(57)【要約】【課題】  小型化および大出力化を図ることができるように改良された圧電トランスを提供する。【解決手段】  圧電トランスは、長さ方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く、長さ方向および幅方向に直交する方向が厚み方向になる、圧電材料を主成分とする矩形板を備える。駆動部と発電部の一方となる低インピーダンス部と、駆動部と発電部の他方となる高インピーダンス部とが、矩形板中に幅方向に並んで設けられている。当該圧電トランスは、幅方向縦振動モードにより駆動される。【選択図】  図１
2005005683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く、長さ方向および幅方向に直交する方向が厚み方向になる、圧電材料を主成分とする矩形板と、
前記矩形板中に前記幅方向に並んで設けられて、夫々、駆動部と発電部の一方及び他方となる低インピーダンス部及び高インピーダンス部とを備えて、
幅方向縦振動モードにより駆動されるように構成された圧電トランス。
【請求項２】
前記低インピーダンス部は、第１圧電体層を介して前記厚み方向に対向する第１の上方電極と下方電極を含み、
前記高インピーダンス部は、第２圧電体層を介して前記厚み方向に対向する第２の上方電極と下方電極を含む、請求項１に記載の圧電トランス。
【請求項３】
前記低インピーダンス部は、前記厚み方向に交互に積層された第１電極層と第１圧電体層により形成され、
前記高インピーダンス部は、前記厚み方向に交互に積層された第２電極層と第２圧電体層により形成されている、請求項１に記載の圧電トランス。
【請求項４】
前記矩形板は、幅方向に並ぶ第１半分領域と第２半分領域とに区分けされ、
前記低インピーダンス部は、前記矩形板の前記第１半分領域に設けられ、
前記高インピーダンス部は、前記矩形板の前記第２半分領域に設けられ、
幅方向縦振動２次モードにより駆動するように構成された、請求項１から３の
いずれかに記載の圧電トランス。
【請求項５】
長さ方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く、長さ方向および幅方向に直交する方向が厚み方向になる、圧電材料を主成分とする矩形板と、
前記矩形板中に前記厚み方向に並んで設けられて、夫々、駆動部と発電部の一方及び他方となる低インピーダンス部及び高インピーダンス部とを備えて、
幅方向縦振動モードにより駆動するように構成された圧電トランス。
【請求項６】
前記低インピーダンス部と前記高インピーダンス部との間に設けられ、前記低インピーダンス部と前記高インピーダンス部とを電気的に分離する絶縁層をさらに備える、請求項５に記載の圧電トランス。
【請求項７】
前記幅方向縦振動モードを幅方向縦振動２次モードとして駆動する圧電トランスであって、
前記低インピーダンス部は、圧電体層を間に介在させて前記厚み方向に交互に積層された、該低インピーダンス部への電流の一方の出入口である第１の端子に電気的接続された第１の電極層と、該低インピーダンス部への電流の他方の出入り口である第２の端子に電気的接続された第２の電極層と、を含み、
少なくとも前記第１の電極層は、当該圧電トランスを前記幅方向縦振動２次モードで駆動させた際に誘起される電荷分布において電荷の極性が変わる部分に対応する位置に切れ目ができるように、幅方向に並ぶ２個の部分に分割されており、
分割されてなる前記第１の電極層の前記２個の部分の一方と前記第２の電極層の間に位置する前記圧電体層の第１厚み部分と、分割されてなる前記第１の電極層の前記２個の部分の他方と前記第２の電極層の間に位置する前記圧電体層の第２厚み部分とは、前記厚み方向において互いに逆向きになるように分極処理されている、請求項５または６に記載の圧電トランス。
【請求項８】
前記矩形板の前記長さ方向の寸法と前記幅方向の寸法の比率は、１．０８以上１．６５以下にされている、請求項１から７のいずれかに記載の圧電トランス。
【請求項９】
当該圧電トランスを支持する支持部材をさらに備え、
前記支持部材は、当該トランスを前記幅方向縦振動モードで駆動させた際の振動の節部付近で当該圧電トランスを支持している、請求項１から８のいずれかに記載の圧電トランス。
【請求項１０】
前記低インピーダンス部における電気接続と前記高インピーダンス部における電気接続を、前記幅方向縦振動モードで当該トランスを駆動させた際の振動の節部付近で行うように構成された、請求項１から９のいずれかに記載の圧電トランス。
【請求項１１】
当該圧電トランスを支持するための、導電性の弾性体からなる支持部材をさらに備え、
前記支持部材は、
前記幅方向縦振動モードで当該トランスを駆動させた際の振動の節部付近で当該圧電トランスと接触し、それによって当該圧電トランスを支持するとともに、
当該圧電トランスとの接触点で、当該圧電トランスでの電力の入出力を行う、請求項１から１０のいずれかに記載の圧電トランス。
【請求項１２】
前記矩形板と略同じ寸法を有すると共に前記矩形板の前記厚み方向において反対の両面のいずれかに接合される金属矩形板を更に供える請求項１に記載の圧電トランス。
【請求項１３】
長さ方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く、長さ方向および幅方向に直交する方向が厚み方向になる、圧電材料を主成分とする矩形板と、前記矩形板中に前記幅方向に並んで設けられて、夫々、駆動部と発電部の一方及び他方となる低インピーダンス部及び高インピーダンス部とを含んで、幅方向縦振動モードにより駆動されるように構成された圧電トランスと、
前記圧電トランスに入力電圧を供給する入力回路と、
前記圧電トランスの出力電圧を取り出す出力回路と、を備えた電源回路。
【請求項１４】
長さ方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く、長さ方向および幅方向に直交する方向が厚み方向になる、圧電材料を主成分とする矩形板と、前記矩形板中に前記厚み方向に並んで設けられて、夫々、駆動部と発電部の一方及び他方となる低インピーダンス部及び高インピーダンス部とを含んで、幅方向縦振動モードにより駆動されるように構成された圧電トランスと、
前記圧電トランスに入力電圧を供給する入力回路と、
前記圧電トランスの出力電圧を取り出す出力回路と、を備えた電源回路。
【請求項１５】
長さ方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く、長さ方向および幅方向に直交する方向が厚み方向になる、圧電材料を主成分とする矩形板と、前記矩形板中に前記幅方向に並んで設けられて、夫々、駆動部と発電部の一方及び他方となる低インピーダンス部及び高インピーダンス部とを含んで、幅方向縦振動モードにより駆動されるように構成された圧電トランスと、
前記圧電トランスに入力電圧を供給する入力回路と、
前記圧電トランスの出力電圧を取り出す出力回路と、を備えた照明装置。
【請求項１６】
