがって、互いに隣接する分極領域の分極方向は互いに逆向きとなる。
【００３７】
より具体的には、高電圧部を構成する分極領域の分極方向は、
（１）圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側から奇数番目の分極領域において互いに同じ向きとなり、
（２）圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側から偶数番目の分極領域において互いに同じ向きとなり、かつ、
（３）（１）に係る奇数番目の分極領域と、（２）に係る偶数番目の分極領域とにおいて互いに逆向きとなるにように設定される。
【００３８】
これに対し、低電圧部を構成する分極領域の分極方向は圧電体素体ＰＢの厚み方向に平行で、かつ分極領域が２個以上存在するときは、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側から偶数番目の分極領域と奇数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定される。これは以下の理由による。すなわち、圧電体素体ＰＢの隣接する分極領域間において圧電体素体ＰＢの長さ方向の伸縮状態が逆となることは、圧電体素体ＰＢの厚み方向の伸縮状態も逆となることである。これを考慮して、低電圧部においては、厚み方向の圧電効果により生じる電圧が同位相となるように、隣接する分極領域同士の分極方向を、圧電体素体ＰＢの厚み方向において互いに逆向きに設定している。
【００３９】
より具体的には、低電圧部を構成する分極領域の分極方向は（分極領域が２個以上存在するとき）、
（１）圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側から奇数番目の分極領域において互いに同じ向きとなり、
（２）圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側から偶数番目の分極領域において互いに同じ向きとなり、かつ、
（３）（１）に係る奇数番目の分極領域と、（２）に係る偶数番目の分極領域とにおいて互いに逆向きとなるように設定される。
【００４０】
上記構成の圧電トランスＴｒによれば、高電圧用電極ＥＨ１間に交流電圧を入力（印加）すると、各高電圧部を構成する各分極領域に逆圧電効果により伸縮（応力）が生じ、この伸縮（応力）により、各低電圧部を構成する各分極領域に伸縮（応力）が生じ、この伸縮（応力）による圧電効果により、低電圧用電極間に、降圧された交流電圧が出力される。
【００４１】
上記分極方向設定の考え方に基づき、本実施形態では、低電圧部Ｌｖ１を構成する分極領域Ｌｖ１１の分極方向は圧電体素体ＰＢの厚み方向に平行な方向としている。
【００４２】
また、第１高電圧部Ｈｖ１を構成する分極領域Ｈｖ１１および第２高電圧部Ｈｖ２を構成する分極領域Ｈｖ２１の分極方向は圧電体素体ＰＢの長さ方向に平行な方向である。また、第１高電圧部Ｈｖ１を構成する分極領域Ｈｖ１１および第２高電圧部Ｈｖ２を構成する分極領域Ｈｖ２１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側（左端側）から１番目及び３番目、つまりいずれも奇数番目の分極領域である。そのため、分極領域Ｈｖ１１の分極方向と分極領域Ｈｖ２１の分極方向とは同じ向きに設定されている。
【００４３】
上記のような構成の絶縁型圧電トランスＴｒにおいて、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧Ｖ１を入力（印加）すると、降圧された交流電圧Ｖ２が第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力されることとなる。
【００４４】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒにおいては、未分極領域を設けず、低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２と高電圧用電極ＥＨ１とを物理的に分離している。そのため、絶縁型圧電トランスＴｒの大型化を抑制しつつ絶縁性を向上させることができる。
【００４５】
ここで、接地されていない第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧を印加することは、第１高電圧用電極ＥＨ１に＋Ｖの電圧を印加し、第２高電圧用電極ＥＨ２に−Ｖの電圧を印加することである。第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２は、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２に対して絶縁された浮き電極であるので、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧が印加されると、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２を介して（低電圧部Ｌｖ１を迂回して（図３において「ショート貫通」と示す））、第１高電圧部Ｈｖ１及び第２高電圧部Ｈｖ２に同一方向の電界Ｅ１が生成される。電界Ｅ１の方向が、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に印加される交流電圧の周期的変化に応じて変化すると、第１高電圧部Ｈｖ１（分極領域Ｈｖ１１）及び第２高電圧部Ｈｖ２(分極領域Ｈｖ２１)は交流電圧の周期的変化に応じて長さ方向に伸縮し、この伸縮に伴って第１低電圧部Ｌｖ１（分極領域Ｌｖ１１）も長さ方向に強制的に伸縮される。この長さ方向への伸縮により、第１低電圧部Ｌｖ１（分極領域Ｌｖ１１）は厚み方向に強制的に伸縮され、この厚み方向の伸縮による圧電効果により第１低電圧部Ｌｖ１（分極領域Ｌｖ１１）の厚み方向に交流電圧が発生し、発生した交流電圧が第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間から出力される。
【００４６】
また、本実施形態では、第１高電圧部Ｈｖ１の長さと第２高電圧部Ｈｖ２の長さとが互いに等しいので、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧Ｖ１を印加した場合、第１高電圧部Ｈｖ１と第２高電圧部Ｈｖ２との間、つまり圧電体素体ＰＢの長手方向中央に位置する低電圧部Ｌｖ１においては当該入力交流電圧Ｖ１の前記電界Ｅ１により誘起される電位は０（ゼロ）となる。したがって、未分極領域を設けることなく、絶縁型圧電トランスＴｒの入出力間の絶縁性を向上させることができる。また、圧電体素体ＰＢの圧電振動によって低電圧部Ｌｖ１に生じた電圧だけが、第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間から出力されることとなる。このように、本実施形態によれば、絶縁性を向上させた圧電トランスＴｒを提供することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、電力変換に寄与しない未分極領域を設けないので、結合係数の低下や電力変換効率の低下が生じにくい。
【００４８】
本実施形態の圧電トランスでは、以下の（１）〜（３）に示す効果も得られる。
【００４９】
（１）本実施形態の圧電トランスは、電力変換に寄与しない未分極領域を有していない。そのため、結合係数の低下や電力変換効率の低下が生じにくい。
【００５０】
（２）本実施形態の圧電トランスでは、高電圧部と低電圧部とが圧電体素体ＰＢの長さ方向において交互に、つまり分散して配置されている。また、圧電体素体ＰＢを構成する複数の分極領域のうちの約半分が高電圧部を構成する分極領域となっている。これにより、高電圧部間に所定次数（本実施形態では３次）の縦振動を起こさせるための所定周波数の交流電圧を印加したときに、圧電体素体ＰＢの長さ方向における振動が所定次数の縦振動で拘束されやすくなる。したがって、所定次数に近いその他の次数の縦振動が発生しにくい。そのため、効率的に電力変換を行うことができる。
【００５１】
（３）本実施形態の圧電トランスは、前述したように、高圧用電極と低圧用電極とが物理的に分離された絶縁型の圧電トランスである。そのため、基準電位の変動等の雑音が、一次側と二次側の間で伝達されるのを抑制できる。
【００５２】
なお、（１）〜（３）の効果は、後述する各実施形態においても奏される。
【００５３】
２．まとめ
