JPS5929040B2 - 圧電振動子 - Google Patents
圧電振動子Info
- Publication number
- JPS5929040B2 JPS5929040B2 JP15261880A JP15261880A JPS5929040B2 JP S5929040 B2 JPS5929040 B2 JP S5929040B2 JP 15261880 A JP15261880 A JP 15261880A JP 15261880 A JP15261880 A JP 15261880A JP S5929040 B2 JPS5929040 B2 JP S5929040B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- vibrator
- width
- metal plate
- speaker
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、圧電スピーカ等の発音体の駆動源に使用す
る圧電振動子の改良に関し、低音域の再生並びに実用的
な周波数域の再生を可能にした圧電振動子に関する。
る圧電振動子の改良に関し、低音域の再生並びに実用的
な周波数域の再生を可能にした圧電振動子に関する。
圧電振動子は、これを駆動源とした圧電スピーカにおい
て薄形化が容易であり、消費電力が非常に少ない等の特
徴を有している。
て薄形化が容易であり、消費電力が非常に少ない等の特
徴を有している。
近年、メロディーヌは合成音声発生用の集積回路が開発
されるにともない圧電スピーカは特に低消費電力の特徴
から従来のダイナミックスピーカに取って代るものと注
目されている。
されるにともない圧電スピーカは特に低消費電力の特徴
から従来のダイナミックスピーカに取って代るものと注
目されている。
しかしながら、圧電スピーカは実用的な音域幅特Ｏこ低
音域の再生が困難であり、その実用化が難しく、一部に
高音用として実用化されたにすぎなかった。
音域の再生が困難であり、その実用化が難しく、一部に
高音用として実用化されたにすぎなかった。
そこでこの発明は、実用的な周波数域の再生を目的とす
る圧電スピーカの駆動源として使用できる圧電振動子を
提供するものである。
る圧電スピーカの駆動源として使用できる圧電振動子を
提供するものである。
すなわち、この発明は、圧電板を複合した金属板の一方
端を固定し、他方端を振動先端部とした圧電振動子にお
ける振動先端部の金属板幅（ｄ）を、固定側金属板幅に
対して広くとり、かつ上記振動子の有効長さくＡ）に対
する寸法比ｄ／Ａ’の値を０，７５〜２の範囲とした圧
電振動子である。
端を固定し、他方端を振動先端部とした圧電振動子にお
ける振動先端部の金属板幅（ｄ）を、固定側金属板幅に
対して広くとり、かつ上記振動子の有効長さくＡ）に対
する寸法比ｄ／Ａ’の値を０，７５〜２の範囲とした圧
電振動子である。
この発明による圧電振動子は、片持ち梁構成としたバイ
モルフ圧電振動子の形状を特定し、発音体に構成した場
合の再生周波数を広帯域化させたものである。
モルフ圧電振動子の形状を特定し、発音体に構成した場
合の再生周波数を広帯域化させたものである。
片持ち梁構成とした圧電振動子として従来の短冊圧電振
動子１を説明すると、第１図に示すように、短冊形の金
属板２の裏面に圧電板３を貼着し、一方端を例えばスピ
ーカケースの固定部４に挿入して固定し、他方端を振動
先端部とした構造であり、この振動先端部に振動板５の
中心点を結合して圧電スピーカに組立てる構成である。
動子１を説明すると、第１図に示すように、短冊形の金
属板２の裏面に圧電板３を貼着し、一方端を例えばスピ
ーカケースの固定部４に挿入して固定し、他方端を振動
先端部とした構造であり、この振動先端部に振動板５の
中心点を結合して圧電スピーカに組立てる構成である。
図面では振動板５はその周端を発泡ポリウレタンの支持
部材６を介してスピーカケースの支持部７に固定しであ
る。
部材６を介してスピーカケースの支持部７に固定しであ
る。
この従来の短冊圧電振動子１を駆動源とした圧電スピー
カはその音響出力を測定すると、特に低域における出力
が不足している。
