JPS634799A - 圧電型電気音響変換器 - Google Patents
圧電型電気音響変換器Info
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- JPS634799A JPS634799A JP14692086A JP14692086A JPS634799A JP S634799 A JPS634799 A JP S634799A JP 14692086 A JP14692086 A JP 14692086A JP 14692086 A JP14692086 A JP 14692086A JP S634799 A JPS634799 A JP S634799A
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- Japan
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- piezoelectric material
- electrode
- dome
- composite piezoelectric
- electroacoustic transducer
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は音響機器に係り、特にスピーカなどに好適な複
合圧電材料を用いた電気γｆ饗変換器に関する。
合圧電材料を用いた電気γｆ饗変換器に関する。
第１図に示すように、多数の柱状振動子１．０１が有機
物１０２中に埋め込まれた構造の複合圧電材料は（１−
３型複合圧電材料と呼ぶ）、特願昭５８ １９２４１４
などに示される方法で作ることが可能で、電子通信学会
技術研究報告ＥＤ８４−１５７にあるように、大型でフ
レキシブルな１−３型複合圧電材料も開発されている。
物１０２中に埋め込まれた構造の複合圧電材料は（１−
３型複合圧電材料と呼ぶ）、特願昭５８ １９２４１４
などに示される方法で作ることが可能で、電子通信学会
技術研究報告ＥＤ８４−１５７にあるように、大型でフ
レキシブルな１−３型複合圧電材料も開発されている。
しかし、この１−３型複合圧電材料を用いてスピーカな
どの音響機器を作ることについては配慮されてぃなかっ
た。
どの音響機器を作ることについては配慮されてぃなかっ
た。
また、特公昭６０−３２７９にはドーム状ａ！動板にょ
ろスピーカの構成が示されているが、平板状の圧電振動
子を用い、その前面にドーム状振動板を配置している。
ろスピーカの構成が示されているが、平板状の圧電振動
子を用い、その前面にドーム状振動板を配置している。
通常圧電振動子は、ジルコンチタン酸鉛（ＰＺ’ｒ）な
どのセラミックが用いられているため、厚みの薄いドー
ム状振動子を作ることば困難であり、振動子をドーム状
に構成することまでは配慮されていなかった。
どのセラミックが用いられているため、厚みの薄いドー
ム状振動子を作ることば困難であり、振動子をドーム状
に構成することまでは配慮されていなかった。
また、１−３型複合圧電材料は、柱状振動子と、有機物
というように、材質の異なる物質が混在しているため、
蒸着などによって形成される電極強度が弱いという問題
があった。
というように、材質の異なる物質が混在しているため、
蒸着などによって形成される電極強度が弱いという問題
があった。
本発明の目的は、１−３型複合圧電材料を用いた高性能
電気音響変換器を提供することにある。
電気音響変換器を提供することにある。
かかる［１的を達成するため１本発明では１−３型複合
圧電材料と単一振動子の変位についての計算機シミュレ
ーションなどにより、１−３型複合圧電材料のｔ？！極
劣化要因を調べ、電極面に反を形成することで電極強度
を高めろことができるようにしたことを特徴とする。ま
たペースとなっている有機物により、フレキシブルなも
のから硬いものまで種々の１−３型複合圧電材料を作る
ことが可能であることから比較的フレキシブルな１−３
型複合圧電材料と、電極前面の覆いの強度により、ドー
ム状振動板を構成できるようにし、さらに、１−３型複
合圧電材料の有機物を２層構造とし、−方を軟らかい樹
脂、他方を硬い樹脂とすることで、ドーム状振動板を構
成できるようにしたことを特徴とする。
圧電材料と単一振動子の変位についての計算機シミュレ
