JP6315674B2 - Sound generator and sound generation system - Google Patents
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Description
本発明は、音発生器が接触する接触面を振動させて音を発生させる音発生器及び音発生システムに関するものである。 The present invention relates to a sound generator and a sound generation system that generate sound by vibrating a contact surface with which a sound generator contacts.
従来の振動発生装置としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。特許文献1には、マグネット、ボイスコイル、ダイアフラム及びこれらを収納するケースを備えたダイナミックスピーカ構造を有する振動発生装置が記載されている。また、特許文献2には、弾性体から構成される錘を有し、当該錘が圧電振動子の振動により湾曲等の変形を生じ、この変形により被振動体を振動させるものが開示されている。また、特許文献3には、錘の荷重を受ける弾性体が、圧電振動子の振動により湾曲等の変形を生じ、この変形により被振動体を振動させるものが開示されている。また、特許文献4には、弾性体が、圧電振動子の振動により湾曲等の変形を生じ、この変形により被振動体を振動させるものが開示されている。
As a conventional vibration generator, there is one described in
特許文献1に記載の振動発生装置は、ダイナミックスピーカ構造を有し、マグネット、ボイスコイル、ダイアフラム及びそれらを収納するケース等様々な部材を使用しているため、装置の部品点数の増加が避けられない。また、特許文献2乃至特許文献4に記載の装置は、振動体として圧電素子が用いられているが、これらの装置はいずれも錘を備え、錘による荷重を、圧電素子により変形される弾性体を介して被振動体に与えることで、被振動体を振動させるようにしているため、装置の重量がかさむことになる。
The vibration generating device described in
かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、簡便かつ軽量に構成できる音発生器及び音発生システムを提供することにある。 The objective of this invention made | formed in view of this viewpoint is providing the sound generator and sound generation system which can be comprised simply and lightweight.
上記目的を達成する本発明に係る音発生器は、
積層方向に沿って伸縮変形する積層型圧電素子を有する圧電振動部と、
永久磁石と、を備え、
前記永久磁石の磁力により前記圧電振動部が接触面に押圧された状態で、前記積層型圧電素子に音信号を印加することで該積層型圧電素子が変形して前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の変形に基づく、該圧電振動部を収容する筐体の撓み変形により前記接触面を振動させて該接触面から音を発生させる。
The sound generator according to the present invention that achieves the above object is as follows.
A piezoelectric vibration part having a laminated piezoelectric element that expands and contracts along the lamination direction;
A permanent magnet,
In a state where the piezoelectric vibration part is pressed against the contact surface by the magnetic force of the permanent magnet, applying the sound signal to the multilayer piezoelectric element deforms the multilayer piezoelectric element to deform the piezoelectric vibration part, Based on the deformation of the piezoelectric vibration part, the contact surface is vibrated by the bending deformation of the housing that accommodates the piezoelectric vibration part to generate sound from the contact surface.
前記圧電振動部を収納保持する保持部を備え、
前記積層型圧電素子の前記積層方向における前記音発生器の内部側の端部が接着剤を介して前記保持部に固定され、前記圧電振動部の前記積層方向における前記端部と反対側の端部が前記接触面に接触してもよい。
A holding portion for storing and holding the piezoelectric vibrating portion;
An end on the inner side of the sound generator in the stacking direction of the stacked piezoelectric element is fixed to the holding unit via an adhesive, and an end opposite to the end in the stacking direction of the piezoelectric vibrating unit The part may contact the contact surface .
前記圧電振動部は、前記積層型圧電素子の変形に起因する振動を前記接触面に伝えて前記接触面を振動させる、軟質プラスチックからなる被覆部材を含んでいてもよい。 The piezoelectric vibration section may include a covering member made of a soft plastic that transmits vibration due to deformation of the multilayer piezoelectric element to the contact surface to vibrate the contact surface.
前記音信号は、所定の閾値よりも高い周波数成分の少なくとも一部がカットあるいは減衰された信号であってもよい。 The sound signal may be a signal in which at least a part of a frequency component higher than a predetermined threshold is cut or attenuated.
前記音信号は、前記所定の閾値よりも周波数が高くなるにつれて、漸次あるいは段階的に減衰率が高くなる信号であってもよい。 The sound signal may be a signal whose attenuation rate increases gradually or stepwise as the frequency becomes higher than the predetermined threshold.
前記音信号は、フィルタにより前記所定の閾値よりも高い周波数成分の少なくとも一部がカットあるいは減衰された信号であってもよい。 The sound signal may be a signal in which at least a part of a frequency component higher than the predetermined threshold is cut or attenuated by a filter.
