(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミックスを用いた圧電トランスであって、励振のための入力部と、出力電力取り出し用の出力部との間に、ノイズ対策用のシールド部を有し、
前記シールド部は板状の導体よりなることを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】
圧電セラミックスを用いた圧電トランスであって、励振のための入力部と、出力電力取り出し用の出力部との間に、ノイズ対策用のシールド部を有し、
前記シールド部は内部導体よりなることを特徴とする圧電トランス。
【請求項３】
前記内部導体は、並行する複数の線状の導体を、スルーホールを用いて、電気的に接続してなることを特徴とする請求項２記載の圧電トランス。
【請求項４】
前記内部導体は、並行する複数の線状の導体を、圧電トランスの側面に設けた側面電極を用いて、電気的に接続してなることを特徴とする請求項２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、昇圧用、もしくは、降圧用の圧電セラミックスを用いた圧電トランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯テレビやノート型パソコンをはじめ、各種携帯用電子機器の普及に伴い、これら携帯用電子機器の、高効率化、小型低背化、電磁ノイズの低減や低消費電力化の要求が高まっている。そこで、電磁誘導トランスに変えて、機械振動のエネルギーを変換媒体とする圧電トランスの搭載が検討されている。圧電トランスは、電磁誘導トランスと比較して、エネルギー密度が高く、電磁ノイズの放射がないためである。
【０００３】
一方、圧電トランスは、放射ノイズは、ほとんど無いものの、伝導ノイズに関しては、容量性の素子であることから、入出力間に大きな結合容量が存在し、入出力間のインピーダンスが極端に低く、伝導ノイズに対する耐性が低い。そこで、圧電トランスは、特にコモンモード（伝導）ノイズに対して、従来の電磁誘導トランス以上に対策が必要になる。
【０００４】
一例として、ＡＣアダプタを考えると、入力側に伝導ノイズ対策用のコモンモードチョークコイルがあり、次に、全波整流回路と、直流回路に並列に大きなコンデンサ（瞬時断線対策用を兼ねた脈動抑制用の平滑コンデンサ）がある。その次に、直流を交流に変換するスイッチング回路があり、ここで変換された交流電力が電磁誘導トランスに入り、所定の交流電圧に変換される。最後に、変圧された交流電力を整流し、所定の直流電力を出力するのが、スイッチング方式のＡＣアダプタである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ＡＣアダプタに用いられている電子部品の中で体積が大きく、かつ、変換効率に大きな影響を及ぼすのが、変圧器（トランス）であった。
【０００６】
仮に、電磁誘導トランスを圧電トランスで代替した場合でも、コモンモードチョーク等のトランス前段の回路部品までを小型化、低背化しなければ、アダプタ全体を小型化、低背化することはできない。
【０００７】
そして、入出力間に大きな結合容量を持つ圧電トランスを採用すると、コモンモードノイズに対する耐性が悪化するため、結果として、ノイズ対策部品の大型化を招き、電子機器としては小型化、低背化という特徴が得られない。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、伝導ノイズに対する耐性（イミュニティ）の高い圧電トランスを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧電セラミックスを用いた圧電トランスであって、励振のための入力部と、出力電力取り出し用の出力部との間に、ノイズ対策用のシールド部を有し、前記シールド部が板状の導体よりなる圧電トランスである。
【００１１】
また、本発明は、圧電セラミックスを用いた圧電トランスであって、励振のための入力部と、出力電力取り出し用の出力部との間に、ノイズ対策用のシールド部を有し、前記シールド部が内部導体よりなる上記の圧電トランスである。
【００１２】
また、本発明は、前記内部導体が、並行する複数の線状の導体を、スルーホールを用いて、電気的に接続してなる上記の圧電トランスである。
【００１３】
また、本発明は、前記内部導体が、並行する複数の線状の導体を、圧電トランスの側面に設けた側面電極を用いて、電気的に接続してなる上記の圧電トランスである。
【００１４】
本発明の圧電トランスによって、変圧器として用いても、入力側から出力側へ、そのまま伝導されていたコモンモードノイズが抑制されて、イミュニティが改善され、コモンモードチョーク等のノイズ対策部品を大型化することなく、変圧器を小型化することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、圧電セラミックスを用いた圧電トランスであって、励振のための入力部と出力電力取り出し用の出力部との間に、ノイズ対策用のシールド部を有することを特徴とする圧電トランス、及び上記シールド部が内部導体よりなることを特徴とする圧電トランスである。
