JP4614566B2 - 圧電トランス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種の高電圧発生用電源回路の主要構成要素として用いられる圧電トランスに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
近年、高電圧発生用電源回路の昇圧部品として、圧電トランスが使用されることが多くなっている。これは圧電トランスが、大きさ、特に厚みが非常に小さなものであるにもかかわらず高電圧を発生でき、しかも消費電力が少ないといった優れた特性を有するからである。
【０００３】
だが、その一方ではこの圧電トランスについて、更なる性能の向上、そして製造時の歩留りの向上が強く求められている。こうした実情に鑑みて本発明者は、圧電トランスの性能および歩留りを大幅に向上させることができる技術を開発するに至った（特願２０００−３８５６９６号）。
【０００４】
本技術に係る圧電トランスも、圧電トランス素子（以下、単に素子とも言う）の上下面には、それぞれ第１および第２の入力電極が形成されている。しかし素子下面には更に、第２の入力電極とは電気的に絶縁された引き出し電極が設けられ、この引き出し電極と上記第１の入力電極とをコ字形の導通部材にて、電気的に接続した構造となっている。
【０００５】
さて、こうした有用な圧電トランスにも、改善を要する点があることがわかってきた。すなわち同圧電トランスは、上述したごとく、素子を把持するように配されるコ字形の導通部材を必要とする。このため、その厚み分（素子上下面に対応する導通部材片部の厚み分）だけ、必然的に圧電トランスの厚みは増大する。ところで、圧電トランスを昇圧部品として用いた電源回路が組み込まれる機器は、その大半が小型・軽量なものであり、したがって電源回路自体も非常にコンパクトであることが要求される。こうした理由から圧電トランスを上記構成とした場合には、スペースに厳しい制限のある電源回路基板などへの設置が極めて困難なものとなってしまう。
【０００６】
なお圧電トランス素子として、例えば導通部材の片部による厚みの増分が相殺されるような厚みの小さなものを用いれば、こうした不具合は起きない。しかし圧電トランス素子を薄くすると、所要の電気的特性が得られなくなる。
【０００７】
したがって本発明が解決しようとする課題は、構成要素としてコ字形の導通部材を備えるにも関わらず、厚みの増大は僅かなものであり（あるいは厚みは不変であり）、しかも所要の電気的特性が得られる圧電トランスを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、
圧電トランス素子と、この圧電トランス素子の上面に設けられた第１の入力電極と、前記圧電トランス素子の下面に設けられた第２の入力電極とを具備してなる圧電トランスであって、
前記圧電トランス素子、前記第１の入力電極および前記第２の入力電極からなる圧電トランス本体部に対して、それを把持するように配設されるコ字形の導通部材を更に備え、
前記圧電トランス素子における上面側の縁部には、凹部が形成されてなると共に、前記導通部材における前記圧電トランス素子の上面側に対応する片部は、前記第１の入力電極から絶縁された状態で、前記凹部内に収納されてなることを特徴とする圧電トランスによって解決される。
【０００９】
なお、上記圧電トランス素子における下面側の縁部であって、上面側の縁部に形成された凹部と対向する部分には、窪みが形成されてなり、導通部材における前記圧電トランス素子の下面側に対応する片部は、第２の入力電極に接続された状態で、前記窪み内に収納されてなることが好ましい。これによって、圧電トランスの厚みの増大を完全に抑えることが可能となる。つまり、構成要素としてコ字形の導通部材を備えるにも関わらず、圧電トランスの厚みは不変となる。
【００１０】
更に本発明に係る圧電トランスにおいては、通常、第１の入力電極と共に導通部材が入力電極として使用されることになる。これは、電圧印加用の２本のリード線を、圧電トランス素子の同一面に取り付けることが多いからである。