前記圧電振動部を収納保持する保持部を備え、
前記積層型圧電素子の前記積層方向と垂直な面の全域が前記保持部から外部へ突出してもよい。
A holding portion for storing and holding the piezoelectric vibrating portion;
The entire area of the surface of the multilayer piezoelectric element perpendicular to the stacking direction may protrude outward from the holding portion .
無線部をさらに備え、
前記音信号は、前記無線部による受信信号に基づいて生成されてもよい。
It further includes a radio unit,
The sound signal may be generated based on a signal received by the wireless unit.
ライン入力部をさらに備え、
前記音信号は、前記ライン入力部に入力されるライン入力信号に基づいて生成されてもよい。
A line input unit;
The sound signal may be generated based on a line input signal input to the line input unit.
前記永久磁石は、前記圧電振動部の変形方向と直交する平面内で、前記圧電振動部の前記接触面への接触部に関して対称な位置関係で1個又は複数個配置されてもよい。 One or a plurality of the permanent magnets may be arranged in a symmetric positional relationship with respect to the contact portion of the piezoelectric vibrating portion with respect to the contact surface in a plane orthogonal to the deformation direction of the piezoelectric vibrating portion.
前記永久磁石は、前記圧電振動部の変形方向に着磁されていてもよい。 The permanent magnet may be magnetized in the deformation direction of the piezoelectric vibrating portion.
前記永久磁石は、前記圧電振動部の変形方向と直交する方向に着磁されていてもよい。 The permanent magnet may be magnetized in a direction orthogonal to the deformation direction of the piezoelectric vibrating portion.
前記接触面は、当該音発生器が載置される載置面であってもよい。 The contact surface may be a mounting surface on which the sound generator is mounted.
さらに、上記目的を達成する本発明に係る音発生システムは、
上記のいずれかの音発生器と、
前記永久磁石に磁気的に吸着可能な振動伝達部材と、を備え、
前記振動伝達部材が載置面に載置されて前記永久磁石の磁力により前記圧電振動部が前記振動伝達部材の接触面に押圧された状態で、前記積層型圧電素子に音信号を印加することで該積層型圧電素子が変形して前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の変形に基づく、該圧電振動部を収容する筐体の撓み変形により前記振動伝達部材を介して前記載置面を振動させて該載置面から音を発生させる。
Furthermore, the sound generation system according to the present invention that achieves the above object is as follows.
One of the above sound generators,
A vibration transmission member that can be magnetically attracted to the permanent magnet,
Applying a sound signal to the multi- layer piezoelectric element in a state where the vibration transmitting member is placed on a placement surface and the piezoelectric vibrating portion is pressed against the contact surface of the vibration transmitting member by the magnetic force of the permanent magnet. in deformed it is the multilayer piezoelectric element deforms the piezoelectric vibrating unit, based on the deformation of the piezoelectric vibrating unit, wherein prefixed via the vibration transmission member by bending deformation of the housing for accommodating the piezoelectric vibrating unit The surface is vibrated to generate sound from the mounting surface.
本発明によれば、簡便かつ軽量に構成できる音発生器及び音発生システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sound generator and sound generation system which can be comprised simply and lightweight can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施の形態)
図1は、本発明の第1実施の形態に係る音発生器を説明するための図で、(a)は外観斜視図、(b)は底面図である。本実施の形態に係る音発生器10は、筐体20と、ライン入力部30と、充電用DC入力端子40と、圧電振動部60と、4個の永久磁石70とを有する。筐体20は、直方体形状、多角体形状や円柱体形状等の任意の立体形状からなる。図1では、筐体20が直方体形状からなる場合を例示している。
