JPS5932039B2 - 高分子圧電トランスデユ−サ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音響変換器（機器）の目的、性能によって接続
の方法が任意にとれ、感度を向上させたり、指向性を制
御したり、設計自由度の高い構成の高分子圧電トランス
デユーサに関するものである。

以下、本発明について図面とともに説明する。

まず、第１図に本発明に係る多分割電極の一実施例を示
しており、連続したポリフッ化ビニリデンフィルム等の
高分子圧電性フィルム１０両面に蒸着または接着、塗装
等の手段によって密着させた導電電極層を化学的、光学
的、機械的手段でもってエツチングし、機器の目的に応
じて任意の形に多数の方形状電極２．２’（ここで電極
２′は図面の裏面）を残したものである。

しかる後、図示した＋、−の記号のようにマルチ電極に
より交互に分極化し、圧電性をもたせたフィルム１の一
部分を第１図は示している。

すなわち、第１図では一枚の圧電性フィルム１上に多数
の方形状電極２．２′ が設けられ、表裏面分極方向が
互いに異なるように分極され、かつ電極２，２′ は上
下および左右が同一面上において互いに異符号な分極を
もつ構成となっている。

また、３，４，５，６および３’、 ４’、 ５’、
６’ （３’〜６′は裏面）は組立時にトランスデユ
ーサとしての出力あるいは入力用あるいは結線用に使つ
リード線の結合端子部である。

つぎに、第２図は第３図に示す一軸方向のみが曲率をも
つように曲げた格子状の窓を有する固定枠７の外側曲面
に、第１図の点線ｄｔｍで切り取られた素子ａ１ ｔ
ａ２ １ ａ３ ｔ ａ＋ 、・・・・・・・・
・の一つを貼り合せたものである。

ここで、切り取られた素子ａ１〜ａ４・・・・・・・・
・を固定枠７に貼ったものを変換デバイスユニットと呼
ぶことにする。

また、図では１個の素子ａ０の中にさらに小さいチップ
（コンデンサを形成している）ｐｌ、ｐ２．ｐ３゜ｐ４
の４個が含まれるように切断寸法ｌ２ｍで記述している
が、これは機器の目的、性能に応じてチップが２個、３
個、４個、５個、６個、・・・・・・・・・となるよう
に任意の大きさに切断することができる。

ついで、一例として上記素子ａ１について内容を説明す
ると、チップｐ０ とｐ３は図面の表面が＋極、チップ
ｐ２とｐ４が一極になるように交互にマルチ分極された
ものである。

今、素子ａ０の表側から音波が当り、フィルム全体が振
動して裏側に沈んだ時、チップｐ１．ｐ３の表に十の電
圧が発生したとすれば、分極の向きが逆であるからチッ
プｐ２．ｐ４の表には−の電圧が発生する。

この時チップｐ２．ｐ４の裏側は当然子の電圧が発生し
ている。

これらのチップｐ１．ｐ２．ｐ３゜ｐ４を第２図および
第４図のように全部直列に接続すれば、３と６の端子部
間には１個のチップ間の発生電圧の４倍が得られ、感度
を高めることができる。

第２図および第４図において８．９．１０は端子部３′
と４′、４と５，５′ と６′とを接続するリード線で
ある。

第５図は他の接続状態を示しており、チップｐ１とｐ２
を直列に接続し、チップｐ３とｐ４を同様に直列に接続
し、これらを逆方向に並列に接続したものである。

この場合例えば水平方向に対しては出力電圧は打ち消し
合って零、それと交わる方向には指向性をもち、双指向
性が得られる。

第３図の固定枠７．としては一例ではプラスチックフレ
ームを用いてリード線８，１０で端子部３′と４’、
５’ と６′とを接続したが、第３図の点線部ｌＬ１２
をプラスチックメッキし、導電性接着剤を併用して端子
部３′と４７． ｓ／ と６′とを接続することもで
きる。

また、メッキの代りに薄い金属リード片をプラスチック
成形時にインサートすることもできる。

第６図は上記変換デバイスユニツ）ａｌ’、ａ２♂ａ
３／ 、 ａ 、 ／の複数個（本実施例では４個）を
一つの円周上に曲率な合せて配列した音響変換器への原
理的な応用例を示しており、この場合素子ａｌ 。

