(57)【要約】【課題】低背化が可能な構造を提供するものであり、また、積層技術を用いずに２層積層構造に相当する特性の得られる圧電トランスを提供する。【解決手段】筒形の圧電セラミックに入出力電極を具えた圧電トランスにおいて、筒形の圧電セラミックの断面が長円形であり、全長の約１／２の一端側の表裏面に入力電極を具え、他端側の端面に出力電極を具える。長円の短径（厚さ）と長径（幅）の比は、１／２λモードで２以上、λモードで４以上とすることが望ましい。内側が中空となるので、放熱効果（発熱抑制）の効果も得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形の圧電セラミックに入出力電極を具えた圧電トランスにおいて、
筒形の圧電セラミックの断面が長円形であり、
全長の約１／２の一端側の表裏面に入力電極を具え、
他端側の端面に出力電極を具えたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】
筒形の圧電セラミックに入出力電極を具えた圧電トランスにおいて、
筒形の圧電セラミックの断面が長円形であり、
全長の約１／２の一端側の表裏面に入力電極を具えるとともにそれらの部分は表裏面方向に分極され、
その他の部分は長さ方向に分極されて、他端側の端面に出力電極を具えたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項３】
断面形状が小判形である請求項１または請求項２に記載の圧電トランス。
【請求項４】
断面形状が楕円形である請求項１または請求項２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、圧電トランスの構造に係るもので、筒型の圧電セラミックを用いた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】特開昭６１−１８９６７８号公報
【特許文献２】特公昭５５−２６６００号公報
【０００３】
圧電トランスは、弾性体の振動を利用することから、その蓄積エネルギーが電磁型に比較して小型化できること、不燃性で安全性に優れていること、磁気シールドが不要であるといった利点がある。図５は従来の圧電トランスの構造を示すもので、矩形の圧電セラミック板を用いてその半区間の表裏面に駆動用電極（入力電極）を、長さ方向の対向する端面に発電用電極（出力電極）を形成したものである。寸法によって決定される共振周波数の高周波電圧で励振すると、駆動部の振動による電気−機械変換および発電部（２次側）の機械−電気変換によって、端面の発電部電極に高電圧が発生する。このタイプは、長さ方向の伸縮振動モードを利用するいわゆるローゼン型が主流となっているが、近年面積広がり振動モードを利用する圧電トランスも実用化されている。
【０００４】
圧電トランスを利用したインバータは、液晶テレビやパソコンデイスプレイのバックライトにおいて、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）の電源として広く利用されている。近年、液晶パネルの大型化にしたがって、大電力の圧電トランスが要求されている。一般に、圧電トランスのサイズが大きいほど取り扱うことができる電力は大きくなるが、サイズが大き過ぎると機械破壊の危険性が高まるほか、動作周波数が下がりすぎてランプの輝度効率が大きく低下する。また、厚みを大きくすると入力側容量が小さくなるために昇圧比が下がるほか、発熱が蓄積され易くなるので取り扱うことのできる電力が小さくなる。したがって、大電力単板圧電トランスでは特性のバランスを得るのが難しくなる。
【０００５】
入力側電極を積層することによってこの問題を解決できるが、内部電極に貴金属を使用するためにコストが高くなるといった問題を生じる。それに代えて数枚の単板圧電トランスを並列に接続することによって積層と同じ効果が得られるが、圧電トランスの電気特性にバラツキがあるため、各々の圧電トランスの電力分配がアンバランスになり易く、電力が一方に傾いて熱暴走の危険が生じる。また、図６に示した円筒形圧電トランスは、構造上は２枚の単板トランスを積層したものに相当するので、積層技術を利用せずに大電力、高昇圧比の圧電トランスが期待できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
だだ、円筒形圧電トランスは大きな収納スペースを必要とするので、バックライトの低背化要求に不向きなため、円筒形圧電トランスの実用化は大きな制約を受けることになる。本発明は、従来の円筒形圧電トランスに比べて低背化が可能な構造を提供するものであり、また、積層技術を用いずに２層積層構造に相当する特性の得られる圧電トランスを提供するものである。
【０００７】
本発明は、長円形の円筒構造とすることによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、筒形の圧電セラミックに入出力電極を具えた圧電トランスにおいて、筒形の圧電セラミックの断面が長円形であり、長の約１／２の一端側の表裏面に入力電極を具え、他端側の端面に出力電極を具えたことに特徴を有するものである。
【０００８】
【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を列挙すると以下のようになる。
（１）断面が長円形の筒形の圧電セラミック：入力側は厚み方向に分極され、出力側は長さ方向に分極される。
（２）入力電極（駆動用電極）：１端側から長さの約１／２の位置まで、円筒の表裏面に形成される。
（３）出力電極（発電用電極）：他端の端面に形成される。
入力電極から入力された電圧が、出力電極から昇圧されて出力される。
【０００９】
【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は本発明による圧電トランスの斜視図である。筒形の圧電セラミック１１の一方の端面側に全長のほぼ半分の長さに入力電極が形成される。入力電極は表裏面で対向する電極で構成され、表面の電極１２と図に現れない内周面の電極１３とが対向するように配置される。入力電極が形成される部分は厚み方向に分極される。出力電極１４は円筒形の圧電セラミックの他端側の端面に形成される。この出力電極１４側の圧電セラミック板は長さ方向に分極される。
【００１０】
本発明による圧電トランスのサンプルをＱｍが約２０００の高ＱｍのＰＺＴ系圧電性磁器を材料として、円筒形に押出成形法によって作製した。入力電極はデイッピング法で形成できる。分極方法は図１に示したものと同じであり、入力電極の長さは全長の約１／２となっている。図２はその圧電トランスの筒体の長さと幅の比を４．８としたときの、出力端開放、短絡および負荷状態での入力側インピーダンス特性を示す。この結果から、本発明による圧電トランスは、ローゼン型圧電トランスと同様に、１次長さ振動（１／λモード）と２次長さ振動（λモード）が現れ、どちらでも動作できることが分かった。平らな筒状構造はねじれ振動などの多くのスプリアス振動が発生し易い。それらのスプリアスを避けるため、筒体の長さと幅（長径）の比は、１／２λモードの場合２以上、λモードの場合４以上とする必要がある。
【００１１】
図３は、１／２λモードで振動する場合、長さ方向で収縮時主表面から見た圧電トランスの輪郭変位のＦＥＭ解析結果を示すものである。これは１次長さ振動であることが分かった。本発明による筒状の圧電セラミックの断面形状は、上記の比を満足するような長円形（小判形）とすることが望ましい。図１に示した平たい筒状圧電トランスの入力側の結合係数はローゼン型と同じ程度であるが、円筒状の圧電トランスの半分以下である。そこで、図４に示した断面が楕円形である圧電トランスを用いるとその中間の結合係数が得られ、かつ低背化も実現できる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、円筒形の圧電トランスに比べて低背構造を実現できる。コストが高くなる積層構造を使わずに、２層構造に相当する圧電トランスが得られる。さらに、内側が空洞となるため、積層構造に比較して熱が逃げ易く、発熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す斜視図
【図２】本発明による圧電トランスのインピーダンス特性の説明図
【図３】本発明による圧電トランスの変位の説明図
【図４】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図５】従来の圧電トランスの斜視図
【図６】従来の圧電トランスの斜視図
【符号の説明】
１１：圧電セラミック
１２、１３：入力電極
１４：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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