JPS6258175B2 - - Google Patents
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- JPS6258175B2 JPS6258175B2 JP14299379A JP14299379A JPS6258175B2 JP S6258175 B2 JPS6258175 B2 JP S6258175B2 JP 14299379 A JP14299379 A JP 14299379A JP 14299379 A JP14299379 A JP 14299379A JP S6258175 B2 JPS6258175 B2 JP S6258175B2
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- JP
- Japan
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- tuning fork
- crystal resonator
- shaped support
- type crystal
- fork type
- Prior art date
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 46
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
- H03H9/215—Crystal tuning forks consisting of quartz
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は音叉型水晶振動子、特に結合音叉型水
晶振動子に関する。
晶振動子に関する。
結合音叉型水晶振動子とは、音叉型水晶振動子
に存在する２つの異なる振動モードを結合させる
ことにより、前記２つの振動モードのうち一方の
振動モードの共振周波数温度特性を改善、即ち、
温度変化による共振周波数変化を少なくしたもの
である。
に存在する２つの異なる振動モードを結合させる
ことにより、前記２つの振動モードのうち一方の
振動モードの共振周波数温度特性を改善、即ち、
温度変化による共振周波数変化を少なくしたもの
である。
結合音叉型水晶振動子とは、音叉型水晶振動子
に存在する２つの異なる振動モードを結合させる
ことにより、前記２つの振動モードのうち一方の
振動モードの共振周波数温度特性を改善、即ち、
温度変化による共振周波数変化を少なくしたもの
である。
に存在する２つの異なる振動モードを結合させる
ことにより、前記２つの振動モードのうち一方の
振動モードの共振周波数温度特性を改善、即ち、
温度変化による共振周波数変化を少なくしたもの
である。
結合させる２つの振動モードとしては、幾つか
あるが、本発明に係わる結合音叉型水晶振動子で
は、屈曲振動と捩り振動を用いる。この２つの振
動モードを結合させたとき屈曲振動の共振周波数
温度特性が改善される。この振動子を電子時計に
用いることにより時間精度を大幅に向上させるこ
とができる。屈曲振動と捩り振動の結合を用いた
結合音叉型水晶振動子については、特願昭53−
23903、特願昭53−149499号、特願昭53−149500
号に詳しく述べてある。
あるが、本発明に係わる結合音叉型水晶振動子で
は、屈曲振動と捩り振動を用いる。この２つの振
動モードを結合させたとき屈曲振動の共振周波数
温度特性が改善される。この振動子を電子時計に
用いることにより時間精度を大幅に向上させるこ
とができる。屈曲振動と捩り振動の結合を用いた
結合音叉型水晶振動子については、特願昭53−
23903、特願昭53−149499号、特願昭53−149500
号に詳しく述べてある。
屈曲振動として基本振動を用いる場合と、高調
波を用いる場合があるが、電子時計の時間精度向
