JP2024070495A - Electromechanical Converter - Google Patents

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Abstract

【課題】薄型で品質の安定した電気機械変換器の提供。【解決手段】電気機械変換器10においては、錘13の付いた圧電素子12が基板11上に配置され、2個の対向するスペーサ板14が圧電素子12及び錘13を両側から挟み込んだ状態で、シートフィルム15がこれら全体を包み込んでいる。スペーサ板14は、圧電素子12及び錘13の合計高さよりも高く、また、奥行方向の寸法D14は、圧電素子12及び錘13の奥行方向の寸法D13より大きく設計されているため、圧電素子12及び錘13とシートフィルム15との間には空間が確保される。したがって、圧電素子12に対し錘13による荷重のみを掛けることができ、シートフィルム15が環境要因の影響や経時変化等により伸縮しても電気機械変換器10の性能には影響しないため、品質を安定させることができる。また、スペーサ14を備えていても、実用の観点からみて十分な薄さを実現することができる。【選択図】図1[Problem] To provide an electromechanical transducer that is thin and stable in quality. [Solution] In an electromechanical transducer 10, a piezoelectric element 12 with a weight 13 is placed on a substrate 11, and two opposing spacer plates 14 sandwich the piezoelectric element 12 and weight 13 from both sides, and a sheet film 15 encases them all. The spacer plate 14 is designed to be higher than the total height of the piezoelectric element 12 and weight 13, and a dimension D14 in the depth direction is larger than the dimension D13 in the depth direction of the piezoelectric element 12 and weight 13, so that a space is secured between the piezoelectric element 12 and weight 13 and the sheet film 15. Therefore, only the load from the weight 13 can be applied to the piezoelectric element 12, and even if the sheet film 15 expands or contracts due to environmental factors or changes over time, the performance of the electromechanical transducer 10 is not affected, so that the quality can be stabilized. Even if the electromechanical transducer 10 is provided with the spacer 14, it is possible to achieve a thinness that is sufficient from a practical standpoint. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、機械振動を電気信号に変換する電気機械変換器に関し、特に、センサやマイクロホンとして用いられる電気機械変換器に関する。 The present invention relates to an electromechanical transducer that converts mechanical vibrations into an electrical signal, and in particular to an electromechanical transducer that is used as a sensor or microphone.

圧電素子をセンサとして使用する場合には、圧電素子に錘を載せて荷重を掛けることや圧電素子に曲げ等の変形を起こさせて圧電素子から電荷を取り出すことが行われる。 When using a piezoelectric element as a sensor, a weight is placed on the piezoelectric element to apply a load, or the piezoelectric element is bent or otherwise deformed to extract an electric charge from the piezoelectric element.

例えば、特許文献1には、圧電素子に対し錘の荷重を掛ける振動センサの一例が開示されている。この振動センサは、密閉したケースの内部において錘の上下に圧電素子が接合され、上下で反対向きの起電力が生じるように構成されており、センサの出力を受ける装置側で一方の正負を反転して加算することで、センサの出力を装置に送る際に生じうるノイズの影響を低減するものである。 For example, Patent Document 1 discloses an example of a vibration sensor in which a weight is applied to a piezoelectric element. This vibration sensor is configured such that piezoelectric elements are bonded to the top and bottom of a weight inside a sealed case, so that electromotive forces are generated in opposite directions above and below. By reversing the positive and negative of one side on the device receiving the sensor output and adding them together, the effect of noise that may occur when the sensor output is sent to the device is reduced.

また、図8には、圧電素子の変形を利用した従来技術としての加速度センサの一例が示されている。このうち(A)は、錘付きのセンサ及び錘のないセンサの各斜視図であり、(B)は、錘付きのセンサの垂直断面図である。これらの加速度センサにおいては、圧電素子を取り付けた基板全体をラミネート加工して圧電素子を保護している。錘付きのセンサは、基板の端部に設けられた錘が片持ち梁として全体を振動させ、その振動を受けて圧電素子が変形する際の圧電素子の出力を利用するものである。また、錘のないセンサは、外部からの物体の接触や衝突等に応じて圧電素子が変形する際の圧電素子の出力を利用するものである。 Figure 8 shows an example of an acceleration sensor using deformation of a piezoelectric element as a conventional technology. (A) is a perspective view of a sensor with a weight and a sensor without a weight, and (B) is a vertical cross-sectional view of the sensor with a weight. In these acceleration sensors, the entire substrate on which the piezoelectric element is attached is laminated to protect the piezoelectric element. The sensor with a weight uses the output of the piezoelectric element when the piezoelectric element deforms in response to the vibration of a weight attached to the end of the substrate, which acts as a cantilever. The sensor without a weight uses the output of the piezoelectric element when the piezoelectric element deforms in response to contact or collision with an external object.

特開2015-14530号公報JP 2015-14530 A

上記の振動センサは、錘の上下に圧電素子を配置する構造であるため、構造が大きくなるという問題がある。また、上記の加速度センサは、ラミネート加工の圧着によりラミネートフィルムが圧電素子に掛ける圧力を均一にすることが難しく、均一の品質を有した製品を作ることが困難である上に、経時変化や環境の影響によりラミネートフィルムが伸縮して、振動子に掛ける圧力が変化するという問題がある。これらの問題は、構造の大きさ、及び、ラミネートフィルムの圧電素子への影響の観点で捉えれば、錘を備えない電気機械変換器にも共通するものである。 The above vibration sensor has a structure in which piezoelectric elements are arranged above and below the weight, which results in a problem of large structure. In addition, the above acceleration sensor has a problem in that it is difficult to uniformly apply pressure to the piezoelectric element from the laminate film due to the pressure bonding in the lamination process, making it difficult to produce products with uniform quality. In addition, there is a problem in that the laminate film expands and contracts over time and due to environmental influences, causing changes in the pressure applied to the vibrator. These problems are also common to electromechanical transducers that do not have a weight, from the perspective of the size of the structure and the influence of the laminate film on the piezoelectric element.

そこで、本発明は、薄型で品質の安定した電気機械変換器の提供を課題とする。 The present invention aims to provide a thin electromechanical transducer with stable quality.

上記の課題を解決するため、本発明は以下の電気機械変換器を採用する。なお、以下の括弧書中の文言はあくまで例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。 To solve the above problems, the present invention employs the following electromechanical converter. Note that the words in parentheses below are merely examples, and the present invention is not limited thereto.