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒは、次数ｎ（ｎは３以上の整数）の縦振動モードを利用する絶縁型圧電トランスである。絶縁型圧電トランスＴｒは、共振周波数での波長をλとして、ｎλ／２の長さを有する圧電体素体ＰＢを備える。本実施形態では、縦振動モードの次数ｎは３であり、圧電体素体ＰＢは、長さ方向に沿って第１高電圧部Ｈｖ１、低電圧部Ｌｖ１、及び第２高電圧部Ｈｖ２を順に有する。低電圧部Ｌｖ１は、λ／２の長さを有する分極領域Ｌｖ１１を有し、第１高電圧部Ｈｖ１および第２高電圧部Ｈｖ２は、それぞれ、λ／２の長さを有する分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ２１を有する。低電圧部Ｌｖ１を構成する分極領域Ｌｖ１１の分極方向は、圧電体素体ＰＢの厚み方向に平行な方向である。第１高電圧部Ｈｖ１および第２高電圧部Ｈｖ２を構成する分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２の分極方向は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に平行な方向あり、かつ同じ向きである。低電圧部Ｌｖ１の圧電体素体ＰＢの厚み方向の一対の端部に第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２が設けられている。圧電体素体ＰＢの長さ方向の一対の端部に第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２が設けられている。第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２と第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２とは物理的に分離されている。
【００５４】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒでは、未分極領域を設けず、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２と第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２とは物理的に分離されている。そのため、絶縁型圧電トランスの大型化を抑制しつつ絶縁性を向上させることができる。
【００５５】
本実施形態において、第１高電圧部Ｈｖ１を構成する分極領域の数と第２高電圧部Ｈｖ２を構成する分極領域の数とが同じであり、第１高電圧部Ｈｖ１の長さと第２高電圧部Ｈｖ２の長さとは等しい。
【００５６】
これにより、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧を印加した場合、第１高電圧部Ｈｖ１と第２高電圧部Ｈｖ２との間、つまり圧電体素体ＰＢの長手方向中央に位置する低電圧部Ｌｖ１においては当該交流電圧による電位は０（ゼロ）となる。したがって、絶縁型圧電トランスＴｒの入出力間の絶縁を向上させることができる。
【００５７】
本実施形態において、圧電体素体ＰＢは、λ／２未満の幅、及びλ／２未満の厚みを有する。これにより、不要な振動モードが生じることを抑えることでできる。
【００５８】
本実施形態では、圧電トランスを、電界結合型の受電装置に適用した。これにより、電界結合型の受電装置を小型化及び低背化することができる。
【００５９】
（実施形態２）
実施形態２では、絶縁型圧電トランスＴｒが、次数４の縦振動モードを利用して構成されている。
【００６０】
図４は、実施形態２の絶縁型圧電トランスの構成を示す図である。
【００６１】
絶縁型圧電トランスＴｒは、共振周波数での波長をλとして、４λ／２の長さ、λ／２未満の幅、及びλ／２未満の厚みを有する圧電体素体ＰＢを備える。
【００６２】
圧電体素体ＰＢは、圧電セラミックスを用いて形成されている。圧電体素体ＰＢは、長さ方向に沿って順に、第１高電圧部Ｈｖ１、低電圧部Ｌｖ１、及び第２高電圧部Ｈｖ２を有する。
【００６３】
低電圧部Ｌｖ１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された２個の分極領域Ｌｖ１１、分極領域Ｌｖ１２を有する。
【００６４】
第１高電圧部Ｈｖ１は、１個の分極領域Ｈｖ１１を有する。第２高電圧部Ｈｖ２は、１個の分極領域Ｈｖ２１を有する。
【００６５】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１２、及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１は、それぞれλ／２の長さを有する。したがって、第１高電圧部Ｈｖ１及び第２高電圧部Ｈｖ２の長さは、それぞれλ／２であり、互いに等しい。
【００６６】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１及び分極領域Ｌｖ１２の分極方向は圧電体素体ＰＢの厚み方向に平行な方向である。なお、分極領域Ｌｖ１１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側（左端側）から２番目つまり偶数番目の分極領域であり、分極領域Ｌｖ１２は圧電体素体ＰＢの長さ方向の前記一端側から３番目つまり奇数番目の分極領域であるので、分極領域Ｌｖ１１と分極領域Ｌｖ１２とは互いに逆向きに分極される。
【００６７】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１の分極方向は圧電体素体ＰＢの長さ方向に平行な方向である。ここで、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側（左端側）から１番目つまり奇数番目の分極領域であり、第２高電圧部Ｈｖ２の第１の分極領域Ｈｖ２１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の前記一端側から４番目つまり偶数番目の分極領域である。そのため、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１と第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１とは互いに逆向きに分極される。
【００６８】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１及び分極領域Ｌｖ１２には、それぞれ、圧電体素体ＰＢの厚み方向における一対の端部に、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２が設けられている。
【００６９】
分極領域Ｌｖ１１の第１低電圧用電極ＥＬ１と分極領域Ｌｖ１２の第１低電圧用電極ＥＬ１とは互いに電気的に接続され、分極領域Ｌｖ１１の第２低電圧用電極ＥＬ２と分極領域Ｌｖ１２の第２低電圧用電極ＥＬ２とは互いに電気的に接続される。分極領域Ｌｖ１１の第１低電圧用電極ＥＬ１と分極領域Ｌｖ１２の第１低電圧用電極ＥＬ１、および、分極領域Ｌｖ１１の第２低電圧用電極ＥＬ２と分極領域Ｌｖ１２の第２低電圧用電極ＥＬ２とは、例えば基板等への実装状態で電気的接続がなされるように配置される。なお、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１及び分極領域Ｌｖ１２のそれぞれにおいて、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２を設け、事後的に電気的接続をすることとしているのは、分極領域Ｌｖ１１と分極領域Ｌｖ１２とに対して個別に分極方向が逆向きになるように分極処理を行うことを可能とするためである。
【００７０】
圧電体素体ＰＢにおける長さ方向の一対の端部には第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２が設けられている。
【００７１】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒにおいて、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧Ｖ１を入力（印加）すると、降圧された交流電圧Ｖ２が、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１の第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間、及び分極領域Ｌｖ１２の第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力されることとなる。その場合において、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１と分極領域Ｌｖ１２とは互いに隣接しているので、分極領域Ｌｖ１１の伸縮状態（応力の向き）と分極領域Ｌｖ１２の伸縮状態（応力の向き）とは逆となるが、分極領域Ｌｖ１１の分極方向と分極領域Ｌｖ１２の分極方向とは互いに逆向きである。そのため、結果的には、分極領域Ｌｖ１１の第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力される交流電圧の位相と、分極領域Ｌｖ１２の第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力される交流電圧の位相とは、一致することとなる。
【００７２】
ここで、本実施形態では、実施形態１同様に、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２は、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２に対して物理的に分離された浮き電極である。そのため、実施形態１同様、絶縁型圧電トランスの大型化を抑制しつつ絶縁性を確保することができる。また第１高電圧部Ｈｖ１の長さと第２高電圧部Ｈｖ２の長さとが互いに等しいので、実施形態１と同様の理由により、入出力間の絶縁性を向上させることができる。
