JPS60190100A

JPS60190100A - 圧電スピ−カ

Info

Publication number: JPS60190100A
Application number: JP59046230A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakamura; 武中村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-03-09
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1985-09-27
Also published as: JPH036720B2; US4593160A

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】

発明の分野一ノ発明は、圧電スピーカに関するもので、特に、圧電
スピーカの周波数特性を改善づるための改良に関するも
のである。先行技術の説明従来の圧電スピーカどして、たとえば、圧電バイモルフ
の一端を固定し、他端を自由にした、片持はりの状態の
圧電振動子が用いられ、その自由端に適宜の結合部材を
介してダイヤフラムが結合され、それによって、ダイヤ
プラムを振動させる形式のものがあっＩＣ０しかしながら、このような形式の圧電スピーカには、次
のような問題点があった。まず、圧電振動子には、比較
的シャープな共振ピークが生じ、周波数特性は良くない
ということである。そして、この共振ピークを抑１１．
１するため、何らかのダンピング処理が施されると、今
度は、音圧レベルが低くなるという欠点を招く。発明の目的そこで、この発明の目的は、音圧レベルを低下さＵるこ
となく、優れた周波数特性を与えることができる１」゛
電スピーカを１足供することである。発明の４１１１！要この発明は、屈曲モードの振動をする圧電振動子が、そ
の長さ方向の中間位置においＴ、１個の支持部材によっ
て支持され、それによって圧電振動子の支持部材を介し
て各側にある第１および第２部分がそれぞれ片持はりの
状態であり、前記圧電振動子の両端（＝Ｊ近どダイヤフ
ラムとが結合され、それによって圧電振動子の屈曲振動
がダイヤフラムに伝達されて当該ダイヤフラムが駆動さ
れる、圧電スピーカに向けられるものであって、次のよ
うな特徴を有りる。づ−なわち、前記第１部分の共振周波数が前記第２部分
の対応の共振周波数より小さくなるように、前記支持部
材の前記圧電振動子に対する位置が選ばれ、かつ、前記
第１部分の１次共振周波数と２次共振周波数との対数座
標上でのほぼ中心値をとるように、前記第２部分の１次
共振周波数が選ばれｌこことを特徴どしている。発明の効果この発１！ｌ］によれば、１１１７４の圧電振動子には
２　ｗＡの片持はりの状態にある振動子、ずなわら第１
部分と第２部分とが存在することになり、支持部材を圧
電振動子に対してどの位置に位置させるかによって、第
１部分と第２部分との各共振周波数を任意に選、５；こ
とができる。このような手法に従−ノで、まず、第１部
分の共振周波数が第２部分の対応の共振周波数より小さ
くなるように、支持部材の圧電振動子に対する位置が選
ばれる。そして、第２部分の１次共振周波数が、第１部
分の１次共振周波数と２次バ振周波数との対数座標上ぐ
のほぼ中心値をとるように選ばれているので、１個の圧
電振動子全体としての振動系で見たとき、総合周波数特
性は、よりフラットなものとなる。なぜなら、第１部分
の周波数特性にＪ３ける山Ｊ３よび谷が、それぞれ、第
２部分の周波数特性における谷および山と市なり合い、
これが、全体とし

