(57)【要約】【課題】利用する輪郭振動にスプリアスが無く、高調波成分を持たない高昇圧圧電トランスを提供するもので、また、加工性が良くて安価な圧電トランスを提供する。【解決手段】圧電セラミック板の表面に入出力電極を具えた圧電トランスにおいて、正方形または円形の圧電セラミック板の表裏面の周辺部に入力電極を具えるとともに中央部の表裏面に出力電極を具え、入力電極の部分は圧電セラミック板が厚み方向に分極され、入出力電極間は入力電極から出力電極に向かう方向に分極される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック板の表面に入出力電極を具えた圧電トランスにおいて、
正方形の圧電セラミック板の表裏面の周辺部に入力電極を具えるとともに中央部の表裏面に出力電極を具え、
入力電極の部分は圧電セラミック板が厚み方向に分極され、入出力電極間は電極間方向に表面に平行に分極された、ことを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】
圧電セラミック板の表面に入出力電極を具えた圧電トランスにおいて、
円形の圧電セラミック板の表裏面の周辺部に円環状の入力電極を具えるとともに中央部の表裏面に円形の出力電極を具え、
入力電極の部分は圧電セラミック板が厚み方向に分極され、入出力電極間は電極間方向に表面に平行に分極された、ことを特徴とする圧電トランス。
【請求項３】
圧電セラミック板の表面に入出力電極を具えた圧電トランスにおいて、
圧電セラミック板の表裏面の周辺部に環状の入力電極を具えるとともに中央部の表裏面に入力電極の内周と相似形の外周を有する出力電極を具え、
入力電極の部分は圧電セラミック板が厚み方向に分極され、入出力電極間は電極間方向に表面に平行に分極された、ことを特徴とする圧電トランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高調波成分（高次モード）を持たない、冷陰極管を点灯させる高昇圧、高出力輪郭振動型圧電トランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平８−２６４８５４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９８２２１号公報
【特許文献３】特開２００１−３３９１０７号公報
【０００３】
冷陰極管を点灯させるための圧電トランスは、長さ振動を利用したローゼン型が一般的であるが、電気機械結合や動作Ｑが低いため、負荷時の昇圧比が小さく電力密度が低く、高出力が得られない。また、長さ振動には主振動の倍数に高次振動があり、トランスを励振させると出力に高次振動の影響が出易いなどといった問題がある。例えば、図８に示すように、４８ｋＨｚ近傍の主振動に対して、１００ｋＨｚ付近、１８０ｋＨｚ付近に高次振動が発生する。
【０００４】
別のタイプとして輪郭振動（面広がり振動）を利用すれば、電気機械結合が高く、圧電トランスとして高昇圧、高効率のものを得られることが期待できる。しかし、現状の輪郭振動を利用した圧電トランスは、円盤型にしても角形にしても、図９に示すように、厚み方向に電極された基板にドット型電極を形成して入出力電極を構成するものであった。このように厚み方向の分極を利用した輪郭振動トランスは入出力容量比を高くすることが構造上困難であり、出力インピーダンスが低インピーダンスになってしまう。整合点での昇圧比も３倍程度となってしまうなどの問題がある。図１０に示したように、整合点７ｋΩ付近での昇圧比が３倍程度で、整合点を過ぎると昇圧比は上がるが効率が著しく低下する傾向にある。冷陰極ランプのインピーダンスは１００ｋΩ前後であり、効率が８０％程しか得られない問題が生じる。
【０００５】
また、入出力の容量比（昇圧比）を大きくすることを考えて、図１１のように円盤中央に入力側の電極を設け、径方向端面に出力電極を設けた輪郭振動圧電トランスが提案されている（特公昭５５−２６６００号公報）が、図１２に示したように、出力側（２次側）に結合がとれないためにトランスとしての特性が得られない。すなわち、図１２のインピーダンス特性でも分かるように、入出力の開放、短絡の波形に差がなく、圧電トランスとしてほとんど機能しないということである。また、出力側電極が径方向端面に形成されているために加工の難しさもある。円盤型だけでなく角形でも同様である。
【０００６】