【００７３】
特に、本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒでは、縦振動モードの次数ｎは４であり、低電圧部Ｌｖ１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された２個の領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２で構成され、２個の領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２は、それぞれλ／２の長さを有し、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２は、２個の領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２のそれぞれに設けられている。したがって、低電圧部Ｌｖ１全体としての電極間容量を増加させ、出力電力を増加させることができる。
【００７４】
（実施形態３）
実施形態３では、絶縁型圧電トランスＴｒが、次数５の縦振動モードを利用して構成されている。
【００７５】
図５は、実施形態３の絶縁型圧電トランスＴｒの構成を示す図である。
【００７６】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒは共振周波数での波長をλとして、５λ／２の長さ、λ／２未満の幅、及びλ／２未満の厚みを有する圧電体素体ＰＢを備える。
【００７７】
圧電体素体ＰＢは、圧電セラミックスを用いて形成されている。圧電体素体ＰＢは、長さ方向に沿って順に、第１高電圧部Ｈｖ１、低電圧部Ｌｖ１、及び第２高電圧部Ｈｖ２を有する。
【００７８】
低電圧部Ｌｖ１は、分極領域Ｌｖ１１を有する。
【００７９】
第１高電圧部Ｈｖ１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された２個の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２を有する。第２高電圧部Ｈｖ２は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された２個の分極領域Ｈｖ２１、Ｈｖ２２を有する。
【００８０】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１、第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１、Ｈｖ２２は、それぞれλ／２の長さを有する。したがって、第１高電圧部Ｈｖ１及び第２高電圧部Ｈｖ２の長さは、それぞれλ／２であり、互いに等しい。
【００８１】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１の分極方向は圧電体素体ＰＢの厚み方向に平行な方向である。
【００８２】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２、第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１、Ｈｖ２２の分極方向は圧電体素体ＰＢの長さ方向に平行な方向である。ここで、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２２は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側（左端側）からそれぞれ１番目及び５番目、すなわち奇数番目の分極領域であり、互いに同じ向きに分極されている。第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１２及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の前記一端側から２番目及び４番目、すなわち偶数番目の分極領域であり、互いに同じ向きに分極されている。しかし、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２２と、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１２及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１とは、奇数番目と偶数番目との関係にあるので、互いに逆向きに分極される。
【００８３】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１における、圧電体素体ＰＢの厚み方向の一対の端部には、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２が設けられている。
【００８４】
圧電体素体ＰＢの長さ方向の一方（第１高電圧部Ｈｖ１側）の端面には第１高電圧用電極ＥＨ１が設けられ、圧電体素体ＰＢの長さ方向の他方（第２高電圧部Ｈｖ２側）の端面には第２高電圧用電極ＥＨ２が設けられている。なお、本実施形態では、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１と分極領域Ｈｖ１２との間に第３高電圧用電極ＥＨ３が設けられ、かつ第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１と分極領域Ｈｖ２２との間に第４高電圧用電極ＥＨ４が設けられている。第３高電圧用電極ＥＨ３は、絶縁型圧電トランスＴｒを製造する際に、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１及び分極領域Ｈｖ１２の分極処理を行う際に用いる電極である。第４高電圧用電極ＥＨ４は、絶縁型圧電トランスＴｒを製造する際に、第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１及び分極領域Ｈｖ２２の分極処理を行う際に用いる電極である。
【００８５】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒにおいては、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧が入力（印加）されると、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２を介して（低電圧部Ｌｖ１を迂回して（図５において「ショート貫通」と示す））、第１高電圧部Ｈｖ１及び第２高電圧部Ｈｖ２に同一方向の電界が生成される。
【００８６】
そして、実施形態１で説明したのと同様の原理により、第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に降圧された交流電圧Ｖ２が出力されることとなる。
【００８７】
ここで、本実施形態では、実施形態１同様に、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２は、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２に対して物理的に分離された浮き電極である。そのため、実施形態１同様、絶縁型圧電トランスの大型化を抑制しつつ絶縁性を確保することができる。また第１高電圧部Ｈｖ１の長さと第２高電圧部Ｈｖ２の長さとが互いに等しいので、実施形態１と同様の理由により、入出力間の絶縁性を向上させることができる。
【００８８】
特に、本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒでは、縦振動モードの次数ｎは５であり、第１高電圧部Ｈｖ１は、長さ方向に沿って配置された２個の領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２を有し、第２高電圧部Ｈｖ２は、長さ方向に沿って配置された２個の領域Ｈｖ２１、Ｈｖ２２を有する。また領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２、Ｈｖ２１、Ｈｖ２２は、それぞれ、λ／２の長さを有する。これにより、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２と、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２との間の絶縁距離を大きくすることがで
きる。したがって、絶縁型圧電トランスＴｒの絶縁性能（耐圧）が向上する。
【００８９】
（実施形態４）
実施形態４では、絶縁型圧電トランスＴｒが、次数６の縦振動モードを利用して構成されている。
【００９０】
図６は、実施形態４の絶縁型圧電トランスＴｒの構成を示す図である。
【００９１】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒは共振周波数での波長をλとして、６λ／２の長さ、λ／２未満の幅、及びλ／２未満の厚みを有する圧電体素体ＰＢを備える。
【００９２】
圧電体素体ＰＢは、圧電セラミックスを用いて形成されている。圧電体素体ＰＢは、長さ方向に沿って順に、第１高電圧部Ｈｖ１、低電圧部Ｌｖ１、及び第２高電圧部Ｈｖ２を有する。
【００９３】