【の総合周波数特性をＪ：り平坦にづ
゛る方向に勧くからである。実施例の説明第１図は、この発明の一実施例を断面図で示したもので
、第２図は、第１図の圧電振動子１を斜視図で示したし
のである。圧電振動子１は、長手の形状を有する直列型圧電バイモ
ルフとして図示されている。このＬＬ電振動了１は、外
から兄にどき、その表面と裏面とに、それぞれ、電極２
．３を有している。これら電極２．３間に、リードＦＡ
４．５を介して駆動電圧を印加りれば、圧電振動子１仝
休としては、屈曲モードの振動を生じる。このような圧
電振動子１は、その長さ方向の中間位置において、１個
の支持部材６によって支持された状態で、フレーム７内
に収納される。フレーム７には、また、ダイ１７フラム
８が、コルゲージ」ン９を介して支持され、圧電振動子
１と平行に延びる状態とされる。コルゲージフン９の存
在にって、ダイ１７フラム８の振動がフレーム７によっ
て妨げられないようにされる。圧電振動子１が上述のように支持部材６によって支持さ
れたどき、圧電振動子１の支持部材６を介して各側にあ
る第１部分１ａおよび第２部分１ｂ　（両省の境界は点
線で示されている）は、それぞれ、片持はりの状態とな
る。したがって、圧電振動子１が全体として屈曲モード
の振動を行なうとき、第１部分１ａＪ３よび第２部分１
１）の各々は、矢印１０．１１で示ずように振動覆る。そして、第１部分１ａおよび第２部分１ｂは、各々固イ
ｉの周波数特性を示づ゛ことになる。この両者の周波数
特性を支配するのが、支持部材６の位置であり、イの選
び方については、さらに第３図をも（７４ｌ！て参照し
て、後述する。圧電振動子１の両端（−１近において、結合部（４１２
の一端が連結され、結合部材１２の他端は、ダイＸ７フ
ラム８に結合される。この結合部材１２どしては、たと
えば１１金のようなものが用いられる。より具体的には、結合部材１２の一端は、圧電振動子１
の電極２にはんだ付（プまｌζは接着されることによっ
て連結され、結合部材１２の他端は、ダイヤフラム８に
穴を設（Ｊこの穴に結合部材１２を挿入しｌζ状態で接
着剤をｆ＝Ｊ与することによって、ダイ〜７ノラム８に
対して結合される。上述したように、結合部月１２とし
て、針金を用いれば、圧電振動子１の振動状態における
両端部の横方向の変情を有利に吸収することができ、ダ
イレフラム８への振ｖノ伝達が安定になるという利点が
ある。第３図は、ＩＩＴＪ振動子１において生じる周波数特１
’ｌを示リグラフである。第３図において、１点鎖線で
示１曲線が第１部分１ａの周波数特性であり、破線で承
り曲線が第２部分１ｂの周波数特性であり、実線ｒ示ず
曲線が圧電振動子１全体どしＣの振動系の総合周波数特
性である。なお、第１図において、横軸は周波数を対数
目盛ぐ表わしている。以下、第１図ないし第３図を参照して、支持部材６の圧
電振動子１に対する位置の選び方について説明づる。第１図および第２図に示すように、圧電振動子１の長さ
はしてあり、厚みはｄである。ぞして、Ｌを、ｉｉ：ｕ
２に内分した位置に、支持部材６が位置され−Ｃいる。ここＣ１まり゛、第１部分１ａ　ａの共振周波数が第２
部分１１１の対応の共振周波数より小さくなるように、
［１＞［２に設定される。そして、第３図に示すように、第２部分１ｂの１次共振
周波数１１が、第１部分１ａの１次共振周波数［１ど２
次共振周波数］：２とのり・）故［１盛上（゛のぽぼ中
心値をとるように選ばれている。具体的に、第１図おに
び第２図に示した実施例に従って説明すると、まず、屈
曲振動を行なう片持はりの振動子の共振周波数ｒは、次
の式で表わされる。ここび、ｍ、は、１次振動の係数（＋＝１．２゜・・・
）であり、１次振動のｍｌは１．８８．２次振動の１Ｉ
１２は４．６９である。また、ｄは片持【まりの厚みで
あり、庭は片持はりの長さであり、［はヤング率であり
、ρは密度である。上の式に基づけば、１次共振周波数（たとえばＦｌ）の
周波数値における約６．２２倍のところに２次共振周波
数（たとえばＦ２）が現われ、音圧−周波数特性には大
きな山および谷が生じる。これを改善覆るために、この実施例では、第３図に示１
ように、周波数曲線［１ａ］の１次共振周波数１：１ど
２次共振周波数Ｆ２どの間であって、対数座標上ｅのほ
ぼ中心値をとる位置に、すなわら、周波数Ｆ１のｆ買Ｙτ−４「ツー　２．５倍の位置に、第２部分１１）の周波数曲線［１ｂ］にＪＪ
Ｉノる１次バ振周波数［１がくるように設定される。具体的には、前述の共振周波数ｆを表わす式より、琵２
の寸法は、Ｑ、２−鉦１／ｒ石−Ｑｌ／１．−５８（１表わされ、
支持部材６が位置されるべき点は、Ｌ＠０．６１２：０
．３８８で内分ジる点に選ばれる。なお、実際の設計にあたっては、必ずしも、第１部分１
ａの１次共振周波数Ｆ１と２次共振周波数１：２どのま
さに中心値をとるように、Ｗ！２部分１ｂの１次共振周
波数［１が選ばれていなくてもよく、はぼ中心値付近を
とるようにさえ選ばれていればよい。この発明で用いられる圧電振動子１どしては、前に例示
