JPS61216596A - 圧電スピ−カ用昇圧トランス - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、いわゆる圧電ブザー素子を利用した圧電スピ
ーカを、携帯用小型ラジオ受信機又は、携帯用テープレ
コーダ等に使用する場合に使用して好適な昇圧トランス
に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、小型軽量の圧電スピーカを駆動する為にその
前段に設けられた超小型の昇圧トランスにおいて、この
トランスにより圧電スピーカを駆動ずべく、この駆動電
圧を充分に昇圧し、且つ２次側コイルのインピーダンス
を適切に選ぶことによって、小型ラジオ受信機等に使用
した場合において、いわゆる可聴周波数範囲のうち、特
に中音域に関して周波数を平坦化させたものである。

〔従来の技術〕

厚さが例えば５鶴程度のきわめて薄いラジオ受信機に対
して、通常のマグネット型スピーカを取付けて使用する
と、このラジオ受信機匣体の外向において強い磁界を生
じているので、このようなラジオ受信機と、いわゆるキ
ャッシュカード等とを共にポケット等に入れると、スピ
ーカのマグネットよりの磁束がキャッシュカードの磁気
記録帯に悪影響を与えるおそれがあり好ましくない。特
　　　　　　１゛にラジオ受信機の厚味が小となり、全
体が小型化ずれば、これと共にカード類等をポケットに
入れ“ζ持ち歩くことが多くなるので、より好ましくな
い。

そこで、本発明者は、マグネットを使用する必要のない
発音体として、従来知られている圧電ブザー素子をラジ
オ受信機等の小型（薄型）電子機器のスピーカとして使
用することを考えた。

ところで、一般的には圧電ブザー素子は、第３図に示す
ように構成されている。これを簡単に説明すると、（１
１は円形をなしたＰＺＴ系圧電セラミックスｓｉであっ
て、その両面には電極（２ａ）及び（２ｂ）が、蒸着等
により被着形成され、その一方の電極（２ｂ）には燐青
銅よりなる薄い金属振動板（３）が接着され、かくして
圧電ブザー素子（４）が形成されている。

このような圧電ブザー素子（４）のみでは、中音域のあ
る特定周波数において、特に大きなピーク値を有する単
峰特性をもつ為に、このま＼では電子機器のスピーカと
しては使用できず、圧電セラミックス（１）の厚味を１
００μ麟以−トにし、且つＱをドげる等の妨Ｉを行って
も、同様に使用できない状態にあり、よって従来ではこ
のような圧電ブザー素子を使用した圧電スピーカは実用
化されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した点に鑑み、このような圧電ブザー素子（４）に
対し、更に第３図にボずように、金属振動板（３）の背
面に例えばポリカーボネイトよりなる振動板（５）を接
着し、圧電ブザー素子（４）よりの発音の増大をはかる
と共に、ピーク値を抑えて周波数の平、坦化を試みた０
図示の例では振動板（５）を新曲が皿状となるように形
成し、その開口部に、同様に例えばポリカーボネイトよ
りなる魚体（６）を接着させて圧電スピーカを構成した
場合である。

この場合の各部を次の大きさに選んだときの周波数特性
を第４図に示す。本図において横軸に周波数（Ｈｚ　）
を対数的に目盛り、縦軸にレスポンス（ｄＢ）を目盛っ
て特性をボしており、図中曲線ａが圧電スピーカ、曲線
すが３００口径のマグネットスピーカの各周波数特性で
ある。

圧電ブザー素子（４）の直径　　・・・φｏ＝２０ｍ圧
電ブザー素子（４）の厚味　　・・・Ｄｏ　＝　１００
μ鋼振動板（５）の直径　　　　　　・・・φｚ＝３０
ｍ振動扱（５）の厚味　　　　　　・・・Ｄ１＝５０μ
ｍ蓋体（６）の厚味　　　　　　　・・・Ｄ２＝　１０
０μｎ＋全体の厚味　　　　　　　　・・・Ｄ３＝１゜
６龍但し、圧電セラミックス薄板（１）と金属振動板（
３）とは互いに同一程度の厚味に選ばれる。

この第４図の周波数特性より明らかなように、第３図に
ボすような圧電スピーカ（符号（７）にてボず）にあっ
ても、中音域の３　Ｋ　ｆｌｚできわめて高い共振点即
ちピークを生じ、しかも高音域の１０ＫＨｚ付近及び低
音域の６００　Ｉｌｚ付近でも、それぞれ、中音域はど
ではないが、比較的妬い共振点を生ずることが確認され
た。尚、第５図は、かかる圧電スピーカ（７）の周波数
対インピーダンス特性を示すもので、周波数が高くなる
に伴い、インピーダンスは低下し”（いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような圧電スピーカを、周波数特性の良好な（平坦
な）増幅器の出力端子に接続して聴取すると、第４図に
て示した周波数特性がそのま１表れて、はとん、ど聴取
するに耐えない音となる。これを回避するには、周知の
フィルタを挿入すればよいが、上述の如く、薄型且つ小
型な電子機器を構成する場合には、この小型化の阻害の
原因となる問題点がある。