低電圧部Ｌｖ１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された２個の分極領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２を有する。
【００９４】
第１高電圧部Ｈｖ１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された２個の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２を有する。第２高電圧部Ｈｖ２は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された２個の分極領域Ｈｖ２１、Ｈｖ２２を有する。
【００９５】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域、Ｈｖ１２、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２、第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１、Ｈｖ２２は、それぞれλ／２の長さを有する。したがって、第１高電圧部Ｈｖ１及び第２高電圧部Ｈｖ２の長さは、それぞれ２λ／２であり、互いに等しい。
【００９６】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２の分極方向は圧電体素体ＰＢの厚み方向に平行な方向である。なお、分極領域Ｌｖ１１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側（左端側）から３番目つまり奇数番目の分極領域であり、分極領域Ｌｖ１２は圧電体素体ＰＢの長さ方向の前記一端側から４番目つまり偶数番目の分極領域であるので、分極領域Ｌｖ１１と分極領域Ｌｖ１２とは互いに逆向きに分極されている。
【００９７】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２、及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１、Ｈｖ２２の分極方向は圧電体素体ＰＢの長さ方向に平行な方向である。ここで、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側（左端側）からそれぞれ１番目及び５番目、すなわち奇数番目の分極領域であり、互いに同じ向きに分極されている。第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１２及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２２は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の前記一端側から２番目及び６番目、すなわち偶数番目の分極領域であり、互いに同じ向きに分極されている。しかし、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１と、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１２及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２２とは、奇数番目と偶数番目との関係にあるので、互いに逆向きに分極される。
【００９８】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１及び分極領域Ｌｖ１２には、それぞれ、圧電体素体ＰＢの厚み方向における一対の端部に、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２が設けられている。分極領域Ｌｖ１１の第１低電圧用電極ＥＬ１と分極領域Ｌｖ１２の第１低電圧用電極ＥＬ１とは互いに電気的に接続され、分極領域Ｌｖ１１の第２低電圧用電極ＥＬ２と分極領域Ｌｖ１２の第２低電圧用電極ＥＬ２とは互いに電気的に接続される。分極領域Ｌｖ１１の第１低電圧用電極ＥＬ１と分極領域Ｌｖ１２の第１低電圧用電極ＥＬ１、および、分極領域Ｌｖ１１の第２低電圧用電極ＥＬ２と分極領域Ｌｖ１２の第２低電圧用電極ＥＬ２とは、例えば基板等への実装状態で電気的接続がなされるように配置される。なお、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１及び分極領域Ｌｖ１２のそれぞれにおいて、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２を設け、事後的に電気的接続をすることとしているのは、分極領域Ｌｖ１１と分極領域Ｌｖ１２とに対して個別に分極方向が反対方向になるように分極処理を行うことを可能とするためである。
【００９９】
圧電体素体ＰＢの長さ方向の一方（第１高電圧部Ｈｖ１側）の端面には第１高電圧用電極ＥＨ１が設けられ、圧電体素体ＰＢの長さ方向の他方（第２高電圧部Ｈｖ２側）の端面には第２高電圧用電極ＥＨ２が設けられている。第１高電圧部Ｈｖ１の長さと第２高電圧部Ｈｖ２の長さは、それぞれ２λ／２であり、互いに等しい。なお、本実施形態では、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１と分極領域Ｈｖ１２との間に第３高電圧用電極ＥＨ３が設けられ、かつ第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１と分極領域Ｈｖ２２との間に第４高電圧用電極ＥＨ４が設けられている。第３高電圧用電極ＥＨ３は、絶縁型圧電トランスＴｒを製造する際に、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１及び分極領域Ｈｖ１２の分極処理を行う際に用いる電極である。第４高電圧用電極ＥＨ４は、絶縁型圧電トランスＴｒを製造する際に、第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１及び分極領域Ｈｖ２２の分極処理を行う際に用いる電極である
【０１００】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒにおいては、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧が入力（印加）されたときに、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２を介して（低電圧部Ｌｖ１を迂回して（図６において「ショート貫通」と示す））、第１高電圧部Ｈｖ１及び第２高電圧部Ｈｖ２に同一方向の電界が生成される。
【０１０１】
そして、実施形態１で説明したのと同様の原理により、第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に降圧された交流電圧Ｖ２が出力されることとなる。
【０１０２】
また、本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒにおいて、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧Ｖ１が入力（印加）されると、降圧された交流電圧Ｖ２が、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１の第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間、及び分極領域Ｌｖ１２の各第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力されることとなる。その場合において、分極領域Ｌｖ１１と分極領域Ｌｖ１２とは互いに隣接しているので、分極領域Ｌｖ１１の伸縮状態（応力の向き）と分極領域Ｌｖ１２との伸縮状態（応力の向き）とは逆の状態となるが、分極領域Ｌｖ１１の分極方向と分極領域Ｌｖ１２の分極方向とは互いに逆向きである。そのため、結果的には、分極領域Ｌｖ１１の第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力される交流電圧の位相と、分極領域Ｌｖ１２の各第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力される交流電圧の位相とは、一致することとなる。
【０１０３】
ここで、本実施形態では、実施形態１同様に、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２は、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２に対して物理的に分離された浮き電極である。そのため、実施形態１同様、絶縁型圧電トランスの大型化を抑制しつつ絶縁性を確保することができる。また第１高電圧部Ｈｖ１の長さと第２高電圧部Ｈｖ２の長さとが互いに等しいので、実施形態１同様、未分極領域を設けることなく入出力を絶縁することができる等の効果が得られる。
【０１０４】
