(57)【要約】【課題】小型化及び低背化を実現でき、かつ高電力に対応しつつ安定駆動させることができる圧電共振ユニット、圧電共振ユニットを備えたワイヤレス電力伝送システム及びフィルタを提供する。【解決手段】圧電共振ユニットは、複数の圧電共振子１１が並列に接続された構成、複数の圧電共振子１１が直列に接続された構成、複数の圧電共振子１１が直列に接続された回路が並列接続された構成、複数の圧電共振子１１が並列に接続された回路が直列接続された構成の何れかである。複数の圧電共振子１１は圧電体を有し、複数の圧電共振子の少なくとも一つは、圧電体が独立している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電共振子が直列に接続された直列回路、
複数の圧電共振子が並列に接続された並列回路、
前記直列回路が並列接続された第１直並列回路、又は、
前記並列回路が直列接続された第２直並列回路、
の４つの回路の何れかを備え、
前記直列回路、及び前記並列回路の複数の圧電共振子は圧電体を有し、
前記複数の圧電共振子の少なくとも一つは、他の前記圧電共振子と圧電体が独立している、
圧電共振ユニット。
【請求項２】
前記複数の圧電共振子の少なくとも一つには、電流制限素子が直列に接続されている、請求項１に記載の圧電共振ユニット。
【請求項３】
前記複数の圧電共振子の少なくとも一つの共振周波数は、他の前記圧電共振子の共振周波数と異なる、請求項１又は２に記載の圧電共振ユニット。
【請求項４】
前記複数の圧電共振子が設けられた基板を備え、
前記複数の圧電共振子は、圧電体が前記基板から離間して実装されている、
請求項１から３の何れかに記載の圧電共振ユニット。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の圧電共振ユニットを複数備え、複数の前記圧電共振ユニットがラダー接続された帯域通過型フィルタ。
【請求項６】
送電側結合部と、前記送電側結合部に接続された、又は前記送電側結合部を一部に含む、送電側共振回路と、直流電圧を交流電圧に変換して前記送電側共振回路へ出力する電力変換回路とを有する送電装置と、
受電側結合部と、前記受電側結合部に接続され、又は前記受電側結合部を一部に含み、前記送電側共振回路と同じ共振周波数で共振する受電側共振回路と、前記受電側共振回路に接続され、前記受電側結合部に誘起された電圧を負荷へ出力する負荷出力回路とを有する受電装置とを備え、
前記送電側結合部と前記受電側結合部とが電界結合することにより、前記送電装置から前記受電装置へ電力が伝送される電力伝送システムにおいて、
前記送電側共振回路及び前記受電側共振回路の少なくとも一方は、請求項１から４の何れかに記載の圧電共振ユニットを備えている、
ワイヤレス電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電共振子を備えた圧電共振ユニット、圧電共振ユニットを備えたワイヤレス電力伝送システム及びフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、容量結合（電界結合）によって電力送電装置から電力受電装置へ電力を伝送するシステムが知られている。このシステムでは、電力伝送効率を高めるために高周波高電圧が必要である。そのために、電力送電装置側に昇圧回路が設けられ、電力受電装置側に降圧回路が設けられる。
【０００３】
この電力伝送システムでは、伝送効率をよくするために、送電装置及び受電装置それぞれに共振回路を設けることがある。この共振回路を構成するために、巻線コイルを用いることが考えられるが、巻線コイルは必要なインダクタンスを得るために要するサイズが大きく、装置の小型化及び低背化は難い。そこで、小型化及び低背化のために圧電素子を用いることも考えられる。
【０００４】
特許文献１には、２つの圧電共振子を直列接続又は並列接続した圧電デバイスが開示されている。特許文献１では、２つの圧電共振子の横振動モードの共振周波数を異ならせることにより、横振動モードによるリップルが互いに強めあうことを防止して、良好な共振特性又はフィルタ特性の圧電デバイスを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５６９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の圧電デバイスは、２つの圧電共振子が同じ圧電体膜に形成されているため、一方の圧電共振子の振動が、少なからず他方に伝搬する。