メイン各振動（面広がり振動）を利用すれば、電気機械結合係数が高く、圧電トランスとして高昇圧、高出力が期待できる。輪郭振動を使用するのに最適な圧電基板の形状は円盤形である。しかしながら、円盤型の圧電トランスには加工性に問題がある。そこで、図１３に示したように、加工性の良い角形の１次広がりモードを使用すると、図１４に示したように、主振動近傍にスプリアス（不要振動）が発生する問題がある。もっとも、スプリアスをトランスの特性に支障がないところまで異動させる方式（電極拘束法、切除方式）が出願人から提案されている。しかし、主振動の高次モード（２次振動）までは除去できず、このモードは駆動した際に特性に少なからず影響を及ぼす。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、利用する輪郭振動にスプリアスが無く、高調波成分を持たない高昇圧圧電トランスを提供するもので、また、加工性が良くて安価な圧電トランスを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、正方形あるいは円形の圧電セラミック板を用い、中心に対して対称な電極配置を採用し、分極方向を使い分けることによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、圧電セラミック板の表面に入出力電極を具えた圧電トランスにおいて、正方形または円形の圧電セラミック板の表裏面の周辺部に入力電極を具えるとともに中央部の表裏面に出力電極を具え、入力電極の部分は圧電セラミック板が厚み方向に分極され、入出力電極間は電極間方向に表面に水平に分極されたことに特徴を有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による圧電トランスの構成要素は以下のとおりである。
（１）圧電セラミック板：正方形または円形で入力電極部分は厚み方向に分極され、その他は中心と外周間で径方向に分極される。
（２）入力電極：基板の表裏面の周辺に環状に、中心に対して対称に形成される。
（３）出力電極：基板の中心部の表裏面に形成される。
【００１０】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１（Ａ）は本発明の実施例を示す斜視図で、（Ｂ）は分極方法と結線を示す正面断面図である。図の矢印は分極方向を示すものである。正方形の圧電セラミック基板（ｂ）の表面の中心部に円形の出力電極（ａ）が形成されるが、裏面の対向する位置にも同じ形状で形成される。圧電セラミック基板（ｂ）の周辺部に内周が出力電極と同心円を構成するように入力電極（ｃ）が形成されるが、これも対向するように裏面にも形成されている。周辺の入力電極（ｃ）の存在する部分は厚み方向に分極（ｅ）され、その他の中心側の部分は径方向すなわち外周から中心に向かう方向に分極される。図１（Ｂ）および図２に示すように、外側の表裏面の入力電極が入力電圧源とグラウンドに接続され、中心の表裏面の出力電極から昇圧された出力が得られる。
【００１１】
図３に、本発明による圧電トランスのインピーダンス特性を示す。図において１００ｋＨｚ付近にある主振動の近傍にスプリアスがなく、また主振動の高次振動が現れず、駆動周波数の高調波成分の影響を受けにくい圧電トランスが得られる。図４には本発明による圧電トランスの周波数−昇圧比特性を示す。通常のリングドット型の昇圧比２倍程度に比べ、整合点付近の負荷において最大３０〜４０倍という高昇圧比が得られる。図において、浮遊容量なしで約３０倍、蛍光管ランプの浮遊容量が１０ｐＦ程度付くと約４０倍となることを示している。
【００１２】
本発明による圧電トランスの構造は上記の例に限られるものではなく、種々の変形が考えられる。図５に示したように積層構造にして昇圧比をさらに上げることもできる。この場合は、入力電極の分極方向を１層ごとに逆にする必要がある。また、図６に示したように円形の圧電セラミック基板を用いて、入力電極を円環状としてもよい。さらに、図７のように正方形の圧電セラミック基板に内周が正方形となる入力電極、外形が正方形となる出力電極を形成するようにしてもよい。これらの場合、分極の方向はすべて前記と同様である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明には、次のような効果がある。
（１）リングドット型の電極を形成することにより、構造的に中心に対して対称となり、利用する輪郭振動の近辺にスプリアスが発生しない。
（２）トランスとして利用する輪郭振動に高次モードがないために出力に高調波の影響が出ない。
（３）高昇圧、高出力のトランスを提供でき、昇圧比は３０〜４０倍と高い値が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）正面断面図
【図２】その接続を示す説明図
【図３】そのインピーダンス特性の説明図
【図４】その周波数−昇圧特性の説明図
【図５】本発明の他の実施例の斜視図
【図６】本発明の他の実施例の斜視図
【図７】本発明の他の実施例の斜視図
【図８】従来の圧電トランスの特性の説明図
【図９】従来の圧電トランスの（Ａ），（Ｃ）平面図、（Ｂ）（Ｄ）正面断面図
【図１０】その負荷−昇圧特性の説明図
【図１１】従来の他の圧電トランスの（Ａ）斜視図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）正面断面図
【図１２】そのインピーダンス特性の説明図
【図１３】従来の他の圧電トランスの（Ａ）斜視図、（Ｂ）振動の説明図
【図１４】そのインピーダンス特性の説明図
【符号の説明】
ｂ：圧電セラミック基板
ｃ：入力電極
ａ：出力電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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