JP2014160915A - Piezoelectric type electroacoustic transducer and electronic apparatus using the same - Google Patents

Piezoelectric type electroacoustic transducer and electronic apparatus using the same Download PDF

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康晴 大西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve an epoch-making technology for providing a piezoelectric type electroacoustic transducer capable of a compact size and reproduction of high sound quality, which is an alternative to an electrodynamic electroacoustic transducer.SOLUTION: The piezoelectric type electroacoustic transducer includes: a plurality of piezoelectric devices: a diaphragm that vibrates along with electrostrictive actions of the plurality of piezoelectric devices; a frame that supports the diaphragm; and a plurality of coupling members that connect directly or indirectly between one end of each of the plurality of piezoelectric devices and an edge of the diaphragm.

Description

本発明は、圧電型電気音響変換器及びそれを用いた電子機器に関する。   The present invention relates to a piezoelectric electroacoustic transducer and an electronic apparatus using the same.

携帯電話等の電子機器の音響部品として、動電型電気音響変換器が利用されている。この動電型電気音響変換器は、永久磁石とボイスコイルと振動膜から構成されている。その動作原理は、磁石を用いたステータの磁気回路の作用によりボイスコイルに固定された有機フィルム等の振動膜が振動し、音波を発生させるものである。   An electrodynamic electroacoustic transducer is used as an acoustic component of an electronic device such as a mobile phone. This electrodynamic electroacoustic transducer is composed of a permanent magnet, a voice coil, and a diaphragm. The principle of operation is that a vibration film such as an organic film fixed to a voice coil vibrates due to the action of a magnetic circuit of a stator using a magnet to generate sound waves.

ところで、近年、携帯電話機やラップトップ型パーソナルコンピュータのような携帯端末の需要が増加しているため、電気音響変換器の小型化への要求が高まりつつある。電気音響変換器の音響性能において、重要な示強量である音圧レベルは、振動膜の空気に対する体積排除によって決定される。従って、電気音響変換器を小型化する場合、振動膜の放射面面積が減少するため、音圧レベルが低下する問題がある。   By the way, in recent years, demand for portable terminals such as mobile phones and laptop personal computers has increased, and thus there has been an increasing demand for miniaturization of electroacoustic transducers. In the acoustic performance of the electroacoustic transducer, the sound pressure level, which is an important enhancement amount, is determined by the volume exclusion of the diaphragm against air. Therefore, when the electroacoustic transducer is downsized, there is a problem that the sound pressure level is lowered because the radiation surface area of the diaphragm is reduced.

音圧レベルを向上する手段として、磁気回路の発生力を高め、振動膜の振幅を増加させる方法がある。しかしながら、この手段においては磁束密度の増加や駆動電流の増加が必要とされ、永久磁石の体積増加やボイスコイルの太線化により、磁気回路の厚みが増加するという問題がある。さらに、電流量増大に伴う消費電力の増加などの問題もある。   As a means for improving the sound pressure level, there is a method of increasing the generating force of the magnetic circuit and increasing the amplitude of the diaphragm. However, this means requires an increase in magnetic flux density and an increase in driving current, and there is a problem that the thickness of the magnetic circuit increases due to an increase in the volume of the permanent magnet and a thickening of the voice coil. Furthermore, there is a problem such as an increase in power consumption accompanying an increase in current amount.

一方、小型で薄型の電気音響変換器を実現する手段として、圧電セラミックスによる圧電効果を利用した圧電型電気音響変換器がある。この圧電方式は、セラミックス素材の圧電効果を利用して、電気信号の入力による電歪作用により、振動振幅を発生させるものである。圧電型電気音響変換器では、上下層を電極材料で拘束されたセラミックス自体が振動し、これが駆動源として機能するため、磁石やボイスコイルなどの多数の部材から構成される磁気回路を備える動電型電気音響変換器に比べて、部材点数が少なくなり、薄型化に関して優位である。   On the other hand, as a means for realizing a small and thin electroacoustic transducer, there is a piezoelectric electroacoustic transducer using a piezoelectric effect by piezoelectric ceramics. This piezoelectric method uses a piezoelectric effect of a ceramic material to generate a vibration amplitude by an electrostrictive action by inputting an electric signal. In a piezoelectric electroacoustic transducer, the ceramic itself, whose upper and lower layers are constrained by electrode materials, vibrates and functions as a drive source. Compared to a type electroacoustic transducer, the number of members is reduced, which is advantageous in terms of thickness reduction.