すなわち、本発明の電気機械変換器は、振動を電気信号に変換する電気機械変換器であって、平板状又はシート状の基板と、基板上に設けられる圧電素子と、圧電素子が配置される空間を電気機械変換器の外部の環境から遮断するフィルムと、圧電素子をフィルムの干渉から保護する構造物とを備えている(第1態様)。例えば、構造物は、基板上に設けられ、自己が囲み又は挟む内部空間に圧電素子全体を収めるスペーサであり、フィルムは、少なくともスペーサの上部を覆う(第2態様)。 That is, the electromechanical transducer of the present invention is an electromechanical transducer that converts vibrations into an electrical signal, and includes a flat or sheet-like substrate, a piezoelectric element provided on the substrate, a film that isolates the space in which the piezoelectric element is disposed from the external environment of the electromechanical transducer, and a structure that protects the piezoelectric element from interference from the film (first embodiment). For example, the structure is a spacer that is provided on the substrate and contains the entire piezoelectric element in an internal space that it surrounds or sandwiches, and the film covers at least the upper part of the spacer (second embodiment).

この態様の電気機械変換器によれば、スペーサが取り囲む空間又は挟み込む空間に圧電素子全体が収められるため、スペーサは圧電素子とフィルムとの間に空間を確保して、圧電素子をフィルムの干渉から保護することができる。このような構造においては、フィルムが環境要因の影響や経時変化により伸縮しても、電気機械変換器の性能には影響することはない。したがって、この態様の電気機械変換器は、品質の安定したものとなる。また、この態様の電気機械変換器は、スペーサを備えてはいるものの、実用の観点からみて十分な薄さを実現することができる。 According to this embodiment of the electromechanical transducer, the entire piezoelectric element is contained in the space surrounded or sandwiched by the spacer, so the spacer secures a space between the piezoelectric element and the film, and can protect the piezoelectric element from interference from the film. In such a structure, even if the film expands or contracts due to environmental factors or changes over time, the performance of the electromechanical transducer is not affected. Therefore, the electromechanical transducer of this embodiment has stable quality. Furthermore, although the electromechanical transducer of this embodiment is equipped with a spacer, it can be made thin enough from a practical standpoint.

また、上述した態様の電気機械変換器において、上記の内部空間に設けられ、圧電素子の出力をインピーダンス変換する変換器をさらに備えていてもよい。 The electromechanical converter of the above aspect may further include a converter provided in the internal space for impedance conversion of the output of the piezoelectric element.

外部の環境から遮蔽されていない空間でインピーダンス変換する場合には、その経路で寄生容量(浮遊容量)を持ってしまい、感度の低下やノイズを受け易くなることがある。この態様の電気機械変換器によれば、変換器が電気機械変換器の外部の環境から遮断された空間に設けられるため、変換器に与えうる外部の環境要因の影響を抑制することができ、電気機械変換器の性能を向上させることが可能となる。 When impedance conversion is performed in a space that is not shielded from the external environment, parasitic capacitance (stray capacitance) may occur in the path, resulting in reduced sensitivity and susceptibility to noise. With this type of electromechanical converter, the converter is provided in a space that is shielded from the external environment of the electromechanical converter, so that the effects of external environmental factors that may affect the converter can be suppressed, and the performance of the electromechanical converter can be improved.

より好ましくは、上述したいずれかの態様の電気機械変換器において、圧電素子に重ねて取り付けられる錘をさらに備え、スペーサは、錘を上記の内部空間に収める。また、錘は、電気機械変換器の周波数特性に対応した質量を有している。 More preferably, in any of the above-mentioned aspects of the electromechanical transducer, a weight is further provided that is attached to and overlaps the piezoelectric element, and the spacer accommodates the weight in the above-mentioned internal space. In addition, the weight has a mass that corresponds to the frequency characteristics of the electromechanical transducer.

この態様の電気機械変換器においては、錘の質量が電気機械変換器の周波数特性に対応している。見方を変えると、この態様の電気機械変換器を製造する際には、採用する錘の質量を変えることにより、電気機械変換器の周波数特性(周波数範囲)を調整することができる。この態様の電気機械変換器は、例えば加速度センサとしての使用が可能である。 In this embodiment of the electromechanical converter, the mass of the weight corresponds to the frequency characteristics of the electromechanical converter. From another perspective, when manufacturing this embodiment of the electromechanical converter, the frequency characteristics (frequency range) of the electromechanical converter can be adjusted by changing the mass of the weight used. This embodiment of the electromechanical converter can be used, for example, as an acceleration sensor.

さらに好ましくは、上述した第2態様の電気機械変換器において、圧電素子に重ねて取り付けられ、圧電素子に荷重を掛ける錘に圧電素子の出力をインピーダンス変換する変換器が一体化した兼用錘をさらに備え、スペーサは、兼用錘を上記の内部空間に収める。 More preferably, in the electromechanical converter of the second aspect described above, a dual-purpose weight is attached to the piezoelectric element and is integrated with a converter that converts the impedance of the output of the piezoelectric element into a weight that applies a load to the piezoelectric element, and the spacer accommodates the dual-purpose weight in the internal space described above.

この態様の電気機械変換器によれば、変換器が錘と一体化されていることから、単体としての変換器を配置する空間が不要となるため、電気機械変換器をさらに小型化することができる。 With this type of electromechanical converter, the converter is integrated with the weight, eliminating the need for space to place the converter as a standalone unit, making it possible to further miniaturize the electromechanical converter.

また、好ましくは、上述した第1態様の電気機械変換器において、構造物は、圧電素子の上面全体を被覆可能な大きさを有し、圧電素子に重ねて取り付けられる錘であり、フィルムは、圧電素子及び錘が設けられた基板全体を包み込む。 Also, preferably, in the electromechanical transducer of the first aspect described above, the structure is a weight that is large enough to cover the entire upper surface of the piezoelectric element and is attached to the piezoelectric element in a layered manner, and the film envelops the entire substrate on which the piezoelectric element and the weight are provided.

この態様の電気機械変換器によれば、錘が圧電素子の上面全体を覆うことにより圧電素子をフィルムの干渉から保護するため、スペーサを設けることなく圧電素子を保護することができ、電気機械変換器の小型化に寄与することができる。 In this embodiment of the electromechanical converter, the weight covers the entire top surface of the piezoelectric element, protecting the piezoelectric element from interference from the film, so the piezoelectric element can be protected without the need for a spacer, which contributes to the miniaturization of the electromechanical converter.

以上のように、本発明の電気機械変換器によれば、薄型で品質の安定した電気機械変換器を提供することができる。 As described above, the electromechanical transducer of the present invention can provide a thin electromechanical transducer with stable quality.