ーションなどにより、１−３型複合圧電材料のｔ？！極
劣化要因を調べ、電極面に反を形成することで電極強度
を高めろことができるようにしたことを特徴とする。ま
たペースとなっている有機物により、フレキシブルなも
のから硬いものまで種々の１−３型複合圧電材料を作る
ことが可能であることから比較的フレキシブルな１−３
型複合圧電材料と、電極前面の覆いの強度により、ドー
ム状振動板を構成できるようにし、さらに、１−３型複
合圧電材料の有機物を２層構造とし、−方を軟らかい樹
脂、他方を硬い樹脂とすることで、ドーム状振動板を構
成できるようにしたことを特徴とする。
以下、本発明の詳細な説明する。
第２図は、有限要素法を用いた計算機シミュレーション
により、１−３型複合圧電材料と単一振動子の振動状１
ａｉを計算した結果を示している。まず複合圧電材料の
場合を示す。（Δ）に示すように、柱状振動子（ＰＺＴ
）２０１と周囲の有機物２０２（ポリウレタン）が交互
に連続して存在し、その上下面に電極２０３が形成され
ている。（ＩＩ）−Ｔ後の過渡振動を示す、ここで、′
ｒは振動子の厚み振動の周期である。なお、簡単のため
対称性を考慮して−Ｅ半分の変位は拡大表示（実際の変
位は１μｍ以下であった）し、１つの２０１と隣接する
２０２のみを表示している。このように、振動子と有機
物とでかなり振ＭＯ＋状態が異なり、有機物表面のＩ電
極変位が大きく、特に振動子と有機物の境いＶｌの電極
の劣化が予想される。なお、電極は蒸着の場合、数千人
と非常に薄いため、（Ｂ）では無視している０次は単一
振動子の場合で、上下面にｊ’４ｔ４２０４を有する振
動子２０５のみが存在する（Ｃ）。同様な入力を加えた
場合の振動は（Ｄ）のようになり、（Ｂ）と比較すると
、電極の劣化をきたすような変位は表われていない。し
たがって、従来の電気音響機器に使われているＰＺＴな
どの単一材料では、その？Ｉｔ極の保護を特に考慮する
必要はなかった。電気音’！！ＪＩａ器の場合。
により、１−３型複合圧電材料と単一振動子の振動状１
ａｉを計算した結果を示している。まず複合圧電材料の
場合を示す。（Δ）に示すように、柱状振動子（ＰＺＴ
）２０１と周囲の有機物２０２（ポリウレタン）が交互
に連続して存在し、その上下面に電極２０３が形成され
ている。（ＩＩ）−Ｔ後の過渡振動を示す、ここで、′
ｒは振動子の厚み振動の周期である。なお、簡単のため
対称性を考慮して−Ｅ半分の変位は拡大表示（実際の変
位は１μｍ以下であった）し、１つの２０１と隣接する
２０２のみを表示している。このように、振動子と有機
物とでかなり振ＭＯ＋状態が異なり、有機物表面のＩ電
極変位が大きく、特に振動子と有機物の境いＶｌの電極
の劣化が予想される。なお、電極は蒸着の場合、数千人
と非常に薄いため、（Ｂ）では無視している０次は単一
振動子の場合で、上下面にｊ’４ｔ４２０４を有する振
動子２０５のみが存在する（Ｃ）。同様な入力を加えた
場合の振動は（Ｄ）のようになり、（Ｂ）と比較すると
、電極の劣化をきたすような変位は表われていない。し
たがって、従来の電気音響機器に使われているＰＺＴな
どの単一材料では、その？Ｉｔ極の保護を特に考慮する
必要はなかった。電気音’！！ＪＩａ器の場合。
振動子は非常に大きな振動をするように構成されるが、
１−８３型複合圧電材料を用いた場合、その７１１の保
護が必須であることがわかる。そこで、電気音ｑ！ｐ機
器に用いられる１−：３型複合圧電材料の電極の前面に
保護膜を形成し、電極強度を格段に増大させることがで
きた。
１−８３型複合圧電材料を用いた場合、その７１１の保
護が必須であることがわかる。そこで、電気音ｑ！ｐ機
器に用いられる１−：３型複合圧電材料の電極の前面に
保護膜を形成し、電極強度を格段に増大させることがで
きた。
従来は、特公昭６０−３２７９のように、平板状の圧電
の振動子とそれとは別のドーム状振動体を用いて、スピ
ーカなどを構成していた。即ち、電気信号が圧電振動子
に印加されて振動が発生し、それがドーム状振動体を励
振するというものである。
の振動子とそれとは別のドーム状振動体を用いて、スピ
ーカなどを構成していた。即ち、電気信号が圧電振動子
に印加されて振動が発生し、それがドーム状振動体を励
振するというものである。
１−３型複合圧電材料は、その有機物をポリウレタンや