特許文献1には、複数の圧電素子が振動板の辺部又は中央部に配置されると共に、複数の圧電素子がそれらの主面全体で振動板に接合されたスピーカが開示されている。   Patent Document 1 discloses a speaker in which a plurality of piezoelectric elements are arranged at a side portion or a central portion of a diaphragm, and the plurality of piezoelectric elements are joined to the diaphragm over the entire main surface thereof.

特公昭58−56319号公報(第1図(a)参照)Japanese Patent Publication No. 58-56319 (see FIG. 1 (a))

以下の分析は、本発明によって与えられたものである。   The following analysis is given by the present invention.

圧電型電気音響変換器は、内部損失が低いセラミックス材料を振動源とするため、有機フィルムを通して振幅を発生させる動電型電気音響変換器に比べ、機械品質係数Qが高い傾向にある。例えば、動電型は3〜5程度に対して、圧電型では約50程度となる。機械品質係数Qは共振時に先鋭度を示すため、要約すれば、圧電型電気音響変換器では、基本共振周波数近傍では音圧が高く、それ以外の帯域では音圧が減衰することを意味する。すなわち、音圧レベル周波数特性において、音響特性の山谷が発生し、特定周波数の音が強調されたたり、消失されたりして、音楽再生などに十分な音質が得られない問題点を持つ。また、脆性材料であるセラミックスを用いるため、落下時の衝撃安定性が弱く、携帯電話などの小型電子機器に搭載した場合の信頼性確保に問題がある。   Since the piezoelectric electroacoustic transducer uses a ceramic material having a low internal loss as a vibration source, the mechanical quality factor Q tends to be higher than that of an electrodynamic electroacoustic transducer that generates an amplitude through an organic film. For example, the electrodynamic type is about 3 to 5 and the piezoelectric type is about 50. Since the mechanical quality factor Q indicates the sharpness at the time of resonance, in summary, in the piezoelectric electroacoustic transducer, it means that the sound pressure is high in the vicinity of the fundamental resonance frequency and the sound pressure is attenuated in other bands. That is, in the sound pressure level frequency characteristic, there is a problem that the sound characteristic level peaks and valleys occur, and the sound of a specific frequency is emphasized or lost, so that sufficient sound quality for music reproduction or the like cannot be obtained. In addition, since ceramic, which is a brittle material, is used, the impact stability when dropped is weak, and there is a problem in securing reliability when mounted on a small electronic device such as a mobile phone.

また、特許文献1のスピーカにおいては、複数の圧電素子がいずれも、振動板の辺部又は中央部に配置されていること、複数の圧電素子の主面全体が振動板に接合していることによって、振動板の振幅が小さく、音圧が小さくなるという問題がある。   Moreover, in the speaker of patent document 1, all the several piezoelectric elements are arrange | positioned at the side part or center part of the diaphragm, and the whole main surface of several piezoelectric elements is joined to the diaphragm. Therefore, there is a problem that the amplitude of the diaphragm is small and the sound pressure is small.

このため、動電型電気音響変換器の代替となる、小型で高音質な再生ができる圧電型電気音響変換器を提供するための画期的な技術が要求されている。   For this reason, an epoch-making technique for providing a piezoelectric electroacoustic transducer that is small and can reproduce with high sound quality, which is an alternative to an electrodynamic electroacoustic transducer, is required.

第1の視点の圧電型電気音響変換器は、複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子の電歪作用に伴って振動する振動板と、前記振動板を支持するフレームと、前記複数の圧電素子の一端と前記振動板の縁部との間を直接又は間接的にそれぞれ連結する複数の連結部材と、を備えている。   A piezoelectric electroacoustic transducer according to a first aspect includes a plurality of piezoelectric elements, a diaphragm that vibrates in accordance with an electrostrictive action of the plurality of piezoelectric elements, a frame that supports the diaphragm, and the plurality of piezoelectric elements. A plurality of connecting members for directly or indirectly connecting one end of the element and the edge of the diaphragm.

