JP2014127844A - Acoustic generator, acoustic generating device, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
開示の実施形態は、音響発生器、音響発生装置および電子機器に関する。 Embodiments of the disclosure relate to a sound generator, a sound generation device, and an electronic apparatus.
従来、アクチュエータを用いた音響発生器が知られている。たとえば、特許文献1には、振動板に取り付けた圧電素子に電圧を印加して振動させることによって、振動板を振動させて音響を出力する音響発生器が記載されている。
Conventionally, an acoustic generator using an actuator is known. For example,
特許文献1に記載の音響発生器では、圧電素子にリード線がハンダ付けされており、このリード線を介して圧電素子に電圧が印加されるようになっており、また、圧電素子に接続されたリード線は音響発生器の外周側の枠部材などに一旦固定されて電源装置に結線された構造となっている。
In the acoustic generator described in
しかしながら、特許文献1に記載の音響発生器に見られるような構造では、振動板の振動によってリード線が振動し、このリード線の振動により、音圧の周波数特性においてピーク(周囲よりも音圧が高い部分)およびディップ(周囲よりも音圧が低い部分)が生じ易くなり、良質な音質を得難くなるという問題があった。
However, in a structure such as that found in the acoustic generator described in
従って本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、良好な音圧の周波数特性を得ることができる音響発生器、音響発生装置および電子機器を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an acoustic generator, an acoustic generator, and an electronic apparatus that can obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
実施形態の一態様に係る音響発生器は、外部電極を有し、電気信号により振動する励振器と、前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動体と、前記励振器に設けられた前記外部電極に接続され、該励振器に電気信号を入力する配線部材と、を有しており、前記配線部材は、巻き線状、撚り線状および網目状のうちのいずれかの形状に形成された金属線材を有していることを特徴とする。 An acoustic generator according to an aspect of an embodiment has an external electrode, and is provided with an exciter that vibrates by an electric signal, and the vibrator that is attached to the exciter and vibrates with the exciter due to vibration of the exciter And a wiring member that is connected to the external electrode provided in the exciter and inputs an electrical signal to the exciter, and the wiring member is wound, twisted, and mesh-shaped It has the metal wire formed in the shape in any one of these, It is characterized by the above-mentioned.
実施形態の一態様によれば、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。 According to one aspect of the embodiment, a favorable sound pressure frequency characteristic can be obtained.
以下、添付図面を参照して、本願の開示する音響発生器、音響発生装置および電子機器の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a sound generator, a sound generator, and an electronic device disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
まず、本実施形態の音響発生器1の構成について、図1(a)(b)(c)および図2を用いて説明する。図1(a)は、第1実施形態の音響発生器の構成を模式的に示す平面図であり、図1(b)は、(a)のA−A’線断面図、図1(c)は(b)のB−B’断面図である。図2は、配線部材を構成する金属線材の模式図であり、(a)は巻き線状、(b)は撚り線状および(c)は網目状である。ここで、図2において金属線材の内部に記した筒状体は、巻き線状および網目状の構造を示すために便宜上記したものであり、筒状体を有していることを示すものではない。
First, the structure of the
説明を分かりやすくするために、図1(a)、(b)、(c)には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするZ軸を含む3次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。また、同じく説明を分かりやすくするために、図1(b)、(c)は、音響発生器を厚み方向(Z軸方向)に大きく誇張して示している。 For ease of explanation, FIGS. 1A, 1B, and 1C illustrate a three-dimensional orthogonal coordinate system including a Z-axis in which a vertical upward direction is a positive direction and a vertical downward direction is a negative direction. Show. Such an orthogonal coordinate system may also be shown in other drawings used in the following description. Similarly, for easy understanding, FIGS. 1B and 1C show the sound generator greatly exaggerated in the thickness direction (Z-axis direction).