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を、図を用いて、説明する。
【００１７】
図１に、本発明の第１の実施の形態の圧電トランスの外観斜視図［図１（ａ）］、および図１（ａ）のＡ−Ａ断面図［図１（ｂ）］を示す。図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＣ部を拡大した部分断面図である。
【００１８】
本発明の第１の実施の形態の圧電トランスは、従来より、圧電トランスとして最も一般的に用いられている昇圧用の積層ローゼン型圧電トランスであり、圧電トランスの入力部６と出力部７の間に、シールド部として板状の導体であるシールド板１を設けたものである。
【００１９】
本実施の形態では、図１に示すように、圧電トランスの入力部６と、出力部７とを個別に作成してから、シールド板１を介して双方を接着して圧電トランスとした。
【００２０】
圧電トランスの側面で、シールド板１は、外部電極２によって、電気的に外部に引き出され、接地されている。
【００２１】
また、入力用の内部電極３を外部に接続する外部電極４、および出力用の外部電極５、および端面電極８を設けた。外部電極４は、図中、反対側にも設けてある。また、内部電極３の構成は、従来の積層ローゼン型圧電トランスと同じである。
【００２２】
入力部６の分極は、図１（ｃ）中の矢印１０で示してあるように、一層置きに厚み方向に逆向きに施されている。また、出力部の分極は、外部電極と端面電極との間で分極されている［図１（ｂ）］。
【００２３】
図２に、本発明の第２の実施の形態の圧電トランスの説明図を示す。図２に示すように、圧電セラミックスよりなるグリーンシート１３および１４に、導体ペーストを用いて、入力用の内部電極３を印刷すると共に、シールド部用の内部導体として、グリーンシート１３上の入力部と出力部の境界線上に、線状に導体１１を印刷し、さらに、内部導体（線状に印刷した導体１１）に接してスルーホール１２を設けた。グリーンシート１３と、グリーンシート１４とは、内部電極の形状が異なり、内部電極３と３ａとは、図中、上下対称な形状にしてある。
【００２４】
そして、グリーンシート１３と１４を厚さ方向に交互に複数枚積層した積層体を焼成し、本発明の第２の実施の形態の圧電トランス（積層ローゼン型）を得た。
【００２５】
得られた圧電トランスのシールド部は、図２（ｃ）に示すように、並行する導体１１をスルーホール１２で電気的に接続して、擬似的な面を構成したものである。並行する導体１１としたのは、導体１１は、必ずしも、直線的形状を有する必要はないからである。
【００２６】
また、線状の導体の電気的接続は、スルーホールに代えて、圧電トランスの側面に設けた側面電極により、電気的に接続しても、同様の効果が得られる。
【００２７】
図３に、本発明の第３の実施の形態の圧電トランスの外観斜視図［図３（ａ）］、および、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図［図３（ｂ）］を示す。図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＣ部を拡大した部分断面図である。
【００２８】
本実施の形態の圧電トランスは、入力部、及び出力部共にｋ３１（振動モード）の圧電横効果を用いた例であり、入力部２６と出力部２７の間にシールド部としてシールド板２１を設けたものである。
【００２９】
本実施の形態では、図３に示すように、圧電トランスの入力部２６と、出力部２７とを個別に作成してから、シールド板２１を介して双方を接着して圧電トランスとした。
【００３０】
圧電トランスの側面で、シールド板２１は、外部電極２２によって、電気的に外部に引き出され、接地されている。
【００３１】
また、入力用の内部電極２３を外部に接続する外部電極２４、および出力用の内部電極２８を外部に接続する外部電極２５を設けた。外部電極２４および２５は、図中、反対側にも設けてある。また、内部電極２３および２８の構成は、従来の入力部、及び出力部共にｋ３１（振動モード）の圧電横効果を用いた圧電トランスと同じである。
【００３２】
入力部２６の分極は、図３（ｃ）中の矢印１０で示してあるように、一層置きに厚み方向に逆向きに施されている。また、出力部の分極も、同様に、一層置きに厚み方向に逆向きに施されている［図３（ｂ）］。
【００３３】