特に、本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒでは、縦振動モードの次数ｎは６であり、低電圧部Ｌｖ１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された２個の領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２で構成され、２個の領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２は、それぞれλ／２の長さを有し、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２は、２個の領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２のそれぞれに設けられている。したがって、低電圧部Ｌｖ１全体としての電極間容量を増加させ、出力電力を増加させることができる。
【０１０５】
また、本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒでは、縦振動モードの次数ｎは６であり、第１高電圧部Ｈｖ１は、長さ方向に沿って配置された２個の領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２を有し、第２高電圧部Ｈｖ２は、長さ方向に沿って配置された２個の領域Ｈｖ２１、Ｈｖ２２を有する。また領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２、Ｈｖ２１、Ｈｖ２２は、それぞれ、λ／２の長さを有する。これにより、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２と、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２との間の絶縁距離を大きくすることができる。したがって、絶縁型圧電トランスＴｒの絶縁性能（耐圧）が向上する。
【０１０６】
（実施形態１の変形例）
実施形態１では、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の端部（第１高電圧部Ｈｖ１側の端面及び第２高電圧部Ｈｖ２側の端面）に設けられているが、本実施形態の電極構造では、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２は、第１高電圧部Ｈｖ１及び第２高電圧部Ｈｖ２における側面に設けられている。
【０１０７】
図７は、実施形態１の変形例の絶縁型圧電トランスＴｒの電極構造を示す図である。図７は、第２高電圧用電極ＥＨ２の場合の例を示す。
【０１０８】
本変形例では、高電圧用電極は、圧電体素体ＰＢの内部に積層状に構成され、かつ圧電トランスＴｒの側面に引き出されて露出している。具体的に、本変形例の第２高電圧用電極ＥＨ２では、図７に示すように、圧電体素体ＰＢの長さ方向の端部に、複数のシート状電極ＥＨｂが圧電体素体ＰＢの幅方向に所定の間隔で埋め込み形成されている。これらのシート状電極ＥＨｂにおける圧電体素体ＰＢの厚み方向の両端部は、圧電体素体ＰＢの対向する一対の端面（側面）にまで達しており、当該側面に、これらのシート状電極ＥＨｂの両端部間を接続する面電極ＥＨａが形成されている。
【０１０９】
図８は、実施形態１の変形例の絶縁型圧電トランスの斜視図である。つまり、図８は、実施形態１の絶縁型圧電トランスに図７で示した電極構造を適用して得られる絶縁型圧電トランスの斜視図である。図８（ａ）は面電極ＥＨａを未形成の状態を示し、図８（ｂ）は面電極ＥＨａを形成後の状態を示す。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の端部のそれぞれにおいて、複数のシート状電極ＥＨｂが圧電体素体ＰＢの幅方向に所定の間隔で埋め込み形成され、当該部位の側面に、これらのシート状電極ＥＨｂの両端部間を接続する面電極ＥＨａが形成されている。
【０１１０】
なお、本変形例においては、低電圧部Ｌｖ１の第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２に関しても、実施形態１とは異なる構造を採用している。具体的に、図８（ｄ）に示すように、低電圧部Ｌｖ１の第１低電圧用電極ＥＬ１は、圧電体素体ＰＢの厚み方向の端面（側面）に形成された面電極ＥＬａ１と、低電圧部Ｌｖ１の内部に圧電体素体ＰＢの幅方向に所定の間隔で埋め込み形成され、一端が面電極ＥＬａ１に接続された複数のシート状電極ＥＬｂ１を有する。また、低電圧部Ｌｖ１の第２低電圧用電極ＥＬ２は、面電極ＥＬａ１に対向する端面（側面）に形成された面電極ＥＬａ２と、低電圧部Ｌｖ１の内部に圧電体素体ＰＢの幅方向に所定の間隔で埋め込み形成され、一端が面電極ＥＬａ２に接続された複数のシート状電極ＥＬｂ２を有する。このような構成とすることにより、第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間の容量を大きくして、取り出せる電力を大きくすることができる。
【０１１１】
第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２を構成する面電極ＥＨａは、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２が設けられた側面と同じ側面に形成されている。
【０１１２】
（実施形態２の変形例）
図９は、実施形態２の変形例の絶縁型圧電トランスの斜視図である。つまり、図９は、実施形態２の絶縁型圧電トランスに図７で示した電極構造を適用して得られる絶縁型圧電トランスの斜視図である。第１高電圧用電極ＥＨ１、第２高電圧用電極ＥＨ２、第１低電圧用電極ＥＬ１、及び第２低電圧用電極ＥＬ２の構造は実施形態１の変形例と同じであり、説明を省略する。
【０１１３】
（実施形態３の変形例）
図１０は、実施形態３の変形例の絶縁型圧電トランスの斜視図である。つまり、図１０は、実施形態３の絶縁型圧電トランスに図７で示した電極構造を適用して得られる絶縁型圧電トランスの斜視図である。第１高電圧用電極ＥＨ１、第２高電圧用電極ＥＨ２、第１低電圧用電極ＥＬ１、及び第２低電圧用電極ＥＬ２の構造は実施形態１の変形例と同じである。第３高電圧用電極ＥＨ３、第４高電圧用電極ＥＨ４の構造は、第１高電圧用電極ＥＨ１（第２高電圧用電極ＥＨ２）の構造と同一である。
【０１１４】
（実施形態４の変形例）
図１１は、実施形態４の変形例の絶縁型圧電トランスの斜視図である。つまり、図１１は、実施形態４の絶縁型圧電トランスに図７で示した電極構造を適用して得られる絶縁型圧電トランスの斜視図である。第１高電圧用電極ＥＨ１、第２高電圧用電極ＥＨ２、第１低電圧用電極ＥＬ１、及び第２低電圧用電極ＥＬ２の構造は実施形態１の変形例と同じである。第３高電圧用電極ＥＨ３、第４高電圧用電極ＥＨ４の構造は、第１高電圧用電極ＥＨ１（第２高電圧用電極ＥＨ２）の構造と同一である。
【０１１５】
（実施形態３の変形例の絶縁型圧電トランスの実装例）
図１２は、図１０で示した実施形態３の変形例の絶縁型圧電トランスの実装例を示す図である。本例では、絶縁型圧電トランスＴｒは、固定枠Ｂ１にフレキシブル基板Ｆ１を介して接続される。具体的に、固定枠Ｂ１には、絶縁型圧電トランスＴｒを嵌め込み可能な取付孔Ｂｈが設けられている。フレキシブル基板Ｆ１は、取付孔Ｂｈの長手方向縁部に沿って配置される。絶縁型圧電トランスは、固定枠Ｂ１の取付孔Ｂｈ内に配置され、その状態において、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２の面電極ＥＨａ及び第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２の面電極ＥＬａ１、ＥＬａ２が、図１３にも示すように、フレキシブル基板Ｆ１に形成された導電パターン（図示せず）に半田Ｘ１によりそれぞれ接合される。なお、半田Ｘ１に代えて、導電性接着剤を利用してもよい。なお、実施形態１、２、４の変形例の絶縁型圧電トランスにおいても、上述した実施形態３の変形例の絶縁型圧電トランスの実装例と同様の実装構造を適用可能である。
【０１１６】
（実施形態５）
実施形態１〜４では、第１高電圧部Ｈｖ１を構成する分極領域の数と第２高電圧部Ｈｖ２を構成する分極領域の数とが等しい場合について説明した。しかし、本発明は、第１高電圧部Ｈｖ１を構成する分極領域の数と第２高電圧部Ｈｖ２を構成する分極領域の数とが等しくない場合にも適用可能である。以下、実施形態５及び６において、第１高電圧部Ｈｖ１を構成する分極領域の数と第２高電圧部Ｈｖ２を構成する分極領域の数とが等しくない場合について説明する。
【０１１７】
実施形態５では、絶縁型圧電トランスＴｒが、次数４の縦振動モードを利用して構成されている。
【０１１８】
図１４は、実施形態５の絶縁型圧電トランスＴｒの構成を示す図である。
【０１１９】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒは共振周波数での波長をλとして、４λ／２の長さ、λ／２未満の幅、及びλ／２未満の厚みを有する圧電体素体ＰＢを備える。
【０１２０】
圧電体素体ＰＢは、圧電セラミックスを用いて形成されている。圧電体素体ＰＢは、長さ方向に沿って順に、第１高電圧部Ｈｖ１、低電圧部Ｌｖ１、及び第２高電圧部Ｈｖ２を有する。
【０１２１】
低電圧部Ｌｖ１は、１個の分極領域Ｌｖ１１を有する。
【０１２２】
