(57)【要約】【課題】電極間の絶縁距離を十分に確保できるようにした圧電トランスを提供する。【解決手段】入力側第１外部電極１１及び入力側第２外部電極１２に交流電圧が印加されることで、出力側第１外部電極１３及び出力側第２外部電極１４に電圧が励起される圧電トランス１において、外部電極１１〜１４は、互いに絶縁されて圧電体１０の第１面Ｓ１に設けられる。入力側第１外部電極１１及び入力側第２外部電極１２、並びに、出力側第１外部電極１３及び出力側第２外部電極１４それぞれはＹ軸方向に対向する。入力側第１外部電極１１及び出力側第１外部電極１３、及び、入力側第２外部電極１２及び出力側第２外部電極１４それぞれは、Ｘ軸方向に沿って配列される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体に設けられた第１外部電極、第２外部電極、第３外部電極及び第４外部電極のうち、前記第１外部電極及び前記第２外部電極、又は、前記第３外部電極及び前記第４外部電極の一方に電圧が印加されることで、他方に電圧が励起される圧電トランスにおいて、
矩形状の第１面を有する前記圧電体と、
前記圧電体内に設けられ、前記第１外部電極に接続する複数の第１内部電極と、
前記圧電体内に設けられ、前記第２外部電極に接続する複数の第２内部電極と、
前記圧電体内に設けられ、前記第３外部電極に接続する複数の第３内部電極と、
前記圧電体内に設けられ、前記第４外部電極に接続する複数の第４内部電極と、
を備え、
前記第１外部電極、前記第２外部電極、前記第３外部電極及び前記第４外部電極は、互いに絶縁されて前記圧電体の前記第１面に設けられ、
前記第１外部電極及び前記第２外部電極は、前記圧電体の前記第１面の一辺方向に沿って配列され、
前記第３外部電極及び前記第４外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に沿って配列されて、
前記第１外部電極及び前記第３外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に直交する方向に沿って配列され、
前記第２外部電極及び前記第４外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に直交する方向に沿って配列される、
圧電トランス。
【請求項２】
前記第１内部電極、前記第２内部電極、前記第３内部電極及び前記第４内部電極は、面状電極であり、前記面状電極の主面の法線方向は一致する、
請求項１に記載の圧電トランス。
【請求項３】
前記圧電体は、前記主面の前記法線方向に長辺を有する直方体形状である、
請求項２に記載の圧電トランス。
【請求項４】
前記第１外部電極及び前記第２外部電極は高電圧側電極であり、
前記第３外部電極及び前記第４外部電極は低電圧側電極であり、
前記第１内部電極及び前記第２内部電極は、前記圧電体の前記長辺に直交する断面と同形状の主面を有する面状電極であり、
前記第３内部電極及び前記第４内部電極は、円形状の主面を有する面状電極である、
請求項３に記載の圧電トランス。
【請求項５】
前記第１外部電極と前記第２外部電極とは１次側電極対であり、
前記第３外部電極と前記第４外部電極とは２次側電極対である、
請求項１から４のいずれかに記載の圧電トランス。
【請求項６】
前記圧電体は、前記第１面の前記一辺方向に沿った方向に配列された第１の２次側部、第１の１次側部、第２の１次側部及び第２の２次側部を有し、
前記第１内部電極、前記第２内部電極、前記第１外部電極及び前記第２外部電極は、前記圧電体の前記第１の１次側部に設けられ、
前記第３内部電極、前記第４内部電極、前記第３外部電極及び前記第４外部電極は、前記圧電体の前記第１の２次側部に設けられ、
前記圧電体の前記第２の１次側部に位置する前記第１面に設けられた第５外部電極及び第６外部電極と、
前記圧電体の前記第２の２次側部に位置する前記第１面に設けられた第７外部電極及び第８外部電極と、
前記圧電体の前記第２の１次側部に設けられ、前記第５外部電極に接続する複数の第５内部電極と、
前記圧電体の前記第２の１次側部に設けられ、前記第６外部電極に接続する複数の第６内部電極と、
前記圧電体の前記第２の２次側部に設けられ、前記第７外部電極に接続する複数の第７内部電極と、
前記圧電体の前記第２の２次側部に設けられ、前記第８外部電極に接続する複数の第８内部電極と、
をさらに備え、
前記第５外部電極及び前記第６外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に沿って配列され、
前記第７外部電極及び前記第８外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に沿って配列されて、
前記第５外部電極及び前記第７外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に直交する方向に沿って配列され、