ａ２．ａ３．ａ４ もチップ（上記ｐ１．ｐ２．ｐ３゜
ｐ４のこと）も直列に接続すれば１個のチップに対し１
６倍の感度が得られる。

図で１３はユニットａ１′〜ａ４′を固定またはハウジ
ングするケースの一部である。

この時、ユニツ）ａ１′、ａ２’。ａ ３／ 、 ａ
、 ／を直列、並列の組合せで接続すれば、インピーダ
ンスの変化や指向性の制御に使える利点がある。

第７図は機器の設計目的によって円形の固定枠（上記固
定枠７に対応）に貼れるように扇形の分割電極を実施し
た一例であり、大きなフィルムに上記と同様な電極パタ
ーンがとれる。

第７図での番号は第１図と対応させである。

この場合は円形の固定枠に対応させて切断線７．ｍは円
形に打ち抜けばよい。

なお、本発明の背景には、一軸方向に彎曲された高分子
圧電性フィルムの音圧感度は、そのフィルムの振動受波
面積に関係せず常に一定であるという理想的なモデルに
おける理論にもとづいた考えがあり、具体的な実施態様
、すなわち固定枠の周辺部のクランプ状態や縦と横の寸
法比等によって多少の感度変化はある。

参考までにその理論感度式を記述する。

感度１−１はマイクロホン出力を高インピーダンスで受
ける時は、 ここで、Ｒは振動膜の曲率、ｄはフィルムの圧電定数、
εはフィルムの誘電率である。

上式において、感度は振動膜の曲率Ｒ、フィルムの圧電
定数ｄ、誘電率εに依存するが、振動膜面積には関係が
ない。

すなわち、１チツプ寸法を小さくしても１チツプそのも
のの感度は変らない。

したがって、これらチップを直列に接ぐことにより感度
を向上できる。

また、上記の実施例においては多分割電極の分極方向が
同一面における左右および上下が互いに異符号な分極を
もつバイスユニットで説明したが、これは左右が同符号
で上下が異符号な分極をもつデバイスユニットでもよい
ことはもちろんである。

以上のように本発明は構成されているものであり、１個
の振動膜（圧電性フィルム）上に複数個のチップを交互
に分極しであるから、機器の目的、性能によって接続の
方法が任意にとれ、感度を向上させたり、内部インピー
ダンスを変化させたり、指向性を制御したり、設計自由
度の高いものが得られ、産業性の犬なるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の高分子圧電トランスデユーサに係る多
分割電極の一実施例の上面図、第２図は同変換デバイス
ユニットの一実施例の斜視図、第３図は同デバイスユニ
ットを構成する固定枠の斜視図、第４図および第５図は
同デバイスユニットの接続状態を示す模式図、第６図は
同デバイスユニットを一つの円周上に曲率な合せて複数
個配列した変換器の応用例を示す斜視図、第７図は多分
割電極の他の実施例を示す上面図である。 １・・・・・・高分子圧電性フィルム、２，２′−・・
・・・多分割電極、３・・・・・・固定枠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高分子圧電性フィルムを用いたトランスデユーサに
   おいて、一枚の振動膜（圧電性フィルム）上に複数個の
   多分割電極を設け、上記フィルムの表裏面分極方向が互
   いに異なるように分極し、それらの分割された電極を直
   列または並列に接続するとともに上記フィルムな一軸方
   向のみが曲率なもつように湾曲して構成したことを特徴
   とした高分子圧電トランスデユーサ。 ２ 多分割電極の分極方向が、同一面における左右およ
   び上下が互いに異符号な分極をもつ構成とした特許請求
   の範囲第１項記載の高分子圧電トランスデユーサ。 ３ 多分割電極の分極方向が、同一面における左右が同
   符号で上下が異符号な分極をもつ構成とした特許請求の
   範囲第１項記載の高分子圧電トランスデユーサ。 ４ 多分割電極を直列または並列に接続してなる特許請
   求の範囲第２項または第３項記載の高分子圧電トランス
   デユーサ。 ５ 多分割電極をそれぞれ独立に固定する格子状の窓を
   有し、かつ一軸方向のみが曲率な持つように湾曲した固
   定枠を用いてなる特許請求の範囲第２項、第３項または
   第４項記載の高分子圧電トランスデユーサ。