JP2001320798A - Piezoelectric diaphragm for acoustic device - Google Patents
Piezoelectric diaphragm for acoustic deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動板を用いた
音響装置に関する。The present invention relates to an acoustic device using a piezoelectric diaphragm.
【0002】[0002]
【従来の技術】金属製薄板の両側面にセラミックス層を
取着した圧電振動板を、音響振動板に対してその中心部
または周縁部において支持、取着して圧電振動板の振動
を音響振動板に伝達し、音響振動板から周囲の空気へ振
動を伝達し、音を発するようにしたスピーカまたは音響
機器が従来から知られている。2. Description of the Related Art A piezoelectric vibrating plate in which ceramic layers are attached to both sides of a thin metal plate is supported and attached to the acoustic vibrating plate at the center or the periphery thereof, and the vibration of the piezoelectric vibrating plate is acoustically vibrated. 2. Description of the Related Art A loudspeaker or an acoustic device that transmits sound to a plate, transmits vibration from an acoustic diaphragm to surrounding air, and emits sound has been known.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】圧電振動板は、そのセ
ラミックス層に印加される音声信号に応答して撓み動作
を繰り返し、その振動が、中心支持部材を介して音響振
動板に伝達され、次いで音響振動板から周囲の空気に伝
播される。従って、圧電振動板を用いた音響装置では、
音声信号に対する圧電振動板の追従性またはレスポンス
が再生される音に重大な影響を与えることとなる。然し
ながら、従来技術では、音響装置により再生される音へ
の圧電振動板の機械的特性の影響が充分に考慮されてこ
なかった。The piezoelectric diaphragm repeatedly bends in response to an audio signal applied to its ceramics layer, and its vibration is transmitted to the acoustic diaphragm via the center support member. The sound propagates from the acoustic diaphragm to the surrounding air. Therefore, in an acoustic device using a piezoelectric diaphragm,
The followability or response of the piezoelectric diaphragm to the audio signal has a significant effect on the reproduced sound. However, in the prior art, the effect of the mechanical characteristics of the piezoelectric diaphragm on the sound reproduced by the acoustic device has not been sufficiently considered.
【0004】本発明は、こうした従来技術の問題点を解
決することを技術課題としており、圧電振動板を用いた
音響装置における圧電振動板の機械的特性を最適化する
ことを目的としている。An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and an object of the present invention is to optimize the mechanical characteristics of a piezoelectric diaphragm in an acoustic device using the piezoelectric diaphragm.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、を要旨とする。The present invention according to claim 1 has the gist of the invention.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好ましい実施形態を説明する。圧電振動板10は、例
えばアルミニウム、ステンレス鋼、黄銅等の金属製薄板
から成る円形の金属製薄板12と、該金属製薄板12の
両側面に適当な接着剤により貼付されたセラミックス層
14を具備して成る。セラミックス層14は、チタン酸
バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛等の強誘電性セラミッ
クス材料にて形成することができる。図1において、セ
ラミックス層14は、金属製薄板12の周縁部を除いて
その両側面の概ね全面にわたって形成されている。な
お、特に図示されていないが、セラミックス層14は一
方の側面にのみ形成してもよい。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The piezoelectric vibration plate 10 includes a circular metal thin plate 12 made of a metal thin plate such as aluminum, stainless steel, brass, or the like, and a ceramic layer 14 attached to both sides of the metal thin plate 12 with an appropriate adhesive. Consisting of The ceramic layer 14 can be formed of a ferroelectric ceramic material such as barium titanate or lead zirconate titanate. In FIG. 1, the ceramic layer 14 is formed on substantially both sides of the thin metal plate 12 except for the peripheral portion. Although not particularly shown, the ceramic layer 14 may be formed only on one side.