前記第６外部電極及び前記第８外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に直交する方向に沿って配列されている、
請求項５に記載の圧電トランス。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載の圧電トランスと、
前記圧電体は、前記第１面に沿った方向を厚みとする厚み縦振動モードで振動し、
前記圧電体が実装される基板、
をさらに備え、
前記基板は、
前記第１外部電極が実装される第１実装電極と、
前記第２外部電極が実装される第２実装電極と、
前記第３外部電極が実装される第３実装電極と、
前記第４外部電極が実装される第４実装電極と、
を有し、
前記第１実装電極、前記第２実装電極、前記第３実装電極及び前記第４実装電極のそれぞれの一部は、
実装された前記圧電体が振動する際のノード点と一致する、
圧電トランスデバイス。
【請求項８】
前記第１実装電極及び前記第２実装電極とは、第１ノード点と一致する位置に形成され、
前記第３実装電極及び前記第４実装電極は、第２ノード点と一致する位置に形成されている、
請求項７に記載の圧電トランスデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体に設けられた入力側の電極に電圧が印加されると、出力側の電極に電圧が励起される圧電トランス及び圧電トランスデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の圧電体層と複数の内部電極層とが交互に積層された積層体の同一面に、外部電極を全て設けた構成の圧電トランスが開示されている。この圧電トランスは、一対の外部電極を矩形状の面の対向する辺に沿って設け、その間に、別の一対の外部電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の圧電トランスを、ＡＣアダプタ等の高電圧が取り扱われる回路に用いた場合、特許文献１に記載の外部電極配置では、十分な絶縁距離を保つように各電極を設けることは難しい。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、電極間の絶縁距離を十分に確保できるようにした圧電トランス及び圧電トランスデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧電体に設けられた第１外部電極、第２外部電極、第３外部電極及び第４外部電極のうち、前記第１外部電極及び前記第２外部電極、又は、前記第３外部電極及び前記第４外部電極の一方に電圧が印加されることで、他方に電圧が励起される圧電トランスにおいて、矩形状の第１面を有する前記圧電体と、前記圧電体内に設けられ、前記第１外部電極に接続する複数の第１内部電極と、前記圧電体内に設けられ、前記第２外部電極に接続する複数の第２内部電極と、前記圧電体内に設けられ、前記第３外部電極に接続する複数の第３内部電極と、前記圧電体内に設けられ、前記第４外部電極に接続する複数の第４内部電極と、を備え、前記第１外部電極、前記第２外部電極、前記第３外部電極及び前記第４外部電極は、互いに絶縁されて前記圧電体の前記第１面に設けられ、前記第１外部電極及び前記第２外部電極は、前記圧電体の前記第１面の一辺方向に沿って配列され、前記第３外部電極及び前記第４外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に沿って配列されて、前記第１外部電極及び前記第３外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に直交する方向に沿って配列され、前記第２外部電極及び前記第４外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に直交する方向に沿って配列されることを特徴とする。
【０００７】
この構成では、第１外部電極及び第２外部電極と、第３外部電極及び第４外部電極とは、離間して配置されるため、電極間の絶縁を保つことができる。また、各電極は圧電体の同一面に形成されているため、圧電トランスの実装が容易となる。
【０００８】
前記第１内部電極、前記第２内部電極、前記第３内部電極及び前記第４内部電極は、面状電極であり、前記面状電極の主面の法線方向は一致する構成でもよい。
【０００９】
この構成では、外部電極の構成を形成しやすくなる。
【００１０】
前記圧電体は、前記主面の前記法線方向に長辺を有する直方体形状であってもよい。
【００１１】
この構成では、外部電極間を離間させやすく、電極間の絶縁を保つことができる。
【００１２】
前記第１外部電極及び前記第２外部電極は高電圧側電極であり、前記第３外部電極及び前記第４外部電極は低電圧側電極であり、前記第１内部電極及び前記第２内部電極は、前記圧電体の前記長辺に直交する断面と同形状の主面を有する面状電極であり、前記第３内部電極及び前記第４内部電極は、円形状の主面を有する面状電極である構成でもよい。
【００１３】