図1(a)に示すように、本実施形態の音響発生器は、四辺形の形状に中央領域を開口させた枠体1に振動体3となるフィルムが貼り付けられており、この振動体3の一方主面側に電気信号により振動する励振器5が設けられている。
As shown in FIG. 1A, in the sound generator according to the present embodiment, a film to be a vibrating
具体的には、枠体1に保持された支持板となるフィルム状の振動体3の上面に、例えば、図1(b)に示すような圧電素子が接合されている。ここで、励振器5の表面には外部から電源を供給するための外部電極7が設けられている。また、励振器5に設けられた外部電極7には、励振器に電気信号を入力する配線部材9が接続されており、続いて、この配線部材9は枠体1に固定されている。ここで、配線部材9は、図2に示すような巻き線状、撚り線状および網目状のうちのいずれかの形状に形成された金属線材9aにより形成されている。
Specifically, for example, a piezoelectric element as shown in FIG. 1B is bonded to the upper surface of a film-like vibrating
例えば、図5(a)、(b)、(c)に示した従来の音響発生器を例にすると、励振器105上および枠体101上に固定された単線の金属線材により構成される配線部材109は、通常、励振器105である圧電素子の励振に伴って振動体103に振動が誘起されるが、枠体101も振動体103とともに同時に振動する。
For example, taking the conventional sound generator shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C as an example, the wiring constituted by a single wire metal wire fixed on the
このとき配線部材109は励振器105と枠部材101との間を橋渡しするようにほぼ直線状(配線部材109は励振器105と枠体101との間で振動体103の表面にほぼ平行)になるように設けられている。配線部材109がこのように直線状である場合には、配線部材109には、たいてい、励振器105および振動体103と枠体101との間において、張力がはたらき、励振器105の振動が拘束されやすくなる。
At this time, the
その結果、励振器105は配線導体109の方向とそれ以外の方向との間で振動の振幅の大きさに差が生じ、振動体103には、ときに振動の振幅が大きいところと小さいところといった分布が発生しやすくなることから音圧が部分的に増幅されやすくなり、こうして音圧の周波数特性において大きなピークディップが発生しやすくなる。
As a result, the
これに対し、第1実施形態の音響発生器では、図2に示しているように、励振器5に設
けられた外部電極7と枠体1との間に設置された配線部材9が一見直線状であっても、配線部材9自体が形状を変化させて寸法を変えることのできる巻き線状、撚り線状および網目状といった構造である。このため励振器5の外部電極7と枠体1との間の配線部材9には張力が発生しにくく、これにより配線部材9による励振器5の振動への拘束を弱めることができる。
On the other hand, in the acoustic generator of the first embodiment, as shown in FIG. 2, the wiring member 9 installed between the
その結果、励振器5は配線部材9の方向とそれ以外の方向との間での振動の振幅の大きさの差が小さくなり、振動体3における部分的な音圧の増幅が低減されるため、これにより音圧の周波数特性におけるピークディップを小さくでき、音圧を安定化させることができる。
As a result, the
この場合、配線部材9の形状としては、張力による拘束力を低減し、形状保持性をより高めることができるという点で網目状であることが望ましい。 In this case, the shape of the wiring member 9 is desirably a mesh shape in that the restraining force due to the tension can be reduced and the shape retainability can be further improved.
配線部材9を構成する金属線材としては、形状を巻き線状、撚り線状および網状などに加工できる金属材料であれば適用できるが、音質向上という点で、低抵抗である金、銀および銅のうちのいずれかの金属材料を用いることが望ましい。 The metal wire constituting the wiring member 9 can be applied to any metal material that can be processed into a wound wire shape, a twisted wire shape, a net shape, or the like, but gold, silver, and copper that have low resistance in terms of improving sound quality. It is desirable to use any one of the metal materials.
また、配線部材9の最大径としては、励振器5をはじめ、振動体3や枠体1への拘束力を弱くするという理由から、励振器5の厚みの1/2倍〜3倍程度が望ましい。
Further, the maximum diameter of the wiring member 9 is about 1/2 to 3 times the thickness of the
図3は、(a)は、第2実施形態の音響発生器の構成を模式的に示す平面図であり、(b)は、(a)のB−B’線断面図である。 FIG. 3A is a plan view schematically showing the configuration of the acoustic generator of the second embodiment, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ in FIG.