第2の視点の電子機器は、第1の視点の圧電型電気音響変換器をスピーカとして用いる。   The electronic device of the second viewpoint uses the piezoelectric electroacoustic transducer of the first viewpoint as a speaker.

第1の視点は、動電型電気音響変換器の代替となる、小型で高音質な再生ができる圧電型電気音響変換器の提供に貢献し、第2の視点は、小型で高音質な再生ができる電子機器の提供に貢献する。   The first viewpoint contributes to the provision of a piezoelectric electroacoustic transducer that can be played back with small size and high sound quality, which is an alternative to the electrodynamic electroacoustic transducer, and the second viewpoint is small size and high sound quality playback. Contribute to the provision of electronic devices that can

実施形態1に係る圧電型電気音響変換器の分解図である。1 is an exploded view of a piezoelectric electroacoustic transducer according to Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係る圧電型電気音響変換器の断面図である。6 is a cross-sectional view of a piezoelectric electroacoustic transducer according to Embodiment 2. FIG. 比較例に係る圧電型電気音響変換器の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric type electroacoustic transducer which concerns on a comparative example. 実施形態1の圧電型電気音響変換器と、比較例に係る圧電型電気音響変換器の音圧レベルの周波数特性をそれぞれ示すグラフである。6 is a graph showing frequency characteristics of sound pressure levels of the piezoelectric electroacoustic transducer of Embodiment 1 and the piezoelectric electroacoustic transducer according to the comparative example.

好ましくは、圧電素子は、振動板に対して片持ちされる。   Preferably, the piezoelectric element is cantilevered with respect to the diaphragm.

好ましくは、複数の圧電素子は、振動板の縁部に沿って配列される。   Preferably, the plurality of piezoelectric elements are arranged along the edge of the diaphragm.

好ましくは、振動板は複数の隅部を有し、各圧電素子は連結部材を介して隅部に連結される。   Preferably, the diaphragm has a plurality of corners, and each piezoelectric element is connected to the corners via a connecting member.

好ましくは、複数の圧電素子の振動板に対する接合部(一端)は、振動板の中心に対して対称に配置される乃至対角上に配置される。   Preferably, the joints (one end) of the plurality of piezoelectric elements to the diaphragm are arranged symmetrically or diagonally with respect to the center of the diaphragm.

好ましくは、圧電素子の他端は、支持体を少なくとも介してフレームに連結される。   Preferably, the other end of the piezoelectric element is connected to the frame via at least a support.

好ましくは、圧電素子の主面を拘束する金属板とさらに連結部材を介して、圧電素子と振動板の縁部が連結される。   Preferably, the edge of the piezoelectric element and the diaphragm are connected via a metal plate that constrains the main surface of the piezoelectric element and a connecting member.

好ましくは、振動板は、金属製の第1の振動板と樹脂製の第2の振動板を含み、さらに好ましくは、第1の振動板は複数の連結部材に連結され、第2の振動板は一つの連結部材とフレームの間に連結される。   Preferably, the diaphragm includes a first diaphragm made of metal and a second diaphragm made of resin, and more preferably, the first diaphragm is connected to a plurality of connecting members, and the second diaphragm Is connected between one connecting member and the frame.

本発明の一実施形態の概要について、図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。   An outline of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the reference numerals of the drawings attached to this summary are attached to the respective elements for convenience as an example for facilitating understanding, and are not intended to limit the present invention to the illustrated embodiment.

図1を参照すると、圧電型電気音響変換器1は、複数の圧電素子(アクチュエータ)2と、複数の圧電素子2の電歪作用に伴って振動する振動板3と、振動板3を支持するフレーム4と、複数の圧電素子2の一端と、振動板3の縁部(3a−3a−3a−3a)、好ましくは複数の隅部3aとの間を直接又は間接的にそれぞれ連結する複数の連結部材5と、を備えている。   Referring to FIG. 1, a piezoelectric electroacoustic transducer 1 supports a plurality of piezoelectric elements (actuators) 2, a diaphragm 3 that vibrates with the electrostrictive action of the plurality of piezoelectric elements 2, and the diaphragm 3. A plurality of frames 4, one end of a plurality of piezoelectric elements 2, and edges (3 a-3 a to 3 a-3 a) of the diaphragm 3, preferably a plurality of corners 3 a are connected directly or indirectly to each other. And a connecting member 5.