この構成では、第１面に沿った方向を厚みとする厚み縦振動モードで振動する圧電トランスである場合、圧電体の低電圧側にクラックが入り難く、素子強度に優れた圧電トランスを実現できる。
【００１４】
前記第１外部電極と前記第２外部電極とは１次側電極対であり、前記第３外部電極と前記第４外部電極とは２次側電極対である構成でもよい。
【００１５】
前記圧電体は、前記第１面の前記一辺方向に沿った方向に配列された第１の２次側部、第１の１次側部、第２の１次側部及び第２の２次側部を有し、前記第１内部電極、前記第２内部電極、前記第１外部電極及び前記第２外部電極は、前記圧電体の前記第１の１次側部に設けられ、前記第３内部電極、前記第４内部電極、前記第３外部電極及び前記第４外部電極は、前記圧電体の前記第１の２次側部に設けられ、前記圧電体の前記第２の１次側部に位置する前記第１面に設けられた第５外部電極及び第６外部電極と、前記圧電体の前記第２の２次側部に位置する前記第１面に設けられた第７外部電極及び第８外部電極と、前記圧電体の前記第２の１次側部に設けられ、前記第５外部電極に接続する複数の第５内部電極と、前記圧電体の前記第２の１次側部に設けられ、前記第６外部電極に接続する複数の第６内部電極と、前記圧電体の前記第２の２次側部に設けられ、前記第７外部電極に接続する複数の第７内部電極と、前記圧電体の前記第２の２次側部に設けられ、前記第８外部電極に接続する複数の第８内部電極と、をさらに備え、前記第５外部電極及び前記第６外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に沿って配列され、前記第７外部電極及び前記第８外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に沿って配列されて、前記第５外部電極及び前記第７外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に直交する方向に沿って配列され、前記第６外部電極及び前記第８外部電極は、前記圧電体の前記第１面の前記一辺方向に直交する方向に沿って配列されている構成でもよい。
【００１６】
この構成では、圧電体の中央部を中心に振動が左右対称となるように構成することで第１高電圧部及び第２高電圧部の振動エネルギーを第１低電圧部及び第２低電圧部に効率よく伝えることができる。その結果、効率のよい変圧が可能となる。
【００１７】
本発明に係る圧電トランスデバイスは、前記圧電トランスと、前記圧電体は、前記第１面に沿った方向を厚みとする厚み縦振動モードで振動し、前記圧電体が実装される基板をさらに備え、前記基板は、前記第１外部電極が実装される第１実装電極と、前記第２外部電極が実装される第２実装電極と、前記第３外部電極が実装される第３実装電極と、前記第４外部電極が実装される第４実装電極と、を有し、前記第１実装電極、前記第２実装電極、前記第３実装電極及び前記第４実装電極のそれぞれの一部は、実装された前記圧電体が振動する際のノード点と一致する構成でもよい。
【００１８】
この構成では、基板に実装しても、圧電トランスの振動に影響しない。
【００１９】
前記第１実装電極及び前記第２実装電極とは、第１ノード点と一致する位置に形成され、前記第３実装電極及び前記第４実装電極は、第２ノード点と一致する位置に形成されている構成でもよい。
【００２０】
この構成では、圧電トランスを、安定して基板に対し電気的に接続することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、離間して配置した、第１外部電極及び第２外部電極と第３外部電極及び第４外部電極との間の絶縁を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）は、実施形態１に係る圧電トランスの平面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線の断面図、（Ｃ）は、（Ａ）のＩＣ−ＩＣ線の断面図
【図２】入力領域及び出力領域の振動方向を説明するための図
【図３】圧電トランスが基板に実装された圧電トランスデバイスを示す図
【図４】（Ａ）は、実施形態２に係る圧電トランスの平面図、（Ｂ）は斜視図
【図５】（Ａ）は、図４（Ａ）のＶＡ−ＶＡ線の断面図、（Ｂ）は、図４（Ａ）のＶＢ−ＶＢ線の断面図、（Ｃ）は、図４（Ａ）のＶＣ−ＶＣ線の断面図、（Ｄ）は、図４（Ａ）のＶＤ−ＶＤ線の断面図
【図６】圧電体にクラックが入る理由を説明するための図
【図７】実施形態３に係る圧電トランスの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態１）
図１（Ａ）は、実施形態１に係る圧電トランス１の平面図、図１（Ｂ）は、（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線の断面図、図１（Ｃ）は、（Ａ）のＩＣ−ＩＣ線の断面図である。なお、図１（Ａ）は、圧電体１０の内部を透視した図である。
【００２４】