第2実施形態の音響発生器では、配線部材9は、一部の部位9bが扁平な形状であり、この扁平な部位9bが外部電極7に接続されていることが望ましい。
In the acoustic generator according to the second embodiment, it is desirable that the wiring member 9 has a flat part in the part 9 b and the flat part 9 b is connected to the
外部電極7に接続される部位9bを励振器5の動く方向(振動体3の面に垂直な方向)に薄くなる形状とすることにより、励振器5が変形し(曲がり)、振動体3が最も湾曲するときに、配線部材9が励振器5(または振動体3)および枠体1による拘束からの応力をより小さくすることができる。これにより音圧の周波数特性におけるピークディップをさらに小さくすることができ音圧をより安定化させることができる。
By making the portion 9b connected to the
この場合、配線部材9の中で、外部電極7に接続されている部位9bは直線状の金属線材9aが平行に配列した構造であることが望ましい。配線部材9において外部電極7に接続されている部位9bが巻き線状、撚り線状および網目状などにように、多数の線材が互いに絡み合うかまたは重なっておらず、直線状の複数の線材が平行に配列した状態であると、配線部材9を覆う外部電極7の厚みを薄くすることができる。これにより外部電極7に起因する励振器5への応力を低減することができることから、さらに音圧の周波数特性におけるピークディップをさらに小さくすることが可能となり、こうして音圧をさらに安定化させることができる。
In this case, it is desirable that the portion 9b of the wiring member 9 connected to the
図4(a)は、第3実施形態の音響発生器の構成を模式的に示す平面図であり、(b)は、(a)のB−B’線断面図である。 FIG. 4A is a plan view schematically showing the configuration of the sound generator of the third embodiment, and FIG. 4B is a sectional view taken along line B-B ′ in FIG.
配線部材9を構成する金属線材9aの中に芯材9cを挿入する構造とすることにより、励振器5や振動体3の振動による配線部材9の永久的な変形を抑制することができ、これにより励振器5が振動しないときの配線部材9における基底状態を保つことができることから、音圧の基本波形を長期間維持することが可能となる。
By adopting a structure in which the
なお、この場合、配線部材9は、外部電極7に接続される部位7bの少なくとも一部に芯材9cが無いほうが良い。配線部材9のうち外部電極7に接続される部位7bの少なくとも一部に芯材9cが無いと、励振器5への応力緩和が低減されるため、励振器5がピーク時に振動するときに、外部電極7に接続される部位7bが振動を抑制することで励振器5全体が曲がりにくくなり、これにより励振器5自体の曲がりに起因した音圧のピークディップを抑制することが可能になる。
In this case, it is preferable that the wiring member 9 does not have the
ここで、励振器5となる圧電素子は、4層のセラミックスからなる圧電体層と内部電極層とが交互に積層してなる積層体の長手方向の両端部に一対の外部電極を有する積層体の構成となっており、この場合、圧電素子は振動体3であるフィルム上に接合材を介して接合される。この場合、圧電素子の形状は、音響発生器をより薄型にすることができるという理由から板状であることが望ましく、その上方側および下方側の主面は、正方形状、長方形状あるいは多角形状のうちいずれかの形状であるのが良い。この場合、圧電素子としては、ユニモルフ型あるいはバイモルフ型のいずれも採用することができる。
Here, the piezoelectric element serving as the
圧電素子の材料としては、例えば、ジルコン酸鉛(PZ)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、Bi層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等から選ばれるセラミックスを適用すること望ましい。 As a material of the piezoelectric element, for example, a ceramic selected from lead-free piezoelectric materials such as lead zirconate (PZ), lead zirconate titanate (PZT), Bi layered compound, tungsten bronze structure compound, and the like is applied. desirable.
また、上記した音響発生器では、励振器5を埋設するように、枠体1の内側の振動体3上に樹脂が充填されているのが良く、これにより励振器5と振動体3とが強固に接合され、安定な振動を発生させることが可能となる。なお、配線部材9はその一部が樹脂層中に埋設されていると、配線部材9の外部との接続端からの振動が励振器5に伝わりにくくなり、音圧に雑音が入りにくくなるので良い。
Further, in the above-described acoustic generator, it is preferable that resin is filled on the vibrating
この場合、樹脂層の材料としては、音響発生器の軽量化および音圧の周波数特性におけるピークディップを小さくできるという理由から、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂やゴムなどの有機材料を用いることが望ましい。 In this case, as the material of the resin layer, an organic material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a silicon resin, or rubber is used because the peak dip in the frequency characteristics of the sound generator can be reduced and the sound pressure can be reduced. It is desirable to use it.