又、６００１１ｚ付近の低音域の共振点では、はとんど
音としては聴取されにくいが、かかる周波数付近では大
きなパワーが消費されていることが判り、特に低消費電
力化されなければならない携帯用電子機器には不向きな
ものとなる。

又、この圧電スピーカを通常に聴取できる音量で駆動す
るには、ＩＯＶ程度の入力電圧を必要とし、携帯用電子
機器では、一般的に６Ｖ（又は３Ｖ）の直流電源を使用
することから、出力トランジスタの最大出力電圧は実効
値で約１．７Ｖ又は０．８Ｖとなり、このま＼では、こ
の圧電スピーカ（７）を充分に駆動できない等の問題点
がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ｌＱｍ〜２５ｍの直径φ０を有し、且つ６０
μＩ１１〜２００μｍの厚味Ｄｏを有する圧電ブザー素
子（４）を使用した圧電スピーカ（７）を駆動する昇圧
トランスであることを前提とし、その１次側（出力トラ
ンジスタ側）と２次側（圧電スピーカ側）とのコイルの
巻装比を１＝４以上に選び、更に、２次側コイルのイン
ピーダンスを、圧電スピーカのそれと等しいか又はこれ
より僅かに低い値に選定したものである。

〔作用〕

北述したコイルの巻装比により、圧電スピーカに対し°
ζ充分な駆動電圧を印加でき、３ＫＩｌｚ付近のピーク
を抑えて比較的広帯域にわたり、平坦な特性の中音域の
信号を圧電スピーカにより再生することができる。

〔実施例〕

第１図及び第２図について本発明による昇圧トランスを
説明する。

図において（１０）は磁気コアであり、上下片（ｌｌａ
）及び（ｌｌｂ）と、左右片（ｌｌｃ）及び（ｌｉｄ）
とをもっていわゆる磁気回路が構成されていることは普
通の如くである。そして上述のように圧電スピーカ（７
）を駆動するものであるところから、出力電圧は小さく
、よって本発明にょる昇圧トランスは超小型となる０例
えばこの磁気コア（ｌＯ）−の高さＨｌはｌ１ｍ、横＠
Ｗは５．５日、コアの厚味Ｔは１．０５ｍである。

このような磁気コア（１０）上に１次側コイル（１２）
及び２次側コイル（１３）を巻装するものであるが、こ
の場合１次側コイル（１２）と２次側コイル（１３）と
の結合係数は大きい方がよい為に、両コイル（１２）及
び（１３）を図示するようにいわゆる重ね巻きにした方
がよい０本例では２次側コイル（１３）が内側に巻かれ
ている。この場合、コイルの＾さＨｚは５．５■、コイ
ルの縦及び横の巻き幅Ｘ及びＹはそれぞれ３．６ｍであ
る。

そして高域例えば１０ＫＨｚ付近でのピークを抑制する
為に、即ち高域での損失を大きくする為に２次側では高
インピーダンスにした方がよく、よって２次側コイル（
１３）はできる人は細い導線を使用した方がよい。本例
では１次側コイル（１２）として直径０．０８ｍの断面
円形をなす銅よりなる線を使用し、２次側コイル（１３
）として、直径０．０２ｍの断面円形をなす銅よりなる
線を使用した。

又、携帯用ラジオ受信機においては、一般的に電源とし
ての電池は６ｖ又は３ｖのものが使用される。この結果
出力トランジスタの最大出力電圧は実効値で約１．７Ｖ
又は０．８ｖとなり、一方、第３図で示した圧電スピー
カを駆動するには冒頭に述べたように実際上１０Ｖ程度
が必要であり、このことがら昇圧トランスの１次側コイ
ル（１２）と２次側コイル（１３）との巻数比はｌ：４
以上必要であるが、実際上は、２次側コイル（１３）の
インピーダンスを商＜シて２次側の損失を大きくし、こ
れをもって高域（ｌ０ＫＨ２付近）をカットする目的も
あって、１次側及び２次側の各コイルの巻数をそれぞれ
２００：　３８００に選び、よって巻数比は１２２０程
度に大きく採っている。

そしてこの場合、この２次側コイル（１３）のイ　　　
　　　゛−ンピーダンスを圧電スピーカ（りのインピー
ダンスと等しいか、又はこれより僅かに低くなるように
選んだものである。上述した昇圧トランスの場合、その
２次側コイル（１３）のインピーダンスは約３．３にΩ
である。