上という点からは、高調波を用いる方がよい。こ
れは、基本振動よりも高調波の方が振動のＱ値が
一般的には高いため、共振周波数の経時変化が少
ないからである。また、重力方向に対する音叉型
水晶振動子の向きにより、共振周波数が僅かにず
れる（これを以下、姿勢差と呼ぶ）が、基本振動
よりも高調波の方が、この量が少ないからであ
る。
波を用いる場合があるが、電子時計の時間精度向
上という点からは、高調波を用いる方がよい。こ
れは、基本振動よりも高調波の方が振動のＱ値が
一般的には高いため、共振周波数の経時変化が少
ないからである。また、重力方向に対する音叉型
水晶振動子の向きにより、共振周波数が僅かにず
れる（これを以下、姿勢差と呼ぶ）が、基本振動
よりも高調波の方が、この量が少ないからであ
る。
高調波は、このような２つの利点を有するが、
共振周波数が高くなるため、高調波の中でも最低
次の高調波（以下、第一高調波と呼ぶ）を用いる
ことが多い。これは電子時計に結合音叉型水晶振
動子を用いるとき、消費エネルギーの大幅な増大
を避けるためである。以下、第一高調波と捩り振
動の結合を用いた結合音叉型水晶振動子について
述べる。
共振周波数が高くなるため、高調波の中でも最低
次の高調波（以下、第一高調波と呼ぶ）を用いる
ことが多い。これは電子時計に結合音叉型水晶振
動子を用いるとき、消費エネルギーの大幅な増大
を避けるためである。以下、第一高調波と捩り振
動の結合を用いた結合音叉型水晶振動子について
述べる。
第１図は、従来の結合音叉型水晶振動子の外観
図である。１は結合音叉型水晶振動子本体、２は
結合音叉型水晶振動子１を支持し、電極と導通を
とるためのリード、３は半田、４はプラグであ
る。また、本図に付されたＸ軸、Y′軸、Z′軸は、
それぞれ水晶原石の電気軸、電気軸まわりに回転
された機械軸、電気軸まわりに回転された光軸を
表わし、結合音叉型水晶振動子１が水晶原石から
切断されるときの方向を示している。
図である。１は結合音叉型水晶振動子本体、２は
結合音叉型水晶振動子１を支持し、電極と導通を
とるためのリード、３は半田、４はプラグであ
る。また、本図に付されたＸ軸、Y′軸、Z′軸は、
それぞれ水晶原石の電気軸、電気軸まわりに回転
された機械軸、電気軸まわりに回転された光軸を
表わし、結合音叉型水晶振動子１が水晶原石から
切断されるときの方向を示している。
一般に屈曲振動の第一高調波のＱ値は、基本振
動のＱ値よりも高いのであるが、結合音叉型水晶
振動子においては基部の変位が複雑であるため、
第１図の如き支持方法では、第一高調波本来の高
いＱ値を得ることが困難であつた。その結果、共
振周波数の経時変化が少ないという第一高調波本
来の利点を得ることが困難であつた。この主な原
因は、結合音叉型水晶振動子の基部変位が大きい
ことによる。基部におけるＸ軸方向、Y′軸方
向、Z′軸方向の変位をそれぞれ、ＵX，ＵY′，Ｕ
Z′とする。結合音叉型水晶振動子では、特にＵ
Y′ＵZ′，が大きく、ＵXよりも２桁〜３桁も大き
い値を持つている。このＵY′，ＵZ′の大きな基部
の部分を第１図の如き２本のリード２で広い面積
に渡つて支持するため、振動のエネルギーがその
部分で損失し、Ｑ値が上がらないのである。
動のＱ値よりも高いのであるが、結合音叉型水晶
振動子においては基部の変位が複雑であるため、
第１図の如き支持方法では、第一高調波本来の高
いＱ値を得ることが困難であつた。その結果、共
振周波数の経時変化が少ないという第一高調波本
来の利点を得ることが困難であつた。この主な原
因は、結合音叉型水晶振動子の基部変位が大きい
ことによる。基部におけるＸ軸方向、Y′軸方
向、Z′軸方向の変位をそれぞれ、ＵX，ＵY′，Ｕ
Z′とする。結合音叉型水晶振動子では、特にＵ
Y′ＵZ′，が大きく、ＵXよりも２桁〜３桁も大き
い値を持つている。このＵY′，ＵZ′の大きな基部
