JPH1070319A - 積層型圧電トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 中央駆動型の積層型圧電トランスにおいて、
入力用内部電極の構造を検討し、効率低下及び短絡など
の生じない積層型圧電トランスを提供する。 【解決手段】 長方形状の圧電体層と該圧電体層の中央
部に形成された入力用内部電極層とが交互に積層され、
両端面に出力用電極５７が形成された積層型圧電トラン
スにおいて、前記入力用内部電極層は、前記圧電体層の
側面に臨む引出部を有し、該引出部の幅が前記電極層の
幅よりも十分に狭くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧変換に用いら
れる積層型圧電トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、圧電トランスを用いた液晶ディス
プレイのバックライト用インバーターやＤＣ／ＤＣコン
バーター等の電源回路の検討が盛んとなってきている。
この理由は圧電トランスを採用することにより電源回路
の飛躍的な小型化・薄型化が実現可能となるためであ
る。

【０００３】この電源回路用の圧電トランスの一例を図
１０に示す。この圧電トランスは、ローゼン型圧電トラ
ンスであり、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）
よりなる板状の圧電セラミック素子２の図中左半分の上
下面に例えば銀焼付けなどにより設けられた入力電極
４、６の対を形成し、右側端面にも同様な方法で出力電
極８を形成してある。そして、圧電セラミック素子２の
左半分の駆動部は厚み方向に、右半分の発電部は長さ方
向にそれぞれ矢印に示すように分極される。

【０００４】このように形成された圧電トランスにおい
て、入力電極４、６間に交流電圧源１０より圧電セラミ
ック素子２の長さ方向の共振周波数と略同じ周波数の交
流電圧を印加すると、この圧電セラミック素子２は長さ
方向に強い機械振動を生じ、これにより右半分の発電部
では圧電効果により電荷が発生し、出力電極８と入力電
極の一方、例えば入力電極６との間に出力電圧Ｖｏが生
ずる。この圧電セラミック素子２の振動モードには図１
１（Ａ）に示すように、長さ方向に半波長で共振する半
波長モード（λ／２モード）と、図１１（Ｂ）に示すよ
うに一波長で共振する一波長モード（λモード）があ
る。

【０００５】同一の周波数で駆動される場合、一波長モ
ードで駆動される圧電トランスの素子は、半波長モード
で駆動される素子の２倍の長さとなる。このため、一波
長モードで駆動される圧電トランスよりも半波長モード
で駆動される圧電トランスの方が小型に構成できる。一
方、昇圧比で考えると、一波長モードの方が半波長モー
ドよりも高い昇圧比を得ることができる。

【０００６】図１０に示した単板型の圧電トランスに対
し、積層型の圧電トランスも提案されている。この積層
型の一例を図１２に示す。この積層型圧電トランス素子
１は、図中手前半分に入力電極３、５が形成され、他端
面に出力電極７が形成されてる。この入力電極は、素子
１内にも圧電セラミック材料と交互に形成されており、
それぞれの入力電極３、３ａ、３ｂ、５、５ａ、５ｂは
交互に接続されている。つまり、入力電極３、３ａ、３
ｂが側面の接続電極９で接続され、入力電極５、５ａ、
５ｂが他側面の接続電極１１で接続されている。そし
て、この積層型の圧電トランスは、単板型構造に比較
し、高い昇圧比の圧電トランスを構成することができ
る。

【０００７】上記のように、小型化を考慮した場合、一
波長モードよりも半波長モードで駆動すること、また高
い昇圧比を得るためには、単板型よりも積層型の圧電ト
ランスが有利であることがわかる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のことから、本発
明者らは、入力電極を積層型圧電トランスの中央部に配
置した構造を先に提案している。本発明は、この中央部
駆動型積層圧電トランスの入力用内部電極の構造を種々
検討したものである。

【０００９】ます、図５に比較例の内部電極構造を示す
平面図を示す。この比較例では、圧電体層２１の中央部
に入力用内部電極２２を交互にずらして、片方の側面に
は一方の内部電極が臨むように構成したものである。こ
の比較例の積層後の内部電極の接続状態を図６に示す。
この比較例では、図７に示すように、内部電極がずれて
いるため、本来対向すべき内部電極が対向しない部分２
３が側面側に生じる。この部分は、分極時に素子の幅方
向に水平に分極され、その結果、駆動時には、内部電極
が対向している部分の振動とは異なったモードの振動を
発生することとなり、効率の低下等の問題を生じる。