カはその音響出力を測定すると、特に低域における出力
が不足している。
これに対して、この発明による圧電振動子１１は、第２
図に示すように、矩形の一方端の幅を対向する端の幅に
対して狭めるため、矩形の一方端の両隣辺側から一方端
の直角を含む四辺形で、矩形を切欠いた形状、例えて言
うならば卓球のラケット状の金属板１２の中央部に圧電
板１３を接着等の手段で複合させ、金属板１２の幅の狭
い側を例えばスピーカケースの固定部１４に挿入して固
定し、金属板１２の幅の広い側を、振動先端部とした構
造である。
図に示すように、矩形の一方端の幅を対向する端の幅に
対して狭めるため、矩形の一方端の両隣辺側から一方端
の直角を含む四辺形で、矩形を切欠いた形状、例えて言
うならば卓球のラケット状の金属板１２の中央部に圧電
板１３を接着等の手段で複合させ、金属板１２の幅の狭
い側を例えばスピーカケースの固定部１４に挿入して固
定し、金属板１２の幅の広い側を、振動先端部とした構
造である。
この圧電振動子１１の振動先端部に、スピーカケースの
支持部１７に発泡ポリウレタンの支持部材１６を介して
その周端を固定した振動板１５の中心点を結合させると
圧電スピーカに組立てることができる。
支持部１７に発泡ポリウレタンの支持部材１６を介して
その周端を固定した振動板１５の中心点を結合させると
圧電スピーカに組立てることができる。
以上のように、振動子の先端側幅を固定側よりも広くと
ったこの発明による圧電振動子１１を駆動源とした圧電
スピーカは、その音響出力を測定すると低域の出力が向
上し、実用的な音域幅において平坦な周波数特性が得ら
れる。
ったこの発明による圧電振動子１１を駆動源とした圧電
スピーカは、その音響出力を測定すると低域の出力が向
上し、実用的な音域幅において平坦な周波数特性が得ら
れる。
この発明による圧電振動子による効果、特にスピーカの
低音域の出力音圧の向上は、従来の短冊形振動子の場合
は低域の出力を振動子の長さ方向の屈曲振動にのみ依存
しているのに対して、振動子の長さ方向と同時に幅方向
の屈曲振動をも利用しているからである。
低音域の出力音圧の向上は、従来の短冊形振動子の場合
は低域の出力を振動子の長さ方向の屈曲振動にのみ依存
しているのに対して、振動子の長さ方向と同時に幅方向
の屈曲振動をも利用しているからである。
すなわち、振動子が屈曲共振する時にスピーカの音響出
力が増大するものであるが、従来の短冊形振動子では長
さ方向の第１次層曲共振周波数ｆ１と第２次層曲共振周
波数ｆ２以外には共振点がなく、しかもｆｌとｆ２との
周波数が大きくはなれているためｆｌとｆ２との間の音
響出力が低下している。
力が増大するものであるが、従来の短冊形振動子では長
さ方向の第１次層曲共振周波数ｆ１と第２次層曲共振周
波数ｆ２以外には共振点がなく、しかもｆｌとｆ２との
周波数が大きくはなれているためｆｌとｆ２との間の音
響出力が低下している。
これに対して、この発明の圧電振動子の場合は、上記の
１次ｆ１と２幻°２の屈曲共振周波数の間に振動子の幅
方向における第１次層曲共振周波数ｆ′１が存在し、特
に低音域における音響出力が向上して再生音の広帯域化
が達成される。
１次ｆ１と２幻°２の屈曲共振周波数の間に振動子の幅
方向における第１次層曲共振周波数ｆ′１が存在し、特
に低音域における音響出力が向上して再生音の広帯域化
が達成される。
従って、この発明による振動子の有効長さく１＞と振動
子の振動先端部の幅（ｄ）との関係が重要になるが、振
動先端部の幅（ｄ）を有効長さくｌ）で除した寸法比ｄ
ｌｌの値を、０．７５〜２の範囲とすることにより、上
記の幅方向の第１次層曲共振周波”ｎｆ′１をｆｌとｆ
２との間に有効に位置させることができ、実用的な音域
幅全体の音響出力が向上する。
子の振動先端部の幅（ｄ）との関係が重要になるが、振
動先端部の幅（ｄ）を有効長さくｌ）で除した寸法比ｄ
ｌｌの値を、０．７５〜２の範囲とすることにより、上
記の幅方向の第１次層曲共振周波”ｎｆ′１をｆｌとｆ
２との間に有効に位置させることができ、実用的な音域
幅全体の音響出力が向上する。
次に、この発明による圧電振動子の他の部分の形状であ
るが、振動子の固定側の金属板幅は任意であり、振動側