長さ方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く、長さ方向および幅方向に直交する方向が厚み方向になる、圧電材料を主成分とする矩形板と、前記矩形板中に前記厚み方向に並んで設けられて、夫々、駆動部と発電部の一方及び他方となる低インピーダンス部及び高インピーダンス部とを含んで、幅方向縦振動モードにより駆動されるように構成された圧電トランスと、
前記圧電トランスに入力電圧を供給する入力回路と、
前記圧電トランスの出力電圧を取り出す出力回路と、を備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に圧電トランスに関するものであり、より特定的には、小型化および大出力化を図ることができるように改良された圧電トランスに関する。
本発明は、またそのような圧電トランスを備える電源回路に関する。本発明は、さらにそのような圧電トランスを備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子装置の電源回路を小型化するため、スイッチング電源には圧電トランスが用いられている。
【０００３】
図２５は、大出力（大電流）用途に使用するために提案されている第１の従来例である、円板の径方向拡がり３次振動モードを用いた圧電トランスの概略平面図である（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図２６（Ａ）は図２５のＸＸＶＩＡ−ＸＸＶＩＡ線に沿う断面図であり、又、図２６（Ｂ）と図２６（Ｃ）は、夫々、図２５の公知の圧電トランスの応力分布と円板の径方向拡がり３次振動モードの振動変位分布を示す。
【０００５】
これらの図を参照して、圧電セラミック円板１０の径方向中心部分において、厚み方向に複数の電極１４が積層され、高インピーダンス部１２が形成されている。高インピーダンス部１２の外側に電極を有しない絶縁環状部分１５が形成され、さらにその外側に、厚み方向に複数の電極１３が積層されてなる低インピーダンス部１１が形成されている。
【０００６】
低インピーダンス部１１および高インピーダンス部１２において圧電性を付与するため、分極処理が行われている。厚み方向で隣接する各層の分極方向（図において矢印で示す）は、互いに逆向きである。
【０００７】
例えば降圧を目的とし、ａ，ｂを電気入力端子とし、ｃ，ｄを出力端子とすると、高インピーダンス部１２が駆動部分となり、低インピーダンス部１１が発電部となる。電気入力端子ａ，ｂから交流電圧を印加した場合、圧電トランスは３次径拡がり振動が励振されると同時に、出力端子ｃ,ｄから降圧された交流電圧を取り出すことができる。
【０００８】
しかし、上記従来例の場合、圧電セラミック円板１０の中心円部分に位置する高インピーダンス部１２において電極１４の積層数を、圧電セラミック円板の外周部に位置する低インピーダンス部１１の電極１３と同レベルに増やすと電気接続が困難となり、電気接続構造が複雑になるという問題点があった。したがって、上記従来例の場合、電極１４の積層化が困難であった。
【０００９】
このため、電気接続が容易で、かつ電極の積層化が容易な他の圧電トランスが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１０】
図２７は、この第２の従来例にかかる圧電トランスの平面図であり、図２８（Ａ）は、図２７のＸＸＶＩＩＩＡ−ＸＸＶＩＩＩＡ線に沿う断面図である。図２８（Ｂ）と図２８（Ｃ）は、夫々、図２７の従来の圧電トランスにおいて輪郭拡がり１次振動モードを利用した場合の応力分布と変位分布を示す。
【００１１】
図２７に示すように、従来の圧電トランスは、正方形状に形成された圧電板２０を含む。従来の圧電トランスは、絶縁部２６によって厚み方向に２分割され、それぞれに駆動部２１、発電部２２が形成されている。駆動部２１および発電部２２の各々において、電極層２５と圧電体層２９が交互に積層されている。圧電体層２９には圧電性を付与するため、分極処理が行われている。厚み方向で隣接する各圧電体層２９の分極方向は、図２８（Ａ）の矢印で示すように、互いに逆向きである。電極層２５と圧電体層２９の積層は、周知のセラミック積層技術によって行われる。
【００１２】
駆動部２１において、電極層２５は、圧電板２０の両外側側面の一方で一つ置きに外部電極２３Ｌに接続されると共に、外部電極２３Ｌは端子２４Ｌにはんだ付けされる。残りの電極層２５は、圧電板２０の両外側側面の他方で外部電極２３Ｒに接続されると共に、外部電極２３Ｒは端子２４Ｒにはんだ付けされる。
【００１３】
同様に、発電部２２において、電極層２５は、圧電板２０の別の両外側側面の一方で一つ置きに外部電極２７Ｕに接続されると共に、外部電極２７Ｕは端子２８Ｕにはんだ付けされる。残りの電極層２５は、圧電板２０の別の両外側側面の他方で外部電極２７Ｄに接続されると共に、外部電極２７Ｄは端子２８Ｄにはんだ付けされる。
【００１４】
図２７の従来の圧電トランスにおいて、駆動部２１に交流電圧を印加した場合、輪郭拡がり振動が励振され、発電部２２から降圧された交流電圧を取り出すことができる。
【００１５】
【特許文献１】特開平４−１６７５０４号公報
【特許文献２】特開平１１−１４５５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
以上説明した通り、図２５の第１の従来の圧電トランスは、電気接続構造が複雑となり、また、電極を積層することが困難であり、製造が容易でないという問題があった。
【００１７】
一方、図２７の第２の従来の圧電トランスは、周知のセラミック積層技術によって、容易に製造できる。また、圧電板２０の外側側面上で電気接続を行うので、電気接続構造が複雑にならない。しかしながら、図２７と図２８（Ｃ）に示すように、外部電極２３Ｒ、２３Ｌ、２７Ｕ、２７Ｄが振動変位の大きいところに形成されるため、ハンダ接続部の信頼性低下および振動損失による効率の低下という問題点があった。
【００１８】
それゆえに、本発明は、従来技術の上記のような問題点を解決するためになされたもので、信頼性が高く、かつ大出力化が可能になるように改良された圧電トランスを提供することを目的とする。
【００１９】
本発明の他の目的は、電極の積層化が容易にできるように改良された圧電トランスを提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、高い実効的電気機械結合係数が得られるように改良された圧電トランスを提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的は、そのような圧電トランスを備えた電源回路を提供することにある。
【００２２】