【００１０】次に、図８に別の比較例の内部電極構造を
示す平面図を示す。この比較例では、圧電体層２６の中
央部に入力用内部電極２７を形成しているが、交互に切
欠部２８を設けている。この切欠部２８を交互に形成す
ることにより、図９に示すように、側面に連結電極２８
を形成し、所望の内部電極同士を接続できるものであ
る。この比較例の場合、駆動時の応力集中はかなり緩和
することができる。しかし、側面において、互いの入力
用内部電極が近接して露出するため、高湿度下で駆動す
ると、素子表面（側面）の微小な結露が直ちに入力側短
絡の原因となるなど、短絡する危険性を生じ、好ましく
ない。

【００１１】本発明は、上記のことを鑑みて、中央積層
型の積層型圧電トランスにおいて、入力用内部電極の構
造を検討し、効率の低下及び短絡などの生じない積層型
圧電トランスを提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、長方形状の圧
電体層と該圧電体層の中央部に形成された入力用内部電
極層とが交互に積層され、両端面に出力用電極が形成さ
れた積層型圧電トランスにおいて、前記入力用内部電極
層は、前記圧電体層の側面に臨む引出部を有し、該引出
部の幅が前記電極層の幅よりも十分に狭くしたものであ
る。

【００１３】また本発明は、長方形状の圧電体層と該圧
電体層の中央部に形成された入力用内部電極層とが交互
に積層され、両端面に出力用電極が形成された積層型圧
電トランスにおいて、前記入力用内部電極層は、前記圧
電体層の側面に臨む引出部を有し、該引出部の幅が前記
電極層の幅よりも十分に狭く、かつ該引出部は、前記入
力用内部電極の中心軸よりもいずれかの端面寄りに形成
され、しかも対向する入力用内部電極の引出部は、それ
ぞれ別の側面に、かつ別の端面側に引き出されているも
のである。また本発明は、積層体の側面には、前記引出
部を接続する連結電極が形成され、該連結電極は、それ
ぞれ前記積層体の上下面の入力電極に接続され、該入力
電極には、リード線が接続され、該上下面のリード線
は、それぞれ別の端面側にずらして接続されているもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、入力用の内部電極を長
方形状の圧電体層の中央に、側面に臨ませることなく内
側に形成し、互いに同じ領域で対向するように構成し、
内部電極よりも十分に幅の狭い引出部を形成したもので
ある。この引出部の幅は、積層間の接続を可能とする幅
であれば良い。

【００１５】本発明により、対向する電極が同形状で、
重ね合わされているので、引出部の狭い領域を除き、水
平方向への分極を防ぐことができる。しかも内部電極
は、引出部を除いて内部に形成されているので、側面で
の短絡を防ぐことができる。また、側面には、その側面
にて接続されるべき電極しか臨んでいないので、容易に
接続でき、しかも短絡の危険性もない。

【００１６】また本発明では、対向する内部電極の引出
部を、互いに逆の端面側にずらして配置し、また外部接
続用のリード線を同様にずらして配置しているので、引
出部或はリード線での短絡を防いでいる。

【００１７】

【実施例】本発明に係る一実施例の斜視図を図１に示
す。また、この実施例の内部電極の様子を示す平面図を
図２に示す。この実施例は、図２に示すように、圧電体
磁器のグリーンシート５１上に、導電体（Ａｇ／Ｐｄペ
ースト等）のパターン印刷により、入力用内部電極５２
及び引出部５３が形成され、このグリーンシートを所定
枚数積層し、圧着して焼成し、積層型圧電トランスを得
たものである。この実施例の入力用内部電極５２は、引
出部５３を除いて、圧電体内部に形成され、その引出部
５３にて圧電体の側面に引き出されている。そして、そ
の入力用内部電極５２は、引出部５３を除いて、積層方
向に見て同形状で、重なり合うように形成されている。

【００１８】この実施例は、図１に示すように、上下面
に一対の入力電極５５が形成され、側面には、側面に引
き出された引出部を接続する連結電極５６が形成され
て、それぞれ上下の入力電極５５に導通している。ま
た、この積層型圧電トランス５９の両端面には、出力電
極５７が形成されている。また、上下の入力電極５５に
は、リード線５８が半田付けされている。このとき、リ
ード線５８は入力電極５５の中央部で半田付けされてい
る。