第1実施形態の電気機械変換器10を示す斜視図及び平面図である。1A and 1B are a perspective view and a plan view showing an electromechanical transducer 10 according to a first embodiment. 電気機械変換器10の垂直断面図(図1中のII-II線に沿う断面図)である。2 is a vertical cross-sectional view of the electromechanical transducer 10 (a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1). 第2実施形態の電気機械変換器20を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an electromechanical transducer 20 according to a second embodiment. 第3実施形態の電気機械変換器30を示す斜視図及び平面図である。11A and 11B are a perspective view and a plan view showing an electromechanical transducer 30 according to a third embodiment. 電気機械変換器30の垂直断面図(図4中のV-V線に沿う断面図)である。5 is a vertical cross-sectional view of the electromechanical transducer 30 (a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 4). 第4実施形態の電気機械変換器40を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing an electromechanical transducer 40 according to a fourth embodiment. 第5実施形態の電気機械変換器50を示す斜視図及び垂直断面図(図7中のVII-VII線に沿う断面図)である。7A and 7B are a perspective view and a vertical cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 7) showing an electromechanical transducer 50 according to a fifth embodiment. 従来技術の加速度センサを示す斜視図及び断面図である。1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view showing an acceleration sensor of the prior art;

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、発明の理解を容易とするために、図面においては構成部品の寸法を誇張して表しており、各部品における高さ(厚み)、幅、奥行きの相対比や部品間の大きさの相対比等は、実際のものには対応していない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that in order to facilitate understanding of the invention, the dimensions of the components are exaggerated in the drawings, and the relative ratios of height (thickness), width, and depth of each component and the relative ratios of size between components do not correspond to the actual ones.

〔第1実施形態〕
図1及び図2を参照しながら、第1実施形態の電気機械変換器10の構造を説明する。図1は、電気機械変換器10の斜視図及び平面図であり、図2は、電気機械変換器10の垂直断面図(図1中のII-II線に沿う断面図)である。
First Embodiment
The structure of an electromechanical transducer 10 according to a first embodiment will be described with reference to Figures 1 and 2. Figure 1 is a perspective view and a plan view of the electromechanical transducer 10, and Figure 2 is a vertical cross-sectional view (cross-sectional view taken along line II-II in Figure 1) of the electromechanical transducer 10.

電気機械変換器10は、主に、平板状の基板11と、基板11の上に配置される圧電素子12と、圧電素子12に重ねるようにして取り付けられる錘13と、圧電素子12及び錘13を水平方向(厚み方向に直交する所定の方向)の両側から挟み込む2個のスペーサ板14と、これら全体を包み込んで内部に密閉された空間を形成するシートフィルム15とで構成される。シートフィルムの材料には耐環境性のある高分子材料が適しており、例えばPET材が望ましい。また、性能及び信頼性の確保として、シートフィルムでのラミネート工法が考えられる。シートフィルムは、質量やテンションで決まる共振周波数が測定上限周波数以上になるように設定している必要がある。 The electromechanical transducer 10 is mainly composed of a flat substrate 11, a piezoelectric element 12 placed on the substrate 11, a weight 13 attached so as to overlap the piezoelectric element 12, two spacer plates 14 that sandwich the piezoelectric element 12 and weight 13 from both sides in the horizontal direction (a specific direction perpendicular to the thickness direction), and a sheet film 15 that encases the entire assembly to form an enclosed space inside. An environmentally resistant polymeric material is suitable for the sheet film, and a PET material is preferable. In addition, a lamination method using the sheet film can be considered to ensure performance and reliability. The sheet film needs to be set so that the resonant frequency, which is determined by the mass and tension, is equal to or higher than the upper limit frequency for measurement.

図1中(A)に示されるように、錘13の水平方向の形状は、圧電素子12に対し効率よく荷重を掛けられるよう、圧電素子12と略同一の形状に設計されている。また、図1中(B)に示されるように、スペーサ板14の奥行方向の寸法D14は、圧電素子12及び錘13の奥行方向の寸法D13より大きく設計されており、図2に示されるように、スペーサ板14の高さは、圧電素子12及び錘13を重ね合わせた高さよりも高く設計されている。 1A, the horizontal shape of the weight 13 is designed to be substantially the same as that of the piezoelectric element 12 so as to efficiently apply a load to the piezoelectric element 12. Also, as shown in Fig. 1B, the dimension D14 in the depth direction of the spacer plate 14 is designed to be larger than the dimension D13 in the depth direction of the piezoelectric element 12 and the weight 13, and as shown in Fig. 2, the height of the spacer plate 14 is designed to be higher than the height of the piezoelectric element 12 and the weight 13 when they are stacked together.

スペーサ板14をこのような大きさとすることで、錘13の付いた圧電素子12全体を2個のスペーサ板14の間に形成される空間内に収めることができる。これにより、全体を包み込むシートフィルム15は、2個のスペーサ板の上端面に接して錘13の付いた圧電素子12が収められた空間の上部を覆うこととなり、錘13の付いた圧電素子12からは常に離れた状態となる。 By making the spacer plates 14 this size, the entire piezoelectric element 12 with the weight 13 attached can be contained within the space formed between the two spacer plates 14. As a result, the sheet film 15 that encases the entire structure comes into contact with the upper end faces of the two spacer plates and covers the upper part of the space in which the piezoelectric element 12 with the weight 13 is contained, and is always separated from the piezoelectric element 12 with the weight 13 attached.

見方を変えると、第1実施形態においては、スペーサが2個のスペーサ板14で構成されており、対向する2個のスペーサ板14の間に形成される空間(2個のスペーサ板14が区画する空間)に錘13の付いた圧電素子12全体を収めることで、スペーサが圧電素子12をシートフィルム15の干渉から保護している。 Looking at it from another perspective, in the first embodiment, the spacer is composed of two spacer plates 14, and the entire piezoelectric element 12 with the weight 13 attached is contained in the space formed between the two opposing spacer plates 14 (the space partitioned by the two spacer plates 14), so that the spacer protects the piezoelectric element 12 from interference from the sheet film 15.

図示されていないが、圧電素子12のグランド(以下、「GND」と称する。)及び出力端子は、基板11の底部又は端部に引き出されている。圧電素子12、錘13、スペーサ板14が取り付けられた基板11をシートフィルム15で包む際には、引き出されたGND及び出力端子を塞がないようシートフィルム15に孔を設け、孔の周囲においては基板11とシートフィルム15とを密着させる。これにより、シートフィルム15に包まれる空間を外部の環境から遮断して気密性を保持することができる。 Although not shown, the ground (hereinafter referred to as "GND") and output terminal of the piezoelectric element 12 are pulled out to the bottom or end of the substrate 11. When the substrate 11 to which the piezoelectric element 12, weight 13, and spacer plate 14 are attached is wrapped in sheet film 15, a hole is made in the sheet film 15 so as not to block the pulled out GND and output terminal, and the substrate 11 and sheet film 15 are tightly attached around the hole. This makes it possible to isolate the space wrapped in the sheet film 15 from the outside environment and maintain airtightness.