【００１１】
上記の課題は、また、
圧電トランス素子と、この圧電トランス素子の上面に設けられた第１の入力電極と、前記圧電トランス素子の下面に設けられた第２の入力電極とを具備してなる圧電トランスであって、
前記圧電トランス素子、前記第１の入力電極および前記第２の入力電極からなる圧電トランス本体部に対して、それを把持するように配設される共にコ字形の、第１の導通部材および第２の導通部材を更に備え、
前記圧電トランス素子における上面側の縁部には、第１の凹部が形成されてなると共に、前記第１の導通部材における前記圧電トランス素子の上面側に対応する片部は、前記第１の入力電極から絶縁された状態で、前記第１の凹部内に収納されてなり、
前記圧電トランス素子における下面側の縁部には、第２の凹部が形成されてなると共に、前記第２の導通部材における前記圧電トランス素子の下面側に対応する片部は、前記第２の入力電極から絶縁された状態で、前記第２の凹部内に収納されてなることを特徴とする圧電トランスによって解決される。
【００１２】
なお、この圧電トランスに関しても、通常は、第１の導通部材および第２の導通部材が共に入力電極として使用されることになる。但し導通部材を二つ備える場合には、圧電トランス素子の一側面に、あるいは一端面に、あるいは側面および端面に、電圧印加用のリード線を取り付けることが可能となり、更に多くの設置様態に対応できる。
【００１３】
さて本発明の圧電トランスは、上述したように、圧電トランス素子における上面側の縁部に凹部を形成すると共に、コ字形の導通部材における素子上面側に対応する片部を、上面側の入力電極から絶縁された状態で、この凹部内に収納した構造となっている。あるいは、圧電トランス素子における上面側および下面側の両方の縁部に凹部を形成すると共に、二つある導通部材のうちの一方における素子上面側に対応する片部を、上面側の入力電極から絶縁された状態で、一方の凹部内に収納し、かつ、二つある導通部材のうちの他方における素子下面側に対応する片部を、下面側の入力電極から絶縁された状態で、他方の凹部内に収納した構造となっている。
【００１４】
このため、導通部材の装着による圧電トランスの厚みの増大は効果的に抑止される。そしてこの結果、本発明の圧電トランスは、スペースに厳しい制限のある電源回路基板などへ、何ら不具合を伴わずに設置することが可能となる。その上、こうした効果は、圧電トランス素子として、導通部材の片部による厚みの増分が相殺されるような、全体的に厚みの小さなものを用いて実現したわけではない。素子の厚みが小さくなるのは凹部を設けた部位のみであり、これは局所的な欠損であるから電気的特性への影響は全く無視できる。
【００１５】
総じて言うと、本発明に係る圧電トランスは、構成要素としてコ字形の導通部材を備えるにも関わらず、厚みの増大は僅かなものであり、その上、所要の電気的特性を得ることができる。
【００１６】
なお、本明細書で言う「上・下」は便宜的なものであり、圧電トランスを電源回路の基板などに実装する際の向きとは直接関係はない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の第１実施形態を具体的に説明する。ここで、図１は本実施形態に係る圧電トランスの全体斜視図、図２は一部を拡大して示す同圧電トランスの正面図、図３は導通部材を分離させた状態での斜視図である。
【００１８】
本実施形態に係る圧電トランス（以下、本圧電トランスと言う）は、例えば、高電圧発生用電源回路の昇圧部品として用いられるものである。本圧電トランスは、図１あるいは図２からわかるように、主要構成要素として、圧電トランス素子１と、共に駆動電圧印加用の、第１の入力電極２および第２の入力電極３とを具備する。
【００１９】