この伝搬された振動は、他方の圧電共振子に影響を与えるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、小型化及び低背化を実現でき、安定駆動させることができる圧電共振ユニット、圧電共振ユニットを備えたワイヤレス電力伝送システム及びフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る圧電共振ユニットは、複数の圧電共振子が直列に接続された直列回路、複数の圧電共振子が並列に接続された並列回路、前記直列回路が並列接続された第１直並列回路、又は、前記並列回路が直列接続された第２直並列回路の４つの回路の何れかを備え、前記直列回路、及び前記並列回路の複数の圧電共振子は圧電体を有し、前記複数の圧電共振子の少なくとも一つは、他の前記圧電共振子と圧電体が独立していることを特徴とする。
【０００９】
この構成では、少なくとも一つの圧電共振子には、他の圧電共振子の圧電体の振動が伝搬しないため、その圧電共振子を安定駆動させることができる。また、複数の圧電共振子を用いることで、１つの圧電共振子を用いた場合と比べ、素子１つあたりの許容電力は高い。さらに、圧電共振子は、反共振周波数と共振周波数との間の周波数帯域では誘導性インピーダンスになる。この圧電共振子を直列又は並列接続することで、圧電共振ユニットのインピーダンスの設計上の自由度が高まる。
【００１０】
前記複数の圧電共振子の少なくとも一つには、電流制限素子が直列に接続されていることが好ましい。
【００１１】
この構成では、圧電共振子への過電流を防止することで、圧電共振子の振動速度の過大を防止でき、圧電共振子を安定駆動させることができる。
【００１２】
前記複数の圧電共振子の少なくとも一つの共振周波数は、他の前記圧電共振子の共振周波数と異なることが好ましい。
【００１３】
この構成では、圧電共振子の共振周波数を異ならせることで、圧電共振ユニットのインピーダンスの設計上の自由度が高まる。
【００１４】
前記複数の圧電共振子が設けられた基板を備え、前記複数の圧電共振子は、圧電体が前記基板から離間して実装されていることが好ましい。
【００１５】
この構成では、圧電共振子の振動が、基板を介して他の圧電共振子へ伝搬することを防止でき、圧電共振子を安定駆動させることができる。
【００１６】
本発明に係る帯域通過型フィルタは、本発明の圧電共振ユニットを複数備え、複数の前記圧電共振ユニットがラダー接続されたことを特徴とする。
【００１７】
この構成では、巻線コイルを用いてフィルタを構成した場合と比べ、磁界漏えいを低減でき、また、小型化を実現できる。
【００１８】
本発明のワイヤレス電力伝送システムは、送電側結合部と、前記送電側結合部に接続された、又は前記送電側結合部を一部に含む、送電側共振回路と、直流電圧を交流電圧に変換して前記送電側共振回路へ出力する電力変換回路とを有する送電装置と、受電側結合部と、前記受電側結合部に接続され、又は前記受電側結合部を一部に含み、前記送電側共振回路と同じ共振周波数で共振する受電側共振回路と、前記受電側共振回路に接続され、前記受電側結合部に誘起された電圧を所定値に変換して負荷へ出力する負荷電力出力回路とを有する受電装置とを備え、前記送電側結合部と前記受電側結合部とが電界結合することにより、前記送電装置から前記受電装置へ電力が伝送される電力伝送システムにおいて、前記送電側共振回路及び前記受電側共振回路の少なくとも一方は、本発明の圧電共振ユニットを備えていることを特徴とする。
【００１９】
この構成では、装置の小型化及び低背化を実現できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、他の圧電共振子の振動の影響を防止して、圧電共振子を安定駆動させることができる。また、素子１つあたりの許容電力を、より高い電力に対応できる。さらに、圧電共振ユニットのインピーダンスの範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】圧電共振子の等価回路図
【図２】圧電共振子のインピーダンスと位相の周波数特性図
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、実施形態１の圧電共振ユニットを示す図
【図４】圧電共振ユニットのインピーダンスの大きさの周波数特性図
【図５】圧電共振ユニットのインピーダンスの位相の周波数特性図
【図６】圧電共振ユニットの等価インダクタンスの周波数特性図
