JPS5821857B2 - 捩り振動変換子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は捩り振動変換子とくにメカニカルフィルタにお
いて使用する捩り振動変換子に関するものである。

メカニカルフィルタは機械振動子の安定な高選択度共振
特性を利用して非常に急峻な選択度特性を有する帯域Ｐ
波器を構成したものであって、インダクタンスとコンデ
ンサとからなるＰ波器に比べて小形で堅牢でありさらに
安定であってしかも高性能のものが得られるという特長
をもっている。

そして近年通信技術の発展にともなって装置の小形化、
高性能化が要求されており、メカニカルフィルタもその
例外ではない。

そして周波数が１００ＫＨｚ以上のメカニカルフィルタ
においては縦振動変換子や捩り振動変換子が広く用いら
れているが捩り振動変換子の方が小形化でき且つ空気圧
による振動損失の影響がほとんどないことのために有利
であって一般に広く使用されているので第１図に従来用
いられている変換子の１例を示す。

第１図の如き従来の変換子においては機械共振子１とそ
の表面に結合された矩形圧電磁器板２の端子Ａ、Ｈに図
の如く導線ａ、ｂを接続して電圧を印加すると矩形圧電
磁器板は図中の矢印ａ、 ｂのように張力が働らく。

この張力ａｙｂはそれぞれａｌ、ａＴおよびｂＡ、ｂＴ
に分解できる。

ここにおいて力ａＴとｂＴとは力の方向が逆でありこの
偶力によって捩り振動が発生するのであるが、この従来
の振動子の欠点とするところは図の分力ａＡ、ｂｌによ
って共振子１に寄生振動を発生することである。

しかもこの寄生振動の共振周波数が捩り振動の共振周波
数に非常に近いところに発生するために捩り振動変換子
の共振周波数特性に悪影響をあたえるものであった。

本発明の目的はこのような寄生振動すなわちスプリアス
の少ない小形で経済的な捩り振動変換子が提案される。

この目的を達成するため本発明にか＼る捩り変換子は機
械共振子の長さ方向に形成された矩形状平面部と圧電磁
器板とを接合して前記機械共振子と前記圧電磁器板との
間に交流電界を印加して前記圧電磁器板の振動により前
記機械共振子に捩り振動を駆動する捩り振動変換子にお
いて、前記圧電磁器板を前記矩形状平面部の長さ方向に
平行々る底辺と前記長さ方向に斜交する辺よりなる３角
形状となし且つその３角形を頂点と前記底辺上の一点を
結ぶ線を境界として残留分極の方向が前記圧電磁器板の
厚さ方向と同じで極性が逆である２つの残留分極部分に
分割したことを特徴とするものである。

以下本発明にか＼る捩り振動変換子の実施例について図
面により詳細に説明する。

第２図は本発明にかＸる捩り振動変換子の１実施例であ
って矩形状平面部を有する機械共振子３０表面に３角形
状の圧電磁器板４が接合されておりその共振子３および
圧電磁器板４間には導線３ａおよび４ａによって交流電
界が印加されるようになっている。

同第２図において圧電磁器板４の詳細は第３図に示すよ
うにその中央部を境としてその左右は片側づ＼方向が厚
さ方向であり且つ極性が相反する残留分極６ａ、６ｂが
上下電極Ｓａｔ ｓｂ間に形成されている。

第２図および第３図の如く構成された捩り振動変換子の
圧電磁器板４と機械共振子３との間に交流電界を印加す
るとすでに述べたごとく圧電磁器板４が中央部を境とし
て逆方向に分極されているから、図中の矢印α、−α、
β、−βで示すように３角形磁性板４の片側には張力が
片側には圧縮力が作用する。

そのうち張力−αと圧縮力βを分解すると図に示すごと
くそれぞれ一α□、−α１とβ１．β、とに分解できる
。

ここにおいてカーα工とβ工とが力の方向が逆でありこ
の偶力によって図の回転方向７ａおよび７ｂにて示すよ
うな捩り振動が発生する。

同図においてカーα、。β１はこの捩り振動に何ら関係
がない、また第２図において張力αと圧縮力−βも同様
にα、、α１と−β１．−β１に分解できるがこれは３
角形の頂点の一点に関する力であるから何れも偶力を発
生しない。