【0007】金属製薄板12は、従来技術では単なる板
状の部材にて形成されており、その機械的特性は材料の
物理的特性、特に弾性や曲げ剛性と、寸法、特に直径と
厚さにより決定されていた。これに対して本実施形態で
は、金属製薄板12は一方の側面から他方の側面へ貫通
する複数の小孔12aを有している。本実施形態のよう
に小孔12aを形成することにより、金属製薄板12の
材料、厚さ、直径を変更することなく、金属製薄板12
の機械的特性、特にその曲げ剛性または柔軟性を所望の
値とすることが可能となる。一例として、圧電振動板1
0は、直径50mm厚さ約0.1mmの金属製薄板12
に直径1.5mmの小孔12aを50以上、好ましくは
100以上、更に好ましくは200以上、場合によって
は300以上形成することができる。なお、小孔12a
は、例えば複数の金属製薄板12を重ね合わせて細穴放
電加工することにより容易に形成可能である。[0007] In the prior art, the metal thin plate 12 is formed of a simple plate-like member, and its mechanical properties depend on the physical properties of the material, particularly elasticity and bending stiffness, and the dimensions, particularly diameter and thickness. Had been decided. On the other hand, in the present embodiment, the thin metal plate 12 has a plurality of small holes 12a penetrating from one side surface to the other side surface. By forming the small holes 12a as in the present embodiment, the metal thin plate 12 can be formed without changing the material, thickness, and diameter of the metal thin plate 12.
It is possible to make the mechanical properties, particularly the bending stiffness or flexibility thereof, a desired value. As an example, the piezoelectric diaphragm 1
0 is a thin metal plate 12 having a diameter of 50 mm and a thickness of about 0.1 mm.
Small holes 12a having a diameter of 1.5 mm can be formed in 50 or more, preferably 100 or more, more preferably 200 or more, and in some cases 300 or more. The small hole 12a
Can be easily formed by, for example, superposing a plurality of metal thin plates 12 and performing electric discharge machining in a small hole.
【0008】次に、図2を参照して、上記実施形態によ
る圧電振動板10を用いた音響装置の一例を説明する。
図2において、音響装置20は、音響振動板としての筐
体22、例えば携帯電話またはコードレス電話の子機、
通常の電話の受話器などのハウジングの所望位置の一方
の側面、特に前記ハウジングの内面に、圧電振動板10
を取着する取付部材としての環状の突起部24が設けら
れている。圧電振動板10は、その周縁部において突起
部24に支持、固定されている。筐体22において突起
部24により囲繞された領域に筐体22を貫通する1ま
たは複数の通孔22a(図2では一例として2つの通孔
22aが図示されている)を設けても良い。また、突起
部24は、環状の1つの突起により形成しても、或い
は、円周上に配置した複数の突起部により形成しても良
い。Next, an example of an acoustic device using the piezoelectric vibrating plate 10 according to the above embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, an acoustic device 20 includes a housing 22 as an acoustic diaphragm, for example, a mobile phone or a cordless telephone slave unit,
On one side of a desired position of a housing, such as a normal telephone handset, in particular on the inner surface of said housing, a piezoelectric diaphragm 10 is provided.
An annular projection 24 is provided as a mounting member for attaching the projection. The piezoelectric vibrating plate 10 is supported and fixed to the protruding portion 24 at the peripheral edge thereof. One or a plurality of through-holes 22a (two through-holes 22a are shown as an example in FIG. 2) penetrating the housing 22 may be provided in a region of the housing 22 surrounded by the protrusions 24. Further, the projection 24 may be formed by a single annular projection, or may be formed by a plurality of projections arranged on the circumference.
【0009】圧電振動板10のセラミック層14に音声
信号を印加することにより、圧電振動板10は前後に撓
み動作を繰り返し、その振動が圧電振動板10の周縁部
から突起部24を介して筐体22に伝達され、次いで筐
体22から周囲の空気に振動が伝播される。By applying an audio signal to the ceramic layer 14 of the piezoelectric vibrating plate 10, the piezoelectric vibrating plate 10 repeatedly bends back and forth, and the vibration is transmitted from the peripheral edge of the piezoelectric vibrating plate 10 via the projection 24 to the housing. Vibration is transmitted to the body 22 and then propagated from the housing 22 to the surrounding air.
【0010】従来技術の圧電振動板の金属製薄板は、本
実施形態による小孔12aに相当する構成を有していな
いために、圧電振動板の金属製薄板の機械的特性、特に
曲げ剛性は、材料の選択と直径および厚さにより決定さ
れる。ところが、この種の音響装置を上述した例えば携
帯電話またはコードレス電話の子機、通常の電話の受話
器などに用いる場合、特に携帯電話に用いる場合には、
その内部空間が非常に限定されているために、圧電振動
板の直径は10〜20mm程度に制限され、金属製薄板
の曲げ剛性が相対的に高くなることとなる。Since the metal thin plate of the conventional piezoelectric vibrating plate does not have a configuration corresponding to the small hole 12a according to the present embodiment, the mechanical properties of the metal thin plate of the piezoelectric vibrating plate, especially the bending rigidity, are low. , The choice of material and the diameter and thickness. However, when using this kind of acoustic device in the above-described mobile phone or cordless phone handset, a normal telephone handset, etc., particularly when used in a mobile phone,
Since the internal space is very limited, the diameter of the piezoelectric vibrating plate is limited to about 10 to 20 mm, and the bending rigidity of the thin metal plate becomes relatively high.