複数の圧電素子2は、振動変位が大きいないし最大である端部が、振動板3の縁部(3a−3a−3a−3a)、好ましくは複数の隅部3aにそれぞれ片持ち状に接合されているため、振動板3は面全体が大きく振動する。さらに、振動板3においては、圧電素子2に特有の屈曲振動が減衰ないし相殺され、振動板3の法線方向の振動であるピストン振動が促進される。これらの作用によって、圧電型電気音響変換器1を小型化しても、振動板3の振幅を十分に大きくすることができ、大音圧な再生が可能となる。   The ends of the plurality of piezoelectric elements 2 having large or maximum vibration displacement are joined to the edges (3a-3a-3a-3a) of the diaphragm 3, preferably the corners 3a, in a cantilevered manner. Therefore, the diaphragm 3 vibrates greatly over the entire surface. Further, in the diaphragm 3, the bending vibration peculiar to the piezoelectric element 2 is attenuated or canceled, and piston vibration that is vibration in the normal direction of the diaphragm 3 is promoted. By these actions, even if the piezoelectric electroacoustic transducer 1 is downsized, the amplitude of the diaphragm 3 can be sufficiently increased, and reproduction with high sound pressure is possible.

また、連結部材5の最適化などにより、音質も改善することができる。例えば、連結部材5を樹脂材料から形成した場合には、圧電素子2の基本共振周波数を低減でき、低域音圧の拡大が可能となる。一方、連結部材5を金属材料から形成した場合には、振動伝播効率が高まり所望の周波数での変位を拡大させることができる。   Further, the sound quality can be improved by optimizing the connecting member 5 or the like. For example, when the connecting member 5 is formed from a resin material, the basic resonance frequency of the piezoelectric element 2 can be reduced, and the low-frequency sound pressure can be increased. On the other hand, when the connecting member 5 is formed of a metal material, the vibration propagation efficiency is increased and the displacement at a desired frequency can be increased.

圧電型電気音響変換器1は、圧電素子2が振動板3に片持ちされていることによって、落下時の衝撃を吸収する構造を有しているため、携帯用の電子機器、例えば、携帯電話のスピーカとして好適である。   Since the piezoelectric electroacoustic transducer 1 has a structure that absorbs an impact when dropped due to the piezoelectric element 2 being cantilevered by the diaphragm 3, a portable electronic device such as a cellular phone is used. It is suitable as a speaker.

よって、圧電型電気音響変換器1は、小型かつ薄型で、大音圧で高音質な再生が可能な電子機器用の音響デバイスとして、高い工業的価値を有している。   Therefore, the piezoelectric electroacoustic transducer 1 has a high industrial value as an acoustic device for electronic equipment that is small and thin, and capable of reproducing with high sound pressure and high sound quality.

実施形態の圧電型電気音響変換器は、携帯端末などの携帯電子機器全般に好適に適用され、例えば、携帯電話、スマートフォン、ゲーム機、タブレットPC(Personal Computer)、ノートPC、PDA(Personal Data Assistants:携帯情報端末)、デジタルカメラ等に好適に適用される。   The piezoelectric electroacoustic transducer according to the embodiment is suitably applied to all portable electronic devices such as portable terminals. For example, a cellular phone, a smartphone, a game machine, a tablet PC (Personal Computer), a notebook PC, and a PDA (Personal Data Assistants). : Mobile information terminal), digital camera, etc.

振動板が矩形状の場合、複数の圧電素子は、振動板の縁部ないし外周に沿って矩形状に配列される。振動板が円形又は環状の場合、複数の圧電素子は、振動板の縁部ないし外周に沿って円周状に配列される。   When the diaphragm is rectangular, the plurality of piezoelectric elements are arranged in a rectangular shape along the edge or outer periphery of the diaphragm. When the diaphragm is circular or annular, the plurality of piezoelectric elements are arranged circumferentially along the edge or outer periphery of the diaphragm.