シリコンゴムなどの軟らかい樹脂を用いることで、フレ
キシブルとなる。したがって、このようなフレキシブル
な１−３型複合圧電体を用いれば、直接振動するドーム
状振動体を構成することができる。その構成を第３図に
示す。（Ａ）は平＋ｆ＋ｉ図、（Ｆ（）は横からの断面
図である。；３０１は台で、３０２は１−３型複合圧電
材料、３０３゜３０４は電極、３０５，３０６は電極の
菌、３０７゜３０８は台に固着するための接着剤である
。３０５゜３０６が：３０３，３０４の保護の役目を果
していることは言うまでもない。３０３，３０４に電気
信号を印加すると音が発生するが、従来の構成より非常
に簡単な構成となっている。なお第３図では簡単のため
、リード線を省略している。このとき、３０２が単にフ
レキシブルだけではドーム状振動体を実現することはで
きない。即ち、ドーム形状を保っておかねばならない。
シリコンゴムなどの軟らかい樹脂を用いることで、フレ
キシブルとなる。したがって、このようなフレキシブル
な１−３型複合圧電体を用いれば、直接振動するドーム
状振動体を構成することができる。その構成を第３図に
示す。（Ａ）は平＋ｆ＋ｉ図、（Ｆ（）は横からの断面
図である。；３０１は台で、３０２は１−３型複合圧電
材料、３０３゜３０４は電極、３０５，３０６は電極の
菌、３０７゜３０８は台に固着するための接着剤である
。３０５゜３０６が：３０３，３０４の保護の役目を果
していることは言うまでもない。３０３，３０４に電気
信号を印加すると音が発生するが、従来の構成より非常
に簡単な構成となっている。なお第３図では簡単のため
、リード線を省略している。このとき、３０２が単にフ
レキシブルだけではドーム状振動体を実現することはで
きない。即ち、ドーム形状を保っておかねばならない。
本発明では、３０５または３０６の強度により、ドーム
形状を保つ構成とした。３０５，３０６の形成方法は、
たとえば、３０２をドームの型にワックスなどの加熱す
ると軟らかくなる樹脂で仮接着し、エポキシなどの硬化
すると硬くなる樹脂を３０５あるいは３０６として電極
上に塗布し、硬化後、ドームの型を取り除けばよい。こ
うすることで３０２の復元力に打ち勝ってドーム形状が
保たれた状態となる。またドーム形状をしたプラスチッ
ク板などを３０２に接着するという方法もある。またド
ーム形状をした金属板を導電接着剤を用いて３０２に接
着し、その金属板を電極とするという方法もある。
形状を保つ構成とした。３０５，３０６の形成方法は、
たとえば、３０２をドームの型にワックスなどの加熱す
ると軟らかくなる樹脂で仮接着し、エポキシなどの硬化
すると硬くなる樹脂を３０５あるいは３０６として電極
上に塗布し、硬化後、ドームの型を取り除けばよい。こ
うすることで３０２の復元力に打ち勝ってドーム形状が
保たれた状態となる。またドーム形状をしたプラスチッ
ク板などを３０２に接着するという方法もある。またド
ーム形状をした金属板を導電接着剤を用いて３０２に接
着し、その金属板を電極とするという方法もある。
１−３型複合圧電材料は、特願昭５８−１３２４１４な
どの方法で作れるが、その形成方法の中で、少なくとも
２種類の有機物を充填した１−３型複合圧電材を作るこ
とができる方法が明示されている。
どの方法で作れるが、その形成方法の中で、少なくとも
２種類の有機物を充填した１−３型複合圧電材を作るこ
とができる方法が明示されている。
この方法を用いて、有効なドーム状振動体をも構成する
ことが可能である。特願昭５８−１９２４１４によれば
、半完成品として第４図（Ａ）に示すように、半分だけ
有機物が充填された１−３型複合圧電材料を作ることが
可能である。即ち、特願昭５８−１９２４１４第３図（
Ｆ）の状態で台からはずす、４０１は柱状振動子、４０
２はポリウレタン、シリコンゴムなどの軟らかい有機物
である。１−３型複合圧電材料としては、有機物の充填
されていない溝４０３に有機物を入れなければならない
。そこで（Ｈ）のように、この部分にエポキシなどの硬
い樹脂４０４を入れ、この部分の強度でドーム形状を保
つことが可能となる。（Ｂ）はその横断面図である。形
成方法としては、（Ａ）の状態にしだ後（このままでは
圧電体が矩形となっているが、円形などにすることは簡
単である）、ドームの型に仮接着し、４０４を４０３に
流し込み、４０４が硬化後型をとりはずせばよい。以後