本発明のさらに他の目的は、そのような圧電トランスを備えた照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明の圧電トランスは、長さ方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く、長さ方向および幅方向に直交する方向が厚み方向になる、圧電材料を主成分とする矩形板と、前記矩形板中に前記幅方向に並んで設けられて、夫々、駆動部と発電部の一方及び他方となる低インピーダンス部及び高インピーダンス部とを備えて、幅方向縦振動モードにより駆動される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる圧電トランスによれば、幅方向縦振動モードにより駆動するので、長さ方向縦振動モードで駆動する場合より、高い実効的電気機械結合係数を得ることができる。このため圧電トランスが扱う単位体積あたりの電力、すなわち電力密度が大きくなり大出力化が可能となるという効果を奏する。
【００２５】
本発明の他の局面にかかる電源回路および照明装置によれば、信頼性が高く、大出力が可能な圧電トランスを用いるため、小型化が図れるとともに、大きな電力を扱うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明の各実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる圧電トランス５０Ａの斜視図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、図３は圧電トランス５０Ａの平面図である。
【００２８】
これらの図を参照して、本実施の形態における圧電トランス５０Ａは、圧電材料を主成分とする矩形板１を含む。図１にｘ軸、ｙ軸とｚ軸を有する直交座標を設定すれば、ｘ軸方向、ｙ軸方向とｚ軸方向は、夫々、矩形板１の幅方向、長さ方向と厚み方向に対応する。矩形板１において、長さ方向（ｙ軸方向）の寸法は、幅方向（ｘ軸方向）の寸法よりも長い一方、長さ方向（ｙ軸方向）および幅方向（ｘ軸方向）に直交する方向が厚み方向（ｚ軸方向）になる。図３に示す矩形板１の長さ方向（ｙ軸方向）の寸法Ｌと幅方向（ｘ軸方向）の寸法Ｗの比率は、１．０８以上１．６５以下にされている。これについては後述する。
【００２９】
矩形板１中に、駆動部と発電部の一方となる低インピーダンス部２と、駆動部と発電部の他方となる高インピーダンス部３が幅方向（ｘ軸方向）に並んで設けられている。図２及び図３に示すように、低インピーダンス部２は、駆動部側の電極７と共通電極９を含み、高インピーダンス部３は発電部側の電極８と共通電極９を含む。両者のインピーダンスの比の調整は、駆動部側の電極７の面積と発電部側の電極８の面積の比を変えることによって行われる。
【００３０】
矩形板１は、圧電性を持たせるために厚み方向に分極されている。図２における矢印は矩形板１の分極方向を表す。分極処理は、矩形板１に直流強電界を加えることによって行われ、これによって内部の電気双極子が一定方向に揃えられる。矩形板１は圧電体３５からなり、圧電体３５としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミック材料が用いられる。また、圧電体３５として、分極処理を必要としない圧電単結晶を用いることもできる。
【００３１】
次に、圧電トランス５０Ａの動作について説明する。図１乃至図３において、圧電トランス５０Ａに、幅方向λ／２縦振動モード（λは１波長を表す）（ｋ３１´の振動モード）の機械的振動を励振させる。具体的には、図２中のａ、ｂを入力端子として、駆動部側の電極７と共通電極９との間に、交流電源３１により、矩形板１の幅Ｗによって決定される共振周波数ｆの近傍の周波数を有する交流電圧を印加する。ここで、共振周波数ｆは、ｆ＝ｃ／２Ｗ（ｃは圧電トランス５０Ａの内部の音速）で計算される。これによって、圧電トランス５０Ａの幅方向に伸縮する縦振動が励振される。
【００３２】
なお、ｋ３１´の振動モードとは、厚み方向に電界を印加し、幅方向に振動する圧電横効果の縦振動モードをいい、これは、厚み方向に電界を印加し、長さ方向に振動する圧電横効果の縦振動モードであるｋ３１の振動モードとは区別される。ここで、圧電横効果とは、分極方向に電気信号を加えると、それと垂直方向に歪み、応力を生じさせる効果をいう。
【００３３】
図３の右側の線図は、圧電トランス５０Ａが、幅方向（ｘ軸方向）に、λ／２縦振動モードの伸縮振動をしている時の、ある時点の幅方向の変位分布を示す。曲線ｇで示す振動形態と、曲線ｈで示す振動形態とを繰り返すように、幅方向（ｘ軸方向）に矩形板１が振動する。図３の線図において、＋の方向を図２における圧電トランス５０Ａの幅方向右側への変位とすると、−の方向は図２の幅方向左側への変位となる。
【００３４】
この機械的な振動が圧電効果によって電圧に変換され、出力端子ｃ、ｄから変換された交流電圧を取り出すことができる。
【００３５】
この場合に入力電圧と出力電圧の比は、低インピーダンス部２と高インピーダンス部３のインピーダンスの比に対応する。ここでは、駆動部側の電極７の面積と発電部側の電極８の面積の比に対応する。
【００３６】
次に、図１と図４を参照して、矩形板１の長さＬと幅Ｗの比率を変えた場合の、実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆの変化を調べた結果について説明する。
【００３７】
ここで実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆについて説明しておく。圧電トランスの場合、１つの振動子において入力部、出力部を構成するため、与えられた電気エネルギーの内、弾性エネルギーとなる割合が減少する。そこで、振動子が持つ電気機械結合係数（理想的な振動子に与えた電気エネルギーの内、弾性エネルギーとなる割合）ではなく、振動モードと構造によって決定される結合係数を考える必要があり、これを本明細書では実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆと定義する。
【００３８】
図４は、矩形板１の長さＬの幅Ｗに対する比率と実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆの関係を示したグラフである。圧電トランス５０Ａにおいて、低インピーダンス部２と高インピーダンス部３は、夫々、矩形板１の半分の領域に形成されている。図４において、実線は、本実施の形態に係る圧電トランス５０Ａが幅方向λ／２縦振動モード（ｋ３１´の振動モード）で振動した場合の実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆの最大値を示す。圧電トランス５０Ａを従来の長さ方向λ／２縦振動モードで振動させた場合には、実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆは、図４の破線で示すように０．３５にまで及ばない。
【００３９】
図４より明らかなように、矩形板１の長さＬの幅Ｗに対する比率を、１．０８以上１．６５以下の範囲に選ぶことにより、実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆを０．３５より大きくすることができる。したがって、高い実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆを得るためには、矩形板１の長さＬの幅Ｗに対する比率は、１．０８以上１．６５以下にすることが好ましい。