圧電トランス１は、一方に長い直方体形状の圧電体１０を備えている。圧電体１０は、例えばＰＺＴ系セラミックスシートが積層されて形成されている。以下では、長手方向をＸ軸方向、幅方向をＹ軸方向（本発明に係る「一辺方向」に相当）、厚み方向をＺ軸方向とする。本実施形態に係る圧電トランス１は、（２λ／２）共振モードで長さ方向に振動するものとする。ここで、λはＸ軸方向の振動の１波長である。従って、圧電体１０のＸ軸方向の長さは（２λ／２）としている。
【００２５】
圧電体１０には、１次側の入力領域１０Ａ及び２次側の出力領域１０ＢがＸ軸方向に沿って形成されている。本実施形態に係る圧電トランス１は、入力領域１０Ａから交流電圧が入力され、その電圧を降圧して、出力領域１０Ｂから出力するトランスである。すなわち、入力領域１０Ａは高圧側、出力領域１０Ｂは低圧側となる。入力領域１０Ａ及び出力領域１０Ｂは、それぞれＸ軸方向に分極されている。なお、分極方向は、入力領域１０Ａと出力領域１０Ｂとで同方向であってもよいし、逆方向であってもよい。
【００２６】
入力領域１０ＡのＸ−Ｙ軸方向に沿った第１面Ｓ１には、入力側第１外部電極１１と、入力側第２外部電極１２と、出力側第１外部電極１３と、出力側第２外部電極１４とが設けられている。これら電極１１〜１４が設けられた第１面Ｓ１は、圧電トランス１の実装面となる。入力側第１外部電極１１は、本発明に係る「第１外部電極」に相当し、入力側第２外部電極１２は、本発明に係る「第２外部電極」に相当する。また、出力側第１外部電極１３は、本発明に係る「第３外部電極」に相当し、出力側第２外部電極１４は、本発明に係る「第４外部電極」に相当する。また、入力側第１外部電極１１と入力側第２外部電極１２とは、本発明に係る「１次側電極対」に相当し、出力側第１外部電極１３と出力側第２外部電極１４とは、本発明に係る「２次側電極対」に相当する。
【００２７】
入力側第１外部電極１１、入力側第２外部電極１２、出力側第１外部電極１３及び出力側第２外部電極１４は、長辺及び短辺からなる主面を有する矩形状である。各電極１１，１２，１３，１４は、長辺がＸ軸方向、短辺がＹ軸方向と一致するように、圧電体１０の第１面Ｓ１に設けられている。
【００２８】
詳しくは、入力側第１外部電極１１及び出力側第１外部電極１３は、圧電体１０の第１面Ｓ１の一の長辺に沿って設けられている。入力側第２外部電極１２及び出力側第２外部電極１４は、圧電体１０の第１面Ｓ１の他の長辺に沿って設けられている。また、入力側第１外部電極１１及び入力側第２外部電極１２は、Ｙ軸方向に沿って対向している。出力側第１外部電極１３及び出力側第２外部電極１４は、Ｙ軸方向に沿って対向している。
【００２９】
入力側第１外部電極１１、入力側第２外部電極１２、出力側第１外部電極１３及び出力側第２外部電極１４が前記のように配置されることで、高圧側の入力側第１外部電極１１及び入力側第２外部電極１２と、低圧側の出力側第１外部電極１３及び出力側第２外部電極１４とを離間させやすく、電極間の絶縁を保つことができる。また、外部電極１１〜１４を圧電体１０の同一面に形成することで、圧電トランス１を基板（不図示）に実装し易くなる。
【００３０】
入力領域１０Ａには、複数の入力側第１内部電極１１１と，複数の入力側第２内部電極１２１とが設けられている。入力側第１内部電極１１１は、図１（Ｂ）に示すように、円形状の主面を有し、入力側第１外部電極１１と導通している。すなわち、入力側第１外部電極１１及び入力側第１内部電極１１１は同電位の電極を形成する。入力側第２内部電極１２１は、図１（Ｃ）に示すように、円形状の主面を有し、入力側第２外部電極１２と導通している。すなわち、入力側第２外部電極１２及び入力側第２内部電極１２１は同電位の電極を形成する。なお、入力側第１内部電極１１１の円形状の主面と入力側第２内部電極１２１の円形状の主面とは、略同じ大きさである。入力側第１内部電極１１１と、入力側第２内部電極１２１とは、主面の法線方向がＸ軸方向となるように、Ｘ軸方向に沿って交互に設けられている。
【００３１】
出力領域１０Ｂには、複数の出力側第１内部電極１３１と，複数の出力側第２内部電極１４１とが設けられている。出力側第１内部電極１３１は、図示しないが、入力側第１内部電極１１１と同形状（図１（Ｂ）参照）であり、出力側第１外部電極１３と導通している。すなわち、出力側第１外部電極１３及び出力側第１内部電極１３１は同電位の電極を形成する。出力側第２内部電極１４１は、図示しないが、入力側第２内部電極１２１と同形状（図１（Ｃ）参照）であり、出力側第２外部電極１４と導通している。すなわち、出力側第２外部電極１４及び出力側第２内部電極１４１は同電位の電極を形成する。出力側第１内部電極１３１と、出力側第２内部電極１４１とは、主面の法線方向がＸ軸方向となるように、Ｘ軸方向に沿って交互に設けられている。
【００３２】
前記のように、入力領域１０Ａは高圧側であり、出力領域１０Ｂは低圧側である。したがって、入力側第１内部電極１１１と入力側第２内部電極１２１との電極間の距離は、出力側第１内部電極１３１と出力側第２内部電極１４１との電極間の距離よりも長い。なお、各電極１１１，１２１，１３１，１４１の数は、図１に示す数に限定されない。