なお、基板11の底面(圧電素子12が配置される面と反対側の面)に、補強のために薄い金属の板等を取り付けてもよい。また、基板11として、高分子等で形成されたシートフィルムを用いてもよいし、シートフィルム15と同じ材質又は異なる材質のシートフィルムを用いてもよい。 A thin metal plate or the like may be attached to the bottom surface of the substrate 11 (the surface opposite to the surface on which the piezoelectric element 12 is arranged) for reinforcement. The substrate 11 may also be a sheet film made of a polymer or the like, or a sheet film made of the same material as the sheet film 15 or a different material.

電気機械変換器10は、例えば、加速度センサとして使用することができる。上述したように、電気機械変換器10においては、シートフィルム15が圧電素子12に干渉しないことから、圧電素子12に対し錘13による荷重のみを掛けることができ、シートフィルム15が温度や湿度等の環境要因の影響又は経時変化により伸縮しても、センサの性能には影響しないため、品質の安定したセンサを製造することができる。 The electromechanical transducer 10 can be used, for example, as an acceleration sensor. As described above, in the electromechanical transducer 10, the sheet film 15 does not interfere with the piezoelectric element 12, so only the load from the weight 13 can be applied to the piezoelectric element 12. Even if the sheet film 15 expands or contracts due to environmental factors such as temperature and humidity or due to changes over time, the performance of the sensor is not affected, so a sensor with stable quality can be manufactured.

また、電気機械変換器10の構造によれば、上述した従来技術のセンサ(図8)に比較すれば多少厚みは増すものの、実用の観点からみて十分な薄さを実現することができる。 In addition, the structure of the electromechanical transducer 10 is somewhat thicker than the sensor of the prior art described above (Figure 8), but is thin enough for practical use.

さらに、電気機械変換器10をセンサとして使用する場合には、錘13の質量を変えることにより、センサの周波数特性を調整することができる。 Furthermore, when the electromechanical transducer 10 is used as a sensor, the frequency characteristics of the sensor can be adjusted by changing the mass of the weight 13.

ところで、図示を省略するが、電気機械変換器10から錘13をなくす、或いは錘の質量を調節することにより、本構造の電気機械変換器は、シートフィルム15と圧電素子12との間の空気層を前室としシートフィルム15が振動膜として作用するマイクロホンとして使用することができる。このような構造のマイクロホンは、シートフィルム15が温度や湿度等の環境要因又は経時変化により伸縮しても、マイクロホンの性能には影響しないため、品質の安定したマイクロホンを製造することができる。また、スペーサと圧電素子との間に形成される空隙は、共振周波数が最高可聴周波数以上になるように、極力薄くするとよい。 By the way, although not shown, by removing the weight 13 from the electromechanical converter 10 or adjusting the mass of the weight, the electromechanical converter of this structure can be used as a microphone in which the air layer between the sheet film 15 and the piezoelectric element 12 serves as an anterior chamber and the sheet film 15 acts as a vibrating membrane. With a microphone of this structure, even if the sheet film 15 expands or contracts due to environmental factors such as temperature and humidity or due to changes over time, the performance of the microphone is not affected, so a microphone of stable quality can be manufactured. In addition, it is preferable to make the gap formed between the spacer and the piezoelectric element as thin as possible so that the resonant frequency is equal to or higher than the highest audible frequency.

〔第2実施形態〕
図3は、第2実施形態の電気機械変換器20を示す断面図である。
第2実施形態の電気機械変換器20は、上述した第1実施形態の電気機械変換器10(図1及び図2)を変形させたものであり、2個のスペーサ板の間にさらにインピーダンス変換器が配置される点において電気機械変換器10と異なっており、これに関連して一部の構成部品の寸法も異なっている。なお、電気機械変換器10と共通する点については、適宜説明を省略する。また、インピーダンス変換器の内部構造の図示を省略する。
Second Embodiment
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an electromechanical transducer 20 according to the second embodiment.
The electromechanical transducer 20 of the second embodiment is a modification of the electromechanical transducer 10 of the first embodiment (FIGS. 1 and 2), and differs from the electromechanical transducer 10 in that an impedance converter is further disposed between two spacer plates, and in relation to this, the dimensions of some of the components are also different. Note that a description of the points in common with the electromechanical transducer 10 will be omitted as appropriate. Also, illustration of the internal structure of the impedance converter will be omitted.

電気機械変換器10(図2)と比較すると、電気機械変換器20においては、2個のスペーサ板14の間隔がより大きく確保され、錘13の付いた圧電素子12と一方のスペーサ板14との間にインピーダンス変換器26が配置されており、その分だけ、基板21及びシートフィルム25の寸法がより大きくなっている。 Compared to the electromechanical converter 10 (Figure 2), the electromechanical converter 20 has a larger gap between the two spacer plates 14, and an impedance converter 26 is placed between the piezoelectric element 12 with the weight 13 and one of the spacer plates 14, resulting in larger dimensions for the substrate 21 and the sheet film 25.

スペーサ板14は、圧電素子12及び錘13を重ね合わせた高さよりも高く、かつ、インピーダンス変換器26の高さよりも高い。また、図示を省略しているが、スペーサ板14の奥行方向の寸法は、圧電素子12及び錘13の奥行方向の寸法よりも大きく、かつ、インピーダンス変換器26の奥行方向の寸法よりも大きい。したがって、シートフィルム25は、圧電素子12及び錘13に加えインピーダンス変換器26にも干渉しない。 The spacer plate 14 is higher than the combined height of the piezoelectric element 12 and the weight 13, and higher than the height of the impedance converter 26. Although not shown, the depth dimension of the spacer plate 14 is larger than the depth dimension of the piezoelectric element 12 and the weight 13, and larger than the depth dimension of the impedance converter 26. Therefore, the sheet film 25 does not interfere with the impedance converter 26, in addition to the piezoelectric element 12 and the weight 13.

図示されていないが、圧電素子12のGND及び出力端子は、インピーダンス変換器26に接続されており、インピーダンス変換器26のGND及び出力端子は、基板21の底部又は端部に引き出されている。圧電素子12、錘13、スペーサ板14、インピーダンス変換器26が取り付けられた基板21をシートフィルム25で包む際には、引き出されたGND及び出力端子を塞がないようシートフィルム25に孔を設け、孔の周囲においては基板21とシートフィルム25とを密着させる。これにより、シートフィルム25に包まれる空間を外部の環境から遮断して気密性を保持することができる。 Although not shown, the GND and output terminal of the piezoelectric element 12 are connected to the impedance converter 26, and the GND and output terminal of the impedance converter 26 are pulled out to the bottom or end of the substrate 21. When the substrate 21 to which the piezoelectric element 12, weight 13, spacer plate 14, and impedance converter 26 are attached is wrapped in sheet film 25, holes are made in the sheet film 25 so as not to block the pulled out GND and output terminal, and the substrate 21 and sheet film 25 are tightly attached around the holes. This isolates the space wrapped in the sheet film 25 from the outside environment, maintaining airtightness.