このうち圧電トランス素子１は細長い矩形平板状のものであって、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料から構成されている。更に詳しく言うと、例えば、こうした圧電材料の乾式造粒粉を金型に充填し、乾式プレスして得た成形品を焼成することにより、上記圧電トランス素子１が出来上がる。また、先の圧電材料からなる原料シートを所定枚数だけ積層させ、圧着して一体化させた後、焼成する方法などによっても、上記圧電トランス素子１を得ることができる。
【００２０】
第１の入力電極２および第２の入力電極３は、印刷により圧電トランス素子１の上面および下面にそれぞれ設けられている。但し、ここでの上下の区別は便宜的なものである。また第１の入力電極２および第２の入力電極３は、圧電トランス素子１の上面および下面の半分を覆っており、言うまでもなく両者は圧電トランス素子１を挟んで対向している。なお、これら入力電極２，３の材料としては、銀や、銀・白金系の合金、銀・パラジウム系の合金などが使われるが、本実施形態では特に銀・パラジウム系の合金を用いた。
【００２１】
本圧電トランスは上記構成要素に加えて、更にコ字形の導通部材４を具備する。この導通部材４は、圧電トランス素子１、第１の入力電極２および第２の入力電極３からなる圧電トランス本体部に対して、それを把持するように配設される。なお、この導通部材４は第２の入力電極３に対して、例えば半田付けにより固定され、これによって圧電トランス本体部に保持される。しかし信頼性向上のため、圧電トランス素子１における凹部（後に詳述）の表面（素子上面側表面）と導通部材４との間、および素子側面と導通部材４との間に、あるいはそのいずれか一方にのみ、例えば耐熱性を有する接着剤を薄く充填し、導通部材４を更に堅固に固定してもよい。
【００２２】
なお導通部材４は、上記第１の入力電極２と共に入力電極として使用されることになる。つまり図２に示すごとく、導通部材４に対してはリード線５が、例えば半田付けなどで接続されることになる。いいかえれば第２の入力電極３へは、導通部材４を介して給電される。また、特に図示していないが、第１の入力電極２にも、やはり半田付けなどでリード線が接続される。つまり駆動電圧印加用の２本のリード線は、圧電トランスの同一面に接続されることになる。
【００２３】
圧電トランスの基本構造自体は既に公知であるから、その詳しい説明は省略するが、本圧電トランスは、上記二つの入力電極２，３とは異なる第３の電極を有する。これは、圧電トランス素子１の図示していない側の端面に存在し、入力電極２，３と同様、銀・パラジウム系の合金などを用いて、印刷により形成されている。この第３の電極は二次側（出力側）のものであり、上記入力電極２，３のいずれか一方と共に、昇圧された電圧を取り出すのに利用される。
【００２４】
さて本実施形態では、図３からもわかるように、圧電トランス素子１における上面側の縁部、特にその角部分に凹部１ａを形成している。そしてこれと共に、上記導通部材４における、圧電トランス素子１の上面側に対応する片部４ａを、この凹部１ａ内に収納している。つまり、図３中、矢印で示す方向から導通部材４を押し込み、それを圧電トランス素子１に装着（上記のごとく接着）させることで、図１に示す本圧電トランスが出来上がる。
【００２５】
なお、圧電トランス素子１への導通部材４の装着には、図３に示すような、あらかじめコ字形としたものを押し込む方法だけでなく、その他にも例えば、寸法を合わせたＬ字形の導通部材を用意し、素子下面にその短片部を半田付けした後、長片部を折り曲げて導通部材を最終形状（コ字形）とする方法を用いることもできる。あるいは、直状の導通部材の一端側を素子下面に半田付けした後、それを素子形状に合わせて２回折り曲げることにより上記最終形状としてもよい。
【００２６】
但し図２からもわかるように、凹部１ａの深さは、上記片部４ａの厚みよりも大きく、したがって第１の入力電極２と片部４ａとの間には、両者を絶縁状態とするのに十分な間隔（図２中δで示す）が形成されている。いいかえれば本実施形態では、このようにして物理的に離間させることで、導通部材４の片部４ａを第１の入力電極２から絶縁している。但し、上述したように導通部材４のもう一方の片部（圧電トランス素子１の下面側に対応する片部）４ｂは、第２の入力電極３に対して電気的に接続されている。