【００３３】
図２は、入力領域１０Ａ及び出力領域１０Ｂの振動方向を説明するための図である。図２に示す矢印は、入力領域１０Ａ及び出力領域１０Ｂにおける圧電体１０の伸縮方向である。破線は、圧電体１０の応力分布を示す。また、図２の下部に示す波形は、振動する圧電体１０の変位分布を示す。
【００３４】
入力側第１外部電極１１と入力側第２外部電極１２とに交流電圧が印加されると、入力側第１内部電極１１１と入力側第２内部電極１２１との間に電界が生じる。すなわち、入力領域１０Ａには分極方向に電界が加えられる。このとき、例えば、入力側第１内部電極１１１を挟んで、Ｘ軸方向のプラス方向側とマイナス方向側とは互いに反対方向に電界が印加される。そして、逆圧電効果により分極方向、すなわち、圧電体１０の第１面Ｓ１に沿ったＸ軸方向を厚みとする厚み縦振動が励振され、図２の矢印に示すように、入力領域１０ＡはＸ軸方向に伸縮する。
【００３５】
縦振動が励振されると、出力領域１０ＢではＸ軸方向（分極方向）に機械的歪みが生じ、図２の矢印に示すように、出力領域１０ＢはＸ軸方向に伸縮する。２λ／２振動モードであるので、入力領域１０Ａと出力領域１０Ｂの伸縮方向は逆である。そして、圧電縦効果により分極方向に電位差が発生する。すなわち、出力側第１内部電極１３１と出力側第２内部電極１４１との間に電位差が生じる。このとき、例えば、出力側第１内部電極１３１を挟んで、Ｘ軸方向のプラス方向側とマイナス方向側とは互いに反対方向に電圧が誘起される。そして、出力側第１外部電極１３及び出力側第２外部電極１４から変圧（降圧）された電圧が出力される。
【００３６】
なお、入力側第１外部電極１１及び入力側第２外部電極１２は、入力領域１０Ａにおける振動変位が最も小さい第１ノード点Ｐ１と一致する位置に設けられている。また、出力側第１外部電極１３及び出力側第２外部電極１４は、出力領域１０Ｂにおける振動変位が最も小さい第２ノード点Ｐ２と一致する位置に設けられている。圧電トランス１を実装する場合、振動変位が最も小さい位置（ノード点Ｐ１，Ｐ２）で圧電トランス１を支持及び配線することで、圧電トランス１の振動を阻害することなく、また、実装後に圧電体１０の変位により接続信頼性が低下することを防止できる。
【００３７】
図３は、圧電トランス１が基板１００に実装された圧電トランスデバイス１Ａを示す図である。
【００３８】
圧電トランスデバイス１Ａは、基板１００に圧電トランス１が実装されてなる。基板１００には、実装電極１０１，１０２，１０３，１０４が設けられている。実装電極１０１，１０２は、不図示の交流電圧を出力する出力回路等に接続される。実装電極１０３，１０４は、電圧を整流平滑する出力側整流平滑回路等に接続される。
【００３９】
入力側第１外部電極１１、入力側第２外部電極１２、出力側第１外部電極１３及び出力側第２外部電極１４はそれぞれ、実装電極１０１，１０２，１０３，１０４にはんだ付けされる。このとき、各電極１１，１２，１３，１４は、図３で説明した、ノード点Ｐ１，Ｐ２にてはんだ付けされる。ノード点Ｐ１，Ｐ２ではんだ付けすることで、基板１００へ圧電トランス１を実装しても、圧電体１０の振動を阻害することがない。
【００４０】
実装電極１０１は、本発明に係る「第１実装電極」に相当し、実装電極１０２は、本発明に係る「第２実装電極」に相当する。また、実装電極１０３は、本発明に係る「第３実装電極」に相当し、実装電極１０４は、本発明に係る「第４実装電極」に相当する。
【００４１】
（実施形態２）
実施形態２に係る圧電トランス２は、圧電体１０の入力領域１０Ａに設けられた内部電極の形状が、実施形態１と相違する。以下、その相違点について説明する。
【００４２】
図４（Ａ）は、実施形態２に係る圧電トランス２の平面図、図４（Ｂ）は斜視図である。図５（Ａ）は、図４（Ａ）のＶＡ−ＶＡ線の断面図、図５（Ｂ）は、図４（Ａ）のＶＢ−ＶＢ線の断面図、図５（Ｃ）は、図４（Ａ）のＶＣ−ＶＣ線の断面図、図５（Ｄ）は、図４（Ａ）のＶＤ−ＶＤ線の断面図である。なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、圧電体１０の内部を透視した図である。
【００４３】
入力領域１０Ａの第１面Ｓ１には、入力側第１外部電極２１と、入力側第２外部電極２２と、出力側第１外部電極２３と、出力側第２外部電極２４とが設けられている。入力側第１外部電極２１、入力側第２外部電極２２、出力側第１外部電極２３及び出力側第２外部電極２４は、短辺及び長辺からなる主面を有する矩形状である。そして、各電極２１，２２，２３，２４は、長辺がＸ軸方向、短辺がＹ軸方向に一致するように、圧電体１０の第１面Ｓ１に設けられている。
【００４４】
各電極２１，２２，２３，２４の配置は、実施形態１に係る電極１１，１２，１３，１４と同じである。これにより、入力側第１外部電極２１及び入力側第２外部電極２２と、出力側第１外部電極２３及び出力側第２外部電極２４とを離間させやすく、電極間の絶縁を保つことができる。また、外部電極を圧電体１０の同一面に形成することで、圧電トランス２を基板（不図示）に実装し易くなる。
