JP3562451B2

JP3562451B2 - 圧電部品の端子構造

Info

Publication number: JP3562451B2
Application number: JP2000247226A
Authority: JP
Inventors: 雅幸藤野
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: JP2002062877A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電ブザーなどの圧電部品の端子構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、樹脂製ハウジング内に圧電振動板を配置し、圧電振動板に電気的に接続されるようにバネ性をもって接触する一対の金属端子を、ハウジングを構成する裏蓋に固定した圧電ブザーが知られている（特開平７−１１４３８３号公報）。この圧電ブザーの場合、金属端子のハウジング内に配置される部分に、裏蓋の内面に沿うように配置される端子固定部と、端子固定部の先端から折り曲げられ、圧電振動板に接触する接触部とを形成し、接触部を上方から見て略Ｕ字形をなすように構成したものである。この場合には、金属端子の接触部がねじりバネを形成し、圧電振動板との接触圧を付与している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、金属端子として長手方向に同一線径の線材を曲げ加工して用いているので、端子材料の断面積が均一であり、ばね定数も一定である。また、接触部であるねじりバネの曲率半径を大きくすれば、ばね定数を小さくできるが、製品寸法が大型になるので、曲率半径を大きくすることは小型化の要求に反する。そのため、小型のハウジングに収容する場合には、ばね圧を一定値以下に下げられず、圧電振動板の振幅が抑制され、音圧を低下させる原因となる。
【０００４】
また、端子材料として線材を用いる場合、一般にはφ０．５ｍｍのりん青銅線が使用されるが、この線径をφ０．３ｍｍに変更すれば、低圧力とすることができる。しかし、線径が細くなると、曲げ加工精度が悪化するとともに、ハウジング外部へ突出する外部接続部の剛性が低下し、回路基板などに実装する際の実装精度が低下する。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、線径を細くせずにばね圧を下げることができ、ハウジングが小型化されても圧電素子の振動を阻害しない圧電部品の端子構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、圧電素子と、圧電素子を収納するハウジングと、一端部にハウジングの内部に挿入されて圧電素子の電極に接触する接触部を有し、他端部にハウジングの外部へ導出された外部接続部を有し、中間部にハウジングに固定された固定部を有する金属端子とを備えた圧電部品において、上記金属端子の接触部と固定部との間に、圧電素子との接触方向の断面係数が他の部分より小さく、かつ断面積が他の部分と実質的に同一のばね付与部を形成したことを特徴とする圧電部品の端子構造を提供する。
【０００７】
金属端子の圧電素子と接触する接触部とハウジングに固定された固定部との間に、圧電素子との接触方向の断面係数が他の部分より小さいばね付与部を形成したので、ハウジングの内部に挿入された金属端子の一端部の長さが短くても、十分なばね弾性を付与でき、低圧力とすることができる。そのため、ハウジングが大型化せず、小型で圧電素子の振動を阻害しない圧電部品を得ることができる。
ばね付与部の断面積は他の部分と実質的に同一であるから、電気的特性に変化がなく、かつ金属端子の機械的な強度も低下させず、耐久性が低下することがない。
また、金属端子として細い材料を使用する必要がなく、細い端子と同様なばね性を付与できるので、外部接続部の剛性が低下せず、回路基板などに実装する際の実装精度が低下することがない。
【０００８】
請求項２のように、圧電素子が金属板に圧電セラミック素子を貼り付けたユニモルフ型圧電振動板であり、金属端子は一対設けられ、一方の金属端子の一端部が圧電セラミック素子の表面電極に接触し、他方の金属端子の一端部が金属板に接触するように構成するのがよい。つまり、圧電ブザーのように音圧を得る圧電部品の場合、本発明の金属端子を用いることにより、音圧を損なわず、小型化が可能となる。