振動板は、矩形状、例えば四角形、場合によっては三角形、或いは五角形以上の多角形に形成され、それらの隅部に振動素子がそれぞれ連結されることが好ましい。   The diaphragm is preferably formed in a rectangular shape, for example, a quadrangle, in some cases, a triangle, or a polygon that is a pentagon or more, and a vibration element is connected to each corner.

圧電素子は、セラミックスと一対の電極から構成することができる。圧電素子には、種々のタイプの圧電素子を用いることができ、例えば、二個の圧電素子が金属材に拘束された構造、すなわち、いわゆるバイモルフ構造の圧電素子を用いることができる。圧電素子の圧電セラミックスとしては、PZT(ジルコン酸チタン鉛)などを用いることができる。   The piezoelectric element can be composed of ceramics and a pair of electrodes. Various types of piezoelectric elements can be used as the piezoelectric element. For example, a structure in which two piezoelectric elements are constrained by a metal material, that is, a so-called bimorph piezoelectric element can be used. As the piezoelectric ceramic of the piezoelectric element, PZT (lead titanium zirconate) or the like can be used.

振動板ないし連結部材は、金属や樹脂などの様々な材料から形成することができる。金属材料としては、例えば、リン青銅、ステンレス、マグネシウム、アルミニウム、チタン又はベリリウム、或いはこれらの合金などが例示される。樹脂材料としては、ウレタン系、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系又はポリアミド系などが例示される。   The diaphragm or the connecting member can be formed from various materials such as metal and resin. Examples of the metal material include phosphor bronze, stainless steel, magnesium, aluminum, titanium, beryllium, and alloys thereof. Examples of the resin material include urethane, polypropylene, polyethylene, polystyrene, and polyamide.

続いて、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以降の記述において、多くの具体的事項は、説明のため、本発明の理解を助けるためになされたものである。   Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, many specific items are made for the purpose of explanation and to help understanding of the present invention.

実施形態1Embodiment 1

図1は、実施形態1に係る圧電型電気音響変換器の分解図である。図1を参照すると、圧電型電気音響変換器1は、四個の圧電素子2と、四つの隅部3aを有する四角状の振動板3と、振動板3を支持するフレーム4と、四個の圧電素子2の一端と四つの隅部3aとの間をそれぞれ連結する四つの連結部材5と、を備えている。   FIG. 1 is an exploded view of the piezoelectric electroacoustic transducer according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, a piezoelectric electroacoustic transducer 1 includes four piezoelectric elements 2, a rectangular diaphragm 3 having four corners 3 a, a frame 4 that supports the diaphragm 3, and four pieces. And four connecting members 5 for connecting the one end of the piezoelectric element 2 and the four corners 3a, respectively.

詳細には、各圧電素子2の振動変位が最大となる一端が連結部材5を介して隅部3aに接続され、同圧電素子2の他端は支持体6を介してフレーム4に連結されている。図示の形態において、各圧電素子2は、振動板3の縁部(3a−3a−3a−3a)に沿って延在している。また、フレーム4は平板状であり、複数の支持体6はフレーム4の一面上に接合されている。なお、支持体6は、金属や樹脂などの様々な材料から形成することができ、弾性的に形成することが好ましい。   Specifically, one end at which the vibration displacement of each piezoelectric element 2 is maximized is connected to the corner 3 a via the connecting member 5, and the other end of the piezoelectric element 2 is connected to the frame 4 via the support 6. Yes. In the illustrated form, each piezoelectric element 2 extends along the edge (3a-3a-3a-3a) of the diaphragm 3. The frame 4 has a flat plate shape, and the plurality of supports 6 are joined on one surface of the frame 4. In addition, the support body 6 can be formed from various materials, such as a metal and resin, and it is preferable to form elastically.

四個の圧電素子2は、振動板3の四個の隅部3aに片持ち状にそれぞれ接合されているため、振動板3の振幅は拡大され、振動板3の面全体が大きく振動する。また、振動板3は、大きくピストン振動することができる。また、二組の圧電素子2,2の振動板3に対する接合部(一端)は、振動板3の中心に対して対称に配置され、換言すると、振動板3の対角上に配置されている。したがって、四つの連結部材5は、振動板3の中心に対して等距離に配置されている。   Since the four piezoelectric elements 2 are joined to the four corners 3a of the diaphragm 3 in a cantilevered manner, the amplitude of the diaphragm 3 is enlarged, and the entire surface of the diaphragm 3 vibrates greatly. Moreover, the diaphragm 3 can largely vibrate the piston. Further, the joint portions (one end) of the two sets of piezoelectric elements 2 and 2 with respect to the diaphragm 3 are arranged symmetrically with respect to the center of the diaphragm 3, in other words, arranged on the diagonal of the diaphragm 3. . Accordingly, the four connecting members 5 are arranged at an equal distance with respect to the center of the diaphragm 3.

