JPS60128706A - 音片振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は平板状の振動子の屈曲振動を利用する音片振動
子に関する。

（従来技術） 近年、音片振動子は７オトエツチング法等による製造が
可能となり、ＦＭステレオチューナの左右の音声分離回
路に使用される電圧制御発振回路（ＶＣＯ）やマイクロ
コンピュータのクロック回路、あるいは超音波発振回路
等に使用されつつある。

音片振動子は、一般に、第１図に示すように、はず一定
中を有する長方形の平板状の振動子１を、この振動子１
を囲繞する支持枠２に結合子３により結合し、上記振動
子１をその長手方向において屈曲振動可能に上記支持枠
２で支持してなる構成を有している。

ところで、従来、この種音片振動子に関する解析は、第
２図に示すような、両端が自由な棒材の屈曲振動の理論
解析にもっばら依存しており、この理論解析によれば、
角棒の基本振動モード１こついて、振動数１０は、 ・・・・・・　（１） で与えられる。

なお、（１）式において、 諭・・・基本振動モードでは、４．７３０で与えられる
定数 ！。・・・振動子の長さ ｄ・・・振動子の厚さ Ｅ・・・ヤング率 ρ・・・振動子の密度 ８・・・重力加速度 である。

基本振動に対する節点１１の位置は、上記理論解析によ
れば、振動子の全長ｌ。に対し、ｐ　＝　０．２２４２
ρ０　・・・・・・（２）で与えられる。

このため、従来より、音片振動子では、振動子１と支持
枠２とを結合する結合子３は、その中心かρ＝（）、２
２４２Ｌとなるように設定し、振動子１をその節点ｎｔ
ｎで支持するとともに、所定の振動数を得るため、振動
子の長さをフォトエツチングにより調整するようにして
いた。

しかしなが呟上記の振動解析は、あくまで理想的なモデ
ルの解析結果にすぎず、実際には、結合子が点でなくあ
る巾を有しており、振動子の振動が結合子を介して支持
枠に伝達され、支持枠を固定していない状態では、支持
枠も振動系の一部を構成し、支持枠を固定した状態とで
は、振動数が異なるといった問題があり、音片振動子の
実体を充分に考慮したものではなかった。

このため、理論通りに音片振動子を作成しても、所望の
振動数が得られなかったり、調整によって得られたとし
ても、支持枠を固定したときには、振動数が変化すると
いった問題があった。

（発明の目的） 本発明は音片振動子における上記問題を解消すべく、音
片振動子の実際の振動の挙動を具体的に解析した結果に
基いてなされたものであって、その目的は、音片振動子
を支持する内部支持枠をさらに外部支持枠で支持すると
ともに音片振動子の振動子および内部支持枠を支持する
結合子の位置を特定の範囲に設定することにより、外部
支持枠への振動の漏れを少くし、外部支持枠をケース等
に固定しても振動周波数が変化しない音片振動子を得る
ことである。

（発明の構成） このため、本発明は、はず一定巾を有する長方形の平板
状の振動子がこの振動子を囲繞する内部支持枠に結合子
により屈曲振動可能に支持されるとともに、内部支持枠
がこの内部支持枠を囲繞する外部支持枠に結合子により
支持されてなり、上記振動子および内部支持枠を支持す
る結合子の位置が振動子の長さとの比にして０．１９４
から０゜２２４の範囲の位置に設定されていることを特
徴としている。

（実施例） 以Ｆ、添イ」図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第３図に本発明に係る音片振動子の平面図を示す。

第３図にオ；いて、は望一定中を有する長方形の平板状
の振動子１１とこの振動子１１を囲繞する内部支持枠１
２とが結合子１３で相互に結合され、これら結合子１３
により、上記振動子１１が内部支持枠１２に支持されて
いる。内部支持枠１２はさらに外部支持枠１４により囲
繞され、これら内部支持枠１２と外部支持枠１４とが結
合子１５で相互に結合され、これら結合子１５により、
上記内部支持枠１２が外部支持枠１４に支持されてす・
る。

振動子１１と内部支持枠１２とを結合する結合子１３お
よび内部支持枠１２と外部支持枠１４とを結合する結合
子１５の位置は、その中心と振動子１１の短辺１１ｃ、
ｌｉｄとの間の距離！と、振動子１１の長さ１゜との比
１／１．が０．１９４＜１／１．　＜０．２２４となる
ように、すなわち、０．１９４ｉｏ＜＃！、＜０．２２
４ｉ、どなるように設定している。