【０００９】
請求項３のように、金属端子は断面円形の線材よりなり、ばね付与部は、金属端子の一部を圧電素子との接触方向にプレス加工することにより偏平に形成されたものとするのがよい。金属端子としては断面円形の線材に限らず、フープ端子も使用可能であるが、フープ端子の場合、断面が矩形のため、偏平なばね付与部を形成するのが難しいが、断面円形の線材の場合、プレス加工により容易に偏平部を形成できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１，図２は本発明にかかる圧電部品の一例である圧電ブザーを示す。
この圧電ブザーは、樹脂製のケース２と裏蓋３とからなる円筒形のハウジング１を備えている。ケース２は下方に開口２ａを有し、この開口２ａが裏蓋３によって閉じられている。ケース２の天面部２ｂには放音穴２ｃが形成されている。裏蓋３の外周部には上方に起立する環状の周壁３ａが突設され、この周壁３ａをケース２の開口２ａに嵌合することにより、ハウジング１が構成される。なお、ケース２と裏蓋３とを固定するために、必要に応じて抜け止め用爪部などを設けてもよし、接着剤あるいは超音波溶着により固定してもよい。
【００１１】
ケース２の内部には環状の段差部２ｄが形成され、この段差部２ｄに圧電振動板４の金属板５の周縁部が載置され、金属板５の周縁部を裏蓋３の周壁３ａの頂面で段差部２ｄに押しつけることにより、圧電振動板４は固定されている。なお、金属板５の周縁部をケース２に固定する方法としては、裏蓋３とケース２で挟着する方法に限らず、接着剤などを用いてケース２の段差部２ｄに固定してもよい。
【００１２】
圧電振動板４は、周知のように、ばね性を有する円板状の金属板５の片面に、圧電セラミック素子６を貼り付けたユニモルフ型圧電振動板であり、圧電セラミック素子６の裏面電極が金属板５と電気的に導通している。圧電セラミック素子６の表面電極は外部に露出している。なお、ここではユニモルフ型圧電振動板を用いたが、バイモルフ型圧電振動板を用いてもよいことは勿論である。
【００１３】
上記裏蓋３には、一対の金属端子７，８がインサート成形によって一体的に固定されている。金属端子７，８は、共に線径が０．５ｍｍのりん青銅線で構成されている。金属端子７は、一端部にハウジング１の内部に挿入されて圧電セラミック素子６の表面電極に接触する接触部７ａを有し、他端部にハウジング１の外部へ導出された外部接続部７ｂを有し、中間部に裏蓋３に固定された固定部７ｃを有する。また、金属端子８は、一端部にハウジング１の内部に挿入されて金属板５に接触する接触部８ａを有し、他端部にハウンジグ１の外部へ導出された外部接続部８ｂを有し、中間部に裏蓋３に固定された固定部８ｃを有する。金属端子７，８の接触部７ａ，８ａと固定部７ｃ，８ｃとの間に、圧電セラミック素子６および金属板５との接触方向の断面係数が他の部分より小さく、かつ断面積が他の部分と実質的に同一のばね付与部７ｄ，８ｄが形成されている。ばね付与部７ｄ，８ｄは、図４に示すように、断面円形の線材よりなる金属端子７，８の一部を、圧電セラミック素子６および金属板５との接触方向にプレス加工することにより偏平に形成されたものである。
【００１４】
断面係数Ｚは、周知のように、重心を通る軸Ｘについての断面二次モーメントＩと、重心を通る軸Ｘより周辺までの最大距離ｙとの比をいい、次式で表される。
Ｚ＝Ｉ／ｙ
図４の（ａ）に示す円形断面（直径＝ｄ）の断面係数をＺ_１、（ｂ）に示す横長断面（高さ＝ｈ，幅＝ｂ）の断面係数をＺ_２とすると、各断面係数は次式で表される。
Ｚ_１＝πｄ^３／３２
Ｚ_２＝ｂｈ^２／６
ここで、例えばｂ＝３ｄ／２、ｈ＝ｄ／２とすると、
Ｚ_１ ≒ｄ^３／１０
Ｚ_２ ≒ｄ^３／１６
となり、Ｚ_２ ≒０．６Ｚ_１となる。
つまり、（ｂ）に示す偏平断面形状とする方がばね付与部７ｄ，８ｄの対象物（圧電セラミック素子６および金属板５）との接触方向の断面係数が小さい、つまりばね定数が小さくなり、接触圧を小さくすることができる。
【００１５】