第１高電圧部Ｈｖ１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された２個の分極領域
Ｈｖ１１、Ｈｖ１２を有する。第２高電圧部Ｈｖ２は、１個の分極領域Ｈｖ２１を有する
。
【０１２３】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１、及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１は、それぞれλ／２の長さを有する。
【０１２４】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１の分極方向は圧電体素体ＰＢの厚み方向に平行な方向である。
【０１２５】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２、及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１の分極方向は圧電体素体ＰＢの長さ方向に平行な方向である。なお、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側（左端側）から１番目、すなわち奇数番目の分極領域である。これに対し、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１２及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の前記一端側から２番目及び４番目、すなわち偶数番目の分極領域である。したがって、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１２と第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１とは同じ向きに分極される。しかし、これらの領域と第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１とは、逆向きに分極される。
【０１２６】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１における、圧電体素体ＰＢの厚み方向の一対の端部には、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２が設けられている。
【０１２７】
圧電体素体ＰＢの長さ方向の一対の端部には第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２が設けられている。なお、本実施形態では、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１と分極領域Ｈｖ１２との間に第３高電圧用電極ＥＨ３が設けられている。第３高電圧用電極ＥＨ３は、絶縁型圧電トランスＴｒを製造する際に、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１及び分極領域Ｈｖ１２の分極処理を行う際に用いる電極である。
【０１２８】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒにおいて、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧Ｖ１を入力（印加）すると、降圧された交流電圧Ｖ２が第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力されることとなる。
【０１２９】
ここで、本実施形態では、実施形態１同様に、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２は、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２に対して物理的に分離された浮き電極である。そのため、実施形態１同様、絶縁型圧電トランスの大型化を抑制しつつ絶縁性を確保することができる。
【０１３０】
なお、第１高電圧部Ｈｖ１の長さと第２高電圧部Ｈｖ２の長さとが異なっているため、実施形態１〜４とは異なり、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２には、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に入力された高電圧成分による変動が現れる。しかし、第１低電圧用電極ＥＬ１に現れる高電圧成分と第２低電圧用電極ＥＬ２とに現れる高電圧成分とは、同じ大きさである。したがって、第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間には高電圧成分による電位差は発生せず、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１において圧電効果により生じた電圧のみが第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間から出力されることとなる。
【０１３１】
（実施形態６）
実施形態６では、絶縁型圧電トランスＴｒが、次数７の縦振動モードを利用して構成されている。
【０１３２】
図１５は、実施形態６の絶縁型圧電トランスＴｒの構成を示す図である。
【０１３３】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒは共振周波数での波長をλとして、７λ／２の長さ、λ／２未満の幅、及びλ／２未満の厚みを有する圧電体素体ＰＢを備える。
【０１３４】
圧電体素体ＰＢは、圧電セラミックスを用いて形成されている。圧電体素体ＰＢは、長さ方向に沿って、第１高電圧部Ｈｖ１、低電圧部Ｌｖ１、及び第２高電圧部Ｈｖ２を順に有する。
【０１３５】
低電圧部Ｌｖ１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された３個の分極領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２、Ｌｖ１３を有する。
【０１３６】
第１高電圧部Ｈｖ１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向に沿って配置された３個の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２、Ｈｖ１３を有する。第２高電圧部Ｈｖ２は、１個の分極領域Ｈｖ２１を有する。
【０１３７】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２、Ｈｖ１３、低電圧部Ｌｖ１の分極
領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２、Ｌｖ１３、及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１は、そ
れぞれλ／２の長さを有する。
【０１３８】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１２、Ｌｖ１３の分極方向は圧電体素体ＰＢの厚み方向に平行な方向である。なお、分極領域Ｌｖ１１、Ｌｖ１３は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側（左端側）から４番目及び６番目、つまり偶数番目の分極領域であり、分極領域Ｌｖ１２は圧電体素体ＰＢの長さ方向の前記一端側から５番目つまり奇数番目の分極領域である。そのため、分極領域Ｌｖ１１と分極領域Ｌｖ１３とは互いに同じ向きに分極されるが、分極領域Ｌｖ１２は両者に対して逆向きに分極される。
【０１３９】
第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１２、Ｈｖ１３、及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１の分極方向は圧電体素体ＰＢの長さ方向に平行な方向である。なお、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、Ｈｖ１３、及び第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の一端側（左端側）から１番目、３番目、及び７番目、すなわち奇数番目の分極領域である。これに対し、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１２は、圧電体素体ＰＢの長さ方向の前記一端側から２番目、すなわち偶数番目の分極領域である。したがって、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１と、分極領域Ｈｖ１３と、第２高電圧部Ｈｖ２の分極領域Ｈｖ２１とは同じ向きに分極されるが、これらの領域と第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１２とは、逆向きに分極される。
【０１４０】
低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１、分極領域Ｌｖ１２、及び分極領域Ｌｖ１３における、圧電体素体ＰＢの厚み方向の一対の端部には、それぞれ、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２が設けられている。