【００２７】
さて上述したように本圧電トランスは、圧電トランス素子１における上面側の縁部に凹部１ａを形成すると共に、コ字形の導通部材４における素子上面側に対応する片部４ａを、それが上面側の第１の入力電極２から絶縁された状態で、凹部１ａ内に収納した構造となっている。
【００２８】
このため、導通部材４の装着による圧電トランスの厚みの増大は効果的に抑止される。そしてこの結果、本圧電トランスは、スペースに厳しい制限のある電源回路基板などへ、何ら不具合を伴わずに設置することが可能となる。しかも本実施形態では圧電トランス素子１として、導通部材４の片部４ａによる厚みの増分が相殺されるような、全体的に厚みの小さなものを用いて、こうした効果を得ているわけではない。圧電トランス素子１の厚みが小さくなるのは凹部１ａを設けた部位のみであり、これは局所的で軽微な欠損であるから、それによる電気的特性への影響は全く無視できる。つまり本圧電トランスは、構成要素としてコ字形の導通部材４を備えるにも関わらず、厚みの増大は僅かなものであって、その上、所要の電気的特性を得ることができる。
【００２９】
続いて図４〜図６を用い、本発明の第２実施形態を具体的に説明する。ここで図４は本実施形態に係る圧電トランスの全体斜視図、図５は同圧電トランスの正面図、図６は導通部材を分離させた状態での斜視図である。なお本実施形態に係る圧電トランスについても、その基本的な技術思想や機能については、上記第１実施形態のそれと同じである。よって以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する（後述する第３〜第８実施形態についても同様）。
【００３０】
本実施形態に係る圧電トランス（以下、再び本圧電トランスと言う）も、例えば、高電圧発生用電源回路の昇圧部品として用いられるものである。図４あるいは図５からわかるように本圧電トランスは、主要構成要素として、圧電トランス素子１１と、共に駆動電圧印加用の、第１の入力電極１２および第２の入力電極１３とを具備する。そして更に本圧電トランスは、圧電トランス素子１１、第１の入力電極１２および第２の入力電極１３からなる圧電トランス本体部に対して、それを把持するように配設されるコ字形の導通部材１４を備える。
【００３１】
なお導通部材１４は、上記第１の入力電極１２と共に入力電極として使用される。つまり図５に示すごとく、導通部材１４に対してはリード線１５が、例えば半田付けなどで接続されることになる。
【００３２】
さて本実施形態でも図６からわかるように、圧電トランス素子１１における上面側の縁部、特にその角部分には凹部１１ａを形成している。そしてこれと共に、上記導通部材１４における、圧電トランス素子１１の上面側に対応する片部１４ａを、この凹部１１ａ内に収納している。また本実施形態では、圧電トランス素子１１における下面側の縁部、特に上面側の縁部に形成された凹部１１ａと対向する部分に窪み１１ｂを形成している。そして導通部材１４における、圧電トランス素子１１の下面側に対応する片部１４ｂを、それが窪み１１ｂを覆う第２の入力電極１３に接続された状態で、同窪み１１ｂ内に収納している。つまり図６中、矢印で示す方向から導通部材１４を押し込み、それを圧電トランス素子１１に装着させることで、図４に示す本圧電トランスが出来上がる。
【００３３】
さて圧電トランスをこのように構成すれば、その厚みの増大が完全に抑えられる。すなわち構成要素としてコ字形の導通部材１４を備えるにも関わらず、圧電トランスの厚みは、それが設けられていない従来のものと同じである。
【００３４】
次に、本発明の第３実施形態を図７（導通部材を分離させた状態での斜視図）を用いて説明する。本実施形態に係る圧電トランスは、導通部材２１を圧電トランス本体部の角にではなく、素子短辺側部分の任意の場所に配設したことを特徴とする。特に本実施形態では素子短辺の中央に凹部２２を形成し、ここに導通部材２１の上側の片部２１ａを収納している。
【００３５】