【図７】別の例の圧電共振ユニットを示す図
【図８】別の例の圧電共振ユニットを示す図
【図９】実施形態２の圧電共振ユニットを示す図
【図１０】実施形態３の圧電共振ユニットを示す図
【図１１】圧電共振ユニットの周波数特性を得るための回路図
【図１２】圧電共振ユニットによる電圧利得の周波数特性を示す図
【図１３】実施形態３の別の例の圧電共振ユニットを示す図
【図１４】圧電共振ユニットの外観を示す図
【図１５】図１４のＡ−Ａ線における断面図
【図１６】圧電共振子の実装構造を説明するための図
【図１７】（Ａ）は、２つの圧電共振子を一体形成した共振子ユニットの回路を示す図、（Ｂ）は、共振子ユニットの平面図、（Ｃ）は共振子ユニットの正面図
【図１８】共振子ユニットの別の例を示す図であり、（Ａ）は、共振子ユニットの平面図、（Ｂ）は共振子ユニットの正面図
【図１９】（Ａ）及び（Ｂ）は、複数の共振子ユニットの実装例を示す図
【図２０】実施形態５のワイヤレス電力伝送システムの回路図
【図２１】実施形態５のワイヤレス電力伝送システムの電力伝送特性を示す図
【図２２】実施形態６の帯域通過型フィルタの回路図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施形態１）
本実施形態に係る圧電共振ユニットは、共振周波数が同じ又は実質的に同じ複数の圧電共振子を並列接続、直列接続、又は直並列接続した構成である。
【００２３】
まず、本実施形態に係る圧電共振ユニットを構成する圧電共振子について説明する。
【００２４】
図１は圧電共振子１１の等価回路図である。図２は圧電共振子１１のインピーダンスと位相の周波数特性図である。図２においてインピーダンス軸（縦軸）は対数スケール、周波数軸（横軸）はリニアスケールである。
【００２５】
圧電共振子１１は、インダクタＬ１及びキャパシタＣ１１の直列回路と、キャパシタＣｏとの並列回路で表される。キャパシタＣ１１は機械的なバネ又はゴムの弾力に相当する等価コンプライアンス、インダクタＬ１は機械的な慣性力（質量又はモーメント）に相当する等価インダクタンス、キャパシタＣｏは電極間の容量（並列等価容量）にそれぞれ相当する。
【００２６】
圧電共振子１１は、圧電体の外面に一対の電極が形成されたものである。圧電体は分極処理されている。そのため、圧電共振子１１は、共振周波数ｆｒでインダクタＬ１とキャパシタＣ１１の直列共振が生じ、反共振周波数ｆａで、主としてキャパシタＣｏとインダクタＬ１との並列共振が生じる。反共振周波数ｆａは共振周波数ｆｒより高い。この共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間の周波数帯域で、圧電共振子１１のインピーダンスはインダクタＬ１のインダクタンスが支配的となる。すなわち、図２に示すように、圧電共振子１１は、共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間の周波数帯域で位相が正である誘導性インピーダンスになり、等価的にインダクタとして作用する。共振周波数ｆｒより低い周波数帯域と反共振周波数ｆａより高い周波数帯域では位相が負である容量性インピーダンスになり、等価的にキャパシタとして作用する。
【００２７】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）は、実施形態１の圧電共振ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを示す図である。図４は、圧電共振ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのインピーダンスの大きさの周波数特性図である。図５は、圧電共振ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのインピーダンスの位相の周波数特性図である。図６は、圧電共振ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの等価インダクタンスの周波数特性図である。
【００２８】
なお、図４、図５及び図６では、圧電共振子１１及び圧電共振ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの周波数特性を示しているが、圧電共振ユニット１Ｃ，１Ｄの周波数特性を示す曲線は、圧電共振子１１の周波数特性を示す曲線と重なっている。また、図５においても、圧電共振ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの周波数特性を示す曲線は圧電共振子１１と重なっている。