【0011】それに対して金属製薄板の厚さは、従来か
ら約0.1mm程度のものが用いられてきたが、小さく
なった金属製薄板の直径に対応して所望の曲げ剛性を得
るために、更に薄く形成すると製造コストが飛躍的に増
加することとなる。つまり、目標となる曲げ剛性を得る
ために、通常は流通していない薄板を特注しなければな
らないばかりか、直径が変化する度に金属製薄板の厚さ
を対応させて変更しなければならない。更に、所望の曲
げ剛性を得るために、金属製薄板の厚さを0.01mm
単位で管理しなければならなず、実際上これは困難であ
る。On the other hand, the thickness of the metal thin plate has been about 0.1 mm conventionally, but in order to obtain a desired bending rigidity corresponding to the diameter of the reduced metal thin plate. If the thickness is further reduced, the manufacturing cost will increase dramatically. In other words, in order to obtain a target bending rigidity, not only a thin plate which is not normally distributed but also a special order must be made, and the thickness of the metal thin plate must be changed every time the diameter changes. Further, in order to obtain a desired bending rigidity, the thickness of the metal thin plate is set to 0.01 mm.
This has to be controlled in units, which is difficult in practice.
【0012】本実施形態によれば、小孔12aの大き
さ、個数、配置を適宜選択することにより、安価な費用
にて金属製薄板ひいては圧電振動板の所望の機械的特
性、特に曲げ剛性または柔軟性を得ることが可能とな
る。According to the present embodiment, by appropriately selecting the size, number and arrangement of the small holes 12a, the desired mechanical properties, particularly the bending rigidity or the rigidity of the metal thin plate and thus the piezoelectric vibrating plate can be reduced at low cost. Flexibility can be obtained.
【0013】次に、図3を参照して、本発明の他の実施
形態による音響装置を説明する。図3において、音響装
置30は、円形の圧電振動板10は、その中心部におい
て、ロッド36a、ナット36b、ブラケット36cか
ら成る取付部材36を介して音響振動板32に取り付け
られている。ブラケット36cは、好ましくは、適当な
接着剤または両面テープにより音響振動板32に取着さ
れる。音響振動板32は、好ましくは石膏ボード、発泡
スチロール、適当なプラスチック材料、例えばホウ素,
炭化ケイ素,アルミナ,炭素,アラミドなどの繊維をナ
イロン,ポリエステル,エポキシ等のプラスチックマト
リックスにてかためて成形した複合材料から成る。ま
た、圧電振動板10の一方の側面に環状の振動制御片3
4を取り付けてもよい。振動制御片34は弾性材料、好
ましくは、合成ゴム、天然ゴム、低密度ポリエチレン、
軟質塩化ビニルプラスチック等のエラストマ材料から成
る。Next, an acoustic apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, in the acoustic device 30, the circular piezoelectric diaphragm 10 is attached to the acoustic diaphragm 32 via a mounting member 36 including a rod 36a, a nut 36b, and a bracket 36c at the center. Bracket 36c is preferably attached to acoustic diaphragm 32 with a suitable adhesive or double-sided tape. The acoustic diaphragm 32 is preferably a gypsum board, styrofoam, a suitable plastic material such as boron,
It is made of a composite material in which fibers such as silicon carbide, alumina, carbon, and aramid are preformed in a plastic matrix such as nylon, polyester, or epoxy. An annular vibration control piece 3 is provided on one side of the piezoelectric vibrating plate 10.
4 may be attached. The vibration control piece 34 is made of an elastic material, preferably, synthetic rubber, natural rubber, low density polyethylene,
It consists of an elastomeric material such as soft vinyl chloride plastic.
【0014】圧電振動板10のセラミック層14に音声
信号を印加することにより、圧電振動板10は、その周
縁部が前後に撓み動作を繰り返し、その振動が圧電振動
板10の中心部から取付部材36を介して音響振動板3
2に伝達され、次いで音響振動板32から周囲の空気に
振動が伝播される。By applying an audio signal to the ceramic layer 14 of the piezoelectric vibrating plate 10, the peripheral portion of the piezoelectric vibrating plate 10 repeatedly bends back and forth, and the vibration is transmitted from the center of the piezoelectric vibrating plate 10 to the mounting member. Acoustic diaphragm 3 through 36
The vibration is then transmitted from the acoustic diaphragm 32 to the surrounding air.