第２図および第３図のごとく構成された捩り振動変換子
１０は狭帯域メカニカルフィルタに使用して効果のある
ものであってその特長を列挙すると次のごとくである。

（イ）残留分極の方向と交流電界を印加する方向が一致
しており圧電磁器板の製造が容易である。

（ロ）３角形の中央部より左右で残留磁極の方向が逆に
なっているため捩り振動の偶数次振動、屈曲振動の奇数
次振動、縦振動の奇数次振動が原理的に駆動できずスプ
リアスの少ない変換子が得られる。

第４図にその特性の１例を示す。尚本発明においては実
験的データによれば圧電磁器板４が頂角を直角とする直
角３角形の場合にその変換効率が最大であった。

ｅ→ 機械共振子の長さ方向表面に有する矩形状平面部
には圧電磁器板を接合するので機械的に丈夫である。

に）機械共振子の矩形状平面部に圧電磁器板を接合する
ので変換子の製造が容易であり経済的である。

（ホ）捩り変換子の周波数は変換子の機械共振子長の逆
数に比例するので周波数調整は機械共振子の長さを調整
して行なう０本変換子は圧電磁気板が側面に接合されて
おり長さの調整が容易であり周波数調整が簡羊である。

第２図に示した本発明てか＼る捩り振動変換子において
は機械共振子が円筒の長さ方向に矩形平面部を形成した
場合について説明したがこれに限定されるものではなく
第５図に示すように４角柱の機械共振子８を用いても同
様な効果が得られる。

第６図は本発明にか＼る捩り振動変換子を用いたメカニ
カルフィルタの１構成例であって、同図に示すごとく本
発明てかＸる捩り振動変換子１０もしくは１１を捩り振
動共振子１２を介して結合子１３を介して結合したもの
である。

第６図に示すごとく結合子１３が変換子１０もしくは１
１、共振１２に直接溶接等で結合できるので小型にして
経済的なメカニカルフィルタが実現できる。

以上詳細に本発明にかかる捩り振動変換子について説明
したが、要するに本発明の最も特徴とするところは圧電
磁器板の構成を第３図に示すように形成することによっ
てスプリアスを少なくて捩り１次振動のみを取出すよう
にしたことであって、メカニカルフィルタの構成にあた
ってその効果は甚だ犬である。

同本発明にか＼る実施例においては圧電磁器板の形状が
３角形である場合について説明しだが必ずしもこれに限
定されるものでなく底辺に対して斜交する辺を有する形
状であれば本発明にか＼ぞ効果が得られることは以上の
説明により容易に理解できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の捩り振動変換子の１つの例、第２図は本
発明にか５る捩り振動変換子の１実施例、第３図は第２
図の実施例における圧電磁器板の詳細図、第４図は第２
図の捩り振動変換子の周波数特性の１例、第５図は本発
明にか＼る捩り振動変換子の他の実施例、第６図は本発
明にか＼る捩り振動変換子を用いて構成したメカニカル
フィルタの１例を示す。 図において４が圧電磁器板である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機械共振子の長さ方向に形成された矩形状平面部と
   圧電磁器板とを接合して前記機械共振子と前記圧電磁器
   板との間に交流電界を印加して前記圧電磁器板の振動に
   より前記機械共振子に捩り振動を駆動する捩り振動変換
   子において、前記圧電磁器板を前記矩形状平面部の長さ
   方向に平行なる底辺と前記長さ方向に斜交する辺よりな
   る３角形状となし且つその３角形を頂点と前記底辺上の
   一点を結ぶ線を境界として残留分極の方向が前記圧電磁
   器板の厚さ方向と同じで極性が逆である２つの残留分極
   部分に分割したことを特徴とする捩り振動変換子。 ２ 前記圧電磁器板が直角を頂点とする略直角２等辺３
   角形であって前記頂点と底辺の中点を結ぶ線を境界とし
   て極性の異なる残留分極を有する部分より構成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の捩り振動変換
   子。