の部分を第１図の如き２本のリード２で広い面積
に渡つて支持するため、振動のエネルギーがその
部分で損失し、Ｑ値が上がらないのである。
また、結合音叉型水晶振動子本体１の底部から
プラグ４までの距離が短いため、振動子の振動が
減衰せず、そのままプラグに達するため、プラグ
で振動エネルギーが損失して、Ｑ値が上がらない
のである。
プラグ４までの距離が短いため、振動子の振動が
減衰せず、そのままプラグに達するため、プラグ
で振動エネルギーが損失して、Ｑ値が上がらない
のである。
本発明はかかる欠点を除去したもので、結合音
叉型水晶振動子のＱ値を向上させることが目的で
ある。
叉型水晶振動子のＱ値を向上させることが目的で
ある。
第２図は、本発明の一実施例の斜視図である。
５は結合音叉型水晶振動子本体、６は前記結合音
叉型水晶振動子５を支持するためのＵ字形支持材
６である。このＵ字形支持材６はリード１８と一
体に形成されている。７はＵ字形支持材６を接着
し、導通をとるための半田である。
５は結合音叉型水晶振動子本体、６は前記結合音
叉型水晶振動子５を支持するためのＵ字形支持材
６である。このＵ字形支持材６はリード１８と一
体に形成されている。７はＵ字形支持材６を接着
し、導通をとるための半田である。
支持構造について詳述すると、Ｕ字形支持材６
はマウント部１０から伸長して、前記結合音叉型
水晶振動子５の前記基部１７面と平行で且つ前記
結合音叉型水晶振動子５の長手方向と直角方向に
湾曲されている。６ａはＵ字状湾曲部である。前
記Ｕ字形支持材６の他他から伸長した植設部６ｂ
がプラグ４に植設されている。
はマウント部１０から伸長して、前記結合音叉型
水晶振動子５の前記基部１７面と平行で且つ前記
結合音叉型水晶振動子５の長手方向と直角方向に
湾曲されている。６ａはＵ字状湾曲部である。前
記Ｕ字形支持材６の他他から伸長した植設部６ｂ
がプラグ４に植設されている。
さらに、前記Ｕ字状湾曲部６ａは前記結合音叉
型水晶振動子５の底部と前記プラグ４間の空間に
配置されている。これは前記Ｕ字状湾曲部６ａが
前記結合音叉型水晶振動子５の底部等に触れてし
まうと、振動エネルギーが損失し、安定した振動
を得ることができない。
型水晶振動子５の底部と前記プラグ４間の空間に
配置されている。これは前記Ｕ字状湾曲部６ａが
前記結合音叉型水晶振動子５の底部等に触れてし
まうと、振動エネルギーが損失し、安定した振動
を得ることができない。
以下、本発明の原理を図を用いて説明する。
第３図は第２図の結合音叉型水晶振動子本体５
の外形を示し、本図内の太線で描かれた部分の変
位ＵX，ＵY′，ＵZ′を第４図、第５図、第６図に
示す。第３図の太線の左端位置を−１、中央位置
を０、右端位置を１とする。
の外形を示し、本図内の太線で描かれた部分の変
位ＵX，ＵY′，ＵZ′を第４図、第５図、第６図に
示す。第３図の太線の左端位置を−１、中央位置
を０、右端位置を１とする。
第４図、第５図、第６図の横軸は第３図の太線
に対応し、−１，０，１の意味は第３図の意味と
同様である。また、第４図、第５図、第６図の縦
軸は、−１〜１の部分におけるＵX，ＵY′，ＵZ′で
ある。破線は負の値、実線は正の値である。縦軸
の数値は音叉腕先端の最大変位を＋１としたとき
の値を示している。
に対応し、−１，０，１の意味は第３図の意味と
同様である。また、第４図、第５図、第６図の縦
軸は、−１〜１の部分におけるＵX，ＵY′，ＵZ′で
ある。破線は負の値、実線は正の値である。縦軸
の数値は音叉腕先端の最大変位を＋１としたとき
の値を示している。
第４図、第５図、第６図に示す如く、−１〜１
の部分におけるＵXは10-5の桁であるが、ＵY′，
ＵZ′はＵX′に比べて、２桁も大きい。従つて、第
３図の如き形状を有する結合音叉型水晶振動子を
第１図に示す如き支持方法で支持すると、基部に
おけるＵY′，ＵZ′が大きいため、エネルギーが損