電気機械変換器20においては、インピーダンス変換器26が密閉空間に収容されるため、インピーダンス変換器26に与えうる外部の環境要因(例えば、湿度変化や急激な温度変化等)の影響を抑制することができ、電気機械変換器20の性能を向上させることが可能となる。 In the electromechanical converter 20, the impedance converter 26 is housed in an enclosed space, so that the effects of external environmental factors (e.g., humidity changes, sudden temperature changes, etc.) that may affect the impedance converter 26 can be suppressed, making it possible to improve the performance of the electromechanical converter 20.

また、電気機械変換器20において、インピーダンス変換器26を錘13と一体化させた部品(兼用錘)を設け、錘13に代えてこの部品を圧電素子12の上に重ねれば、この部品はインピーダンス変換器を兼ねることから、単体としてのインピーダンス変換器を配置する空間が不要となるため、電気機械変換器をさらに小型化することができる。 In addition, in the electromechanical converter 20, if a component (dual-purpose weight) is provided in which the impedance converter 26 is integrated with the weight 13 and this component is placed on top of the piezoelectric element 12 in place of the weight 13, this component also functions as an impedance converter, eliminating the need for space to place a standalone impedance converter, thereby making it possible to further miniaturize the electromechanical converter.

〔第3実施形態〕
続いて、図4及び図5を参照しながら、第3実施形態の電気機械変換器30の構造を説明する。図4は、電気機械変換器30の斜視図及び平面図であり、図5は、電気機械変換器30の垂直断面図(図4中のV-V線に沿う断面図)である。
Third Embodiment
Next, the structure of an electromechanical transducer 30 according to a third embodiment will be described with reference to Fig. 4 and Fig. 5. Fig. 4 is a perspective view and a plan view of the electromechanical transducer 30, and Fig. 5 is a vertical cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line V-V in Fig. 4) of the electromechanical transducer 30.

第3実施形態の電気機械変換器30は、上述した第1実施形態の電気機械変換器10を変形させたものであり、2個のスペーサ板で構成されるスペーサに代えて、筒形のスペーサを採用している点において電気機械変換器10と異なっている。なお、電気機械変換器10と共通する点については、適宜説明を省略する。 The electromechanical converter 30 of the third embodiment is a modification of the electromechanical converter 10 of the first embodiment described above, and differs from the electromechanical converter 10 in that a cylindrical spacer is used instead of a spacer consisting of two spacer plates. Note that explanations of points common to the electromechanical converter 10 will be omitted as appropriate.

電気機械変換器30は、主に、平板状の基板31と、基板31の上に配置される圧電素子32と、圧電素子32に重ねるようにして取り付けられる錘33と、圧電素子32及び錘33の周囲を取り囲む(圧電素子32及び錘33の厚み方向に直交する面を取り囲む)筒形スペーサ34と、筒形スペーサ34の上端面に貼り付けられて筒形スペーサ34の上端部を塞ぐシートフィルム35とで構成される。 The electromechanical converter 30 is mainly composed of a flat substrate 31, a piezoelectric element 32 arranged on the substrate 31, a weight 33 attached so as to overlap the piezoelectric element 32, a cylindrical spacer 34 that surrounds the periphery of the piezoelectric element 32 and the weight 33 (surrounding the surface perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric element 32 and the weight 33), and a sheet film 35 that is attached to the upper end surface of the cylindrical spacer 34 and closes the upper end of the cylindrical spacer 34.

図4に示されるように、筒形スペーサ34は、筒状(図示の例においては、角筒状)の形状をなしており、その内側に延びる中空部に圧電素子32及び錘33を収めるようにして基板31に固定されている。なお、図示の例においては、筒形スペーサ34が圧電素子32及び錘33の周囲を隙間なく取り囲んでいるが、圧電素子32及び錘33と筒形スペーサ34との間には隙間を設けてもよい。 As shown in FIG. 4, the cylindrical spacer 34 has a cylindrical shape (in the illustrated example, it is a square cylindrical shape) and is fixed to the substrate 31 so that the piezoelectric element 32 and the weight 33 are housed in the hollow portion extending inward. Note that in the illustrated example, the cylindrical spacer 34 surrounds the piezoelectric element 32 and the weight 33 without any gaps, but a gap may be provided between the piezoelectric element 32 and the weight 33 and the cylindrical spacer 34.

図5に示されるように、筒形スペーサ34の高さは、圧電素子32及び錘33を重ね合わせた高さよりも高く設計されている。また、シートフィルム35は、そのような筒形スペーサ34の上端面に貼り付けられているため、錘33の付いた圧電素子32からは常に離れた状態となる。 As shown in FIG. 5, the height of the cylindrical spacer 34 is designed to be higher than the combined height of the piezoelectric element 32 and weight 33. In addition, since the sheet film 35 is attached to the upper end surface of the cylindrical spacer 34, it is always separated from the piezoelectric element 32 with the weight 33 attached.

見方を変えると、第3実施形態においては、筒形スペーサ34がその中空部34a(筒形スペーサ34の内部に形成される空間、筒形スペーサ34が区画する空間)に錘33の付いた圧電素子32を収容することで、圧電素子32をシートフィルム35の干渉から保護している。また、筒形スペーサ34の下端部が基板31に塞がれるとともに上端部がシートフィルム35に塞がれることで、筒形スペーサの中空部34aは外部の環境から遮断される。 From another perspective, in the third embodiment, the cylindrical spacer 34 houses the piezoelectric element 32 with the weight 33 in its hollow portion 34a (the space formed inside the cylindrical spacer 34, the space partitioned by the cylindrical spacer 34), thereby protecting the piezoelectric element 32 from interference by the sheet film 35. In addition, the lower end of the cylindrical spacer 34 is blocked by the substrate 31, and the upper end is blocked by the sheet film 35, so that the hollow portion 34a of the cylindrical spacer is isolated from the external environment.