また、内部電極層および外部電極の材料としては、銀およびパラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属を主成分とするものが好ましく、これに圧電材料を含ませてもよい。 Moreover, as a material of an internal electrode layer and an external electrode, what has as a main component at least 1 sort (s) of metal chosen from silver and palladium is preferable, and you may include a piezoelectric material in this.
枠体1としては、耐食性および高強度という理由からステンレス等の金属を用いるのが良いが、軽量化という点で、プラスチック、エンジニアリングプラスチック、セラミックス等を用いることも可能である。この場合、厚みは100〜1000μmであることが望ましい。なお、枠体1の枠形状(平面視したときの形状)は、図1(a)に示したような矩形状に限定されるものではなく、その一部または全部を円形、楕円形あるいは菱形としてもよい。
As the
振動体3となるフィルムの材料としては、音圧の周波数特性におけるピークディップを小さくできるという理由から、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリスチレン、テン等の樹脂、あるいはパルプや繊維等からなる紙など、金属やセラミックスに比較してヤング率の低い材料を選択するのがよい。この場合、振動体3のヤング率は枠体1のヤング率よりも低いことが望ましい。
As a material for the film to be the vibrating
次に、以上述べた第1形態、第2形態および第3形態のうち、第1形態の音響発生器を作製する手順を説明する。なお、第2形態および第3形態の音響発生器も同様の手順によって作製できることはいうまでもない。 Next, of the first, second, and third embodiments described above, the procedure for producing the sound generator of the first embodiment will be described. Needless to say, the sound generators of the second and third embodiments can be manufactured by the same procedure.
まず、励振器5となる平面形状が略長方形の板状の積層型の圧電素子を準備する。
First, a plate-shaped laminated piezoelectric element having a substantially rectangular planar shape to be the
次に、振動体3となるフィルムを準備し、このフィルムを枠体1に固定する。
Next, a film to be the vibrating
次に、振動体3の表面のほぼ中央領域に接合材を介して外部電極7を有する圧電素子を接合する。この場合、接合材は加熱または紫外線照射によって硬化させる。
Next, a piezoelectric element having the
次に、配線部材9を用意し、その配線部材9の一方の端部を圧電素子に形成した外部電極にはんだあるいは導電性樹脂などの接合材を用いて接合し、他端側の途中の部位を枠体1に接着材により接着して固定する。
Next, a wiring member 9 is prepared, and one end of the wiring member 9 is bonded to an external electrode formed on a piezoelectric element by using a bonding material such as solder or conductive resin, and a part in the middle of the other end side Is fixed to the
ここで、配線部材9としては、巻き線状、撚り線状および網目状のうちのいずれかの形状に形成された金属線材を有しているものを適用する。 Here, as the wiring member 9, what has the metal wire formed in the shape in any one of a winding form, a strand form, and a mesh shape is applied.
なお、枠体1の内側に樹脂を流し込んで、励振器5と振動体3とを覆う樹脂層を形成する場合には、配線部材9は外部電極7に接続された部分を除いて樹脂層の外になるように形成されるのがよい。
In addition, when pouring resin inside the
以上のように構成された音響発生器は、配線部材9が、巻き線状、撚り線状、網目状および錦糸線状のうちのいずれかの形状に形成された金属線材を有して音響発生器となる。 The acoustic generator configured as described above has a wiring member 9 having a metal wire formed in any one of a wound shape, a twisted wire shape, a mesh shape, and a tinsel wire shape. It becomes a vessel.
また、上記の第1形態で説明した音響発生器は、当該音響発生器を収納する筐体、いわゆる共鳴ボックスへ収納することによって音響発生装置、いわゆる「スピーカ装置」として構成することもできる。例えば、テレビやパーソナルコンピュータ等に用いられる大型のスピーカ装置として構成することもできれば、スマートフォン、携帯電話機、PHS(Personal Handyphone System)、PDA(Personal Digital Assistants)などのモ
バイル端末に搭載される中型または小型のスピーカ装置として構成することもできる。なお、スピーカ装置は、上記の用途に限定されず、掃除機、洗濯機や冷蔵庫などの任意の電子機器に搭載するスピーカ装置として構成することができる。
Further, the sound generator described in the first embodiment can be configured as a sound generator, so-called “speaker device”, by being housed in a housing that houses the sound generator, a so-called resonance box. For example, if it can be configured as a large-sized speaker device used for televisions, personal computers, etc., it can be a medium-sized or small-sized device mounted on mobile terminals such as smartphones, mobile phones, PHS (Personal Handyphone System), and PDA (Personal Digital Assistants). It can also be configured as a speaker device. In addition, a speaker apparatus is not limited to said use, It can comprise as a speaker apparatus mounted in arbitrary electronic devices, such as a vacuum cleaner, a washing machine, and a refrigerator.