【００４０】
このように、圧電トランス５０Ａを幅方向縦振動モード（ｋ３１´の振動モード）により駆動すると、長さ方向縦振動モード（ｋ３１の振動モード）で駆動する場合より高い実効的電気機械結合係数を得ることができた。この現象は、以下のように解釈することができる。
【００４１】
同じ矩形板であっても、励振させる振動モードを変えることにより、振動子としての、振動のしやすさが異なることがある。「Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ−Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」（Ｗ．Ｐ．Ｍａｓｏｎ著）によれば、例えば、同じ矩形板を長さ方向縦振動モードで振動させた場合と幅方向縦振動モードで振動させた場合とでは、振動しやすさが異なることがある。矩形板を長さ方向縦振動モードで振動させた場合、矩形板は、長さ方向の振動を行うと同時に、幅方向にも歪みが発生する。そのため、矩形板の幅方向に振動エネルギーが分散される。一方、矩形板を幅方向縦振動モードで振動させた場合、矩形板は、幅方向の振動を行っても長さ方向の歪みは発生しない。よって、矩形板の長さ方向に振動エネルギーが分散されない。
【００４２】
したがって、矩形板を幅方向縦振動モードで振動させた場合は、長さ方向縦振動モードで振動させた場合より、より高い実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆが得られる。実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆが高いと、圧電効果により弾性エネルギーを有効に電気エネルギーに変換することができる。また、入力した電気エネルギーを逆圧電効果により有効に弾性エネルギーに変換することができる。このため、圧電トランスが扱う単位体積あたりの電力、すなわち電力密度が大きくなり、大出力化が可能となる。また、効率も向上する。本発明者の実験の結果、本実施の形態の幅方向縦振動モードと従来の長さ方向縦振動モードにおいて、同じ振動速度での出力電力は、夫々、２５Ｗと１０Ｗであった。電力密度で比較を行うと、本実施の形態の幅方向縦振動モードでは１８Ｗ／ｃｃであり、従来の長さ方向縦振動モードの場合（１２Ｗ／ｃｃ）の約１．５倍であった。また、電流密度は、本実施の形態の幅方向縦振動モードでは９０ｍＡ／ｃｍ2が得られ、従来の長さ方向縦振動モードの場合（４０ｍＡ／ｃｍ2）の約２倍となった。
【００４３】
次に、図１乃至図３を再び参照して、圧電トランス５０Ａを支持する支持部材３２について説明する。支持部材３２は、矩形板１を上記幅方向λ／２縦振動モード（１次モード）で振動させた際の振動の節部付近で、圧電トランス５０Ａを支持している。
【００４４】
圧電トランス５０Ａを、振動の節部付近で支持部材３２で支持することにより、支持部材３２は、振動を阻害することなく圧電トランス５０Ａを支持及び固定する。
【００４５】
また、低インピーダンス部２における電気接続と高インピーダンス部３における電気接続は、矩形板１を幅方向λ／２縦振動モードで振動させた際の振動の節部付近で行うように構成されている。
【００４６】
振動の節部付近は振動しないので、圧電トランス５０Ａにおける電気接続部の信頼性が向上する。
【００４７】
図５は、圧電トランス５０Ａの変形例にかかる圧電トランス５０Ａ’を示す図である。
【００４８】
圧電トランス５０Ａ’においては、圧電トランス５０Ａの下面の共通電極９が二つの電極９ａと９ｂに、互いに隙間ができるように、電気的に分離されている。下面の電極９ａと９ｂに電気的に分離されているので、駆動部側の電極７と電極９ａの間に、ノイズの多い信号が導入されても、そのノイズは、発電部側の電極８と電極９ｂの間で取り出されない。
【００４９】
また、圧電トランス５０Ａと同様に、矩形板１の下面上に共通電極９が全面に形成されている場合には、振動変位の節部は図７（Ｂ）に示すように点になる。したがって、この比較例では、振動を阻害することなく、支持部材３２が圧電トランス５０Ａを支持するためには、支持部材３２は振動の節部の一点で圧電トランス５０Ａを支持する必要があり、少しでも支持部材３２と矩形板１の接触面積を大きくすると振動を阻害する。
【００５０】
一方、圧電トランス５０Ａ’についての図７（Ａ）では、矩形板１の下面上に形成される共通電極９を、電極９ａと９ｂの二つに分割し、これらを離して形成することにより、振動変位の節部を平坦にすることができる。したがって、この振動変位の節部の平坦な部分に、支持部材３２を接触させることができるので、支持部材３２と矩形板１の接触面積を大きくとることができ、ひいては、支持部材３２は、振動を阻害することなく、圧電トランス５０Ａ’を安定に支持することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２にかかる圧電トランス５０Ｂの斜視図である。図９は、圧電トランス５０Ｂの正面図である。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）と図１０（Ｃ）は、それぞれ、図８のＸＡ−ＸＡ線、ＸＢ−ＸＢ線とＸＣ−ＸＣ線に沿う断面図である。
【００５２】
本実施の形態にかかる圧電トランス５０Ｂにおいては、矩形板１は、幅方向（ｘ軸方向）に並ぶ第１半分領域と第２半分領域とに略２等分されている。低インピーダンス部２は、矩形板１の第１半分領域に設けられている。高インピーダンス部３は、矩形板１の第２半分領域に設けられている。図９に示すように、圧電トランス５０Ｂの矩形板１も、長さＬと幅Ｗを有する。
【００５３】
図８と図１０（Ｂ)に示すように、低インピーダンス部２では、厚み方向（ｚ軸方向）に電極層７と圧電体層３５が交互に積層されて、駆動部を形成する。電極層７は、矩形板１の両側壁面の一方上で一つ置きに側部電極３３に接続されている。残りの電極層７は、矩形板１の両側壁面の他方上で側部電極３６に接続されている。側部電極３３と側部電極３６はそれぞれ端子ａと端子ｂに接続されている。
【００５４】
同様に、図８と図１０（Ｃ）に示すように、高インピーダンス部３では、厚み方向（ｚ軸方向）に電極層８と圧電体層３５が交互に積層されて、発電部を形成する。電極層８は、矩形板１の上記両側壁面の上記一方上で一つ置きに側部電極３４に接続されている。残りの電極層８は、矩形板１の上記両側壁面の上記他方上で側部電極３７に接続されている。側部電極３４と側部電極３７は、それぞれ端子ｃと端子ｄに接続されている。
よって、低インピーダンス部２の側部電極３３と高インピーダンス部３の側部電極３４は、矩形板１の両側壁面の一方上で幅方向（ｘ軸方向）に並んでいる一方、低インピーダンス部２の側部電極３６と高インピーダンス部３の側部電極３７は、矩形板１の両側壁面の他方上で幅方向（ｘ軸方向）に並んでいる。
【００５５】