図示されていないが、圧電素子32のGND及び出力端子は、基板31の底部又は端部に引き出されている。なお、筒形スペーサ34の上端部をシートフィルム35で塞ぐのに代えて、第1実施形態と同様に、錘33の付いた圧電素子32及び筒形スペーサ34が固定された基板31全体をシートフィルムで包み込んで内部に密閉空間を形成してもよい。その場合には、引き出されたGND及び出力端子を塞がないようシートフィルム35に孔を設け、孔の周囲においては基板31とシートフィルム35とを密着させる。 Although not shown, the GND and output terminal of the piezoelectric element 32 are pulled out to the bottom or end of the substrate 31. Instead of blocking the upper end of the cylindrical spacer 34 with the sheet film 35, the entire substrate 31 to which the piezoelectric element 32 with the weight 33 and the cylindrical spacer 34 are fixed may be wrapped in the sheet film to form an airtight space inside, as in the first embodiment. In that case, a hole is made in the sheet film 35 so as not to block the pulled out GND and output terminal, and the substrate 31 and the sheet film 35 are tightly attached around the hole.

〔第4実施形態〕
図6は、第4実施形態の電気機械変換器40を示す断面図である。
第4実施形態の電気機械変換器40は、上述した第3実施形態の電気機械変換器30(図4及び図5)を変形させたものであり、筒形スペーサの中空部にさらにインピーダンス変換器が配置される点において電気機械変換器30と異なっており、これに関連して一部の構成部品の寸法も異なっている。また、第4実施形態の電気機械変換器40は、上述した第2実施形態の電気機械変換器20(図3)を変形させたものと捉えることもでき、電気機械変換器20とは、2個のスペーサ板で構成されるスペーサに代えて、筒形のスペーサを採用している点において異なっている。なお、電気機械変換器20,30と共通する点については、適宜説明を省略する。
Fourth Embodiment
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an electromechanical transducer 40 according to the fourth embodiment.
The electromechanical transducer 40 of the fourth embodiment is a modification of the electromechanical transducer 30 of the third embodiment (FIGS. 4 and 5), and differs from the electromechanical transducer 30 in that an impedance converter is further disposed in the hollow portion of the cylindrical spacer, and in relation to this, the dimensions of some of the components are also different. The electromechanical transducer 40 of the fourth embodiment can also be regarded as a modification of the electromechanical transducer 20 of the second embodiment (FIG. 3), and differs from the electromechanical transducer 20 in that a cylindrical spacer is used instead of the spacer composed of two spacer plates. Note that the description of the points common to the electromechanical transducers 20 and 30 will be omitted as appropriate.

電気機械変換器30(図5)と比較すると、電気機械変換器40においては、筒形スペーサ44の幅方向の寸法(より正確には、中空部44aの寸法)がより大きく確保され、錘33の付いた圧電素子32の隣にインピーダンス変換器46が配置されており、その分だけ、基板41及びシートフィルム45の寸法がより大きくなっている。 Compared to the electromechanical converter 30 (Figure 5), the electromechanical converter 40 has a larger width dimension of the cylindrical spacer 44 (more precisely, the dimension of the hollow portion 44a), and an impedance converter 46 is placed next to the piezoelectric element 32 with the weight 33 attached, so that the dimensions of the substrate 41 and the sheet film 45 are larger.

筒形スペーサ44は、圧電素子32及び錘33を重ね合わせた高さよりも高く、かつ、インピーダンス変換器46の高さよりも高い。したがって、シートフィルム45は、圧電素子32及び錘33に加えインピーダンス変換器46にも干渉しない。また、筒形スペーサ44の下端部が基板41に塞がれるとともに上端部がシートフィルム45に塞がれることで、筒形スペーサの中空部44aは外部の環境から遮断される。このような構造によっても、上述した第2実施形態の電気機械変換器20(図3)と同様の効果を得ることができる。 The cylindrical spacer 44 is higher than the combined height of the piezoelectric element 32 and the weight 33, and is also higher than the height of the impedance converter 46. Therefore, the sheet film 45 does not interfere with the impedance converter 46, as well as the piezoelectric element 32 and the weight 33. In addition, the lower end of the cylindrical spacer 44 is blocked by the substrate 41, and the upper end is blocked by the sheet film 45, so that the hollow portion 44a of the cylindrical spacer is isolated from the external environment. With this structure, it is possible to obtain the same effect as the electromechanical converter 20 (Figure 3) of the second embodiment described above.

図示されていないが、圧電素子42のGND及び出力端子は、インピーダンス変換器46に接続されており、インピーダンス変換器46のGND及び出力端子は、基板41の底部又は端部に引き出されている。 Although not shown, the GND and output terminals of the piezoelectric element 42 are connected to an impedance converter 46, and the GND and output terminals of the impedance converter 46 are pulled out to the bottom or end of the substrate 41.

なお、筒形スペーサ44の上部をシートフィルム45で塞ぐのに代えて、第2実施形態と同様に、錘33の付いた圧電素子32、インピーダンス変換器46及び筒形スペーサ44が固定された基板41全体をシートフィルムで包み込んで内部に密閉空間を形成してもよい。このような構成とすることで、筒形スペーサ44の中空部をより確実に外部環境から遮断して、インピーダンス変換器46に与えうる外部の環境要因の影響をより確実に抑制することができる。 Instead of sealing the top of the cylindrical spacer 44 with the sheet film 45, the piezoelectric element 32 with the weight 33, the impedance converter 46, and the substrate 41 to which the cylindrical spacer 44 is fixed may be entirely wrapped in a sheet film to form an enclosed space inside, as in the second embodiment. With this configuration, the hollow part of the cylindrical spacer 44 can be more reliably isolated from the external environment, and the influence of external environmental factors that may affect the impedance converter 46 can be more reliably suppressed.

〔第5実施形態〕
最後に、図7を参照しながら、第5実施形態の電気機械変換器50の構造を説明する。図7中(A)は、電気機械変換器50の斜視図であり、図7中(B)は、電気機械変換器50の垂直断面図(図7中(A)のVII-VII線に沿う断面図)である。
Fifth Embodiment
Finally, the structure of an electromechanical transducer 50 according to a fifth embodiment will be described with reference to Fig. 7. Fig. 7A is a perspective view of the electromechanical transducer 50, and Fig. 7B is a vertical cross-sectional view of the electromechanical transducer 50 (a cross-sectional view taken along line VII-VII in Fig. 7A).

上述した第1~第4実施形態の電気機械変換器は、いずれも基板上にスペーサが設けられており、スペーサが圧電素子を挟む又は囲むことにより、圧電素子をシートフィルムの干渉から保護していた。これに対し、第5実施形態の電気機械変換器50は、基板上にスペーサが設けられておらず、その代わりに、錘が圧電素子をシートフィルムの干渉から保護する役割を兼ねている点に特徴を有している。 In the electromechanical transducers of the first to fourth embodiments described above, a spacer is provided on the substrate, and the spacer sandwiches or surrounds the piezoelectric element, thereby protecting the piezoelectric element from interference with the sheet film. In contrast, the electromechanical transducer 50 of the fifth embodiment is characterized in that a spacer is not provided on the substrate, and instead the weight also serves to protect the piezoelectric element from interference with the sheet film.