【０１４１】
圧電体素体ＰＢの長さ方向の一対の端部には第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２が設けられている。なお、本実施形態では、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１と分極領域Ｈｖ１２との間、分極領域Ｈｖ１２と分極領域Ｈｖ１３との間に、第３高電圧用電極ＥＨ３、第４高電圧用電極ＥＨ４が設けられている。第３高電圧用電極ＥＨ３及び第４高電圧用電極ＥＨ４は、絶縁型圧電トランスＴｒを製造する際に、第１高電圧部Ｈｖ１の分極領域Ｈｖ１１、分極領域Ｈｖ１２、及び分極領域Ｈｖ１３の分極処理を行う際に用いる電極である。
【０１４２】
本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒにおいては、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧が入力（印加）されたときに、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２を介して（低電圧部Ｌｖ１を迂回して（図６において「ショート貫通」と示す））、第１高電圧部Ｈｖ１及び第２高電圧部Ｈｖ２に同一方向の電界が生成される。
【０１４３】
そして、実施形態１で説明したのと同様の原理により、第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に降圧された交流電圧Ｖ２が出力されることとなる。
【０１４４】
また、本実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒにおいて、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間に交流電圧Ｖ１が入力（印加）されると、降圧された交流電圧Ｖ２が、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１の第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間、分極領域Ｌｖ１２の第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間、及び分極領域Ｌｖ１３の第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力されることとなる。このとき、実施形態２で説明したのと同様の理由により、分極領域Ｌｖ１１の第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力される交流電圧の位相と、分極領域Ｌｖ１２の各第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力される交流電圧の位相と、分極領域Ｌｖ１３の各第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に出力される交流電圧の位相とは、一致することとなる。
【０１４５】
ここで、本実施形態では、実施形態１同様に、第１低電圧用電極ＥＬ１及び第２低電圧用電極ＥＬ２は、第１高電圧用電極ＥＨ１及び第２高電圧用電極ＥＨ２に対して物理的に分離された浮き電極である。そのため、実施形態１同様、絶縁型圧電トランスの大型化を抑制しつつ絶縁性を確保することができる。
【０１４６】
なお、第１高電圧部Ｈｖ１の長さと第２高電圧部Ｈｖ２の長さとが異なっているが、実施形態５で説明したように、第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間には、高電圧成分による電位差は生じず、低電圧部Ｌｖ１の分極領域Ｌｖ１１において圧電効果により生じた電圧のみが第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間から出力されることとなる。
【０１４７】
（その他の実施の形態）
前記各実施形態では、絶縁型圧電トランスＴｒを、次数３〜７の縦振動モードを利用して構成した場合について説明した。しかし、本発明の技術思想は、次数が８以上の場合にも適用可能である。また、前記各実施形態では、低電圧部、第１高電圧部、及び第２高電圧部が１つの領域のみ、または２つの領域を有する場合について説明した。しかし、低電圧部、第１高電圧部、及び第２高電圧部は、それぞれ３個以上の領域を有していてもよい。その場合、複数の領域はそれぞれλ／２の長さを有し、各領域の分極方向が前述の分極方向設定の考え方に基づいて設定されていればよい。
【０１４８】
前記各実施形態では、絶縁型圧電トランスＴｒを、降圧トランスとして利用した場合について説明した。しかし、本発明に係る各実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒは、昇圧トランスとしても利用することができる。すなわち、第１低電圧用電極ＥＬ１と第２低電圧用電極ＥＬ２との間に交流電圧を入力し、第１高電圧用電極ＥＨ１と第２高電圧用電極ＥＨ２との間から昇圧された交流電圧を出力させる。なお、本発明に係る各実施形態の絶縁型圧電トランスＴｒは、例えば一対の低電圧電極の電極間容量と一対の高電圧電極の電極間容量とを等しくすることで、電圧を変圧させずに絶縁することが可能な絶縁トランスとして構成することができる。つまり、本発明に係る絶縁型圧電トランスは、絶縁だけを目的としたトランスとして構成することもできる。
すなわち、
本発明の絶縁型圧電トランスにおいて、
前記一対の低電圧電極の電極間容量と一対の高電圧電極の電極間容量とが等しく設定され、
前記一対の低電圧電極間と前記一対の高電圧電極間とのいずれか一方の電極間に交流電圧が入力されたときに、他方の電極間に、前記一方の電極間に入力された交流電圧と同じ大きさの交流電圧が出力される。
【０１４９】
図１６は、電界結合型ワイヤレス電力伝送装置の送電装置１００に本実施形態の昇圧トランスを適用した例を示す。図１６の送電装置１００では、送電回路１１０が発生した交流電圧を昇圧トランスＴｒ１により昇圧し、一対の送電電極Ｅｔａ、Ｅｔｐ間に印加する。図１６のように、昇圧トランスとして、圧電トランスを用いることにより、巻線トランスを用いる場合よりも、送電装置１００を小型化することができる。
【０１５０】
前記各実施形態では、本発明の絶縁型圧電トランスを電界結合型ワイヤレス電力伝送システムに適用した場合について説明した。しかし、本発明の絶縁型圧電トランスは、磁界結合型（電磁結合型、磁気結合型）や磁界共鳴型（電磁共鳴型、磁気共鳴型）のワイヤレス電力伝送システムの受電装置や送電装置にも適用可能である。すなわち、本発明における送電電極は送電コイル（インダクタ）であり、本発明における受電電極は受電コイル（インダクタ）である。送電コイルは、絶縁型圧電トランスの高電圧用電極に接続される。より詳しくは、送電コイルは、絶縁型圧電トランスの一対の高電圧用電極間に接続される。また、受電コイルは、絶縁型圧電トランスの高電圧用電極に接続される。より詳しくは、受電コイルは、絶縁型圧電トランスの一対の高電圧用電極間に接続される。これにより、磁界結合型や磁界共鳴型のワイヤレス電力伝送システムの受電装置や送電装置を小型化及び低背化することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明に係る絶縁型圧電トランスは、種々の電子機器、電気機器において広く利用可能である。
【符号の説明】
【０１５２】
１００  送電装置
２００  受電装置
１１０  送電回路
２１０  負荷回路
Ｂ１  固定枠
Ｂｈ  取付孔
Ｅｒａ  受電電極（受電側アクティブ電極）
Ｅｒｐ  受電電極（受電側パッシブ電極）
Ｅｔａ  送電電極（送電側アクティブ電極）
Ｅｔｐ  送電電極（送電側パッシブ電極）
ＥＬ１  第１低電圧用電極
ＥＬ２  第２低電圧用電極
ＥＨ１  第１高電圧用電極
ＥＨ２  第２高電圧用電極
ＥＨ３  第３高電圧用電極
ＥＨ４  第４高電圧用電極
Ｆ１  フレキシブル基板
Ｈｖ１  第１高電圧部
Ｈｖ１１  分極領域
Ｈｖ１２  分極領域
Ｈｖ１３  分極領域
Ｈｖ２  第２高電圧部
Ｈｖ２１  分極領域
Ｈｖ２２  分極領域
Ｌｖ１  低電圧部
Ｌｖ１１  分極領域
Ｌｖ１２  分極領域
Ｌｖ１３  分極領域
ＰＢ  圧電体素体
Ｔｒ  降圧トランス（絶縁型圧電トランス）
Ｘ１  半田
【図１】
2015050009.tif 000003
【図２】
2015050009.tif 000004
【図３】
2015050009.tif 000005
【図４】
2015050009.tif 000006
【図５】
2015050009.tif 000007
【図６】
2015050009.tif 000008
【図７】
2015050009.tif 000009
【図８】
2015050009.tif 000010
【図９】
2015050009.tif 000011
【図１０】
2015050009.tif 000012
【図１１】
2015050009.tif 000013
【図１２】
2015050009.tif 000014
【図１３】
2015050009.tif 000015
【図１４】