矩形板１中の圧電体層３５は、圧電性を持たせるために厚み方向（ｚ軸方向）に分極されている。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）と図１０（Ｃ）における矢印は分極方向を表す。駆動部と発電部において、厚み方向（ｚ軸方向）に隣り合う各圧電体層３５の分極方向はすべて互いに逆向きにされている。
【００５６】
次に、本実施の形態に係る圧電トランス５０Ｂの動作について説明する。図８および図９を参照して、圧電トランス５０Ｂに幅方向縦振動２次モード（ｋ３１´）の機械的振動を励振させる。具体的には、図１０（Ｂ）中のａ、ｂを入力端子として、矩形板１の幅Ｗによって決定される共振周波数ｆの近傍の周波数を有する交流電圧を印加する。ここで、共振周波数ｆは、ｆ＝ｃ／Ｗ（ｃは圧電トランス５０Ｂの内部の音速）で計算される。これによって、圧電トランス５０Ｂの幅方向（ｘ軸方向）に伸縮する縦振動が励振される。
【００５７】
図９の右側の線図は、圧電トランス５０Ｂが、幅方向縦振動２次モードの伸縮振動をしている時の、ある時点の幅方向の変位分布を示す。曲線ｉで示す振動形態と、曲線ｊで示す振動形態とを繰り返すように、幅方向（ｘ軸方向）に矩形板１が振動する。図９の線図において、＋の方向を図８における圧電トランス５０Ｂの幅方向右側への変位とすると、−の方向は図８の幅方向左側への変位となる。
【００５８】
この機械的な振動が圧電効果によって電圧に変換され、図１０（Ｃ)に示す出力端子ｃ、ｄから変換された交流電圧を取り出すことができる。
【００５９】
この場合に入力電圧と出力電圧の比は、低インピーダンス部２と高インピーダンス部３のインピーダンスの比に対応する。ここで、低インピーダンス部２のインピーダンスは、駆動部側の電極層７の積層数に依存し、高インピーダンス部３のインピーダンスは、発電部側の電極層８の積層数に依存する。
【００６０】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、圧電トランス５０Ｂを、幅方向縦振動モード（ｋ３１´の振動モード）で振動させるので、長さ方向縦振動モード（ｋ３１の振動モード）で振動させた場合より、入力した電気エネルギーを有効に弾性エネルギーに変換することができ、より高い実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆが得られる。このため圧電トランス５０Ｂが扱う単位体積あたりの電力、すなわち電力密度が大きくなり大出力化が可能となる。
【００６１】
また、本実施の形態では、幅方向縦振動２次モードを用いているので、１次モード（幅方向λ／２縦振動モード）を用いる場合に比べて、圧電トランス５０Ｂの機械的振動の振幅が小さくなり、弾性歪みが抑制される。また、駆動周波数が高くなり、単位時間当たりの振動回数が増えることにより、圧電トランス５０Ｂは、大きな電力を扱うことができる。図１１は、圧電トランス５０Ｂにおける全幅に対する入力電極の幅の比と電気機械結合特性の関係を示すグラフである。図１１において、横軸は、圧電トランス５０Ｂにおける全幅に対する入力電極の幅の比を示す一方、縦軸は、電気機械結合特性として、圧電トランス５０Ｂにおいて入力側の実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆ（ｉｎ）と出力側の実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆ（ｏｕｔ）の積、即ち｛ｋｅｆｆ（ｉｎ）xｋｅｆｆ（ｏｕｔ）｝を示す。図１１から、圧電トランス５０Ｂの全幅に対する入力電極の幅の比が０．１６から０．８４の範囲内にあれば、電気機械結合特性｛ｋｅｆｆ（ｉｎ）xｋｅｆｆ（ｏｕｔ）｝が従来例の０．０６６よりも大きく、大出力化することが可能であることが明らかである。
【００６２】
また、駆動部側の電極層７と圧電体層３５が交互に積層して構成され、駆動部側の電極層７がそれぞれ並列に電気的接続されているので、駆動部側の電極層７の総面積が大きくなる。さらに、発電部側の電極層８と圧電体層３５が交互に積層して構成され、発電部側の電極層８が並列に電気的接続されているので、発電部側の電極層８の総面積も大きくなる。したがって、圧電トランス５０Ｂは、より多くの電流を扱うことができるようになる。
【００６３】
さらに、図９を参照して、取り出し電極３３，３４，３６，３７はいずれも、矩形板１が、幅方向縦振動２次モードの伸縮振動をする際の振動の節部付近に配置されており、振動の影響を受けないので、圧電トランス５０Ｂの電気接続部の信頼性が向上する。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、低インピーダンス２側を駆動部側とし、高インピーダンス３側を発電部側として用いた場合を例示したが、低インピーダンス２側を発電部側とし、高インピーダンス３側を駆動部側として用いてもよい。
【００６５】
（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３にかかる圧電トランス５０Ｃの斜視図である。図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）は、夫々、図１２のＸＩＩＩＡ−ＸＩＩＩＡ線とＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線に沿う断面図である。
【００６６】
これらの図を参照して、圧電トランス５０Ｃは、圧電材料を主成分とする矩形板１を含む。矩形板１において、長さ方向（ｙ軸方向）の寸法は幅方向（ｘ軸方向）の寸法よりも長い。長さ方向（ｙ軸方向）および幅方向（ｘ軸方向）に直交する方向が厚み方向になる。矩形板１の長さ方向（ｙ軸方向）の寸法と幅方向（ｘ軸方向）の寸法の比率は、１．０８以上１．６５以下にされている。
【００６７】
矩形板１は、駆動部と発電部の一方となる低インピーダンス部２と駆動部と発電部の他方となる高インピーダンス部３に絶縁部４２によって厚み方向に分割され、低インピーダンス部２と高インピーダンス部３は、矩形板１の厚み方向に並んで積層されている。
【００６８】
低インピーダンス部２では、厚み方向に電極層７と圧電体層３５が交互に積層されて、駆動部を形成する。電極層７は、矩形板１の両側壁面の一方上で一つ置きに側部電極３３に接続され、側部電極３３は端子ａに接続されている。残りの電極層７は、矩形板１の両側壁面の他方上で側部電極３６に接続され、側部電極３６は端子ｂに接続されている。
【００６９】
高インピーダンス部３は、低インピーダンス部２よりも電極層の積層数が少なく、一対の電極層８が圧電体層３５を挟んで、発電部を形成する。一方の電極層８は、矩形板１の上記両側壁面の上記他方上で側部電極３７に接続され、側部電極３７は端子ｃに接続されている。他方の電極層８は、端子ｄに接続されている。
【００７０】
矩形板１中の圧電体層３５は、圧電性を持たせるために厚み方向（ｚ軸方向）に分極されている。図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）における矢印は分極方向を表す。低インピーダンス部２において、厚み方向（ｚ軸方向）に隣り合う各圧電体層３５の分極方向は互いに逆向きにされている。