さらに、上記の第1形態で説明した音響発生器は、当該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および音響発生器を収容する筐体とを少なくとも有しており、音響発生器から音響を発生させる機能を有する電子機器として構成することもできる。かかる電子機器の一例としては、テレビやパーソナルコンピュータ、各種のモバイル端末、携帯端末、移動端末の他、掃除機、洗濯機や冷蔵庫などが挙げられる。また、かかる電子機器の一例として、自動車に設置されるカーナビゲーションシステム等の各種端末装置や、警告音等を発生させる車載装置などが挙げられる。 Furthermore, the sound generator described in the first embodiment includes at least an electronic circuit connected to the sound generator, and a housing that houses the electronic circuit and the sound generator. It can also be configured as an electronic device having a function of generating sound from the sound. Examples of such electronic devices include televisions, personal computers, various mobile terminals, portable terminals, mobile terminals, vacuum cleaners, washing machines, refrigerators, and the like. Examples of such electronic devices include various terminal devices such as a car navigation system installed in an automobile, an in-vehicle device that generates a warning sound, and the like.
1、101・・・・・・・・・枠体
3、103・・・・・・・・・振動体
5、105・・・・・・・・・励振器
7、107・・・・・・・・・外部電極
9、109・・・・・・・・・配線部材
9a・・・・・・・・・・・・金属線材
9b・・・・・・・・・・・・配線部材の一部の部位(扁平な部位)
9c・・・・・・・・・・・・芯材
1, 101 ··········
9c ... Core material
Claims (8)
前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動体と、
前記励振器に設けられた前記外部電極に接続され、該励振器に電気信号を入力する配線部材と、を有しており、
前記配線部材は、巻き線状、撚り線状および網目状のうちのいずれかの形状に形成された金属線材を有していることを特徴とする音響発生器。 An exciter having an external electrode and vibrating in response to an electrical signal;
A vibrator that is mounted with the exciter and vibrates with the exciter by vibration of the exciter;
A wiring member connected to the external electrode provided in the exciter and for inputting an electric signal to the exciter;
The acoustic generator according to claim 1, wherein the wiring member has a metal wire formed in one of a winding shape, a stranded wire shape, and a mesh shape.
を備えることを特徴とする音響発生装置。 A sound generator comprising: the sound generator according to claim 1; and a housing that houses the sound generator.
該音響発生器に接続された電子回路と、
該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体と
を備え、
前記音響発生器から音響を発生させる機能を有すること
を特徴とする電子機器。 The sound generator according to any one of claims 1 to 6,
An electronic circuit connected to the acoustic generator;
A housing for housing the electronic circuit and the acoustic generator;
An electronic device having a function of generating sound from the sound generator.
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JP2012283048A JP2014127844A (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Acoustic generator, acoustic generating device, and electronic apparatus |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN111215561A (en) * | 2020-01-13 | 2020-06-02 | 上海船舶电子设备研究所(中国船舶重工集团公司第七二六研究所) | Winding method of piezoelectric ceramic element metal prestressed wire |
-
2012
- 2012-12-26 JP JP2012283048A patent/JP2014127844A/en active Pending
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CN111215561A (en) * | 2020-01-13 | 2020-06-02 | 上海船舶电子设备研究所(中国船舶重工集团公司第七二六研究所) | Winding method of piezoelectric ceramic element metal prestressed wire |
CN111215561B (en) * | 2020-01-13 | 2021-07-06 | 上海船舶电子设备研究所(中国船舶重工集团公司第七二六研究所) | Winding method of piezoelectric ceramic element metal prestressed wire |
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