失し、Ｑ値が向上しない。この基部における変位
ＵY′，ＵZ′による振動エネルギーの損失を最小に
するため第２図に示す如く、Ｕ字形支持材６で振
動子を支持するのである。
の部分におけるＵXは10-5の桁であるが、ＵY′，
ＵZ′はＵX′に比べて、２桁も大きい。従つて、第
３図の如き形状を有する結合音叉型水晶振動子を
第１図に示す如き支持方法で支持すると、基部に
おけるＵY′，ＵZ′が大きいため、エネルギーが損
失し、Ｑ値が向上しない。この基部における変位
ＵY′，ＵZ′による振動エネルギーの損失を最小に
するため第２図に示す如く、Ｕ字形支持材６で振
動子を支持するのである。
第７図はＵ字形支持材のやや詳細な図である。
８はＵ字形支持材、９はＵ字形支持材の固定
端、破線で丸く囲んだ部分１０は振動子を接着す
るマウント部分である。
端、破線で丸く囲んだ部分１０は振動子を接着す
るマウント部分である。
第８図は、マウント部分１０に＋Y′方向の変
位を与えたときのＵ字形支持材の変形の様子を極
端に描いたものである。破線で描いた１１は変形
前のＵ字形支持材、実線で描いた１２は変形後の
Ｕ字形支持材である。点Ａ，点Ｂは変形前のＵ字
形支持材上の点で、点A′，点B′は点Ａ，点Ｂの
変形後の点の位置を示す。ＵA，ＵBは点Ａ，点Ｂ
の変形に判う変位である。本図よりマウント部分
１０に＋Y′方向の変位を与える、Ｕ字形支持材
の固定端９に近づくにつれ、Ｕ字形支持材の
Y′方向変位は小さくなることがわかる。なぜな
ら、 ＵA＞ＵB となつていることからわかる。逆
に、マウント部分１０に−Y′方向の変位を与え
ても同様である。また、Ｕ字形支持材のマウント
部分１０から固定端９までのＵ字形支持材の全長
が長いため、Y′方向の変位の減衰は滑かであ
る。
位を与えたときのＵ字形支持材の変形の様子を極
端に描いたものである。破線で描いた１１は変形
前のＵ字形支持材、実線で描いた１２は変形後の
Ｕ字形支持材である。点Ａ，点Ｂは変形前のＵ字
形支持材上の点で、点A′，点B′は点Ａ，点Ｂの
変形後の点の位置を示す。ＵA，ＵBは点Ａ，点Ｂ
の変形に判う変位である。本図よりマウント部分
１０に＋Y′方向の変位を与える、Ｕ字形支持材
の固定端９に近づくにつれ、Ｕ字形支持材の
Y′方向変位は小さくなることがわかる。なぜな
ら、 ＵA＞ＵB となつていることからわかる。逆
に、マウント部分１０に−Y′方向の変位を与え
ても同様である。また、Ｕ字形支持材のマウント
部分１０から固定端９までのＵ字形支持材の全長
が長いため、Y′方向の変位の減衰は滑かであ
る。
従つて、Ｕ字形支持材で第３図の如き形状を有
する振動子の基部の下方中央を第２図の如く支持
すると振動子の基部がY′方向に大きく変位して
もその変位はＵ字形支持材で滑かに減衰し、振動
エネルギーは損失しない。そこで20万以上の高い
Ｑ値が得られる。尚、基部の下方中央を支持する
理由はＸ方向変位の最も小さい部分だからであ
る。
する振動子の基部の下方中央を第２図の如く支持
すると振動子の基部がY′方向に大きく変位して
もその変位はＵ字形支持材で滑かに減衰し、振動
エネルギーは損失しない。そこで20万以上の高い
Ｑ値が得られる。尚、基部の下方中央を支持する
理由はＸ方向変位の最も小さい部分だからであ
る。
第９図は、マウント部分１０に＋Z′方向の変位
を与えたときのＵ字形支持材の変形の様子を極端
に描いたものである。破線で描いた１３は変形前
のＵ字形支持材、実線で描いた１４は変形後のＵ
字形支持材、斜線部１５は固定端、破線で丸く囲
んだ部分１６はマウント部分である。本図より U2＞U1 となつており、Ｕ字形支持材の全長が長いことか
ら、＋Z′方向の変位が滑かに減衰することがわか
る。マウント部分に−Z′方向の変位を与えた場合
も同様である。
を与えたときのＵ字形支持材の変形の様子を極端
に描いたものである。破線で描いた１３は変形前