【００２９】
図３（Ａ）に示す圧電共振ユニット１Ａは、２つの圧電共振子１１が並列に接続された構成である。前記のように、圧電共振子１１は共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間の周波数帯域で誘導性インピーダンスになる。したがって、この周波数帯域では、圧電共振ユニット１Ａは、インダクタを並列接続した構成と等価であり、その特性を示す曲線は、図４及び図６の破線（Ａ）である。１つの圧電共振子１１のインピーダンス（インダクタンス）の特性を示す曲線（図４及び図６の太線）と比べると、圧電共振ユニット１Ａのインピーダンスは低い。
【００３０】
図３（Ｂ）に示す圧電共振ユニット１Ｂは、２つの圧電共振子１１が直列に接続された構成である。この場合、共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間の周波数帯域では、圧電共振ユニット１Ｂは、インダクタを直列接続した構成と等価であり、その特性を示す曲線は、図４及び図６の一点鎖線（Ｂ）である。１つの圧電共振子１１のインピーダンス（インダクタンス）の特性を示す曲線（図４及び図６の太線）と比べると、圧電共振ユニット１Ｂのインピーダンスは高い。
【００３１】
図３（Ｃ）に示す圧電共振ユニット１Ｃは、２つの圧電共振子１１が直列に接続された直列回路が並列に接続された構成である。図３（Ｃ）に示す回路は、本発明の「第１直並列回路」に相当する。また、図３（Ｄ）に示す圧電共振ユニット１Ｄは、２つの圧電共振子１１が並列に接続された並列回路が直列に接続された構成である。図１（Ｄ）に示す回路は、本発明の「第２直並列回路」に相当する。これらの場合、共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間の周波数帯域では、圧電共振ユニット１Ｃ，１Ｄは、圧電共振子１１のインピーダンス（インダクタンス）と同じである。図４及び図６では、圧電共振ユニット１Ｃ，１Ｄの周波数特性を示す曲線は、１つの圧電共振子１１の周波数特性を示す曲線（図４及び図６の太線）と重なる。
【００３２】
このように、圧電共振ユニット１Ａ〜１Ｄは、複数の圧電共振子１１を備えることで、圧電共振子１１を１つだけ備えた場合と比べて、圧電共振子１１の１つあたりに印加される電圧や流れる電流が抑制されるため、圧電ユニット１Ａ〜１Ｄの許容電力を、より高い電力に対応できる。また、圧電共振ユニット１Ａ〜１Ｄは、インピーダンスの範囲を広げることができる。さらに、圧電共振子１１を用いることで、圧電共振ユニット１Ａ〜１Ｄは、巻線コイルに対して小型化、及び低背化などを実現できる。
【００３３】
この圧電共振ユニット１Ａ〜１Ｄが有する複数の圧電共振子１１の少なくとも１つは、他の圧電共振子の圧電体から圧電体が独立して形成されている。このため、１つの圧電共振子１１の圧電体の振動が、他の圧電共振子に伝搬しないため、圧電共振子１１を安定駆動させることができる。
【００３４】
なお、本実施形態の圧電共振ユニット１Ａ〜１Ｄは、２つ又は４つの圧電共振子１１を直列又は並列に接続した構成としているが、備える圧電共振子１１の数はこれに限定されない。
【００３５】
図７及び図８は、別の例の圧電共振ユニットを示す図である。
【００３６】
圧電共振ユニット１Ｅ，１Ｆのそれぞれは、１６個の圧電共振子１１を備えている。圧電共振ユニット１Ｅは、４つの圧電共振子１１が並列接続された回路が直列に４つ接続されている。圧電共振ユニット１Ｆは、８つの圧電共振子１１が並列接続された回路が直列に２つ接続されている。
【００３７】
このような構成であっても、圧電共振ユニット１Ｅ，１Ｆは、圧電共振子１１を１つだけ用いた場合と比べて、許容電力は高い。また、圧電共振ユニット１Ｅ，１Ｆは、インピーダンスの範囲を広げることができる。
【００３８】
図７及び図８に示す圧電共振ユニット１Ｅ，１Ｆに関しても、複数の圧電共振子１１の少なくとも１つは、他の圧電共振子の圧電体から圧電体が独立して形成されている。このため、１つの圧電共振子１１の圧電体の振動が、他の圧電共振子に伝搬しないため、圧電共振子１１を安定駆動させることができる。
【００３９】
（実施形態２）
図９は、実施形態２の圧電共振ユニット２Ａ，２Ｂを示す図である。本実施形態の圧電共振ユニット２Ａ，２Ｂは、９つの圧電共振子１１と、電流制限素子とを備えている。
【００４０】
