JPS587703Y2 - ウイスカ−振動子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ウィスカー（ｗｈｉｓｋｅｒ）を利用して構
成した超小型振動子（以下単にウィスカー振動子という
）に関するものである。

一般に、ウィスカーの材料は磁性材として、鉄（Ｆｅ）
やエリンバ（恒弾性材料）等があり、また、非磁性材と
して銅（Ｃｕ）等があげられ、これらウィスカーの製造
手段は、例えば銅の場合、炉心管内に銅ハライドとセラ
ミック小片を並行して置き、炉心管にガス（例えばＨ２
５０％十Ｎ２５０％）を流し、炉心管を６００〜８００
℃に加熱することにより前記セラミック小片上に鋼材の
ウィスカーを作り出すことができる。

同様にウィスカー材料が鉄の場合には炉心管内に塩化鉄
とセラミックまたは銅や鉄の小片を置くことによってそ
の小片上にウィスカーを作り出すことかで゛きる。

このように、小片に作り出された複数のウィスカーの一
部を母材と共に切り出し振動子を得るようにしたもので
ある。

ウィスカーを振動子として時計のような小型精密装置へ
実用的に使用することは難しいものとされている。

特に、振動子周辺の気圧によって振動、）、値（３ｔ′
動中で保有”ネ“ギー 壷勤での損失−ネルギーン°力”大幅′変わること、寸
法が小さく、駆動・検出効率が、振動子と振動子外の駆
動・検出部分との相対位置によって大きく変化すること
、およびウィスカー自体が細いため支持を均一にするこ
とが困難であり、そのため支持のバラツキに起因して振
動特性にはなはだしいバラツキを生じ、依って量産性あ
る安価なウィスカー振動子を実用的に得ることが困難と
されていた。

例えば、支持部に起因するＱ値等の特性値のバラツキを
防ごうとしてウィスカー振動子の支持部を支持台に溶接
しようとすると支持部はもはやウィスカーの性質を持た
なくなり、振動特性が変化するばかりでなく耐衝撃性が
著しく低下してしまうという欠点があり、実用化の上で
大きな障害になっていた。

ウィスカー振動子は、従来の水晶振動子のように、駆動
・検出電極を振動子表面に備えておらず、さらに、寸法
がきわめて小さいため、駆動・検出部分との相対位置は
きわめて重要である。

本考案は、これらの問題点を解決し、ウィスカー振動子
の実用化をはかったものである。

すなわち、本考案の要旨は、ウィスカー振動子と、その
支持台の全部または一部をガラス製の容器に封入し、前
記容器内を高い真空度に保たせることにある。

以下、本考案を図面によって説明する。

第１図〜第３図は、本考案のいくつがの実施例であり、
いずれも、ガラス管などのガラス製ケース５の内部に、
ウィスカー振動子１の全部と、その支持台２の全部もし
くは一部が封入され、ケース５の内部の空間５ａを１０
’Ｔｏｒｒのオーダー以上の高真空（たとえばＩ Ｘ
１０ ’Ｔｏｒｒなど）にしたものである。

ここでウィスカー振動子の基部３は太く、ウィスカーの
母材である。

すなわち、ウィスカーがついたまま母材を切り出し、前
記切り出し部分がウィスカー振動子の基部３を構成し、
前記基部３が支持台２に固定される。

ウィスカーは一般に母材から多数本成長するが、ウィス
カーだけに着目してそれらの多くを利用しようとする従
来の量産の考え方を適用せず、それらの一部を母材と一
体となったものとして本考案のように振動子を構成する
ことにより支持が簡単で支持状態を非常に安定にするこ
とができ、量産上振動特性のバラツキの極めて少ない安
価な超小型振動子を実現することができる。

またウィスカー振動子１が非磁性体ウィスカーの場合は
、そのウィスカーの先端に磁性体が取り付けられる。

前記のように各実施例では、ウィスカー振動子をケース
５内に密封封入した構造であるが、第１図は、前記ウィ
スカー振動子１を封入したケース５を、駆動・検出装置
４と４の間に設置した場合で、前記駆動・検出装置４と
４がケース５の外部に設置した例を示す。

ここで、前記駆動・検出装置は磁心材４ａとコイル４ｂ
とからなり、相対する駆動・検出装置４と４の磁心材４
ａと４ａで磁路が形成される。

尚この図において、１１は、前記ウィスカー振動系を、
例えば腕時計のムーブメントなどに固定するための支持
板である。

次に、第２図は、前記第１図の実施例の駆動・検出効率
を一層高めるために改良された一例であり、ウィスカー
振動子１の先端方にあたるケース５の外周に、絞り部７
を形成し、この絞り部７に駆動・検出装置４と４を相対
的に設置した場合である。