【００７１】
圧電トランス５０Ｃは、実施の形態１の圧電トランス５０Ａと同様に、幅方向λ／２縦振動モード（１次モード）で駆動される。
【００７２】
本実施の形態によれば、圧電トランス５０Ｃを、幅方向縦振動１次モードで振動させるので、長さ方向縦振動モード（ｋ３１の振動モード）で振動させた場合より、入力した電気エネルギーを有効に弾性エネルギーに変換することができ、より高い実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆが得られる。このため圧電トランス５０Ｃが扱う単位体積あたりの電力、すなわち電力密度が大きくなり大出力化が可能となる。
【００７３】
また、低インピーダンス部２と高インピーダンス部３が厚み方向（ｚ軸方向）に並んで積層される構造なので、圧電トランス５０Ｃは、周知のセラミック積層技術によって容易に製造できる。また、矩形板１の長さと幅を確保したままで、低インピーダンス部２と高インピーダンス部３を矩形板１の厚み方向（ｚ軸方向）に積層するので、矩形板１の幅の設計に余裕ができ、実効的電気機械結合係数はそのままにして、電極面積を大きくする（低インピーダンス化する）ことができるから、圧電トランス５０Ｃを、大電流を必要とする装置に適用することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、低インピーダンス２側を駆動部側とし、高インピーダンス３側を発電部側として用いた場合を例示したが、低インピーダンス２側を発電部側とし、高インピーダンス３側を駆動部側として用いてもよい。
【００７５】
図１４と図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、圧電トランス５０Ｃの変形例にかかる圧電トランス５０Ｃ’を示す。圧電トランス５０Ｃ’は以下の点を除いて、圧電トランス５０Ｃと同じであるので、同一部分には同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。
【００７６】
圧電トランス５０Ｃ’においては、圧電トランス５０Ｃと異なり、低インピーダンス部２と高インピーダンス部３との間に絶縁部４２が存在しない。低インピーダンス部２では、厚み方向に電極層７と圧電体層３５が交互に積層されて、駆動部を形成する。高インピーダンス部３では、電極層７と電極層８が圧電体層３５を挟んで、発電部を形成する。すなわち、電極層７が共通電極として使用されている。端子ａとｂが駆動部に使用される一方、端子ａとｄが発電部に使用される。このように構成することにより、圧電トランス５０Ｃ’の構造が単純化される。
【００７７】
なお、圧電トランス５０Ｃ’においても、低インピーダンス２側を発電部側とし、高インピーダンス３側を駆動部側として用いてもよい。
【００７８】
（実施の形態４）
図１６は、本発明の実施の形態４にかかる圧電トランス５０Ｄの斜視図である。図１７（Ａ）は、図１６におけるＸＶＩＩＡ−ＸＶＩＩＡ線に沿う断面図である。図１７（Ｂ）、図１７（Ｂ）と図１７（Ｃ）は、夫々、圧電トランス１５Ｄにおける振動の変位分布、応力分布と電荷分布を示す。図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００７９】
本実施の形態における圧電トランス５０Ｄは、実施の形態１に係る圧電トランス５０Ａと同様に、圧電材料を主成分とする矩形板１を含み、矩形板１の長さは幅よりも長く、矩形板１の長さと幅の比率は、１．０８以上１．６５以下にされている。
【００８０】
本実施の形態にかかる圧電トランス５０Ｄが実施の形態３に係る圧電トランス５０Ｃと異なる点は、圧電トランス５０Ｃの幅方向縦振動１次モードでの駆動に対して、圧電トランス５０Ｄが幅方向縦振動２次モードで駆動される点である。そのため、圧電トランス５０Ｄの構造が実施の形態３に係る圧電トランス５０Ｃと若干異なる。これについて、説明する。
【００８１】
図１６乃至図１８を参照して、圧電トランス５０Ｄは、低インピーダンス部２と高インピーダンス部３とを備える。低インピーダンス部２と高インピーダンス部３は、絶縁部４２により分離されている。
【００８２】
低インピーダンス部２は、圧電体層３５を間に介在させて厚み方向に積層された、該低インピーダンス部２への電流の一方の出入口である第１の端子ａに電気的接続された第１の電極層７と、該低インピーダンス部２への電流の他方の出入口である第２の端子ｂに電気的接続された第２の電極層４７と、を含む。積層された第１の電極層７は、矩形板１の両側壁面の各々に形成された側部電極６１に接続されている。第２の電極層４７は、矩形板１の別の両側壁面の一方に形成された側部電極６０に接続されている。側部電極６０は、圧電トランス５０Ｄの幅方向縦振動２次モードにおける振動の節部付近に配置されている。
【００８３】
少なくとも第１の電極層７は、圧電トランス５０Ｄを幅方向縦振動２次モードで駆動させた際に誘起される電荷分布において電荷の極性が変わる部分に対応する位置で切れ目４５ができるように、幅方向に並ぶ２つの部分７ａと７ｂに分割されている。図１７（Ａ）に示すように、分割されてなる第１の電極層７の一方部分７ａとその下の第２の電極層４７の間に位置する圧電体層３５の第１厚み部分３５ａと、分割されてなる上記第１の電極層７の他方部分７ｂとその下の第２の電極層４７の間に位置する圧電体層３５の第２厚み部分３５ｂとは、厚み方向において互いに逆向きになるように分極処理されている。
【００８４】
図１７（Ａ）に示すように、高インピーダンス３は、圧電体層３５を介在させて設けられた、端子ｃに接続された電極層４８と、端子ｄに接続された電極層８ａと電極層８ｂとを含む。
【００８５】
本実施の形態では、図１７（Ａ）に示すように、少なくとも第１の電極層７は、圧電トランス５０Ｄを幅方向縦振動２次モードで駆動させた際に誘起される電荷分布において電荷の極性が変わる部分に対応する位置で切れ目４５ができるように、幅方向に並ぶ２つの部分７ａと７ｂに分割されている。
【００８６】
圧電トランス５０Ｄを幅方向縦振動２次モードで駆動すると、図１７（Ｄ）に示すように、第１の電極層７の一方部分７ａの側において誘起される電荷の極性と、他方部分７ｂの側において誘起される電荷の極性は互いに異なるようになる。しかしながら、上記したように、分割されてなる第１の電極層７の一方部分７ａと第２の電極層４７の間に位置する圧電体層３５の第１厚み部分３５ａと、分割されてなる第１の電極層７の他方部分７ｂと第２の電極層４７の間に位置する圧電体層３５の第２厚み部分３５ｂとは、厚み方向において互いに逆向きになるように分極処理されているため、一方部分７ａと他方部分７ｂにおいて電荷の位相が１８０°ずれるので、一方部分７ａにおける電荷と他方部分７ｂにおける電荷は打ち消し合わない。そのため、圧電トランス５０Ｄにおいては、効率の低下を招くことなく、大きな電力を扱うことができる。
【００８７】
（実施の形態５）