【００１９】本発明に係る別の実施例の斜視図を図３に
示す。また、この実施例の内部電極の様子を示す平面図
を図４に示す。この実施例は、図４に示すように、圧電
体磁器のグリーンシート６１上に、導電体のパターン印
刷により、入力用内部電極６２及び引出部６３が形成さ
れ、このグリーンシートを所定枚数積層し、圧着して焼
成し、積層型圧電トランスを得たものである。この実施
例の入力用内部電極６２は、引出部６３を除いて、圧電
体内部に形成され、その引出部６３にて圧電体の側面に
引き出されている。そして、その入力用内部電極６２
は、引出部６３を除いて、積層方向に見て同形状で、重
なり合うように形成されている。

【００２０】この実施例では、引出部６３は、入力用内
部電極６２の中心軸６４よりもいずれかの端面側にずら
して形成して有り、しかも対向する入力用内部電極６２
間では、その引出部６３は、互いに反対の側面で、かつ
反対の端面側に配置してある。

【００２１】この実施例は、図３に示すように、上下面
に一対の入力電極６５が形成され、側面には、側面に引
き出された引出部を接続する連結電極６６が形成され
て、それぞれ上下の入力電極に導通している。また、こ
の積層型圧電トランス６９の両端面には、出力電極６７
が形成されている。また、上下の入力電極６５には、リ
ード線６８が半田付けされている。この実施例では、引
出部６３をずらしたことに加え、リード線６８もずらし
て接続しているので、入力電極間での短絡を防止する効
果が高いことがわかる。

【００２２】この上記した２つの実施例では、入力電極
を素子中央に配置した中央駆動型の圧電トランスであ
り、しかも積層型で構成している。この駆動方式は、１
／２λ型の圧電トランスを構成した。これにより、小型
で、高い昇圧比の圧電トランスを構成できた。

【００２３】

【発明の効果】本発明により、駆動時の応力集中を防
ぎ、また短絡を防止した構造の積層型圧電トランスを構
成でき、しかも中央駆動型で、小型で、高い昇圧比を有
する圧電トランスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の斜視図である。

【図２】図１の実施例の入力用内部電極の様子を示す平
面図である。

【図３】本発明に係る別の実施例の斜視図である。

【図４】図３の実施例の入力用内部電極の様子を示す平
面図である。

【図５】本発明に係る比較例の入力用内部電極の様子を
示す平面図である。

【図６】図５の比較例の斜視図である。

【図７】図５の比較例の断面図である。

【図８】本発明に係る別の比較例の入力用内部電極の様
子を示す平面図である。

【図９】図８の比較例の斜視図である。

【図１０】従来例の斜視図である。

【図１１】半波長モード、一波長モードの場合の振動の
様子を示した図である。

【図１２】従来例の斜視図である。

【符号の説明】

５１、６１ 圧電体磁器のグリーンシート（圧電体層） ５２、６２ 入力用内部電極 ５３、６３ 引出部 ５５、６５ 入力電極 ５６、６６ 連結電極 ５７、６７ 出力電極 ５８、６８ リード線 ５９、６９ 積層型圧電トランス ６４ 中心軸

【手続補正書】

【提出日】平成９年３月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長方形状の圧電体層と該圧電体層の中央
   部に形成された入力用内部電極層とが交互に積層され、
   両端面に出力用電極が形成された積層型圧電トランスに
   おいて、前記入力用内部電極層は、前記圧電体層の側面
   に臨む引出部を有し、該引出部の幅が前記電極層の幅よ
   りも十分に狭いことを特徴とする積層型圧電トランス。
2. 【請求項２】 長方形状の圧電体層と該圧電体層の中央
   部に形成された入力用内部電極層とが交互に積層され、
   両端面に出力用電極が形成された積層型圧電トランスに
   おいて、前記入力用内部電極層は、前記圧電体層の側面
   に臨む引出部を有し、該引出部の幅が前記電極層の幅よ
   りも十分に狭く、かつ該引出部は、前記入力用内部電極
   の中心軸よりもいずれかの端面寄りに形成され、しかも
   対向する入力用内部電極の引出部は、それぞれ別の側面
   に、かつ別の端面側に引き出されていることを特徴とす
   る積層型圧電トランス。
3. 【請求項３】 請求項２において、積層体の側面には、
   前記引出部を接続する連結電極が形成され、該連結電極
   は、それぞれ前記積層体の上下面の入力電極に接続さ
   れ、該入力電極には、リード線が接続され、該上下面の
   リード線は、それぞれ別の端面側にずらして接続されて
   いることを特徴とする積層型圧電トランス。