の大きさ等から適宜選定すればよい。
るが、振動子の固定側の金属板幅は任意であり、振動側
の大きさ等から適宜選定すればよい。
また、金属板１２の形状において矩形の切欠いた部分の
形状は、特定されるものでなく適宜選定すればよい。
形状は、特定されるものでなく適宜選定すればよい。
例えば、第３図のａ図に示すように金属板１２外形を直
線で構成するほか、同す図に示すような曲線で外形を構
成した金属板１２でもよく、さらには金属板１２の振動
先端側の振動板１５との結合部分（Ｃ図では黒丸点で示
している）を突出させた金属板１２上に設定するのもよ
い。
線で構成するほか、同す図に示すような曲線で外形を構
成した金属板１２でもよく、さらには金属板１２の振動
先端側の振動板１５との結合部分（Ｃ図では黒丸点で示
している）を突出させた金属板１２上に設定するのもよ
い。
一方、圧電板１３はこれまで図示したような金属板１２
の片面に複合させるほか、両面に複合させるのもよく、
第３図のａ図に示すように、圧電板１３を振動子の固定
部１４内の金属板１２部分まで伸ばすこともよく、この
場合は長さ方向の第１次層曲振動勢力が増大する。
の片面に複合させるほか、両面に複合させるのもよく、
第３図のａ図に示すように、圧電板１３を振動子の固定
部１４内の金属板１２部分まで伸ばすこともよく、この
場合は長さ方向の第１次層曲振動勢力が増大する。
あるいは第３図のｄ図に示すように圧電板１３の幅を金
属板１２に合せて横方向に広げて幅方向の屈曲振動勢力
を増大させるのもよい。
属板１２に合せて横方向に広げて幅方向の屈曲振動勢力
を増大させるのもよい。
さらには圧電板１３の幅を横力向Ｏこ広げる場合に第３
図のｅ図に示すように円形の圧電板１３としても同等で
あり、幅方向の屈曲振動勢力が増大し、しかも製作しや
すい。
図のｅ図に示すように円形の圧電板１３としても同等で
あり、幅方向の屈曲振動勢力が増大し、しかも製作しや
すい。
これまで金属板１２の形状を上記の矩形を切欠いた形状
を例にして説明したが、振動子１１の振動側幅を固定側
のそれより実質的に広くとることを特徴とするこの発明
において、多種の形状が利用でき例えば、第３図のｆ図
に示すような、円形の一円周部分に矩形を合せたほぼ円
形の金属板１２とするのもよく、円形より突出した矩形
の部分を固定側とし、例えば上記した円形の圧電板１３
を複合させて振動子とするのもよい。
を例にして説明したが、振動子１１の振動側幅を固定側
のそれより実質的に広くとることを特徴とするこの発明
において、多種の形状が利用でき例えば、第３図のｆ図
に示すような、円形の一円周部分に矩形を合せたほぼ円
形の金属板１２とするのもよく、円形より突出した矩形
の部分を固定側とし、例えば上記した円形の圧電板１３
を複合させて振動子とするのもよい。
次にこの発明による実施例を示しその効果を明らかにす
る。
る。
まず第１図に示した従来の短冊形振動子１は、長さＬ６
ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのりん青銅板からな
る金属板２に、長さ１０ｍ７ｆｔ、幅８關、厚さ０．１
５ｍｍのジルコン・チタン酸鉛系圧電磁器板からなる圧
電板３を接着したもので、振動子１の固定部分を３ｍ７
ＩＬとしてスピーカケースの固定部４に接着固定し、ス
ピーカケースの支持部７に発泡ポリウレタンシートから
なる支持部材６を介して固定した厚さ５０μｍ、直径３
０ｍｍのポリイミドフィルムからなる振動板５の中心点
と振動子１の先端を接着剤で結合し圧電スピーカ仕上げ
た。
ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのりん青銅板からな
る金属板２に、長さ１０ｍ７ｆｔ、幅８關、厚さ０．１
５ｍｍのジルコン・チタン酸鉛系圧電磁器板からなる圧
電板３を接着したもので、振動子１の固定部分を３ｍ７
ＩＬとしてスピーカケースの固定部４に接着固定し、ス
ピーカケースの支持部７に発泡ポリウレタンシートから
なる支持部材６を介して固定した厚さ５０μｍ、直径３
０ｍｍのポリイミドフィルムからなる振動板５の中心点
と振動子１の先端を接着剤で結合し圧電スピーカ仕上げ
た。