は、第３図の例と同様にできろ。第４図の構成では、充
填した有機物の一方の例でドーム形状を保っているが。
ことが可能である。特願昭５８−１９２４１４によれば
、半完成品として第４図（Ａ）に示すように、半分だけ
有機物が充填された１−３型複合圧電材料を作ることが
可能である。即ち、特願昭５８−１９２４１４第３図（
Ｆ）の状態で台からはずす、４０１は柱状振動子、４０
２はポリウレタン、シリコンゴムなどの軟らかい有機物
である。１−３型複合圧電材料としては、有機物の充填
されていない溝４０３に有機物を入れなければならない
。そこで（Ｈ）のように、この部分にエポキシなどの硬
い樹脂４０４を入れ、この部分の強度でドーム形状を保
つことが可能となる。（Ｂ）はその横断面図である。形
成方法としては、（Ａ）の状態にしだ後（このままでは
圧電体が矩形となっているが、円形などにすることは簡
単である）、ドームの型に仮接着し、４０４を４０３に
流し込み、４０４が硬化後型をとりはずせばよい。以後
は、第３図の例と同様にできろ。第４図の構成では、充
填した有機物の一方の例でドーム形状を保っているが。
もし強度的に不充分であれば、第３図の例と同じように
、電極の覆によってドームの形を保つことも可能である
。また、ドームの逆の型を用いることで、４０３と４０
４の位置を入れかえろことも可能である。さらに、２種
類の樹脂を用いなくとも、エポキシ樹脂などは加熱する
と軟らかくなり。
、電極の覆によってドームの形を保つことも可能である
。また、ドームの逆の型を用いることで、４０３と４０
４の位置を入れかえろことも可能である。さらに、２種
類の樹脂を用いなくとも、エポキシ樹脂などは加熱する
と軟らかくなり。
加熱した状態で所定形状にした後、冷却するとその形状
を保つ性質がある。したがって、このような樹脂を有機
物として用いた１−３型複合圧材料を用いて、ドーム状
振動板を構成することも可能である。
を保つ性質がある。したがって、このような樹脂を有機
物として用いた１−３型複合圧材料を用いて、ドーム状
振動板を構成することも可能である。
第５図は、第３図の構成の発音体の特性例である。［４
１ｔな構成にもかかわらず、かなり良い特性となった。
１ｔな構成にもかかわらず、かなり良い特性となった。
また音波放射面側のｌ’ｎ ３０３の音響インピーダン
スは、音の伝播を良くするため、用いた１−；３型複合
圧電材料の音響インピーダンス以下であることが望まし
く、さらに音波放射面と反対側には、吸音材を配置し１
強い残響が生じないようにすることが望ましい。こうす
ることでさらに効率良く音波を発生することが可能とな
る。
スは、音の伝播を良くするため、用いた１−；３型複合
圧電材料の音響インピーダンス以下であることが望まし
く、さらに音波放射面と反対側には、吸音材を配置し１
強い残響が生じないようにすることが望ましい。こうす
ることでさらに効率良く音波を発生することが可能とな
る。
なお、実施例ではドームの振動板のみを示しているが１
本発明の構成によれば、どのような形状の振動板を構成
することも可能である。
本発明の構成によれば、どのような形状の振動板を構成
することも可能である。
また、スピーカなどの発音体としてではなく、本発明の
構成でマイクロホンを実現することも可能である。たと
えば、第３図の構成で、音波を入力すれば、それに対応
した電気信号が生じる。
構成でマイクロホンを実現することも可能である。たと
えば、第３図の構成で、音波を入力すれば、それに対応
した電気信号が生じる。
以上のように、本発明によれば、［ｒｐ−に高性能電気
音響変換器を構成でき、その工学的価値は高い。
音響変換器を構成でき、その工学的価値は高い。
第１図は１−３型複合圧電材料の構成図、第２図は、１
−３型複合圧電材料と、単一材料の変位を計算した例、
第３，４図はコーａ型複合圧電材料によるドーム状振動
板の電気音響変換器の↑１１成図、第５図は特性例であ
る。 １０１．２０１，４０１−・・柱状振動子、１０２゜２
０２．４０２，４．０４・・・有機物、３０．１−・・
台。 ２０３、 ２０４． ３０３． ３０４−ｆｉｔ極、
３０２・・・１−３型複合圧電材料、３０５，３０６・
・・覆、３０７．３０８・・・接着剤、７− 葛 １ 図 窮５図 周５ＩＮ巳ξ、（ＫＨｚン 第２国 ＋８） ７７ ４Ｔ ｆＴ ＋Ｔ 第３図 ｉ） （Ｂ）