電気機械変換器50は、主に、平板状の基板51と、基板51の上に配置される圧電素子52と、圧電素子52に重ねるようにして取り付けられる錘53と、これら全体を包み込んで内部に密閉された空間を形成するシートフィルム55とで構成される。 The electromechanical converter 50 is mainly composed of a flat substrate 51, a piezoelectric element 52 placed on the substrate 51, a weight 53 attached so as to overlap the piezoelectric element 52, and a sheet film 55 that encases the entire assembly and forms an enclosed space inside.

図7中(A)に示されるように、錘53の水平方向の形状は、圧電素子52に対し効率よく荷重を掛けられるよう、圧電素子52と略同一の形状に設計されており、圧電素子52の上に錘53がぴたりと重ね合わされることにより、圧電素子52の上面が錘53により完全に覆われている。なお、錘53の水平方向の形状は、圧電素子52の水平方向の形状よりひと回り大きくした形状としてもよい。これにより、圧電素子52をシートフィルム15の干渉から一段と確実に保護することが可能となる。 As shown in FIG. 7 (A), the horizontal shape of the weight 53 is designed to be approximately the same as that of the piezoelectric element 52 so that a load can be efficiently applied to the piezoelectric element 52, and the weight 53 is placed closely on top of the piezoelectric element 52, so that the upper surface of the piezoelectric element 52 is completely covered by the weight 53. The horizontal shape of the weight 53 may be slightly larger than the horizontal shape of the piezoelectric element 52. This makes it possible to more reliably protect the piezoelectric element 52 from interference from the sheet film 15.

また、基板51は、圧電素子52及び錘53よりも大きいため、これら全体をシートフィルム55で包み込むと、図7中(B)に示されるように、圧電素子52の側面の周辺には空間が生じ、シートフィルム55は圧電素子52から常に離れた状態となる。このような構造により、上述した第1及び第3実施形態の電気機械変換器10(図1-2),30(図4-5)と同様の効果を得ることができる。また、錘53に代えて、錘にインピーダンス変換器を一体化させた部品(兼用錘)を採用し、そのような兼用錘を圧電素子52の上に取り付けた構造とすることにより、上述した第2及び第4実施形態の電気機械変換器20(図3),40(図6)と同様の効果を得ることができる。 In addition, since the substrate 51 is larger than the piezoelectric element 52 and the weight 53, when the substrate 51 and the weight 53 are entirely wrapped in the sheet film 55, as shown in FIG. 7B, a space is created around the side of the piezoelectric element 52, and the sheet film 55 is always separated from the piezoelectric element 52. With this structure, it is possible to obtain the same effect as the electromechanical converters 10 (FIGS. 1-2) and 30 (FIGS. 4-5) of the first and third embodiments described above. In addition, by adopting a component (dual-purpose weight) in which an impedance converter is integrated into the weight instead of the weight 53 and attaching such a dual-purpose weight to the piezoelectric element 52, it is possible to obtain the same effect as the electromechanical converters 20 (FIGS. 3) and 40 (FIG. 6) of the second and fourth embodiments described above.

〔本発明の優位性〕
以上のように、上述した各実施形態の電気機械変換器によれば、以下のような効果が得られる。
[Advantages of the present invention]
As described above, according to the electromechanical transducer of each of the above-mentioned embodiments, the following effects can be obtained.

(1)第1~第4実施形態においては、スペーサにより挟まれ又は囲まれる内部空間に圧電素子が収められるため、シートフィルムが圧電素子に干渉する(接触して圧を加える)のを防ぐことができる。これにより、シートフィルムが環境要因の影響や経時変化等により伸縮しても電気機械変換器の性能には影響しないため、品質の安定した電気機械変換器を製造することができる。また、スペーサを備えた電気機械変換器であっても、実用の観点からみて十分な薄さを実現することができる。 (1) In the first to fourth embodiments, the piezoelectric element is housed in an internal space sandwiched or surrounded by the spacer, which prevents the sheet film from interfering with (applying pressure to) the piezoelectric element. This means that even if the sheet film expands or contracts due to environmental factors or changes over time, the performance of the electromechanical transducer is not affected, making it possible to manufacture an electromechanical transducer with stable quality. Furthermore, even an electromechanical transducer equipped with a spacer can be thin enough for practical use.

(2)センサとして使用される電気機械変換器を製造する場合には、採用する錘の質量を変えることにより、センサの周波数特性を調整することができる。 (2) When manufacturing an electromechanical transducer to be used as a sensor, the frequency characteristics of the sensor can be adjusted by changing the mass of the weight used.

(3)第2及び第4実施形態においては、インピーダンス変換器が外部の環境から遮断された空間に配置されるため、インピーダンス変換器に与えうる外部の環境要因の影響を抑制することができ、電気機械変換器の性能を向上させることが可能となる。 (3) In the second and fourth embodiments, the impedance converter is placed in a space isolated from the external environment, so that the effects of external environmental factors that may affect the impedance converter can be suppressed, thereby improving the performance of the electromechanical converter.

(4)第2及び第4実施形態において、インピーダンス変換器を錘に一体化させた部品を設け圧電素子に重ねて取り付けることにより、単体としてのインピーダンス変換器を配置する空間が不要となるため、電気機械変換器をさらに小型化することができる。 (4) In the second and fourth embodiments, a component that integrates the impedance converter with the weight is provided and is attached to the piezoelectric element in a layered manner, eliminating the need for space to place the impedance converter as a stand-alone component, thereby making it possible to further miniaturize the electromechanical converter.

(5)第5実施形態においては、錘が圧電素子の上面全体を覆うことにより圧電素子をシートフィルムの干渉から保護するため、スペーサが不要となり、その分だけ電気機械変換器を小型化することができる。 (5) In the fifth embodiment, the weight covers the entire top surface of the piezoelectric element, protecting the piezoelectric element from interference with the sheet film, eliminating the need for a spacer and allowing the electromechanical converter to be made smaller.

(6)上述した従来技術のセンサにおいては、圧電定数d31という長さ方向の力の変化と電荷変化との間を結びつける係数を利用していることから、片持ち梁形状の構造となり、結果として構造が大きくなっていたのに対し、第1~第5実施形態においては、圧電定数d33という厚さ方向の力の変化と電荷変化との間を結びつける係数を圧電素子に利用しており、圧電素子上に錘を載せる構造であるため、小型化が可能である。 (6) In the above-mentioned conventional sensors, the coefficient that links the change in force in the length direction and the change in charge, called the piezoelectric constant d31 , is used, resulting in a cantilever-shaped structure and a large structure. In contrast, in the first to fifth embodiments, the coefficient that links the change in force in the thickness direction and the change in charge, called the piezoelectric constant d33 , is used in the piezoelectric element, and a weight is placed on the piezoelectric element, making it possible to reduce the size.