又上述のように２次側コイル（１３）の線材の断面積を
小とすることから、この２次側コイルの巻数を大きくと
れることになり、トランスとしての昇圧比即ち巻数比を
大きくとることが可能となり、圧電スピーカ（７）を充
分に駆動することができる。

第６図は昇圧トランスの周波数特性を示したもので、横
軸に周波数（、Ｈｚ）を対数的に目盛り、縦軸にレスポ
ンス（ｄＢ）を目盛って示しである０本図では２次側コ
イル（１３）の線材の直径をパラメータとして測定した
もので、曲線Ｃは線径（直径）が０．０４ｍ、ｄハ０．
０３ｍｍ、　ｅは０．０２５　ｍｍ、Ｎよ０．０２鶴の
ものである。面、この場合、それらのインピーダンス（
２次側コイルのインピーダンス）はそれぞれ、５００Ω
、１．２にΩ、３．３にΩ及び６にΩであった。この第
６図より明らかなように、低周波数域においては、線径
にほとんど無関係にはＶ°同様な特性を示し°ζいるが
、為周波数域においては、線径が小になる程、特性が低
下している。本発明では、このように低下する特性を積
極的に使用したもので、上述のように曲線ｆをボす線径
０．０２ｍのものを使用した。尚磁気コア（１０）の材
質としては、変成器として使用して高域特性の良好なフ
ェライトやパーマロイ等は不向きで、むしろ、特性の良
くない珪素鋼板がよく、これにより第６図に示す如き、
高域成分の低下を期待できる。

このような本発明による昇圧トランスに対して、第３図
でボず圧電スピーカ（７）を接続して使用すると、圧電
スピーカ（７）は第５図に示すようにはり容量性の特性
をボし、一方昇圧トランスの２次側は誘導性である為に
、昇圧トランスから見れば低周波数域においては負荷が
軽く、よって圧電スピーカには商い電圧が印加され、高
周波数域においては負荷が繊く、この場合２次側コイル
（１３）のインピーダンスが商いので圧電スピーカには
低い電圧が印加され、これにより、第４図で説明した１
０Ｋｌｌｚ付近のピークを抑圧することが口Ｊ能となり
、しかも、３ＫＨｚ付近の中音域にあっても、圧電スピ
ーカのピークを抑えることが可能となる。

又、圧電スピーカ（７）それ自体において、発音不ロ■
能な低周波数域は、出力増幅器（図不せず）と本発明に
よる昇圧トランスとをコンデンサを介して結合させ、更
に磁気コア（１０）の断面積を小さくすることによりカ
ットし、これより高い即ち発音可能な低周波数域を、上
述のようにして増強しているものである。結局、本発明
の昇圧トランスによれば、圧電スピーカを、ｌ１周波数
帯に関して、比較的広い周波数範囲で動作をさせること
がｒＩＪ能となるものである。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、従来、不司能であった圧
電ブザー素子よりなる圧電スピーカを、本発明による昇
圧トランスにより適切に駆動させることができ、よって
小型又は薄型ラジオ受信機等の電子機器のスピーカとし
て使用させることが口Ｊ能となる特徴を有する。

更に、本発嬰による昇圧トランスそれ自体も、きわめて
小型（超小型）且つ軽量となるものであるから、電子機
器内でも、充分収納させることができる特徴ををする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による昇圧トランスの一例をポす側面図
、第２図はその上面図、第３図は本発明による昇圧トラ
ンスにより駆動される圧電スピーカの一例をボず断面図
、第４図乃至第６図はそれぞれ本発明の説明に供する特
性図である。 （１０）は磁気コア、（１２）は１次側コイル、第１図 爽売伊１つ立面図 第２図 圧電λＣ−１１帽瞼１　　　　　　　　　　　　　　　
　゛第３図 馬謙（Ｈｚ）− スＣ−力作書１九曲ｗＬＩｆＩ 第４図 Ｊｌｌ韓（ＨＥ）　−＝ １１Ｌトラン入句ｊｌＩＥ書Ｃオ社力電り字１−ヒ第６
図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １０ｍｍ乃至２５ｍｍの直径を有し、且つ６０μｍ乃至
   ２００μｍの厚味を有する圧電ブザー素子に振動板を取
   付けてなる圧電スピーカを駆動する昇圧トランスであっ
   て、 その１次側と２次側とのコイルの巻装比を１：４以上に
   選び、 ２次側コイルのインピーダンスを、上記圧電スピーカの
   インピーダンスと等しいか、又はこれより僅かに低い値
   となるように選定してなる圧電スピーカ用昇圧トランス
   。