また、第２の実施の形態と同様に、圧電セラミックスよりなるグリーンシートに、導体ペーストを用いて、入力用の内部電極を印刷するとともに、シールド部用の内部導体として、グリーンシート上の入力部と出力部の境界線上に、線状に導体を印刷し、さらに、内部導体（線状に印刷した導体）に接してスルーホールを設けた。
【００３４】
そして、内部電極の形状が対称な形状にしてあるグリーンシートを、厚さ方向に交互に複数枚、積層した積層体を焼成し、擬似的面よりなるシールド部を有する本発明の第４の実施の形態の圧電トランス（ｋ３１の圧電横効果を用いた）を得た（図示せず）。
【００３５】
図４に、本発明の第５の実施の形態の圧電トランスの外観斜視図［図４（ａ）］、および、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図［図４（ｂ）］を示す。図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＣ部を拡大した部分断面図である。
【００３６】
本実施の形態の圧電トランスは、入力部、及び出力部共にｋ３３（振動モード）の圧電縦効果を用いた例であり、入力部３６と出力部３７の間にシールド部としてシールド板３１を設けたものである。
【００３７】
本実施の形態では、図４に示すように、圧電トランスの入力部３６と、出力部３７とを個別に作成してから、シールド板３１を介して双方を接着して圧電トランスとした。
【００３８】
圧電トランスの側面で、シールド板３１は、外部電極３２よって、電気的に外部に引き出され、接地されている。
【００３９】
また、入力用の内部電極３３を外部に接続する外部電極３４、および出力用の内部電極３８を外部に接続する外部電極３５を設けた。外部電極３４および３５は、図中、反対側の面にも設けてある。また、内部電極３３および３８の構成は、従来の入力部、及び出力部共にｋ３３（振動モード）の圧電縦効果を用いた圧電トランスと同じである。
【００４０】
入力部３６の分極は、図４（ｃ）中の矢印１０で示してあるように、一層置きに長さ方向に逆向きに施されている。また、出力部の分極も、同様に、一層置きに長さ方向に逆向きに施されている［図４（ｂ）］。
【００４１】
また、第２の実施の形態と同様に、圧電セラミックスよりなるグリーンシートに、導体ペーストを用いて、入力用の内部電極を印刷するとともに、シールド部用の内部導体として、グリーンシート上の入力部と出力部の境界線上に、線状に導体を印刷し、さらに、内部導体（線状に印刷した導体）に接してスルーホールを設けた。
【００４２】
そして、上記のようにして得たグリーンシートを、厚さ方向に複数枚積層した積層体を焼成し、擬似的面よりなるシールド部を有する本発明の第６の実施の形態の圧電トランス（ｋ３３の圧電縦効果を用いた）を得た（図示せず）。
【００４３】
図５は、本発明の第７の実施の形態の圧電トランスを示し、図５（ａ）は圧電トランスの外観斜視図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＣ部を拡大した部分断面図である。
【００４４】
本実施の形態の圧電トランスは、入力部、及び出力部共に、ｋｔ（振動モード）の厚み縦効果を用いた圧電トランスであり、入力部４６と出力部４７の間にシールド部であるシールド板４１を設けたものである。
【００４５】
本実施の形態では、図５に示すように、圧電トランスの入力部４６と、出力部４７とを個別に作成してから、シールド板４１を介して双方を接着して圧電トランスとした。なお、シールド板は、積層体作成時に導体ペーストを印刷して作成してもよい。又、シールド板は、擬似的面を構成すれば良いので、筋状、格子状、網状のいずれかであってもよい。
【００４６】
圧電トランスの側面で、シールド板４１は、外部電極４２によって、電気的に外部に引き出され、接地されている。
【００４７】
また、入力用の内部電極４３を外部に接続する外部電極４４、および出力用の内部電極４８を外部に接続する外部電極４５を設けた。外部電極４４および４５は、図中、反対側の面にも設けてある。また、内部電極４３および４８の構成は、従来の入力部、及び出力部共に、ｋｔ（振動モード）の圧電厚み縦効果を用いた圧電トランスと同じである。
【００４８】
入力部４６の分極は、図５（ｃ）中の矢印１０で示してあるように、一層置きに厚さ方向に逆向きに施されている。また、出力部の分極も、同様に、一層置きに厚さ方向に逆向きに施されている。
【００４９】
上記のようにして得られた７つの実施の形態の本発明の圧電トランスの入出力波形、および、コモンモードノイズの伝導度を示す指標であるＶgを測定したところ、入出力波形では、従来の圧電トランスと変わらず、前記Ｖgは大幅に低減し、コモンモードノイズの伝導度が大幅に改善された。
【００５０】
本発明の第６の実施の形態の圧電トランス（入力部、及び出力部共にｋ３３の圧電縦効果を用いた）を例として、具体的に、図を用いて、本発明の効果を説明する。
【００５１】