【００４５】
入力領域１０Ａには、複数の入力側第１内部電極２１１と，複数の入力側第２内部電極２２１とが設けられている。入力側第１内部電極２１１は、図５（Ａ）に示すように、圧電体１０の断面形状と略同形状の主面を有し、入力側第１外部電極２１と導通している。すなわち、入力側第１外部電極２１及び入力側第１内部電極２１１は同電位の電極を形成する。また、入力側第２外部電極２２と入力側第１内部電極２１１との間には圧電体１０の誘電よりも低い誘電率の絶縁膜（例えば、ガラス部材）２５が設けられている。入力側第２内部電極２２１は、図５（Ｂ）に示すように、圧電体１０の断面形状と略同形状の主面を有し、入力側第２外部電極２２と導通している。すなわち、入力側第２外部電極２２及び入力側第２内部電極２２１は同電位の電極を形成する。また、入力側第１外部電極２１と入力側第２内部電極２２１との間には絶縁膜（例えば、ガラス部材）２６が設けられている。
【００４６】
入力側第１内部電極２１１と入力側第２内部電極２２１とは、主面の法線方向がＸ軸方向となるように、Ｘ軸方向に沿って交互に設けられている。
【００４７】
出力領域１０Ｂには、複数の出力側第１内部電極２３１と，複数の出力側第２内部電極２４１とが設けられている。出力側第１内部電極２３１は、図５（Ｃ）に示すように、円形状の主面を有し、出力側第１外部電極２３と導通している。すなわち、出力側第１外部電極２３及び出力側第１内部電極２３１は同電位の電極を形成する。出力側第２内部電極２４１は、図５（Ｄ）に示すように、円形状の主面を有し、出力側第２外部電極２４と導通している。すなわち、出力側第２外部電極２４及び出力側第２内部電極２４１で同電位の電極を形成する。なお、出力側第１内部電極２３１の円形状の主面と出力側第２内部電極２４１の円形状の主面とは、略同じ大きさである。
【００４８】
入力側第１内部電極１３１と、入力側第２内部電極１４１とは、主面の法線方向がＸ軸方向となるように、Ｘ軸方向に沿って交互に設けられている。
【００４９】
本実施形態では、高圧側の入力領域１０Ａに設ける内部電極２１１，２２１の主面を、圧電体１０の断面形状と略同形状とし、低圧側の出力領域１０Ｂに設ける内部電極２３１，２４１の主面を、円形状としている。これにより、入力領域１０Ａ及び出力領域１０Ｂそれぞれのセラミック素体にクラックが入り難くなる。以下、その理由について説明する。
【００５０】
図６は、圧電体にクラックが入る理由を説明するための図である。図６の白抜き矢印は、圧電体の伸縮方向を示し、黒矢印は電界方向を示す。また、図６は、一般的な圧電トランスの入力領域又は出力領域の構造を示している。
【００５１】
圧電トランスの圧電体内には、複数の平板状の内部電極１０７，１０８が交互に配列されている。複数の内部電極１０７は共通の電極１０６Ａに接続され、複数の内部電極１０８は共通の電極１０６Ｂに接続されている。この構成が、例えば入力領域である場合、共通の電極１０６Ａ，１０６Ｂの間に電圧が印加されると、内部電極１０７，１０８の間に電界が生じる。その結果、図６に示す圧電体の領域Ａは、白抜き矢印に示すように、逆圧電効果により分極方向に伸びる。
【００５２】
また、内部電極１０７と電極１０６Ｂとの間の領域Ｂ，Ｄ、及び、内部電極１０８と電極１０６Ａとの間の領域Ｃにも電界が生じる。その結果、圧電体の領域Ｂ，Ｃ，Ｄは、白抜き矢印に示すように、逆圧電効果により分極方向に縮む。このように、領域Ａと、領域Ｂ，Ｃ，Ｄとで反対方向に伸縮するため、圧電体にクラックが生じやすい。なお、図６の構成が出力領域である場合も同様である。
【００５３】
ここで、本実施形態に係る圧電トランス１の出力領域１０Ｂは低圧側である。このため、出力領域１０Ｂに設けられた内部電極２３１，２４１の電極間の距離は短い。すなわち、図６に示す領域Ａでの電極１０７，１０８間の距離は短い。電極１０７，１０８間の距離が短いため、領域Ｂ，Ｃ，Ｄの電極間の距離を短くしても、領域Ｂ，Ｃ，Ｄの電極間に電界が集中しにくい。
【００５４】
内部電極２３１，２４１の主面は円形状であるため、出力側第１内部電極２３１と出力側第２外部電極２４との距離（図５（Ｃ）参照）、及び、出力側第２内部電極２４１と出力側第１外部電極２３との距離（図５（Ｄ）参照）は、電極１０７，１０８間の距離に比べて長い。前記のように、低圧側では領域Ｂ，Ｃ，Ｄの電極間の距離は短くしても圧電体にクラックが生じることがなく、内部電極２３１，２４１の主面を電界分布が局所的に集中しにくい円形状とすることができる。
【００５５】