図９（Ａ）に示す圧電共振ユニット２Ａは、並列接続された３つの直列回路を備える。直列回路はそれぞれ、３つの圧電共振子１１と、キャパシタＣ２とが直列接続された構成である。キャパシタＣ２は電流制限素子である。電流制限素子は、直列接続された３つの圧電共振子１１への過電流を防止する。圧電共振子１１への過電流を防止することで、圧電共振子１１の振動速度が過大となることを防止でき、圧電共振子１１は安定駆動される
また、圧電共振ユニット２Ａの場合、キャパシタＣ２を直列に圧電共振子１１に接続することで、共振周波数を高周波側にオフセットさせることができる。すなわち、周波数調整が可能となる。
【００４１】
図９（Ｂ）に示す圧電共振ユニット２Ｂも、圧電共振ユニット２Ａと同様に、３つの直列回路が並列接続されている。これら直列回路はそれぞれ、３つの圧電共振子１１と、抵抗Ｒ２とが直列接続された回路である。抵抗Ｒ２は電流制限素子である。この場合も、図９（Ａ）と同様に、圧電共振子１１への過電流を防止することで、圧電共振子１１の振動速度が過大となることを防止でき、圧電共振子１１を安定駆動させることができる。
【００４２】
なお、電流制限素子は、キャパシタ及び抵抗の他、サーミスタ等であってもよい。
【００４３】
これら圧電共振ユニット２Ａ，２Ｂが有する複数の圧電共振子１１の少なくとも１つは、実施形態１と同様に、他の圧電共振子の圧電体から圧電体が独立して形成されている。このため、１つの圧電共振子１１の圧電体の振動が、他の圧電共振子に伝搬しないため、圧電共振子１１を安定駆動させることができる。
【００４４】
（実施形態３）
実施形態１，２では、圧電共振ユニットが備える複数の圧電共振子は、共振周波数が同じであるのに対し、本実施形態の圧電共振ユニットは、共振周波数が異なる圧電共振子を備えている。
【００４５】
図１０は、実施形態３の圧電共振ユニット３Ａを示す図である。
【００４６】
圧電共振ユニット３Ａは、並列に接続された直列回路３１，３２，３３を備えている。直列回路３１は、共振周波数（ｆ０−δ）の３つの圧電共振子１２と、キャパシタＣ３１とが直列に接続された回路である。直列回路３１は、共振周波数ｆ０の３つの圧電共振子１３と、キャパシタＣ３２とが直列に接続された回路である。直列回路３３は、共振周波数（ｆ０＋δ’）の３つの圧電共振子１４と、キャパシタＣ３３とが直列に接続された回路である。各直列回路３１，３２，３３のキャパシタＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３は電流制限素子である。
【００４７】
なお、キャパシタＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３は同じ素子であってもよい。また、キャパシタＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３は無くてもよい。
【００４８】
圧電共振子１２，１３，１４それぞれの共振周波数を異ならせることで、図４において、圧電共振子１２，１３，１４それぞれの共振周波数ｆｒを低周波数側又は高周波数側にシフトさせ、また位相をシフトさせることができる。
【００４９】
以下に、圧電共振子１２，１３，１４それぞれの共振周波数を異ならせた場合の、圧電共振ユニット３Ａの周波数特性について説明する。
【００５０】
図１１は、圧電共振ユニット３Ａ’の周波数特性を得るための回路図である。図１２は、圧電共振ユニット３Ａ’による電圧利得の周波数特性を示す図である。なお、図１１では、圧電共振ユニット３Ａ’は、簡易化のため、１つの圧電共振子１２，１３，１４を並列接続させた構成としている。圧電共振ユニット３Ａ’は、キャパシタＣ４とで共振回路を構成している。
【００５１】
この回路において、圧電共振子１３の共振周波数は６．２ＭＨｚとし、圧電共振子１２の共振周波数は６．２ＭＨｚ−０．０８％とし、圧電共振子１４の共振周波数は６．２ＭＨｚ＋０．０８％である。この場合、図１２に示すように、電圧利得（Ｖｏ／Ｖｉ）は、６．２ＭＨｚ付近で略平坦となっていることが読み取れる。このように、圧電共振子１２，１３，１４が共振周波数を異なることで、電圧利得の高い周波数帯域を広帯域化できる。
【００５２】
図１３は、実施形態３の別の例の圧電共振ユニット３Ｂを示す図である。
【００５３】
この例では、圧電共振ユニット３Ｂは、並列に接続された直列回路３４，３５，３６を備えている。直列回路３４，３５，３６は何れも、電流制限素子のキャパシタＣ３４と、共振周波数ｆ０の２つの圧電共振子１３と、共振周波数（ｆ０＋δ’）の１つの圧電共振子１４との直列接続回路である。なお、キャパシタＣ３４は無くてもよい。この構成では、圧電共振ユニット３Ｂの誘導性インピーダンスを微調整することができる。