のＵ字形支持材、実線で描いた１４は変形後のＵ
字形支持材、斜線部１５は固定端、破線で丸く囲
んだ部分１６はマウント部分である。本図より U2＞U1 となつており、Ｕ字形支持材の全長が長いことか
ら、＋Z′方向の変位が滑かに減衰することがわか
る。マウント部分に−Z′方向の変位を与えた場合
も同様である。
従つて、Ｕ字形支持材で第３図の如き形状を有
する振動子の基部がZ′方向に大きく変位しても、
その変位はＵ字形支持材で滑かに減衰し、Z′方向
の振動エネルギーは損失しない。
する振動子の基部がZ′方向に大きく変位しても、
その変位はＵ字形支持材で滑かに減衰し、Z′方向
の振動エネルギーは損失しない。
そこで、第３図の如き形状を有する振動子の基
部の下方中央をＵ字形支持材で支持すれば、振動
子基部のY′，Z′方向変位が大きくても振動エネル
ギーが損失せず、20万以上という高いＱ値が得ら
れる。
部の下方中央をＵ字形支持材で支持すれば、振動
子基部のY′，Z′方向変位が大きくても振動エネル
ギーが損失せず、20万以上という高いＱ値が得ら
れる。
本発明になる結合音叉型水晶振動子は20万以上
なる高いＱ値が得られるため、共振周波数の経時
変化が少ないという利点を有する。また、Ｑ値が
高いことから、クリスタル・インピーダンスが小
さく、電子時計に用いた時、従来の結合音叉型水
晶振動子よりも、消費エネルギーが減少するとい
う利点を有する。
なる高いＱ値が得られるため、共振周波数の経時
変化が少ないという利点を有する。また、Ｑ値が
高いことから、クリスタル・インピーダンスが小
さく、電子時計に用いた時、従来の結合音叉型水
晶振動子よりも、消費エネルギーが減少するとい
う利点を有する。
本発明により、共振周波数の経時変化が少なく
クリスタル・インピーダンスの小さい結合音叉型
水晶振動子が得られる。この結合音叉型水晶振動
子を電子時計に用いることにより、高精度を実現
できる。
クリスタル・インピーダンスの小さい結合音叉型
水晶振動子が得られる。この結合音叉型水晶振動
子を電子時計に用いることにより、高精度を実現
できる。
尚、本発明は結合音叉型水晶振動子に限らず、
広く、音叉型振動子に適用できることと、第３図
に示された形状以外の形状の音叉型振型振動子に
も適用できることは明らかである。
広く、音叉型振動子に適用できることと、第３図
に示された形状以外の形状の音叉型振型振動子に
も適用できることは明らかである。
第１図は、従来の結合音叉型水晶振動子の外観
を示す。第２図は、本発明の一具体例の外観を示
す。第３図は、第２図の振動子の外形形状を示
す。第４図は、−１〜１の部分におけるＸ軸方向
変位を示す。第５図は、−１〜１の部分における
Y′軸方向変位を示す。第６図は、−１〜１の部分
におけるZ′軸方向変位を示す。第７図は、Ｕ字形
支持材の詳細図。第８図は、Ｕ字形支持材のマウ
ント部分に＋Y′方向の変位を与えたときの変形
前後の形状を示す。第９図は、Ｕ字形支持材のマ
ウント部分に＋Z′方向の変位を与えたときの変形
前後の形状を示す。 １……従来の結合音叉型水晶振動子、２……リ
ード、３……半田、４……プラグ、５……結合音
叉型水晶振動子、６……Ｕ字形支持材、６ａ……
Ｕ字状湾曲部、６ｂ……植設部、７……半田、８
…Ｕ字形支持材、９……Ｕ字形支持材の固定端、
１０……Ｕ字形支持材のマウント部、１１……変
形前のＵ字形支持材、１２……変形後のＵ字形支
持材、１３……変形前のＵ字形支持材、１４……
変形後のＵ字形支持材、１５……Ｕ字形支持材の
固定端、１６……Ｕ字形支持材のマウント部分、
１７……基部、１８……リード。
を示す。第２図は、本発明の一具体例の外観を示
す。第３図は、第２図の振動子の外形形状を示
す。第４図は、−１〜１の部分におけるＸ軸方向
変位を示す。第５図は、−１〜１の部分における
Y′軸方向変位を示す。第６図は、−１〜１の部分