図６は、本発明の効果を説明する図で、図６（ａ）は従来の圧電トランスの入出力波形を示し、図６（ｂ）は本発明の圧電トランスの入出力波形を示し、図６（ｃ）はＶgの測定回路を示し、図６（ｄ）はＶgの測定結果を示す図である。
【００５２】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、従来の圧電トランスの入出力波形（Ｖin及びＶout）と、本発明の圧電トランスの入出力波形は、ほとんど変わっていない。図中の縦軸は電圧（Ｖ）、横軸は時間（ｔ）である。
【００５３】
そして、図６（ｄ）に示すように、従来の圧電トランスのＶg（図中５２）が８０ｍＶPーPであったのに対し、本発明の圧電トランスのＶg（図中５１）は２４ｍＶPーPであり、入力側から出力側へのコモンモードノイズを伝導する機能は大幅に抑制された。図中の縦軸はＶgを示し、横軸は時間（ｔ）である。
【００５４】
Ｖgは、図６（ｃ）に示すように、入力側の一端を、規格で規定された抵抗ＲS（この場合は５１Ω）を介して接地し、同時に出力側の一端を接地して、ＲSの前後の電位差として測定される。Ｒｏｕｔは負荷抵抗（この場合は１８Ω）である。
【００５５】
上記の測定に供した圧電トランスは、大きさが３２ｍｍ×１０ｍｍ×６ｍｍ、定格入力１０ｖ、定格出力２.５ｖであり、内部導体としては、６０μｍ厚の高Ｑｍ材よりなるグリーンシートの入力部を形成する部分と出力部を形成する部分の境界線上に、直径１００μｍのスルーホールを設けてから、前記境界線上に銀パラジウム合金を用いた導電ペーストを８０μｍ幅に印刷して形成した。
【００５６】
そして、内部導体とスルーホールを有するグリーンシートを５０枚積層し、加圧し、焼成してシールド部を形成させた。シールド部に接続する外部電極の幅は、２００μｍとした。入出力用の内部電極および外部電極は、従来と同様に形成した。
【００５７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の圧電トランスを変圧器として用いる際、入出力間の結合容量を削減することが可能となるために、コモンモードチョーク等のノイズ対策部品を大型化することなく、イミュニティを改善することが可能となった。すなわち、本発明によれば、伝導ノイズに対する耐性（イミュニティ）の高い圧電トランスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の圧電トランスを示す図、図１（ａ）は圧電トランスの外観斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＣ部を拡大した部分断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の圧電トランスの説明図、図２（ａ）および図２（ｂ）はグリーンシートの構成を示す説明図、図２（ｃ）は、内部導体とスルーホールで構成されるシールド部の説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の圧電トランスを示す図、図３（ａ）は圧電トランスの外観斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＣ部を拡大した部分断面図。
【図４】本発明の第５の実施の形態の圧電トランスを示す図、図４（ａ）は圧電トランスの外観斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＣ部を拡大した部分断面図。
【図５】本発明の第７の実施の形態の圧電トランスを示す図、図５（ａ）は圧電トランスの外観斜視図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＣ部を拡大した部分断面図。
【図６】本発明の効果を説明する図、図６（ａ）は従来の圧電トランスの入出力波形を示す図、図６（ｂ）は本発明の圧電トランスの入出力波形を示す図、図６（ｃ）はＶgの測定回路を示す図、図６（ｄ）はＶgの測定結果を示す図。
【符号の説明】
１，２１，３１，４１    シールド板
２，２２，３２，４２    （シールド板と接続する）外部電極
３，３ａ，２３，３３，４３    （入力用の）内部電極
４，２４，３４，４４    （入力用の）外部電極
５，２５，３５，４５    （出力用の）外部電極
６，２６，３６，４６    入力部
７，２７，３７，４７    出力部
８    端面電極
２８，３８，４８    （出力用の）内部電極
１０    （分極方向を示す）矢印
１１    （線状の）導体
１２    スルーホール
１３，１４    グリーンシート
５１    （本発明の圧電トランスの）Ｖg
５２    （従来の圧電トランスの）Ｖg
【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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