【００５４】
（実施形態４）
実施形態４では、実施形態１〜３で説明した圧電共振ユニットの構造について説明する。
【００５５】
図１４は、圧電共振ユニット４の外観を示す図である。図１５は、図１４のＡ−Ａ線における断面図である。
【００５６】
圧電共振ユニット４は、４つの直列回路の並列接続回路である。直列回路それぞれは、２つの圧電共振子１１と、電流制限素子のキャパシタＣ２との直列接続回路である。圧電共振ユニット４は基板１００を備えている。基板１００は、配線用端子１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄが設けられている。そして、圧電共振子１１及びキャパシタＣ２それぞれは、配線用端子１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄに実装されている。なお、電流制限素子のキャパシタＣ２は、別基板に実装されていてもよい。
【００５７】
複数の圧電共振子１１はそれぞれ機械的に独立している。「機械的に独立」とは、複数の圧電共振子１１は圧電体を共有せず、それぞれが独立していることをいう。そして、複数の圧電共振子１１は、圧電体の振動が基板１００に伝わらないように圧電体の振動が小さい部位で基板１００に離間して実装されている。
【００５８】
図１６は、圧電共振子１１の実装構造を説明するための図である。
【００５９】
圧電共振子１１は板状の圧電体１１Ａを備えている。圧電体１１Ａは、図１６の矢印に示す長さ方向に分極されている。すなわち、圧電体１１Ａの分極方向は、基板１００の実装面に沿った方向である。圧電体１１Ａの一方主面には、電極１１Ｂが設けられている。電極１１Ｂは、圧電体１１Ａの側面を伝い、圧電体１１Ａの他方主面に延びている。圧電体１１Ａの他方主面には、電極１１Ｃが設けられている。この構造の圧電共振子１１は、電極１１Ｂ，１１Ｃに電圧が印加されると、電極１１Ｂ，１１Ｃの対向領域で圧電体１１Ａの一方主面及び他方主面それぞれが、主面に沿った反対方向に振動する（厚みすべり振動モード）。
【００６０】
圧電共振子１１は、電極１１Ｂ，１１Ｃが導電性接着剤１０１，１０２によって、基板１００の配線用端子（図１６では不図示）に実装されている。これにより、圧電共振子１１は、基板１００と離間した状態で実装される。したがって、圧電体１１Ａの振動は基板１００に殆ど伝搬しない。
【００６１】
なお、図１６では、複数の圧電共振子１１をそれぞれ機械的に独立させて基板１００に実装しているが、直列接続した２つの圧電共振子１１を一体形成し、基板１００に実装するようにしてもよい。
【００６２】
図１７（Ａ）は、２つの圧電共振子１１を一体形成した共振子ユニット１１０の回路を示す図、（Ｂ）は、共振子ユニット１１０の平面図、（Ｃ）は共振子ユニット１１０の正面図である。
【００６３】
共振子ユニット１１０は、図１７（Ａ）に示すように、２つの圧電共振子１１が直列接続されている。そして、この共振子ユニット１１０は、圧電体１１１を備えている。圧電体１１１は長さ方向に分極されている。圧電体１１１の一方主面には電極１１２，１１４が離間して形成されていて、一方主面に形成された電極１１３により接続されている。また、圧電体１１１の他方主面には、電極１１２，１１４に対向する電極１１５，１１６が形成されている。この構造の共振子ユニット１１０は、電極１１２，１１４と電極１１５，１１６とに電圧が印加されると、圧電体１１１の一方主面及び他方主面それぞれが、主面に沿った反対方向に振動する（厚みすべり振動モード）。
【００６４】
共振子ユニット１１０は、図１６と同様、電極１１５，１１６が導電性接着剤によって、基板の配線用端子に実装されている。これにより、共振子ユニット１１０は、基板と離間した状態で実装される。したがって、圧電体１１１の振動は基板にほとんど伝搬しない。
【００６５】
図１８は、共振子ユニットの別の例を示す図であり、（Ａ）は、共振子ユニット１２０の平面図、（Ｂ）は共振子ユニット１２０の正面図である。
【００６６】
共振子ユニット１２０は圧電体１２１を備えている。圧電体１２１は厚さ方向に分極されている。圧電体１２１の一方主面には円形状の電極１２２，１２４が離間して形成されていて、一方主面に形成された電極１２３により接続されている。また、圧電体１２１の他方主面には、電極１２２，１２４に対向する電極１２５，１２６が形成されている。この構造の共振子ユニット１２０は、電極１２２，１２４と電極１２５，１２６とに電圧が印加されると、圧電体１２１が縦方向に振動する（厚み縦振動モード）。