圧電トランス１の入力領域１０Ａは高圧側である。このため、入力領域１０Ａに設けられた内部電極２１１，２２１の電極間の距離は長い。すなわち、図６に示す領域Ａでの電極１０７，１０８の距離は長い。電極１０７，１０８間の距離が長いと電界強度が低くなるため、領域Ｂ，Ｃ，Ｄに電界が集中するおそれがある。そのため、領域Ｂ，Ｃ，Ｄの電極間の距離を長くする必要があるが、領域Ｂ，Ｃ，Ｄの電極間の距離を長くすると、電極１０７，１０８の対向面積が小さくなり過ぎる。このため、圧電トランス１の高圧側である入力領域１０Ａでは、内部電極２１１，２２１の主面を圧電体１０の断面と略同じにし、入力側第２外部電極２２と入力側第１内部電極２１１、２２１との間には圧電体１０の誘電よりも低い誘電率の絶縁膜（例えば、ガラス部材）２５，２６を設けている。低誘電率の絶縁膜２５，２６を設けることで、入力側第２外部電極２２と入力側第１内部電極２１１，２２１との間に電界が集中することを抑えることができる。その結果、領域Ｂ，Ｃ，Ｄでクラックが生じることを抑制できる。これにより、素子強度に優れた圧電トランス２を実現できる。
【００５６】
（実施形態３）
図７は、実施形態３に係る圧電トランス３の斜視図である。図７は、圧電体３０の内部を透視した図である。本実施形態に係る圧電トランス３は、実施形態２に係る圧電トランス２を対称に設けて形成してなる。
【００５７】
実施形態３に係る圧電トランス３は、（４λ／２）共振モードで長さ方向（以下、Ｘ軸方向とする）に振動するものとする。ここで、λはＸ軸方向の振動の１波長である。従って、圧電トランス３が備える圧電体３０のＸ軸方向の長さは（４λ／２）としている。
【００５８】
圧電体３０には、１次側の入力領域３０Ａ，３０Ｃ及び２次側の出力領域３０Ｂ，３０Ｄが形成されている。詳しくは、圧電体３０のＸ軸方向に沿って、出力領域３０Ｂ、入力領域３０Ａ、入力領域３０Ｃ、出力領域３０Ｄの順に配列されている。本実施形態に係る圧電トランス３は、入力領域３０Ａ，３０Ｃから交流電圧が入力され、その電圧を変圧して、出力領域３０Ｂ，３０Ｄから出力する。すなわち、入力領域３０Ａ，３０Ｃは１次側、出力領域３０Ｂ，３０Ｄは２次側となる。入力領域３０Ａ，３０Ｃ及び出力領域３０Ｂ，３０Ｄは、それぞれＸ軸方向に分極されている。なお、分極方向は、同方向であってもよいし、逆方向であってもよい。
【００５９】
入力領域３０Ａは、本発明に係る「第１の１次側部」に相当する。出力領域３０Ｂは、本発明に係る「第１の２次側部」に相当する。入力領域３０Ｃは、本発明に係る「第２の１次側部」に相当する。出力領域３０Ｄは、本発明に係る「第２の２次側部」に相当する。
【００６０】
圧電体３０の入力領域３０ＡにおけるＸ−Ｙ軸方向に沿った第１面には、入力側第１外部電極３１及び入力側第２外部電極３２が形成されている。出力領域３０Ｂの第１面には、出力側第１外部電極３３及び出力側第２外部電極３４が形成されている。入力領域３０Ｃの第１面には、入力側第３外部電極３５及び入力側第４外部電極３６が形成されている。出力領域３０Ｄの第１面には、出力側第３外部電極３７及び出力側第４外部電極３８が形成されている。
【００６１】
各外部電極３１〜３８は、長辺及び短辺からなる主面を有する矩形状である。各電極３１〜３８は、長辺がＸ軸方向、短辺がＹ軸方向と一致するように、圧電体３０の第１面に設けられている。詳しくは、外部電極３３，３１，３５，３７は、圧電体３０の第１面の一の長辺に沿って設けられている。外部電極３４，３２，３６，３８は、圧電体３０の第１面の他の長辺に沿って設けられている。また、外部電極３３，３４同士、外部電極３１，３２同士、外部電極３５，３６同士、外部電極３７，３８同士それぞれは、Ｙ軸方向に沿って対向している。
【００６２】
前記のように各電極を配置することで、１次側の外部電極３１，３２，３５，３６と、２次側の外部電極３３，３４，３７，３８とを離間させやすく、電極間の絶縁を保つことができる。また、外部電極３１〜３８を圧電体３０の同一面に形成することで、圧電トランス３を基板（不図示）に実装し易くなる。
【００６３】
また、前記のように配置された各電極は、実施形態１と同様、圧電体３０の振動変位が最も小さいノード点と一致する位置に設けられている。そして、圧電トランス３を実装する場合、振動変位が最も小さい位置（ノード点）で圧電トランス３を支持及び配線することで、圧電トランス３の振動を阻害することなく、また、実装後に圧電体３０の変位により接続信頼性が低下することを防止できる。
【００６４】
入力側第１外部電極３１は、本発明に係る「第１外部電極」に相当し、入力側第２外部電極３２は、本発明に係る「第２外部電極」に相当する。出力側第１外部電極３３は、本発明に係る「第３外部電極」に相当し、出力側第２外部電極３４は、本発明に係る「第４外部電極」に相当する。入力側第３外部電極３５は、本発明に係る「第５外部電極」に相当する。入力側第４外部電極３６は、本発明に係る「第６外部電極」に相当する。出力側第３外部電極３７は、本発明に係る「第７外部電極」に相当する。出力側第４外部電極３８は、本発明に係る「第８外部電極」に相当する。
【００６５】