なお、圧電型電気音響変換器1を電子機器に搭載する場合、フレーム4を電子機器のフレームに取り付けてもよく、圧電型電気音響変換器1のフレーム4と電子機器のフレームを一体化してもよい。   When the piezoelectric electroacoustic transducer 1 is mounted on an electronic device, the frame 4 may be attached to the frame of the electronic device, or the frame 4 of the piezoelectric electroacoustic transducer 1 and the frame of the electronic device may be integrated. Good.

実施形態2Embodiment 2

図2は、実施形態2に係る圧電型電気音響変換器の断面図である。なお、本実施形態2においては、主として前記実施形態1との相違点について説明し、両実施形態の共通点については適宜前記実施形態1の記載を参照するものとする。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric electroacoustic transducer according to the second embodiment. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the first embodiment will be referred to as appropriate for the common points of the two embodiments.

本実施形態2の圧電型電気音響変換器11も、前記実施形態1の圧電型電気音響変換器1と同様に、振動板3に片持ち支持された四個の圧電素子2を備えているが、これについては、前記実施形態1で既に説明したため、本実施形態2においては、特に、振動板の構成に関して詳細に説明する。   Similarly to the piezoelectric electroacoustic transducer 1 of the first embodiment, the piezoelectric electroacoustic transducer 11 of the second embodiment also includes four piezoelectric elements 2 that are cantilevered by the diaphragm 3. Since this has already been described in the first embodiment, in the second embodiment, the configuration of the diaphragm will be described in detail.

図2を参照すると、圧電素子2は、圧電セラミックス2aと、それを挟む一対の電極2b,2cとを有している。なお、圧電素子2として、二個の圧電セラミックスないし圧電素子が金属材に拘束されたような構造を有する、いわゆるバイモルフ型の圧電素子を用いることもできる。圧電素子2の表側(電極2b側)の主面には、この主面を拘束する金属板7が接合されている。圧電素子2は、この金属板7および上述した連結部材5を介して、図1に示した隅部3aに連結される。   Referring to FIG. 2, the piezoelectric element 2 includes a piezoelectric ceramic 2a and a pair of electrodes 2b and 2c that sandwich the piezoelectric ceramic 2a. The piezoelectric element 2 may be a so-called bimorph type piezoelectric element having a structure in which two piezoelectric ceramics or piezoelectric elements are constrained by a metal material. A metal plate 7 that restrains the main surface is joined to the main surface on the front side (electrode 2b side) of the piezoelectric element 2. The piezoelectric element 2 is connected to the corner 3a shown in FIG. 1 through the metal plate 7 and the connecting member 5 described above.

振動板3は、金属製の第1の振動板3bと樹脂製の第2の振動板3cを含んでいる。第1の振動板3bは、複数の連結部材5、すなわち、異なる圧電素子2用の二個の連結部材5,5の間を連結している。第2の振動板3cは、一つの連結部材5とフレーム4の間を連結している。図示の形態において、フレーム4は有底枠状であり、フレーム4の枠端面に第2の振動板3cの一端が接着剤等によって接合されている。   The diaphragm 3 includes a first diaphragm 3b made of metal and a second diaphragm 3c made of resin. The first diaphragm 3 b connects the plurality of connecting members 5, that is, the two connecting members 5 and 5 for different piezoelectric elements 2. The second diaphragm 3 c connects between one connecting member 5 and the frame 4. In the illustrated form, the frame 4 has a bottomed frame shape, and one end of the second diaphragm 3 c is joined to the frame end surface of the frame 4 with an adhesive or the like.