【００６７】
共振子ユニット１２０は、図１６と同様、電極１２５，１２６が導電性接着剤によって、基板の配線用端子に実装されている。これにより、共振子ユニット１２０は、基板と離間した状態で実装される。したがって、圧電体１２１の振動は基板に殆ど伝搬しない。
【００６８】
図１９は、複数の共振子ユニットの実装例を示す図である。図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示すように、共振子ユニット１１０，１２０は、それぞれが機械的に独立して、基板２００に実装されている。機械的に独立して実装するとは、各共振子ユニット１１０，１２０の振動が、他の共振子ユニット１１０，１２０に伝搬しないように実装することをいう。
【００６９】
このように、圧電共振子の不要振動の伝搬を抑えることで、圧電共振ユニットの不要振動の影響をなくすことができる。また、圧電共振子は、他の圧電共振子の振動の影響を受けないため、安定駆動される。
【００７０】
なお、本実施形態で説明した圧電共振ユニットに対し、電界漏えい防止のためのシールドケース等を設けるようにしてもよい。
【００７１】
（実施形態５）
実施形態５では、実施形態１〜４で説明した圧電共振ユニットを用いたワイヤレス電力伝送システムについて説明する。
【００７２】
図２０は、実施形態５のワイヤレス電力伝送システム５の回路図である。
【００７３】
ワイヤレス電力伝送システム５は、送電装置５０１と受電装置５０２とを備えている。送電装置５０１には受電装置５０２が載置される。送電装置５０１及び受電装置５０２はそれぞれ、アクティブ電極５２，５３、及びパッシブ電極５４，５５を備えていて、送電装置５０１に受電装置５０２が載置される場合、アクティブ電極５２，５３同士、パッシブ電極５４，５５同士それぞれが対向する。その状態で、送電装置５０１は、電界結合を利用して受電装置５０２へワイヤレスで電力を伝送する。
【００７４】
アクティブ電極５２及びパッシブ電極５４は、本発明の「送電側結合部」に相当する。アクティブ電極５３及びパッシブ電極５５は、本発明の「受電側結合部」に相当する。
【００７５】
送電装置５０１では、直流電源ＶｃｃにインダクタＬ２及びＭＯＳ−ＦＥＴ５１が接続されている。インダクタＬ２及びＭＯＳ−ＦＥＴ５１の接続点には、キャパシタＣ５３が接続されている。また、インダクタＬ２及びＭＯＳ−ＦＥＴ５１の接続点には、キャパシタＣ５４と、トランスＴ１の１次コイルとの直列回路が接続されている。キャパシタＣ５３，Ｃ５４とトランスＴ１の１次コイルとは共振回路を構成している。
【００７６】
ＭＯＳ−ＦＥＴ５１のゲートには、キャパシタＣ５１を介して入力端子ＩＮ１が接続されている。この入力端子ＩＮ１からゲート信号が入力される。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１のゲートには、インダクタＬ３を介して入力端子ＩＮ２が接続されている。入力端子ＩＮ２とグランドとの間にはキャパシタＣ５２が接続されている。この入力端子ＩＮ２からオフセット電圧が印加され、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１へのゲート電圧が嵩上げされる。
【００７７】
ＭＯＳ−ＦＥＴ５１がオンオフされることで、直流電源Ｖｃｃからの直流電圧が交流電圧に変換される。そして、トランスＴ１の２次コイルに交流電圧が誘起される。トランスＴ１の２次コイルの一端は、実施形態２で説明した圧電共振ユニット２Ａ（図９参照）を介して、アクティブ電極５２に接続され、他端はパッシブ電極５４に接続されている。トランスＴ１の２次コイルに励起される電圧は、アクティブ電極５２とパッシブ電極５４とに印加される。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１及びインダクタＬ２等は、本発明の「電力変換回路」に相当する。
【００７８】
アクティブ電極５２とパッシブ電極５４との間にはキャパシタＣ５５が接続されている。圧電共振ユニット２Ａは、圧電共振子１１の共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間の周波数帯域で誘導性インピーダンスとなる。そして、圧電共振ユニット２Ａは、キャパシタＣ５５とＬＣ共振回路（本発明の「送電側共振回路」）を構成している。なお、このＬＣ共振回路は、圧電共振ユニット２Ａの他に、トランスＴ１の漏れインダクタンス、又は、接続した実素子のインダクタを組み合わせて構成してもよい。