【0015】圧電振動板10の金属製薄板12に小孔1
2aを設けることにより、容易かつ低コストで金属製薄
板12ひいては圧電振動板の所望の機械的特性を得るこ
とが可能となる。また、振動制御片34を圧電振動板1
0の一方の側面に取り付けることにより、振動制御片3
2は慣性質量体としての役目を果し、従って、このとき
振動制御片32は慣性力によって元の位置に停止し続け
ようとするので圧電振動板10の中心部が前後方向に移
動し易くなる。更に、振動制御片32は圧電振動板12
内に生じる特定周波数の共振作用を抑制して、フラット
な音圧レベルを確保する機能を果す。The small holes 1 are formed in the metal thin plate 12 of the piezoelectric vibrating plate 10.
By providing 2a, it is possible to easily and at low cost obtain the desired mechanical properties of the metal thin plate 12 and thus the piezoelectric vibrating plate. Further, the vibration control piece 34 is
0, the vibration control piece 3
Numeral 2 serves as an inertial mass body. Therefore, at this time, since the vibration control piece 32 keeps stopping at the original position due to the inertial force, the center of the piezoelectric vibration plate 10 is easily moved in the front-rear direction. . Further, the vibration control piece 32 is
The function of suppressing a resonance effect of a specific frequency generated in the inside and ensuring a flat sound pressure level is achieved.
【図1】本発明の好ましい実施形態による圧電振動板の
側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view of a piezoelectric diaphragm according to a preferred embodiment of the present invention.
【図2】図1の圧電振動板を用いた音響装置の一例であ
る。FIG. 2 is an example of an acoustic device using the piezoelectric diaphragm of FIG.
【図3】図1の圧電振動板を用いた音響装置の他の例で
ある。FIG. 3 is another example of an acoustic device using the piezoelectric diaphragm of FIG.
10…圧電振動板 12…金属製薄板 12a…小孔 14…セラミック層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Piezoelectric vibration plate 12 ... Metal thin plate 12a ... Small hole 14 ... Ceramic layer
Claims (4)
にセラミックス層を貼付した圧電振動板を、取付部材を
介して音響振動板に取着して形成した音響装置用の圧電
振動板において、 前記金属製薄板の一方の側面から他方の側面に貫通する
複数の小孔を形成したことを特徴とする圧電振動板。1. A piezoelectric vibrating plate for an acoustic device which is formed by attaching a piezoelectric vibrating plate having ceramic layers attached to both sides of a metal thin plate molded into a predetermined shape to an acoustic vibrating plate via an attachment member. A piezoelectric vibrating plate, wherein a plurality of small holes penetrating from one side surface to the other side surface of the metal thin plate are formed.
にセラミックス層を貼付した圧電振動板を、取付部材を
介して音響振動板に取着して形成した音響装置におい
て、 前記金属製薄板の一方の側面から他方の側面に貫通する
複数の小孔を形成したことを特徴とする音響装置。2. An acoustic device formed by attaching a piezoelectric vibrating plate having ceramic layers adhered to both sides of a metal thin plate molded into a predetermined shape to an acoustic vibrating plate via a mounting member, wherein the metal thin plate A plurality of small holes penetrating from one side surface to the other side surface are formed.
の側面に環状に配置した1または複数の突起部から成
り、前記圧電振動板がその周縁部において、前記音響振
動板に支持、取着されている請求項2に記載の音響装
置。3. The mounting member comprises one or a plurality of protrusions annularly arranged on one side surface of the acoustic diaphragm, and the piezoelectric diaphragm is supported by the acoustic diaphragm at a peripheral portion thereof. The acoustic device according to claim 2, which is worn.
前記取付部材を介して前記音響振動板の一方の側面に支
持、取着されている請求項2に記載の音響装置。4. The acoustic device according to claim 2, wherein the piezoelectric diaphragm is supported and attached to one side surface of the acoustic diaphragm via the mounting member at a central portion thereof.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000138241A JP2001320798A (en) | 2000-05-02 | 2000-05-02 | Piezoelectric diaphragm for acoustic device |
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- 2000-05-02 JP JP2000138241A patent/JP2001320798A/en active Pending
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