本発明は、上述した各実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and can be implemented in various modifications.

上述した各実施形態においては、基板、圧電素子及び錘をいずれも略矩形の平板形状としているが、基板、圧電素子及び錘の形状はこれに限定されず、状況に応じて適宜変更が可能である。また、各実施形態においては、透明のシートフィルムを用いているが、シートフィルムは透明でなくてもよい。 In each of the above-described embodiments, the substrate, the piezoelectric element, and the weight are all substantially rectangular flat plates, but the shapes of the substrate, the piezoelectric element, and the weight are not limited to this and can be changed as appropriate depending on the situation. Also, in each of the embodiments, a transparent sheet film is used, but the sheet film does not have to be transparent.

上述した第3及び第4実施形態においては、スペーサを角筒状の形状としているが、これらの実施形態におけるスペーサは筒状であればよく、例えば、角筒状に代えて円筒状又は楕円筒状の形状としてもよい。 In the third and fourth embodiments described above, the spacer has a rectangular tube shape, but the spacer in these embodiments may have any shape as long as it is cylindrical, and may have, for example, a cylindrical or elliptical tube shape instead of a rectangular tube shape.

上述した第1及び第2実施形態においては、スペーサが2個のスペーサ板で構成され、対向する2個のスペーサ板で錘の付いた圧電素子を挟み込んでいるが、これに代えて、スペーサを3個以上のスペーサ板で構成し、錘の付いた圧電素子を取り囲むようにしてその周囲にスペーサ板を断続的又は連続的に配置してもよい。 In the first and second embodiments described above, the spacer is composed of two spacer plates, and the piezoelectric element with the weight attached is sandwiched between the two opposing spacer plates. Alternatively, the spacer may be composed of three or more spacer plates, and the spacer plates may be intermittently or continuously arranged around the piezoelectric element with the weight attached to it.

その他、電気機械変換器10,20,30,40,50に関する説明の過程で挙げた構成や数値等はあくまで例示であり、本発明の実施に際して適宜に変形が可能であることは言うまでもない。 In addition, the configurations and numerical values given in the description of the electromechanical converters 10, 20, 30, 40, and 50 are merely examples, and it goes without saying that they can be modified as appropriate when implementing the present invention.

10,20,30,40,50 電気機械変換器
11,21,31,41,51 基板
12, 32, 52 圧電素子
13, 33, 53 錘
14, 34,44 スペーサ
15,25,35,45,55 シートフィルム
26, 46 インピーダンス変換器
10, 20, 30, 40, 50 Electromechanical converter 11, 21, 31, 41, 51 Substrate 12, 32, 52 Piezoelectric element 13, 33, 53 Weight 14, 34, 44 Spacer 15, 25, 35, 45, 55 Sheet film 26, 46 Impedance converter

Claims (7)

振動を電気信号に変換する電気機械変換器であって、
平板状又はシート状の基板と、
前記基板上に設けられる圧電素子と、
前記圧電素子が配置される空間を前記電気機械変換器の外部の環境から遮断するフィルムと、
前記圧電素子を前記フィルムの干渉から保護する構造物と
を備えた電気機械変換器。
An electromechanical transducer for converting vibration into an electrical signal,
A flat or sheet-shaped substrate;
A piezoelectric element provided on the substrate;
a film that isolates a space in which the piezoelectric element is disposed from an external environment of the electromechanical transducer;
and a structure that protects the piezoelectric element from interference with the film.
請求項1に記載の電気機械変換器において、
前記構造物は、
前記基板上に設けられ、自己が囲み又は挟む内部空間に前記圧電素子全体を収めるスペーサであり、
前記フィルムは、
少なくとも前記スペーサの上部を覆うことを特徴とする電気機械変換器。
2. The electromechanical transducer of claim 1,
The structure comprises:
a spacer provided on the substrate and enclosing the entire piezoelectric element in an internal space that the spacer surrounds or sandwiches;
The film is
An electromechanical transducer covering at least an upper portion of the spacer.
請求項2に記載の電気機械変換器において、
前記内部空間に設けられ、前記圧電素子の出力をインピーダンス変換する変換器
をさらに備えた電気機械変換器。
3. The electromechanical transducer of claim 2,
The electromechanical transducer further comprises a transducer provided in the internal space for impedance conversion of an output of the piezoelectric element.
請求項2又は3に記載の電気機械変換器において、
前記圧電素子に重ねて取り付けられる錘をさらに備え、
前記スペーサは、
前記錘を前記内部空間に収めることを特徴とする電気機械変換器。
4. The electromechanical transducer according to claim 2,
A weight is further provided which is attached to the piezoelectric element in a superimposed manner.
The spacer is
An electromechanical transducer, characterized in that the weight is contained in the internal space.
請求項4に記載の電気機械変換器において、
前記錘は、
前記電気機械変換器の周波数特性に対応した質量を有していることを特徴とする電気機械変換器。
5. The electromechanical transducer of claim 4,
The weight is
An electromechanical transducer having a mass corresponding to the frequency characteristics of the electromechanical transducer.
請求項2に記載の電気機械変換器において、
前記圧電素子に重ねて取り付けられ、前記圧電素子に荷重を掛ける錘に前記圧電素子の出力をインピーダンス変換する変換器が一体化した兼用錘をさらに備え、
前記スペーサは、
前記兼用錘を前記内部空間に収めることを特徴とする電気機械変換器。
3. The electromechanical transducer of claim 2,
The piezoelectric element further includes a dual-purpose weight that is attached to the piezoelectric element and that applies a load to the piezoelectric element and that is integrated with a converter that converts the impedance of an output of the piezoelectric element,
The spacer is
An electromechanical transducer, characterized in that the dual-purpose weight is accommodated in the internal space.
請求項1に記載の電気機械変換器において、
前記構造物は、
前記圧電素子の上面全体を被覆可能な大きさを有し、前記圧電素子に重ねて取り付けられる錘であり、
前記フィルムは、
前記圧電素子及び前記錘が設けられた前記基板全体を包み込むことを特徴とする電気機械変換器。
2. The electromechanical transducer of claim 1,
The structure comprises:
a weight that is large enough to cover the entire upper surface of the piezoelectric element and is attached to overlap the piezoelectric element;
The film is
An electromechanical transducer comprising: a piezoelectric element and a weight disposed on the substrate;
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