続いて、本発明の第４実施形態を図８（圧電トランスの全体斜視図）を用いて説明する。本実施形態に係る圧電トランスは、導通部材３１を、上記第１実施形態における向きとは直交する向きに配設したことを特徴とする。つまり本実施形態では、導通部材３１の央片部３１ａが素子端面と向き合うように、この導通部材３１を取り付けている。
【００３６】
更に続いて、本発明の第５実施形態を図９（圧電トランスの全体斜視図）を用いて説明する。本実施形態に係る圧電トランスは、導通部材４１を圧電トランス本体部の角にではなく、素子長辺側の入力電極が存在する部分における任意の場所に配設したことを特徴とする。特に本実施形態では、素子長辺側の入力電極が存在する部分の中央に凹部４２を形成し、ここに導通部材４１の上側の片部４１ａを収納している。
【００３７】
次に、図１０〜図１２を用いて、本発明の第６実施形態を具体的に説明する。ここで図１０は本実施形態に係る圧電トランスの全体斜視図、図１１は同圧電トランスの一部側面図、図１２は導通部材を分離させた状態での斜視図である。
【００３８】
本実施形態に係る圧電トランス（以下、再び本圧電トランスと言う）も、図１０あるいは図１１からわかるように、主要構成要素として、圧電トランス素子５１と、共に駆動電圧印加用の、第１の入力電極５２および第２の入力電極５３とを具備する。だが導通部材については、一つではなく二つ設けられている。すなわち本圧電トランスは、上記構成要素からなる圧電トランス本体部に対して、それを把持するよう配設される共にコ字形の、第１の導通部材５４と第２の導通部材５５とを更に具備する。なお、これら第１の導通部材５４および第２の導通部材５５は共に入力電極として使用される。
【００３９】
さて本実施形態でも、図１２からわかるように、圧電トランス素子５１における上面側の縁部、特にその角部分に第１の凹部５１ａを形成している。そしてこれと共に、上記第１の導通部材５４における、圧電トランス素子５１の上面側に対応する片部５４ａを、第１の入力電極５２から絶縁された状態で、凹部５１ａ内に収納している。但し、もう一方の片部は第２の入力電極５３に対して電気的に接続される。
【００４０】
また、同じく圧電トランス素子５１における下面側の縁部、特にその角部分には第２の凹部５１ｂを形成している。そしてこれと共に、上記第２の導通部材５５における、圧電トランス素子５１の下面側に対応する片部５５ａを、それが第２の入力電極５３から絶縁された状態で、第２の凹部５１ｂ内に収納している（もう一方の片部は第１の入力電極５２に対して電気的に接続される）。つまり、図１２中、矢印で示す方向から導通部材５４，５５を押し込み、それらを圧電トランス素子５１に装着させることで、図１０に示す本圧電トランスが出来上がる。
【００４１】
圧電トランスをこのような構造とした場合、圧電トランス素子５１の端面を電極として利用することができる。よって、それを回路基板などに設置する際の自由度が大幅に向上する。
【００４２】
次に、本発明の第７実施形態を図１３（圧電トランスの全体斜視図）を用いて説明する。本実施形態に係る圧電トランスは、第１および第２の導通部材６１，６２を、上記第６実施形態における向きとは直交する向きに配設したことを特徴とする。つまり本実施形態では、第１および第２の導通部材６１，６２の央片部６１ａ，６２ａが素子側面と向き合うように第１および第２の導通部材６１，６２を取り付けている。こうした構造を採用すれば、素子側面を電極として利用することができ、やはり回路基板などに設置する際の自由度が大幅に向上する。
【００４３】
更に続いて、本発明の第８実施形態を図１４（圧電トランスの全体斜視図）を用いて説明する。本実施形態に係る圧電トランスは、第１および第２の導通部材７１，７２を圧電トランス本体部の角にではなく、素子長辺側の入力電極が存在する部分における任意の場所に配設したことを特徴とする。特に本実施形態では、素子長辺部分の上下面にそれぞれ一つずつ凹部（一方は図示せず）を形成し、ここに導通部材片部を収納している。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、構成要素としてコ字形の導通部材を備えるにも関わらず、厚みの増大は僅かなものであり（あるいは厚みは不変であり）、しかも所要の電気的特性が得られる圧電トランスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧電トランスの全体斜視図