ここでは、金属端子７，８として、線径ｄ＝０．５ｍｍのりん青銅線を用い、ばね付与部７ｄ，８ｄの長さを２〜５ｍｍ、ばね付与部７ｄ，８ｄの厚みｈ＝０．１〜０．２ｍｍとした。
その結果、従前のばね付与部を有しない金属端子（線径ｄ＝０．５ｍｍ）の場合、接触圧が７５〜１３５ｇであったのに対し、本発明のように偏平なばね付与部を形成することで、接触圧を２０〜７５ｇに低減することができた。
また、ハウジング１内に位置する金属端子７，８の一端部の長さＬは、圧電セラミック素子６と接する金属端子７の方が短い。しかし、長さＬが短くても、ばね付与部７ｄを形成することで十分低いばね定数に設定できるので、ハウジング１の小型化を実現できる。例えば、従来では製品外形がφ１２．６ｍｍが限度であったのに対し、本発明ではφ１２．２ｍｍに小型化できた。
【００１６】
上記実施例では、本発明を圧電ブザーに適用した例を示したが、圧電受話器などの他の電気音響変換器にも適用できる。また、電気音響変換器以外の圧電部品にも適用可能である。したがって、金属端子が接触する対象物は、圧電素子と金属板との組み合わせに限らず、圧電素子のみに接触してもよい。
また、ハウジング内に位置する金属端子の一端部形状は、直線形状に限らず、Ｌ字形やＵ字形に湾曲していてもよい。
さらに、ハウジングに固定される金属端子の本数は２本に限るものではないことは勿論である。
上記実施例では、裏蓋に金属端子をインサート成形で固定したが、固定方法はこれに限るものではなく、熱カシメや接着などで固定してもよい。さらに、金属端子の固定部材は裏蓋に限らず、ケースでもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に係る発明によれば、金属端子の圧電素子と接触する接触部とハウジングに固定された固定部との間に、圧電素子との接触方向の断面係数が小さいばね付与部を形成したので、ハウジングの内部に挿入された金属端子の一端部の長さが短くても、十分なばね弾性を付与でき、低圧力とすることができる。そのため、ハウジングを小型化でき、電気的特性に優れた圧電部品を得ることができる。
ばね付与部の断面積は他の部分と実質的に同一であるから、電気的特性に変化がなく、かつ金属端子の機械的な強度も低下させず、耐久性が低下することがない。
また、金属端子として細い材料を使用する必要がないので、外部接続部の剛性が低下せず、回路基板などに実装する際の実装精度が低下することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る端子構造を備えた圧電ブザーの断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】金属端子の一例の側面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１ハウジング
２ケース
３カバー
４圧電振動板
５金属板
６圧電セラミック素子
７，８金属端子
７ａ，８ａ接触部
７ｂ，８ｂ外部接続部
７ｃ，８ｃ固定部
７ｄ，８ｄばね付与部

Claims

圧電素子と、圧電素子を収納するハウジングと、一端部にハウジングの内部に挿入されて圧電素子の電極に接触する接触部を有し、他端部にハウジングの外部へ導出された外部接続部を有し、中間部にハウジングに固定された固定部を有する金属端子とを備えた圧電部品において、
上記金属端子の接触部と固定部との間に、圧電素子との接触方向の断面係数が他の部分より小さく、かつ断面積が他の部分と実質的に同一のばね付与部を形成したことを特徴とする圧電部品の端子構造。
上記圧電素子は、金属板に圧電セラミック素子を貼り付けたユニモルフ型圧電振動板であり、
上記金属端子は一対設けられ、一方の金属端子の一端部が圧電セラミック素子の表面電極に接触し、他方の金属端子の一端部が金属板に接触することを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の端子構造。
上記金属端子は断面円形の線材よりなり、
上記ばね付与部は、上記金属端子の一部を圧電素子との接触方向にプレス加工することにより偏平に形成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電部品の端子構造。