図１９は、本発明の実施の形態５にかかる圧電トランス５０Ｅの斜視図である。圧電トランス５０Ｅは、実施の形態１乃至４の圧電トランス５０Ａ〜５０Ｄのいずれか、例えば、実施の形態１の圧電トランス５０Ａとして働く圧電トランス本体５０’と、圧電トランス本体５０’の下面全体に接合された金属矩形板５５を備える。
【００８８】
例えば、圧電トランス本体５０’と金属矩形板５５の厚さを、圧電トランス５０Ｅの最大歪みが金属矩形板５５の内部で生成されるように設定する。このような設定を行った場合、圧電トランス本体５０’を形成する圧電体よりも大きな歪みに耐えることが可能な金属製の矩形板５５内で最大歪みが生成されるため、圧電トランス５０Ｅは、圧電体単体で形成された圧電トランス（実施の形態１乃至４の圧電トランス５０Ａ〜５０Ｄのいずれか）よりも大振幅での動作が可能となる。この結果、本実施の形態の圧電トランス５０Ｅは、より大きな電力を扱うことが可能となる。
なお、本実施の形態では、金属矩形板５５を用いたが、本発明はこれに限られるものでなく、金属以外の材料が圧電トランス本体５０’の圧電体よりも大きな歪みに耐えることができれば、その材料からなる矩形板で金属矩形板５５を置換してもよいことはいうまでもない。
【００８９】
（実施の形態６）
図２０は、本発明の実施の形態６にかかる圧電トランスユニット１００の断面図である。
【００９０】
圧電トランスユニット１００は、圧電トランス５０と、圧電トランス５０を支持するための、導電性弾性体で形成された支持部材４０を備える。ここで用いられている圧電トランス５０は、例えば、実施の形態１に係る圧電トランス５０Ａであり、幅方向λ／２縦振動モード（１次モード）で駆動するものである。支持部材４０は、圧電トランス５０を幅方向λ／２縦振動モード（１次モード）で駆動させた際の振動の節部付近で圧電トランス５０と接触することにより、圧電トランス５０を支持するとともに、圧電トランス５０との接触点で、圧電トランス５０への電力の入出力を行う。圧電トランス５０と支持部材４０は、ケース４１内に収容されている。電極７と９は、支持部材４０を介して、夫々、引き出し線によって端子ａとｂに電気的に接続されている。電極８と９は、夫々、支持部材４０を介して端子ｃとｄに電気的に接続されている。
【００９１】
圧電トランスユニット１００においては、支持部材４０は、圧電トランス５０を幅方向λ／２縦振動モード（１次モード）で駆動させた際の振動の節部付近で圧電トランス５０と接触することにより、圧電トランス５０を支持するとともに、圧電トランス５０との接触点で、圧電トランス５０への電力の入出力を行うため、振動を阻害することなく圧電トランス５０の支持固定および電気接続を行うことができ、信頼性が向上する。
【００９２】
なお、本実施の形態では、圧電トランス５０として、本発明において開示された他の圧電トランス、例えば、実施の形態３の圧電トランス５０Ｃを用いても、支持部材４０で振動の節部付近で圧電トランス５０Ｃを支持することにより、同様の効果を奏する。
【００９３】
（実施の形態７）
図２１は、本発明の実施の形態７にかかる電源回路１１０のブロック図である。電源回路１１０では、実施の形態１乃至５の圧電トランス５０Ａ〜５０Ｅのいずれかで形成される圧電トランス５０を昇圧回路として用いている。電源回路１１０は、電源１０１、発振回路１０２、可変発振回路１０３、駆動回路１０４、負荷１０５、検出回路１０６、出力電圧検出回路１０７、第１制御回路１０８と第２制御回路１０９を備える。電源回路１１０において、圧電トランス５０に入力電力を供給する入力回路が部品１０１〜１０４により構成される一方、圧電トランス５０の出力電力を取出す出力回路が部品１０５〜１０９により構成される。
【００９４】
可変発振回路１０３により周波数信号を発生させ、駆動回路１０４により、圧電トランス５０の駆動信号を作る。圧電トランス５０の発電部側電極に接続した負荷１０５に対する電圧変化に応じて、圧電トランス５０を安定して駆動できるように、検出回路１０６によって検出された信号に応じて、第２制御回路１０９により、可変発振回路１０３および駆動回路１０４を介して圧電トランス５０が制御される。出力電圧検出回路１０７は、負荷１０５が管（冷陰極管、熱陰極管）の場合、管が点灯するまでの間動作し、管電流が流れ始めると動作を停止する。第１制御回路１０８は出力電圧が設定値以上に上昇しないように制御するものである。
【００９５】
本発明にかかる圧電トランス５０を昇圧用インバータ回路に用いると、従来の電磁トランスに比べて、圧電方式のトランス５０は駆動効率が高いことから、電磁方式のトランスを用いた昇圧回路に比べて回路効率の高い回路を実現できる。また、本発明にかかる圧電トランス５０は電磁方式のトランスよりも単位体積当たりに扱うことができる電気エネルギーが大きいので体積を小さくすることができ、またその形状から昇圧回路の薄型化もできる。その上、圧電トランス５０では、幅方向縦振動モードを用いているので、大きな電力を扱うことができる。
【００９６】
図２２は、図２１の電源回路１１０としての冷陰極管照明装置を組み込んだ液晶表示装置１２０を示す。冷陰極管照明装置は、図２１の電源回路１１０から負荷１０５を削除した圧電トランスインバータ回路１１２と、図２１の電源回路１１０の負荷１０５としての冷陰極管１１３とからなる。よって、この冷陰極管照明装置では、圧電トランス５０に入力電力を供給する入力回路が電源回路１１０の部品１０１〜１０４により構成される一方、圧電トランス５０の出力電力を取出す出力回路が冷陰極管１１３と電源回路１１０の部品１０６〜１０９により構成される。液晶表示装置１２０では、液晶パネル１１１が、このように構成された冷陰極管照明装置により、液晶パネル１１１の裏面に設けられた導光板１１４を介して照らされる。
【００９７】
従来の電磁方式のトランスでは、冷陰極管１１３の点灯開始時の高電圧を常に出力しておかなければならない。しかし、液晶表示装置１２０では、本発明にかかる圧電トランス５０を用いることにより、冷陰極管１１３の点灯開始時と点灯時の負荷変動に応じて、圧電トランス５０の出力電圧は変化するため、その負荷変動は、液晶表示装置１２０に存在する別の回路系へ悪影響を及ぼさない。また、圧電トランスインバータ回路１１２内の圧電トランス５０から冷陰極管１１３への出力電圧がほぼ正弦波であるため、冷陰極管１１３の点灯に寄与しない不要な周波数成分も少ないと共に、冷陰極管１１３の長寿命化の効果も有する。
【００９８】
（実施の形態８）
図２３は、本発明の実施の形態８にかかる電源回路１３０のブロック図である。電源回路１３０は、実施の形態１乃至５の圧電トランス５０Ａ〜５０Ｅのいずれかで形成される圧電トランス５０を用いると共に、電源１２１、電源電圧制御回路１２２、発振回路１２３、可変発振回路１２４、駆動回路１２５、負荷１２６、検出回路１２７、比較回路１２８と制御回路１２９を備える。発振回路１２３により、基準となる周波数を作成する。比較回路１２８は、検出回路１２７からの出力と設定電圧（Ｖｒｅｆ）を比較して、電源電圧制御回路１２２のための電源電圧あるいは制御回路１２９のための駆動周波数またはその両方の制御を行う。制御回路１２９による駆動周波数の制御と電源電圧制御回路１２２による電源電圧の制御に応じて、駆動回路１２５で圧電トランス５０を駆動するための電力増幅を行う。なお、駆動回路１２５はスイッチング素子とフィルタ回路で構成される。負荷１２６は例えば陰極放電管である。