このように、振動板3を樹脂材料と金属材料から形成し、特に、振動板3の端部すなわち振動をフレーム4に伝播する部分を樹脂製の第2の振動板3cから形成し、振動板3の中央部を金属製の第1の振動板3bから形成することによって、上述したピストン運動が促進されると共に、落下時の衝撃も一層緩和される。   In this way, the diaphragm 3 is formed from a resin material and a metal material, and in particular, an end portion of the diaphragm 3, that is, a portion that propagates vibration to the frame 4 is formed from the second diaphragm 3c made of resin. By forming the central portion of the metal plate 3 from the first diaphragm 3b made of metal, the above-described piston motion is promoted and the impact at the time of dropping is further alleviated.

次に、図1に示した実施形態1ないし実施例の圧電型電気音響変換器と、図3に示す比較例に係る圧電型電気音響変換器の音圧レベルの周波数特性を検証した。なお、振動板3にはリン青銅、連結部材5にはウレタンゴム、圧電素子2の圧電セラミックスにはPZT(ジルコン酸チタン鉛)を用いた。   Next, the frequency characteristics of the sound pressure level of the piezoelectric electroacoustic transducers according to Embodiments 1 to 3 shown in FIG. 1 and the piezoelectric electroacoustic transducer according to the comparative example shown in FIG. 3 were verified. The diaphragm 3 was made of phosphor bronze, the connecting member 5 was made of urethane rubber, and the piezoelectric ceramic of the piezoelectric element 2 was made of PZT (lead zirconate titanium).

図3を参照すると、比較例の圧電型電気音響変換器31は、圧電セラミックス32aとそれを挟む一対の電極32b,32cから構成される圧電素子32と、圧電素子32の一方の主面全体が接合されて、圧電素子32とフレーム34の内壁の間に連結された金属製振動板33と、を有している。金属製振動板33は、一面全体が圧電素子32の一方の主面全体に接合してそれを拘束している。   Referring to FIG. 3, a piezoelectric electroacoustic transducer 31 of a comparative example includes a piezoelectric element 32 including a piezoelectric ceramic 32a and a pair of electrodes 32b and 32c sandwiching the piezoelectric ceramic 32a, and one main surface of the piezoelectric element 32 as a whole. The metal diaphragm 33 is joined and connected between the piezoelectric element 32 and the inner wall of the frame 34. The entire surface of the metal diaphragm 33 is bonded to the entire main surface of one of the piezoelectric elements 32 to restrain it.

図4は、実施形態1の圧電型電気音響変換器と、比較例に係る圧電型電気音響変換器の音圧レベルの周波数特性をそれぞれ示すグラフである。図4を参照すると、実施形態1の方が、全体的に音圧レベルが高く、尖鋭なピークがないことが分かる。よって、実施形態1の圧電型電気音響変換器によって、音響特性の山谷が小さく、特定周波数の音が強調されすぎたりすることなく、大音圧で高音質な再生が可能であることが分かる。   FIG. 4 is a graph illustrating frequency characteristics of sound pressure levels of the piezoelectric electroacoustic transducer according to the first embodiment and the piezoelectric electroacoustic transducer according to the comparative example. Referring to FIG. 4, it can be seen that the first embodiment has a generally higher sound pressure level and no sharp peaks. Therefore, it can be seen that the piezoelectric electroacoustic transducer according to the first embodiment can reproduce sound with high sound pressure at a high sound pressure without having a small peak and valley of acoustic characteristics and excessively emphasizing the sound of a specific frequency.

以上、本発明の一実施形態等を説明したが、本発明は、上記した一実施形態等に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形、置換又は調整を加えることができる。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described one embodiment and the like, and further modifications, within the scope not departing from the basic technical idea of the present invention, Substitutions or adjustments can be made.

なお、上記の特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。   The disclosure of the above patent document is incorporated herein by reference. Within the scope of the entire disclosure (including claims) of the present invention, the embodiments and examples can be changed and adjusted based on the basic technical concept. Further, various combinations or selections of various disclosed elements (including each element of each claim, each element of each embodiment or example, each element of each drawing, etc.) within the scope of the claims of the present invention. Is possible. That is, the present invention of course includes various variations and modifications that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the technical idea.