この場合、磁心材４ａと４ａの距離が短くなり、従って
、磁気的結合度が高められ、効率が向上される。

ウィスカーは一般に、ミクロンのオーダーの直径であり
、駆動・検出の場合の磁路の断面積が小さくならざるを
得ない。

そこで、前記磁心材４ａと４ａの相対的距離を短くし、
また、前記磁心材４ａ、４ａの相対向する先端は、その
先端方向に行くに従って細くなるように形成され、磁力
線を細く絞って集中するようにしである。

また第２図の実施例では、支持台２の一部のみがケース
５内に密封した例である。

次に、第３図の実施例は、第２図に示す実施例とほとん
ど同じにするもので゛あるが、空室５ａ内にゲッター装
置８を設置した例であり、ウィスカー振動子１の先端を
レーザーで加工して周波数微調整を行ない、真空度が一
定値より低下したとき、ゲッター装置の端子９に電力を
供給し、ゲッターを飛ばして真空度を上げるものである
。

以上は、いずれも透明なガラスケース５を用いた例であ
るが、これに限定されるものでなく、ウィスカー振動子
の一部の周囲がガラスまたはサファイアであり、ウィス
カー振動子１の位置決めが外からの観察下にできるもの
ならば、いがなるものでもよい。

また、ウィスカーを用いた片持梁振動子を例にあげたが
、これも、片持梁に限定されるものでなく、雨天をウィ
スカーで形成したウィスカー音叉、つまり、２本のウィ
スカーを母材と一体に切り出すことによって構成したも
のが全て含まれ、さらに、磁性体ウィスカーに限定され
るものでもなく、非磁性体ウィスカーを利用した振動子
でも同様の効果があることは明白で゛ある。

また、時計では、設計上２０ｍｍ以内の長さ、０゜１ｍ
ｍφの断面最大寸法の振動子が要求されているが、かか
る要請に従来答えられなかったことが本考案におけるウ
ィスカー振動子によって達成できるようになった。

上記ウィスカー振動子の振動モードは、通常の振動子形
態と同様に、屈曲振動、縦振動および捩り振板等が主で
あり、前記屈曲振動における共振周波数は、例えばウィ
スカー振動子の素材をエリンバ−とした場合、次の通り
である。

周波数ｆ ＝に１ ］ｘＯ，５５ｘ １０’ Ｈｚ一音
叉型の場合 周波数ｆ ＝に２−７ ｘ３．７４ ｘ １０５Ｈｚ−
音片（詮棒）の場合 ｆｆｌ、ａ：ウィスカーの平均直径（部品）ｔ：実効長
（陣、） ろ、ち：補正係数 この例に従ってに１＝１のとき、ｄ ｌ、８μ、ｌ＝ １１０μのウィスカー音叉振動子とすれば、その共振周
波数は８ＫＨｚとなり、Ｑ値は１０４を得ることができ
る。

以上のように、本考案によれば、ウィスカーの母材を支
持部としたから、その支持が簡単で、その支持状態を安
定することができ、かつウィスカー振動子１は、きわめ
て小さいため、腕時計など小型装置への実用化が実現で
き、しかも、ウィスカー振動子１のケース封入により、
取扱中の破損の危険性が全くなく、また、ケース内真空
によりウィスカー振動子のＱを向上させることができる
。

また、ウィスカー振動子の使用中に異常があった場合、
ケースの一面だけでなく、ウィスカー振動子１の周辺が
透明なガラスなので、ケースを破損することなく立体的
な検査ができ、また、ウィスカー振動子１の封入後でも
周波数微調整ができるなどの効果がある。

このように構成したウィスカー振動子は、腕時計に用い
るのが最も適している。

小型で取扱い易く、振動のＱは高く、良質の標準振動子
となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、それぞれ本考案の一実施例を示すウ
ィスカー振動系の断面図である。 １・・・・・・ウィスカー振動子、２・・・・・・支持
台、４・・・・・・駆動・検出装置、５・・・・・・ケ
ース、８・・・・・・ゲッター装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ウィスカーを用いて振動の主要部分を構成し、前記ウィ
   スカー振動子の基部をウィスカーを成長させた母材で構
   成して支持台に固定し、前記支持台の少なくとも一部を
   含んで少なくとも一部が透明で、かつ真空を保った容器
   内にあるようにし、かつ前記容器の外部には前記振動子
   の駆動・検出装置を設けてなるウィスカー振動子の構造
   。