【００７９】
受電装置５０２では、アクティブ電極５３とパッシブ電極５５との間には、キャパシタＣ５６が接続されている。また、アクティブ電極５３には、圧電共振ユニット２Ａが接続されている。圧電共振ユニット２Ａは、キャパシタＣ５６とＬＣ共振回路（本発明の「受電側共振回路」）を構成している。送電装置５０１と受電装置５０２とに構成されるＬＣ共振回路は、共振周波数が同じである。送電装置５０１及び受電装置５０２の共振回路の共振周波数を同じに設定することで、送電装置５０１から受電装置５０２へ効率よく電力伝送が行える。
【００８０】
圧電共振ユニット２Ａには、ダイオードブリッジＤＢが接続され、ダイオードブリッジＤＢにはキャパシタＣ５７が接続されている。ダイオードブリッジＤＢ及びキャパシタＣ５７は、アクティブ電極５３とパッシブ電極５５との間に誘起された電圧を整流及び平滑して、負荷回路ＲＬへ出力する。ダイオードブリッジＤＢ及びキャパシタＣ５７は、本発明の「負荷出力回路」に相当する。
【００８１】
図２１は、実施形態５のワイヤレス電力伝送システム５の電力伝送特性を示す図である。この例では、伝送電力の周波数を約６．４ＭＨｚとし、負荷回路ＲＬの負荷を変動させた場合の電力伝送効率を示す。この場合、ワイヤレス電力伝送システム５は、負荷電力が約１５Ｗ程度まで効率よく動作する。
【００８２】
本実施形態のワイヤレス電力伝送システム５では、電力伝送効率をよくするために、送電装置５０１及び受電装置５０２それぞれに共振周波数が同じ又は実質的に同じＬＣ共振回路を構成している。そして、このＬＣ共振回路に、圧電共振ユニット２Ａを用いている。この圧電共振ユニット２Ａを用いることで、巻線コイルを用いた場合と比べて、送電装置５０１及び受電装置５０２の小型化が図れる。この圧電共振ユニット２Ａは、複数の圧電共振子１１を直列又は並列接続しているため、圧電共振ユニット２Ａのインピーダンスの範囲を広げることができる。このため、ＬＣ共振回路の回路定数の設定を行いやすい。
【００８３】
また、圧電共振ユニット２Ａの少なくとも１つの圧電共振子１１には、他の圧電共振子１１の圧電体の振動が伝搬しないため、その圧電共振子１１を安定駆動させることができる。さらに、圧電共振ユニット２Ａは、複数の圧電共振子１１で構成しているため、１つの圧電共振子１１で構成した場合と比べ、高電力化が図れる。
【００８４】
なお、ワイヤレス電力伝送システム５は、実施形態２で説明した圧電共振ユニット２Ａのみに限らず、実施形態１〜４で説明した圧電共振ユニットを適宜用いてもよい。
【００８５】
（実施形態６）
実施形態６では、実施形態１〜４で説明した圧電共振ユニットを用いた帯域通過型フィルタについて説明する。
【００８６】
図２２は、実施形態６の帯域通過型フィルタ６の回路図である。帯域通過型フィルタ６は、実施形態２で説明した４つの圧電共振ユニット２Ａがラダー型に接続された構成である。この場合、巻線コイルを用いてフィルタを構成した場合と比べ、磁界漏えいを低減でき、また、小型化を実現できる。
【符号の説明】
【００８７】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ…圧電共振ユニット
２Ａ，２Ｂ…圧電共振ユニット
３Ａ，３Ｂ…圧電共振ユニット
４…圧電共振ユニット
５…ワイヤレス電力伝送システム
６…帯域通過型フィルタ
１１，１２，１３，１４…圧電共振子
１１Ａ…圧電体
１１Ｂ，１１Ｃ…電極
３１，３２，３３，３４，３５，３６…直列回路
５１…ＭＯＳ−ＦＥＴ
５２，５３…アクティブ電極
５４，５５…パッシブ電極
１００…基板
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ…配線用端子
１０１，１０２…導電性接着剤
１１０，１２０…共振子ユニット
１１１…圧電体
１１２，１１３，１１４，１１５，１１６…電極
１２０…共振子ユニット
１２１…圧電体
１２２，１２３，１２４，１２５，１２６…電極
２００…基板
５０１…送電装置
５０２…受電装置
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図１９】
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