1,11 圧電型電気音響変換器
2 圧電素子(圧電アクチュエータ)
2a 圧電セラミックス
2b,2c 電極
3 振動板
3a 隅部
3a―3a−3a−3a 縁部
3b 金属製の第1の振動板
3c 樹脂製の第2の振動板
4 フレーム
5 連結部材
6 支持体
7 金属板
1,11 Piezoelectric electroacoustic transducer 2 Piezoelectric element (piezoelectric actuator)
2a Piezoelectric ceramics 2b, 2c Electrode 3 Diaphragm 3a Corner 3a-3a-3a-3a Edge 3b First diaphragm made of metal 3c Second diaphragm made of resin 4 Frame 5 Connecting member 6 Support body 7 Metal Board

Claims (10)

複数の圧電素子と、
前記複数の圧電素子の電歪作用に伴って振動する振動板と、
前記振動板を支持するフレームと、
前記複数の圧電素子の一端と、前記振動板の縁部との間を直接又は間接的にそれぞれ連結する複数の連結部材と、
を備える、ことを特徴とする圧電型電気音響変換器。
A plurality of piezoelectric elements;
A diaphragm that vibrates with the electrostrictive action of the plurality of piezoelectric elements;
A frame that supports the diaphragm;
A plurality of connecting members for directly or indirectly connecting one end of the plurality of piezoelectric elements and an edge of the diaphragm;
A piezoelectric electroacoustic transducer characterized by comprising:
前記圧電素子は、前記振動板に対して片持ちされていることを特徴とする請求項1記載の圧電型電気音響変換器。   The piezoelectric electroacoustic transducer according to claim 1, wherein the piezoelectric element is cantilevered with respect to the diaphragm. 前記複数の圧電素子は、前記振動板の縁部に沿って配列されていることを特徴とする請求項1又は2記載の圧電型電気音響変換器。   3. The piezoelectric electroacoustic transducer according to claim 1, wherein the plurality of piezoelectric elements are arranged along an edge of the diaphragm. 前記振動板は複数の隅部を有し、
前記複数の圧電素子は、少なくとも前記複数の連結部材をそれぞれ介して、前記複数の隅部にそれぞれ連結される、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の圧電型電気音響変換器。
The diaphragm has a plurality of corners;
The piezoelectric electroacoustic transducer according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of piezoelectric elements are respectively connected to the plurality of corners through at least the plurality of connecting members. .
前記複数の圧電素子の前記振動板に対する接合部は、前記振動板の中心に対して対称に配置されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の圧電型電気音響変換器。   The piezoelectric electroacoustic transducer according to claim 1, wherein joint portions of the plurality of piezoelectric elements to the diaphragm are arranged symmetrically with respect to a center of the diaphragm. 前記複数の圧電素子の他端は、複数の支持体を少なくともそれぞれ介して前記フレームにそれぞれ連結される、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の圧電型電気音響変換器。   6. The piezoelectric electroacoustic transducer according to claim 1, wherein the other ends of the plurality of piezoelectric elements are respectively connected to the frame via at least a plurality of supports. 前記圧電素子の主面をそれぞれ拘束する複数の金属板を有し、
前記複数の金属板および前記連結部材をそれぞれ介して、前記複数の圧電素子と前記縁部が連結されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の圧電型電気音響変換器。
A plurality of metal plates that respectively restrain the principal surfaces of the piezoelectric elements;
The piezoelectric electroacoustic transducer according to claim 1, wherein the plurality of piezoelectric elements and the edge portion are connected to each other via the plurality of metal plates and the connecting member.
前記振動板は、金属製の第1の振動板と樹脂製の第2の振動板を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の圧電型電気音響変換器。   The piezoelectric electroacoustic transducer according to claim 1, wherein the diaphragm includes a first diaphragm made of metal and a second diaphragm made of resin. 前記第1の振動板は、複数の前記連結部材に連結され、
前記第2の振動板は、一つの前記連結部材と前記フレームの間に連結される、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか記載の圧電型電気音響変換器。
The first diaphragm is connected to a plurality of the connecting members,
The second diaphragm is connected between one of the connecting members and the frame.
The piezoelectric electroacoustic transducer according to any one of claims 1 to 8,
請求項1〜9のいずれか記載の圧電型電気音響変換器をスピーカとして用いることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus using the piezoelectric electroacoustic transducer according to claim 1 as a speaker.
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