結合子１３および１５の位置を、上記のように、０．１
９４１．＜１＜０．２２４１．とするのは次の理由によ
る。

本願の発明者等は、第３図の音片振動子において、結合
子１３および１５の最適位置を見し・出すため、ｌ／１
．が０．１７４＜ｆ／ｆｏ＜０．２４４のサンプルを作
り、各々のサンプルについて、外部支持枠１４を固定し
ないときの振動子１１の周波数［１，に対する外部支持
枠１４を固定したときの振動子１１の周波数変化Δｆと
の変化率Δｆ／ｆ、を測定し１．ｅ　／　、ｅ　、、に
対するΔｒ／ｒ、の変化をプロットしたところ第４図に
示すような曲線ｌ＋、　を得た。

また、」―記すンプルについて、ｌ／１．に対する周波
数１゜の変化をプロットしたところ第５図に示すような
曲線１１２を得た。

上記第４図かす、ｌ／１０が大きくなるとΔｒ／ｆｏが
小さくなり、ρ／　ｆｉｏ＋（１，２１０でΔｆ／ｆ。

がほぼ零となり、このときの周波数ｆ。は第５図から約
１６０ＫＨｚとなることがわかる。従って、結合子１３
および１５の位置は、夕＊０．２１０℃。とすれば、八
ｆ／Ｌ−＝０とすることがで鰺る。

」ニ記のように、０．１９４＜ｌ／１゜＜０．２２４と
すれば、第４図から分るように、実用上、はφ問題のな
イｌ　Δｆ／ｆｏ　ｌ　＜　１５００（ｐｐＩｌｌ）ト
ｔ　ル：トカで外る。

本願の発明者等は、振動子１１の振動の外部支持枠１４
への漏れを調べるため、さらに、コンピュータを利用し
て有限要素法により、振動子１１゜内部支持枠１２、結
合子１３、外部支持枠１４および結合子１５の振動の様
子を外部支持枠１４を７リーにした状態で調べたところ
、ｌ／１０　＝０゜２４５では第６図（ａ）に示すよう
な結果を、また、ｌ／１゜＝Ｏ，２０４では第６図（′
ｂ）に示すような結果を得た。図において島状の曲線は
振幅の等高線を示す。

上記第６図（、）および第６図（ｂ）か呟ｌ／（！、。

＝０．２４５（＞０．２２４）では、外部支持枠１４の
非振動部分（線の密度が低く、黒く見える部分）の割合
が少いのに対し、１／１゜＝Ｏ，２０４（０゜１９４　
＜　ｌ／１．＜　０．２２．４　）では、支持枠１４の
非振動部分の割合が大きくなっていることが分る。

即ち、１／１．が最適に設定されると、外部支持枠１４
は自由状態でも殆んど振動しない。換言すれば、振動の
洩れがないことが明瞭に理解される。

なお、第３図の実施例において、内部支持枠１２を支持
する結合子１５は結合子１３に対応して４本であっても
よい。

（発明の効果） 以上、詳述したことからも明らかなように、本発明は、
音片振動子において、振動子から外部支持枠への振動の
漏れが殆んどない位置に結合子の位置を設定するように
したか１外部支持枠への振動の漏れは殆んどなく、外部
支持枠をケース等に固定したときに振動周波数の変化が
少い製造容易な音片振動子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の音片振動子の平面図、第２図は第１図の
音片振動子の基本振動の説明図、第３図は本発明に係る
音片振動子の平面図、第４図は結合子の位置に対する振
動子め周波数変化を示す特性図、第５図は結合子の位置
に対する振動子の周波数変化を示す特性図、第６図（ａ
）および第６図（１））は夫々有限要素法による音片振
動子の振動状態を示す説明図である。 １１・・・振動子、１２・・・内部支持枠、１３・・・
結合ｆ・、１４・・・外部支持枠、１５・・・結合子。 第１図 ３ 第２図 第３図 第５図 ＝Ｑ値 第６図 （ａ） 第６図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）はψ一定１】を有する長方形の平板状の振動子が
   この振動子を囲繞する内部支持枠に結合子により屈曲振
   動可能に支持されるとともに、内部支持枠がこの内部支
   持枠を囲繞する外部支持枠に結合子により支持されてな
   り、上記振動子および内部支持枠を支持する結合子が振
   動子の長さとの比にして０．１９４から０．２２４の範
   囲の位置に設定されていることを特徴とする音片振動子
   。