−３型複合圧電材料と、単一材料の変位を計算した例、
第３，４図はコーａ型複合圧電材料によるドーム状振動
板の電気音響変換器の↑１１成図、第５図は特性例であ
る。 １０１．２０１，４０１−・・柱状振動子、１０２゜２
０２．４０２，４．０４・・・有機物、３０．１−・・
台。 ２０３、 ２０４． ３０３． ３０４−ｆｉｔ極、
３０２・・・１−３型複合圧電材料、３０５，３０６・
・・覆、３０７．３０８・・・接着剤、７− 葛 １ 図 窮５図 周５ＩＮ巳ξ、（ＫＨｚン 第２国 ＋８） ７７ ４Ｔ ｆＴ ＋Ｔ 第３図 ｉ） （Ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、多数の柱状圧電振動子が有機物中に配置された構造
の複合圧電材料を用い、該複合圧電材料上に形成された
電極上に、電極が露出しない程度の覆が形成されている
ことを特徴とする電気音響変換器。 ２、特許請求の範囲第１項において上記複合圧電材料は
ドーム状に構成したことを特徴とする電気音響変換器。 ３、特許請求の範囲第１項において上記覆の少なくとも
一方の側の強度によりその形状を保つことを特徴とする
電気音響変換器。 ４、特許請求の範囲第１項において上記複合圧電材料は
、それに用いる有機物の強度特性によりその形状を保つ
ことを特徴とする電気音響音響変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14692086A JPS634799A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 圧電型電気音響変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14692086A JPS634799A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 圧電型電気音響変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS634799A true JPS634799A (ja) | 1988-01-09 |
Family
ID=15418555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14692086A Pending JPS634799A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 圧電型電気音響変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS634799A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0685985A2 (en) | 1994-05-31 | 1995-12-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Piezoelectric loudspeaker and method for manufacturing the same |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP14692086A patent/JPS634799A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0685985A2 (en) | 1994-05-31 | 1995-12-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Piezoelectric loudspeaker and method for manufacturing the same |
| US5684884A (en) * | 1994-05-31 | 1997-11-04 | Hitachi Metals, Ltd. | Piezoelectric loudspeaker and a method for manufacturing the same |
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