【図２】一部を拡大して示す、本発明の第１実施形態に係る圧電トランスの正面図
【図３】本発明の第１実施形態に係る圧電トランスの、導通部材を分離させた状態での斜視図
【図４】本発明の第２実施形態に係る圧電トランスの全体斜視図
【図５】本発明の第２実施形態に係る圧電トランスの正面図
【図６】本発明の第２実施形態に係る圧電トランスの、導通部材を分離させた状態での斜視図
【図７】本発明の第３実施形態に係る圧電トランスの、導通部材を分離させた状態での斜視図
【図８】本発明の第４実施形態に係る圧電トランスの全体斜視図
【図９】本発明の第５実施形態に係る圧電トランスの全体斜視図
【図１０】本発明の第６実施形態に係る圧電トランスの全体斜視図
【図１１】本発明の第６実施形態に係る圧電トランスの一部側面図
【図１２】本発明の第６実施形態に係る圧電トランスの、導通部材を分離させた状態での斜視図
【図１３】本発明の第７実施形態に係る圧電トランスの全体斜視図
【図１４】本発明の第８実施形態に係る圧電トランスの全体斜視図
【符号の説明】
１ 圧電トランス素子
１ａ 凹部
２ 第１の入力電極
３ 第２の入力電極
４ 導通部材
４ａ，４ｂ 導通部材の片部
５ リード線

Claims (5)

1. 圧電トランス素子と、この圧電トランス素子の上面に設けられた第１の入力電極と、前記圧電トランス素子の下面に設けられた第２の入力電極とを具備してなる圧電トランスであって、
   前記圧電トランス素子、前記第１の入力電極および前記第２の入力電極からなる圧電トランス本体部に対して、それを把持するように配設されるコ字形の導通部材を更に備え、
   前記圧電トランス素子における上面側の縁部には、凹部が形成されてなると共に、前記導通部材における前記圧電トランス素子の上面側に対応する片部は、前記第１の入力電極から絶縁された状態で、前記凹部内に収納されてなることを特徴とする圧電トランス。
2. 圧電トランス素子における下面側の縁部であって、上面側の縁部に形成された凹部と対向する部分には、窪みが形成されてなり、
   導通部材における前記圧電トランス素子の下面側に対応する片部は、第２の入力電極に接続された状態で、前記窪み内に収納されてなることを特徴とする請求項１に記載の圧電トランス。
3. 第１の入力電極と共に導通部材が入力電極として使用されるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電トランス。
4. 圧電トランス素子と、この圧電トランス素子の上面に設けられた第１の入力電極と、前記圧電トランス素子の下面に設けられた第２の入力電極とを具備してなる圧電トランスであって、
   前記圧電トランス素子、前記第１の入力電極および前記第２の入力電極からなる圧電トランス本体部に対して、それを把持するように配設される共にコ字形の、第１の導通部材および第２の導通部材を更に備え、
   前記圧電トランス素子における上面側の縁部には、第１の凹部が形成されてなると共に、前記第１の導通部材における前記圧電トランス素子の上面側に対応する片部は、前記第１の入力電極から絶縁された状態で、前記第１の凹部内に収納されてなり、
   前記圧電トランス素子における下面側の縁部には、第２の凹部が形成されてなると共に、前記第２の導通部材における前記圧電トランス素子の下面側に対応する片部は、前記第２の入力電極から絶縁された状態で、前記第２の凹部内に収納されてなることを特徴とする圧電トランス。
5. 第１の導通部材および第２の導通部材が共に入力電極として使用されるものであることを特徴とする請求項４に記載の圧電トランス。

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