【００９９】
本発明にかかる圧電トランス５０は電磁方式のトランスよりも単位体積当たりに扱うことができる電気エネルギーが大きいので体積を小さくすることができ、またその形状から昇圧回路の薄型化もできる。その上、圧電トランス５０では、幅方向縦振動モードを用いているので、大きな電力を扱うことができる。
【０１００】
（実施の形態９）
図２４は、本発明の実施の形態９にかかる電源回路１４０のブロック図である。電源回路１４０は、実施の形態１乃至５の圧電トランス５０Ａ〜５０Ｅのいずれかで形成される圧電トランス５０を用いると共に、電源１３１、発振回路１３２、可変発振回路１３３、駆動回路１３４、負荷１３５、出力電圧検出回路１３６と制御回路１３７を備える。圧電トランス５０が接続される負荷１３５は、整流回路により構成される。本実施の形態によれば、出力電圧（負荷に印加される電圧）を一定に制御することができる。
【０１０１】
また、用いる圧電トランス５０は、上述した特徴を有するため、電磁方式のトランスよりも、単位体積当たりに扱うことができる電気エネルギーが大きいので、体積を小さくすることができ、またその形状から薄型化もできる。その上、幅方向縦振動モードを用いているので、大きな電力を扱うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の圧電トランスは、小型化及び大出力化を実現するから、小型で大電力の電源回路、照明装置等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる圧電トランスの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１の圧電トランスの平面図である。
【図４】図１の圧電トランスにおいて、矩形板の長さ及び幅と実効的電気機械結合係数ｋｅｆｆの関係を示すグラフである。
【図５】図１の圧電トランスの変形例にかかる圧電トランスを示す断面図である。
【図６】図５の圧電トランスの平面図である。
【図７】（Ａ）と（Ｂ）は、夫々、図５の圧電トランスと図１の圧電トランスの振動変位を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる圧電トランスの斜視図である。
【図９】図８の圧電トランスの平面図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）と（Ｃ）は、夫々、図８のＸＡ−ＸＡ線、ＸＢ−ＸＢ線とＸＣ−ＸＣ線に沿う断面図である。
【図１１】図８の圧電トランスにおける全幅に対する入力電極の幅の比と電気機械結合特性の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態３にかかる圧電トランスの斜視図である。
【図１３】（Ａ）と（Ｂ）は、夫々、図１２のＸＩＩＩＡ−ＸＩＩＩＡ線とＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線に沿う断面図である。
【図１４】図１２の圧電トランスの変形例にかかる圧電トランスの斜視図である。
【図１５】（Ａ）と（Ｂ）は、夫々、図１４のＸＶＡ−ＸＶＡ線とＸＶＢ−ＸＶＢ線に沿う断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４にかかる圧電トランスの斜視図である。
【図１７】（Ａ）は、図１６のＸＶＩＩＡ−ＸＶＩＩＡ線に沿う断面図であり、又、（Ｂ）、（Ｃ）と（Ｄ）は、夫々、図１６の圧電トランスにおける振動の変位分布、応力分布と電荷分布を示す図である。
【図１８】図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態５にかかる圧電トランスの斜視図である。
【図２０】本発明の実施の形態６にかかる圧電トランスユニットの断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態７にかかる電源回路のブロック図である。
【図２２】図２１の電源回路としての冷陰極管照明装置を組込んだ液晶表示装置を示す概略正面図である。
【図２３】本発明の実施の形態８にかかる電源回路のブロック図である。
【図２４】本発明の実施の形態９にかかる電源回路のブロック図である。
【図２５】円板の径方向拡がり３次振動モードを用いた従来の圧電トランスを示す概略平面図である。
【図２６】（Ａ）は、図２５のＸＸＶＩＡ−ＸＸＶＩＡ線に沿う断面図であり、又、（Ｂ）と（Ｃ）は、夫々、図２５の従来の圧電トランスの応力分布と振動変位分布を示す図である。
【図２７】輪郭拡がり１次振動モードを用いた別の従来の圧電トランスの平面図である。
【図２８】（Ａ）は、図２７のＸＸＶＩＩＩＡ−ＸＸＶＩＩＩＡ線に沿う断面図であり、又、（Ｂ）と（Ｃ）は、夫々、図２７の別の従来の圧電トランスの応力分布と振動変位分布を示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  矩形板
２  低インピーダンス部
３  高インピーダンス部
３１  交流電源
３２  支持部材
５０  圧電トランス
【図１】
2005005683.tif 000003
【図２】
2005005683.tif 000004
【図３】
2005005683.tif 000005
【図４】
2005005683.tif 000006
【図５】
2005005683.tif 000007
【図６】
2005005683.tif 000008
【図７】
2005005683.tif 000009
【図８】
2005005683.tif 000010
【図９】
2005005683.tif 000011
【図１０】
2005005683.tif 000012
【図１１】
2005005683.tif 000013
【図１２】
2005005683.tif 000014
【図１３】
2005005683.tif 000015
【図１４】
2005005683.tif 000016
【図１５】
2005005683.tif 000017
【図１６】
2005005683.tif 000018
【図１７】
2005005683.tif 000019
【図１８】
2005005683.tif 000020
【図１９】
2005005683.tif 000021
【図２０】
2005005683.tif 000022
【図２１】
2005005683.tif 000023
【図２２】
2005005683.tif 000024
【図２３】
2005005683.tif 000025
【図２４】
2005005683.tif 000026
【図２５】
2005005683.tif 000027
【図２６】
2005005683.tif 000028
【図２７】
2005005683.tif 000029
【図２８】
2005005683.tif 000030