これに対して第２図に示したこの発明による圧電振動子
１１は、長さ１６ｒｎｖｔ、固定側幅８ｍｍ、振動先端
部幅１８１ｎｍ、厚さ０．１５１ｍのりん青銅板からな
る金属板１２に、長さ１０ｍｒ／Ｌ、幅８ｍ１１Ｌ、厚
さ０．１５ｍ；のジルコン・チタン酸鉛系圧電磁器から
なる圧電板１３を接着して圧電振動子とした。
１１は、長さ１６ｒｎｖｔ、固定側幅８ｍｍ、振動先端
部幅１８１ｎｍ、厚さ０．１５１ｍのりん青銅板からな
る金属板１２に、長さ１０ｍｒ／Ｌ、幅８ｍ１１Ｌ、厚
さ０．１５ｍ；のジルコン・チタン酸鉛系圧電磁器から
なる圧電板１３を接着して圧電振動子とした。
次にスピーカケースと振動板１５には上記の従来例と同
じものを使用し、固定部１４での金属板１２の固定長さ
を３ｍｍとして従来例と同様に振動子の有効長さを１３
ｍｍ？こ設定し、圧電スピーカに仕上げた。
じものを使用し、固定部１４での金属板１２の固定長さ
を３ｍｍとして従来例と同様に振動子の有効長さを１３
ｍｍ？こ設定し、圧電スピーカに仕上げた。
この２つの圧電スピーカに実効値１■の正弦波電圧を加
えて、スピーカの軸上１０ＣＩｒしての音響出力を測定
し、従来の短冊振動子を用いた場合を第４図に、この発
明による振動子を用いた場合を第５図に示す。
えて、スピーカの軸上１０ＣＩｒしての音響出力を測定
し、従来の短冊振動子を用いた場合を第４図に、この発
明による振動子を用いた場合を第５図に示す。
従来例の場合、その周波数特性は、第１次層曲共振ｆ１
が約０．９ ＫＨｚ、第２次層曲共振ｆ２が約８ＫＨｚ
に生じており他に共振点がなくｆｌとｆ２との間の音響
出力が大きく低下していることが分かる。
が約０．９ ＫＨｚ、第２次層曲共振ｆ２が約８ＫＨｚ
に生じており他に共振点がなくｆｌとｆ２との間の音響
出力が大きく低下していることが分かる。
これに対してこの発明の場合は、ｆ、とｆ２との間に振
動子の幅方向の第１次共振ｆ′１が生じており、特に低
域の出力が向上し実用的な広い周波数域にわたって十分
な出力が得られていることが分かる。
動子の幅方向の第１次共振ｆ′１が生じており、特に低
域の出力が向上し実用的な広い周波数域にわたって十分
な出力が得られていることが分かる。
次に上述したこの発明による実施例と同一寸法、素材で
、金属板１２の振動先端部幅のみ種々変化させて、圧電
振動子を作製して共振周波数の変化を測定した。
、金属板１２の振動先端部幅のみ種々変化させて、圧電
振動子を作製して共振周波数の変化を測定した。
その結果は、横軸に振動子の先端幅（ｄ）を有効長さで
除したｄｌｌの値をとり、縦軸に共振周波数をとった第
６図のグラフに示している。
除したｄｌｌの値をとり、縦軸に共振周波数をとった第
６図のグラフに示している。
結果から明らかなようにｄｌｌの値が０．７５〜２の範
囲において、幅方向の第１次共振ｆ′１が長さ方向の第
１次共振ｆ１と第２次共振ｆ２との間に有効に位置して
いることがわかる。
囲において、幅方向の第１次共振ｆ′１が長さ方向の第
１次共振ｆ１と第２次共振ｆ２との間に有効に位置して
いることがわかる。
以上に詳述したごとくこの発明による圧電振動子は、振
動子の振動先端側の幅を固定側の幅に対して広くとった
ことにより、圧電スピーカに組立てた場合に得られる再
生音は、特に低音域の出力が向上し、すぐれた周波数特
性を示している。
動子の振動先端側の幅を固定側の幅に対して広くとった
ことにより、圧電スピーカに組立てた場合に得られる再
生音は、特に低音域の出力が向上し、すぐれた周波数特
性を示している。
第１図は従来の短冊形振動子の側面図と下面図、第２図
はこの発明による圧電振動子の側面図と下面図、第３図
はこの発明による他の実施例を示す下面図、第４図は実
施例における従来スピーカの周波数と音響出力との関係
を示す図表、第５図はこの発明による圧電スピーカの周
波数と音響出力との関係を示す図表、第６図は実施例に
おける振動子のｄｌｌと共振周波数との関係を示す図表
である。 図中１・・・・・・短冊形振動子、２，１２・・・・・
・金属板、３．１３・・・・・・圧電板、４，１４・・
・・・・固定部、５゜１５・・・・・・振動板、６，１
６・・・・・・支持部材、７゜１７・・・・・・支持部