におけるZ′軸方向変位を示す。第７図は、Ｕ字形
支持材の詳細図。第８図は、Ｕ字形支持材のマウ
ント部分に＋Y′方向の変位を与えたときの変形
前後の形状を示す。第９図は、Ｕ字形支持材のマ
ウント部分に＋Z′方向の変位を与えたときの変形
前後の形状を示す。 １……従来の結合音叉型水晶振動子、２……リ
ード、３……半田、４……プラグ、５……結合音
叉型水晶振動子、６……Ｕ字形支持材、６ａ……
Ｕ字状湾曲部、６ｂ……植設部、７……半田、８
…Ｕ字形支持材、９……Ｕ字形支持材の固定端、
１０……Ｕ字形支持材のマウント部、１１……変
形前のＵ字形支持材、１２……変形後のＵ字形支
持材、１３……変形前のＵ字形支持材、１４……
変形後のＵ字形支持材、１５……Ｕ字形支持材の
固定端、１６……Ｕ字形支持材のマウント部分、
１７……基部、１８……リード。
Claims (1)
- １ 結合音叉型水晶振動子５と、前記結合音叉型
水晶振動子５の基部１７と一端が接着されたＵ字
形支持材６と前記Ｕ字形支持材６の他端が植設さ
れたプラグ４とからなり、前記Ｕ字形支持材６
は、一端が前記結合音叉型水晶振動子５の前記基
部１７の下方中央部で接着されてなるマウント部
１０と、該マウント部１０から伸長し前記結合音
叉型水晶振動子５の前記基部１７面と平行で且つ
前記結合音叉型水晶振動子５の長手方向と直角方
向に湾曲されてなるＵ字状湾曲部６ａと、前記Ｕ
字形支持材６の他端から伸長し前記プラグ４に植
設される植設部６ｂとを一体に形成したリード１
８からなり、更に前記Ｕ字状湾曲部６ａは前記結
合音叉型水晶振動子５の底部と前記プラグ４間の
空間に配置されたことを特徴とする結合音叉型水
晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14299379A JPS5666923A (en) | 1979-11-05 | 1979-11-05 | Quartz oscillator of tuning fork type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14299379A JPS5666923A (en) | 1979-11-05 | 1979-11-05 | Quartz oscillator of tuning fork type |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5666923A JPS5666923A (en) | 1981-06-05 |
| JPS6258175B2 true JPS6258175B2 (ja) | 1987-12-04 |
Family
ID=15328439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14299379A Granted JPS5666923A (en) | 1979-11-05 | 1979-11-05 | Quartz oscillator of tuning fork type |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5666923A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3430558B2 (ja) * | 1993-06-18 | 2003-07-28 | 松下電器産業株式会社 | 電動機 |
-
1979
- 1979-11-05 JP JP14299379A patent/JPS5666923A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5666923A (en) | 1981-06-05 |
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