した直列型圧電バイモルフのほか、並列型圧電バイモル
フ、あるいは、圧電ゴーしルノ、さらには、第４図を参
照して後述するような積層ｆｆ電休体どが含まれる。そ
して、圧電振動子全体としての形状は、屈曲振動を起こ
づムのであれば、どのようなものであってもよい。した
がって、支持部材の圧電振動子に対する位置は、上記実
施例において述べたようなｆＬｌ、ｆＬ２の−Ｊ’　７
１：によっては規定できないことがあることを指摘して
おく。第１図および第２図に示１ように、圧電振動子１に駆ａ
電圧を印加するために接続されるリード線４．５は、圧
電振動子１の振動を妨げないように、支持部材６が設け
られた位置にできるだけ接近させて圧電振動子１に接続
されるのが好ましい。なお、リード線５について言えば、支持部材６が導電性
材料ｒ′構成されている場合には、この立積部材６を介
して電４＠３に電気的接続刃−るにうにしてもよい。第４図は、圧電振動子１の他の例としての積層１１電体
１３の断面４１４造を拡大し−Ｃ示している。積ＩＦｔ
ｆＥ電体１３は、各層の両面に互いに対向する電１４ｉ
１４ａ−１／Ｉｑが形成された複数の圧電セラミック層
１５８へ一１５ｆが、厚み方向に重なり合った状態で、
焼成されて得られた焼結体１６と、１対の外部端子１７
ａ、１７ｂとを備えている。電極１４　ａ〜１４ｇは、
１つおきに第１のグループ１４ａ　、１４ｃ　、ｉ４ｃ
　、ｌｚ！ＩＣ＋と第２のグルー７１４　ｂ　、　１４
　ｄ　、　１４　ｆとに分けられ、第１のグループのも
のが一方の外部端子１７ａと電気的に接続され、第２の
グループのものが他方の外部端子１７１１ど電気的に接
続される。各圧電セラミック層１５８〜１５［は、それ
ぞれ、厚み方向に分極されでおり、各圧電セラミック層
１５ａ・−１５ｒ内に示された矢印が分極方向を示して
いる。上述のにうな積層圧電体１３において、外部端子１７ａ
、１７ｂ間に駆動電圧が印加されると、上の３つの圧電
セラミック層１５ａ〜１５０が面り向に伸びるとき、下
の３つの圧電セラミック層１５ｄ〜１５［が面方向に縮
むことになる。づなわち、」−の３〕−）の圧電セラミ
ック層１巳）、’ｌへ・１５】Ｃと下の３つの圧電セラ
ミック層１５ｄ〜１５ｆどの伸縮の態様は、逆になる。しｌこかって、！ｉｌｉ層圧電体１３仝体どしては、屈
曲モードの振動が引起こされる。なお、以上述べた説明では、圧電振動子１は、１個の圧
電スピーカに対して１個たり用いられていたが、必要に
応じて、複数個の圧電振１Ｆ１１′、ｉ″−を１個の圧
電スピーカに対して用いてもよい。また、第１図に承りように、ダイ１７フラム８は、平板
状であったが、その他、コーン状であってムよい。また
、ダイ−７フラムの平面形状は、正方形、長方形、円形
など、任意の形状を採ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を承り断面図である。第
２図は、第１図の圧電振動子１を斜視図で示している。第３図は、第１図ｄ’）よび第２図の圧電振動子１にＪ
３いて生じる周波数特性を示ずグラフである。第４図ｔ
よ、圧電振動子の他の例としての積層圧電体１３の断面
構造を示す拡大図である。図において、１は圧電振動子、１ａは第１部分、１ｂは
第２部分、６は支持部材、８はダイ−７フラム、１２は
結合部伺、１３は積層圧電体、「１は第１部分１ａの１
次共振周波数、［２は第１部分１ａの２次共振周波数、
ｆｌは第２部分１ｂの１次共振周波数である。め３図／４ｅ　／４ｆ　／４１　／ｆ；手続補正占Ｉｌｌ和６０年２月１８］］特約庁良官殿２、発明の名称圧電スピーカ３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　京都府長岡京市天神二丁目２６番１０号名称　（
６２３）株式会社利田製作所代表者　村　１）　昭４、代理人住　所　大阪市北区天神橋２丁目３番９＠　八千代第一
　ビル電話　大阪（０６）３５１−６２３９　（代）６
、補正の対象明細ｍの特５′１請求の範囲の欄および発明の詳細な説
明の欄７、補正の内容別紙のとおり（補Ｊ′］−の対象の欄に記載した事ＪＭ
以外は内容に変更なし）以上

Claims

【特許請求の範囲】屈曲モードの振動をづるｆｆ１ｍ振動子が、その長さ方
向の中間位買において、１個の支持部材によって支持さ
れ、それによつ′Ｃ圧電振動子の支持部材を介して各側
にある第１および第２部分がそれぞれ片持はりの状態で
あり、前記圧電振動子の両端付近とダイヤフラムとが結
合され、それによって圧電振動子の屈曲振動がダイヤフ
ラムに伝達されて当該ダイヤフラムが駆動される、圧電
スピーカにおいて、前記第１部分の共振周波数が前記第２部分の対応の共振
周波数よりムしくなるように、前記支持部材の前記圧電
振動子に対する位置が選ばれ、かつ、前記第１部分の１
次共振周波数と２次共振周波数との対数座標上でのほぼ
中心値をとるように、前記第２部分の１次共振周波数が
選ばれたことを特徴とする。圧電スピーカ。