2015050009.tif 000016
【図１５】
2015050009.tif 000017
【図１６】
2015050009.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月24日(2015.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次数ｎ（ｎは３以上の整数）の縦振動モードを利用する絶縁型圧電トランスであって、
共振周波数での波長をλとして、ｎλ／２の長さを有する圧電体素体を備え、
前記圧電体素体は、長さ方向に沿って第１高電圧部、低電圧部、及び第２高電圧部を順に有し、
前記低電圧部は、前記圧電体素体の長さ方向に沿って、λ／２の長さを有する整数個の分極領域を有し、
前記第１高電圧部及び前記第２高電圧部は、それぞれ、前記圧電体素体の長さ方向に沿って、λ／２の長さを有する整数個の分極領域を有し、
前記低電圧部を構成する分極領域の分極方向は、
前記圧電体素体の厚み方向に平行で、
かつ前記低電圧部を構成する分極領域の数が２以上であるときは、前記圧電体素体の長さ方向の一端側から奇数番目どうしおよび偶数番目どうしは同じ向きとなるように設定され、また、奇数番目の分極領域と偶数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定され、
前記第１高電圧部及び前記第２高電圧部を構成する分極領域の分極方向は、
前記圧電体素体の長さ方向に平行で、
かつ前記圧電体素体の長さ方向の一端側から奇数番目どうしおよび偶数番目どうしは同じ向きとなるように設定され、また、奇数番目の分極領域と偶数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定され、
前記低電圧部の前記圧電体素体の厚み方向の一対の端部にそれぞれ低電圧用電極が設けられ、
前記圧電体素体の長さ方向の一対の端部にそれぞれ高電圧用電極が設けられ、
前記高電圧用電極は、前記長さ方向の一対の端部間に加える電圧を単一の入力とするか、または、前記長さ方向の一対の端部間に生じる電圧を単一の出力とし、
前記低電圧用電極と前記高電圧用電極とは物理的に分離されている、
絶縁型圧電トランス。
【請求項２】
前記第１高電圧部を構成する分極領域の数と前記第２高電圧部を構成する分極領域の数とが同じであり、
前記第１高電圧部の長さと前記第２高電圧部の長さとが等しい、
請求項１に記載の絶縁型圧電トランス。
【請求項３】
前記高電圧用電極に交流電圧が入力され、前記低電圧用電極から降圧された交流電圧が出力される、
請求項１または２に記載の絶縁型圧電トランス。
【請求項４】
前記低電圧用電極に交流電圧が入力され、前記高電圧用電極から昇圧された交流電圧が出力される、
請求項１または２に記載の絶縁型圧電トランス。
【請求項５】
前記圧電体素体は、λ／２未満の幅、及びλ／２未満の厚みを有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の絶縁型圧電トランス。
【請求項６】
請求項４に記載の絶縁型圧電トランスを備え、
前記絶縁型圧電トランスの前記高電圧用電極に受電電極が接続され、
前記絶縁型圧電トランスの前記低電圧用電極に受電回路の入力が接続されている、
ワイヤレス電力伝送システム用の受電装置。
【請求項７】
請求項５に記載の絶縁型圧電トランスを備え、
前記絶縁型圧電トランスの前記低電圧用電極に送電回路の出力が接続され、
前記絶縁型圧電トランスの前記高電圧用電極に送電電極が接続されている、
ワイヤレス電力伝送システム用の送電装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月18日(2016.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁型圧電トランスと、受電電極と、受電回路と、
を備えたワイヤレス電力伝送システム用の受電装置であって、
前記絶縁型圧電トランスは、
次数ｎ（ｎは３以上の整数）の縦振動モードを利用する絶縁型圧電トランスであって、
共振周波数での波長をλとして、ｎλ／２の長さを有する圧電体素体を備え、
前記圧電体素体は、長さ方向に沿って第１高電圧部、低電圧部、及び第２高電圧部を順に有し、
前記低電圧部は、前記圧電体素体の長さ方向に沿って、λ／２の長さを有する整数個の分極領域を有し、
前記第１高電圧部及び前記第２高電圧部は、それぞれ、前記圧電体素体の長さ方向に沿って、λ／２の長さを有する整数個の分極領域を有し、
前記低電圧部を構成する分極領域の分極方向は、
前記圧電体素体の厚み方向に平行で、
かつ前記低電圧部を構成する分極領域の数が２以上であるときは、前記圧電体素体の長さ方向の一端側から奇数番目どうしおよび偶数番目どうしは同じ向きとなるように設定され、また、奇数番目の分極領域と偶数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定され、
前記第１高電圧部及び前記第２高電圧部を構成する分極領域の分極方向は、
前記圧電体素体の長さ方向に平行で、
かつ前記圧電体素体の長さ方向の一端側から奇数番目どうしおよび偶数番目どうしは同じ向きとなるように設定され、また、奇数番目の分極領域と偶数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定され、
前記低電圧部の前記圧電体素体の厚み方向の一対の端部にそれぞれ低電圧用電極が設けられ、
前記圧電体素体の長さ方向の一対の端部にそれぞれ高電圧用電極が設けられ、
前記高電圧用電極は、前記長さ方向の一対の端部間に加える電圧を単一の入力とするか、または、前記長さ方向の一対の端部間に生じる電圧を単一の出力とし、
前記低電圧用電極と前記高電圧用電極とは物理的に分離されており、
前記高電圧用電極に交流電圧が入力され、前記低電圧用電極から降圧された交流電圧が出力され、
前記絶縁型圧電トランスの前記高電圧用電極に前記受電電極が接続され、
前記絶縁型圧電トランスの前記低電圧用電極に前記受電回路の入力が接続されている、
ワイヤレス電力伝送システム用の受電装置。
【請求項２】
前記第１高電圧部を構成する分極領域の数と前記第２高電圧部を構成する分極領域の数とが同じであり、
前記第１高電圧部の長さと前記第２高電圧部の長さとが等しい、
請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム用の受電装置。
【請求項３】
前記圧電体素体は、λ／２未満の幅、及びλ／２未満の厚みを有する、
請求項１または２に記載のワイヤレス電力伝送システム用の受電装置。
【請求項４】
絶縁型圧電トランスと、送電回路と、送電電極と、
を備えた、ワイヤレス電力伝送システム用の送電装置であって、
前記絶縁型圧電トランスは、
次数ｎ（ｎは３以上の整数）の縦振動モードを利用する絶縁型圧電トランスであって、
共振周波数での波長をλとして、ｎλ／２の長さを有する圧電体素体を備え、
前記圧電体素体は、長さ方向に沿って第１高電圧部、低電圧部、及び第２高電圧部を順に有し、
前記低電圧部は、前記圧電体素体の長さ方向に沿って、λ／２の長さを有する整数個の分極領域を有し、
前記第１高電圧部及び前記第２高電圧部は、それぞれ、前記圧電体素体の長さ方向に沿って、λ／２の長さを有する整数個の分極領域を有し、
前記低電圧部を構成する分極領域の分極方向は、
前記圧電体素体の厚み方向に平行で、
かつ前記低電圧部を構成する分極領域の数が２以上であるときは、前記圧電体素体の長さ方向の一端側から奇数番目どうしおよび偶数番目どうしは同じ向きとなるように設定され、また、奇数番目の分極領域と偶数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定され、
前記第１高電圧部及び前記第２高電圧部を構成する分極領域の分極方向は、
前記圧電体素体の長さ方向に平行で、
かつ前記圧電体素体の長さ方向の一端側から奇数番目どうしおよび偶数番目どうしは同じ向きとなるように設定され、また、奇数番目の分極領域と偶数番目の分極領域とで逆向きとなるように設定され、
前記低電圧部の前記圧電体素体の厚み方向の一対の端部にそれぞれ低電圧用電極が設けられ、
前記圧電体素体の長さ方向の一対の端部にそれぞれ高電圧用電極が設けられ、
前記高電圧用電極は、前記長さ方向の一対の端部間に加える電圧を単一の入力とするか、または、前記長さ方向の一対の端部間に生じる電圧を単一の出力とし、
前記低電圧用電極と前記高電圧用電極とは物理的に分離されており、
前記低電圧用電極に交流電圧が入力され、前記高電圧用電極から昇圧された交流電圧が出力され、
前記絶縁型圧電トランスの前記低電圧用電極に前記送電回路の出力が接続され、
前記絶縁型圧電トランスの前記高電圧用電極に前記送電電極が接続されている、
ワイヤレス電力伝送システム用の送電装置。
【請求項５】
前記第１高電圧部を構成する分極領域の数と前記第２高電圧部を構成する分極領域の数とが同じであり、
前記第１高電圧部の長さと前記第２高電圧部の長さとが等しい、
請求項４に記載のワイヤレス電力伝送システム用の送電装置。
【請求項６】
前記圧電体素体は、λ／２未満の幅、及びλ／２未満の厚みを有する、
請求項４または５に記載のワイヤレス電力伝送システム用の送電装置。
【国際調査報告】
2015050009.tif 000019
2015050009.tif 000020