、１１・・・・・・圧電振動子。
はこの発明による圧電振動子の側面図と下面図、第３図
はこの発明による他の実施例を示す下面図、第４図は実
施例における従来スピーカの周波数と音響出力との関係
を示す図表、第５図はこの発明による圧電スピーカの周
波数と音響出力との関係を示す図表、第６図は実施例に
おける振動子のｄｌｌと共振周波数との関係を示す図表
である。 図中１・・・・・・短冊形振動子、２，１２・・・・・
・金属板、３．１３・・・・・・圧電板、４，１４・・
・・・・固定部、５゜１５・・・・・・振動板、６，１
６・・・・・・支持部材、７゜１７・・・・・・支持部
、１１・・・・・・圧電振動子。
Claims (1)
- １ 圧電板を複合した金属板の一方端を固定し、他方端
を振動先端部とした圧電振動子における振動先端部の金
属板幅（ｄ）を、固定側金属板幅に対して広くとり、か
つ上記振動子の有効長さく１２＞に対する寸法比ｄｌｌ
の値を０．７５〜２の範囲とした圧電振動子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15261880A JPS5929040B2 (ja) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | 圧電振動子 |
| US06/314,873 US4454386A (en) | 1980-10-29 | 1981-10-26 | Piezoelectric transducer for piezoelectric loud speaker |
| DE3143027A DE3143027C2 (de) | 1980-10-29 | 1981-10-29 | Piezoelektrischer Wandler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15261880A JPS5929040B2 (ja) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | 圧電振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5777000A JPS5777000A (en) | 1982-05-14 |
| JPS5929040B2 true JPS5929040B2 (ja) | 1984-07-17 |
Family
ID=15544309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15261880A Expired JPS5929040B2 (ja) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | 圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5929040B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62109771A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-20 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | テ−プパツキング |
-
1980
- 1980-10-29 JP JP15261880A patent/JPS5929040B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62109771A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-20 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | テ−プパツキング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5777000A (en) | 1982-05-14 |
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