入力領域３０Ａには、複数の入力側第１内部電極３１１と，複数の入力側第２内部電極３２１とが設けられている。入力側第１内部電極３１１は入力側第１外部電極３１と導通し、入力側第２外部電極３２とは絶縁膜３２Ａにより絶縁されている。入力側第２内部電極３２１は入力側第２外部電極３２と導通し、入力側第１外部電極３１とは絶縁膜３１Ａにより絶縁されている。入力側第１内部電極３１１及び入力側第２内部電極３２１は、実施形態２に係る圧電トランス２の入力側第１内部電極２１１及び入力側第２内部電極２２１と同形状である。そして、入力側第１内部電極３１１及び入力側第２内部電極３２１は、主面の法線方向がＸ軸方向となるように、Ｘ軸方向に沿って交互に設けられている。
【００６６】
出力領域３０Ｂには、複数の出力側第１内部電極３３１と，複数の出力側第２内部電極３４１とが設けられている。出力側第１内部電極３３１は出力側第１外部電極３３と導通し、出力側第２内部電極３４１は出力側第２外部電極３４と導通している。出力側第１内部電極３３１及び出力側第２内部電極３４１は、実施形態２に係る圧電トランス２の出力側第１内部電極３３１及び出力側第２内部電極３４１と同形状である。そして、出力側第１内部電極３３１及び出力側第２内部電極３４１は、主面の法線方向がＸ軸方向となるように、Ｘ軸方向に沿って交互に設けられている。
【００６７】
入力領域３０Ｃには、複数の入力側第３内部電極３５１と，複数の入力側第４内部電極３６１とが設けられている。入力側第３内部電極３５１は入力側第３外部電極３５と導通し、入力側第４外部電極３６とは絶縁膜３６Ａにより絶縁されている。入力側第４内部電極３６１は入力側第４外部電極３６と導通し、入力側第３外部電極３５とは絶縁膜３５Ａにより絶縁されている。入力側第３内部電極３５１及び入力側第４内部電極３６１は、入力側第１内部電極３１１及び入力側第２内部電極３２１と同形状である。そして、入力側第３内部電極３５１及び入力側第４内部電極３６１は、主面の法線方向がＸ軸方向となるように、Ｘ軸方向に沿って交互に設けられている。
【００６８】
出力領域３０Ｄには、複数の出力側第３内部電極３７１と，複数の出力側第４内部電極３８１とが設けられている。出力側第３内部電極３７１は出力側第３外部電極３７と導通し、出力側第４内部電極３８１は出力側第４外部電極３８と導通している。出力側第３内部電極３７１及び出力側第４内部電極３８１は、出力側第１内部電極３３１及び出力側第２内部電極３４１と同形状である。そして、出力側第３内部電極３７１及び出力側第４内部電極３８１は、主面の法線方向がＸ軸方向となるように、Ｘ軸方向に沿って交互に設けられている。
【００６９】
入力側第１内部電極３１１は、本発明に係る「第１内部電極」に相当する。入力側第２内部電極３２１は、本発明に係る「第２内部電極」に相当する。出力側第１内部電極３３１は、本発明に係る「第３内部電極」に相当する。出力側第２内部電極３４１は、本発明に係る「第４内部電極」に相当する。入力側第３内部電極３５１は、本発明に係る「第５内部電極」に相当する。入力側第４内部電極３６１は、本発明に係る「第６内部電極」に相当する。出力側第３内部電極３７１は、本発明に係る「第７内部電極」に相当する。出力側第４内部電極３８１は、本発明に係る「第８内部電極」に相当する。
【００７０】
この圧電トランス３は、入力側第１外部電極３１及び入力側第２外部電極３２と、入力側第３外部電極３５及び入力側第４外部電極３６とに交流電圧を印加すると、出力側第１外部電極３３及び出力側第２外部電極３４と、出力側第３外部電極３７及び出力側第４外部電極３８とから変圧（降圧）された電圧が出力される。
【００７１】
このように、本実施形態に係る圧電トランス３は、圧電体３０の中央部を中心に振動が左右対称となるように構成されている。そして、入力領域３０Ａ，３０Ｃを内側に配置することで、入力領域３０Ａ，３０Ｃの振動エネルギーを効率よく出力領域３０Ｂ，３０Ｄに伝えることができる。その結果、圧電トランス３は効率のよい変圧が可能となる。
【符号の説明】
【００７２】
１，２，３…圧電トランス
１Ａ…圧電トランスデバイス
１０，３０…圧電体
１０Ａ，３０Ａ，３０Ｃ…入力領域
１０Ｂ，３０Ｂ，３０Ｄ…出力領域
１１，２１，３１…入力側第１外部電極
１２，２２，３２…入力側第２外部電極
１３，２３，３３…出力側第１外部電極
１４，２４，３４…出力側第２外部電極
３５…入力側第３外部電極
３６…入力側第４外部電極
３７…出力側第３外部電極
３８…出力側第４外部電極
２５，２６，３１Ａ，３２Ａ，３５Ａ，３６Ａ…絶縁膜
１００…基板
１０１，１０２，１０３，１０４…実装電極
１０６Ａ，１０６Ｂ…共通の電極
１０７，１０８…内部電極
１１１，２１１，３１１…入力側第１内部電極
１２１，２２１，３２１…入力側第２内部電極
１３１，２３１，３３１…出力側第１内部電極
１４１，２４１，３４１…出力側第２内部電極
３５１…入力側第３内部電極
３６１…入力側第４内部電極
３７１…出力側第３内部電極
３８１…出力側第４内部電極
Ｐ１…第１ノード点
Ｐ２…第２ノード点
Ｓ１…第１面
【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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