(First embodiment)
1A and 1B are views for explaining a sound generator according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is an external perspective view, and FIG. 1B is a bottom view. The
ライン入力部30は、外部機器のライン出力端子とライン(有線)により接続されて、外部機器から出力される音信号(再生音信号)を入力するもので、例えばモノラルジャックからなる。充電用DC入力端子40は、電源部24(図2参照)を充電するためのDC電圧を入力するもので、DCジャックやUSB端子で構成される。図1では、充電用DC入力端子40がUSB端子からなる場合を例示している。ライン入力端子30及び充電用DC入力端子40は、筐体20の上面や任意の側面の同一又は異なる面に設けられる。図1では、ライン入力端子30及び充電用DC入力端子40を、筐体20の同一の側面20aに設けた場合を例示している。
The
圧電振動部60は、筐体20の底面20bのほぼ中央部から突出して設けられる。永久磁石70は、筐体20の底面20bの四隅にそれぞれ接着等により装着されている。
The piezoelectric vibrating
本実施の形態に係る音発生器10は、筐体20の底面20bに設けられた永久磁石70を磁性部材の接触面(載置面)に磁気的に吸着させて、圧電振動部60を永久磁石70の磁力により接触面に押圧させる。そして、その状態で圧電振動部60に音信号を印加することにより圧電振動部60を変形させ、該圧電振動部60の変形により接触面を振動させて該接触面から音を発生させる。圧電振動部60及び永久磁石70については、後に詳述する。
In the
図2は、図1の音発生器10の底面側を分解して示す要部の概略斜視図である。筐体20は、本体ケース21と底蓋22とを有する。本体ケース21は、筐体20の上面や周囲の側面20aを形成する音発生器10の外装カバーである。底蓋22は、筐体20の底面20bを形成する外装カバーである。本体ケース21には、例えば、電子回路部23、電源部24等が内蔵される。電子回路部23は、音発生器10の全体の動作を制御するもので、後述する制御部や圧電素子駆動部等を備える。電源部24は、リチウム−イオン電池等の二次電池を備え、電子回路部23に所要の電力を供給するとともに、充電用DC入力端子40から入力されるDC電圧により充電される。
FIG. 2 is a schematic perspective view of an essential part of the
本実施の形態に係る音発生器10は、筐体20の底面側に、圧電振動部60を収納保持する保持部100を備える。すなわち、圧電振動部60は、筐体20が永久磁石70により吸着される接触面と対向する部位に配置されている。保持部100は、例えば音発生器10の底面20bのほぼ垂直方向に延在し、筐体20の底面側に開口する一様な幅のスリット101を有する。また、底蓋22には、圧電振動部60が接触面に当接できるように、圧電振動部60を突出させる孔22aが設けられている。
The
圧電振動部60は、圧電素子61と、Oリング62と、被覆部材である絶縁性のキャップ63とを備える。圧電素子は、電気信号(電圧)を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮または屈曲する素子である。これらの素子は、例えばセラミックや水晶からなるものが用いられる。圧電素子は、ユニモルフ、バイモルフまたは積層型圧電素子であってよい。積層型圧電素子には、バイモルフを積層した(例えば8層から50層程度積層した)積層型バイモルフ素子や、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる複数の誘電体層と、該複数の誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成されるスタックタイプのものがある。ユニモルフは電気信号が印加されると伸縮し、バイモルフは電気信号が印加されると屈曲し、スタックタイプの積層型圧電素子は電気信号が印加されると積層方向に沿って伸縮する。
The
本実施の形態では、圧電素子61がスタックタイプの積層型圧電素子からなる。積層型圧電素子61は、例えば、図3(a)及び(b)に拡大した断面図及び平面図を示すように、例えばPZT等のセラミックスからなる誘電体61aと、断面櫛歯状の内部電極61bとが交互に積層されて構成される。内部電極61bは、第1側面電極61cと接続されるものと、第2側面電極61dに接続されるものとが交互に積層されて、それぞれ第1側面電極61c又は第2側面電極61dに電気的に接続される。
In the present embodiment, the
図3(a)及び(b)に示した積層型圧電素子61は、一方の端面に、第1側面電極61cに電気的に接続された第1リード接続部61eと、第2側面電極61dに電気的に接続された第2リード接続部61fとが形成されている。第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fには、それぞれ第1リード線61g及び第2リード線61hが接続される。また、第1側面電極61c、第2側面電極61d、第1リード接続部61e、及び第2リード接続部61fは、第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fに、それぞれ第1リード線61g及び第2リード線61hが接続された状態で、絶縁層61iで覆われている。
The laminated
積層型圧電素子61は、積層方向の長さが例えば5mm〜120mmである。また、積層型圧電素子61の積層方向と直交する方向の断面形状は、例えば2mm角〜10mm角の略正方形状や、正方形状以外の任意の形状とすることができる。なお、積層型圧電素子61の積層数や断面積は、永久磁石70の磁力に応じて、圧電振動部60が当接する接触面から発生する音の音圧あるいは音質が十分確保できるように、適宜決定される。
The stacked
積層型圧電素子61には、圧電素子駆動部を介して、制御部から音信号(再生音信号)が供給される。換言すれば、積層型圧電素子61には、圧電素子駆動部を介して、制御部から音信号に応じた電圧が印加される。制御部から印加される電圧が交流電圧の場合には、第1側面電極61cに正の電圧が印加されるときには、第2側面電極61dには負の電圧が印加される。反対に、第1側面電極61cに負の電圧が印加されるときには、第2側面電極61dには正の電圧が印加される。第1側面電極61c及び第2側面電極61dに電圧が印加されると、誘電体61aに分極が起こり、積層型圧電素子61は電圧が印加されない状態から伸縮する。積層型圧電素子61の伸縮の方向は、誘電体61aと内部電極61bの積層方向にほぼ沿っている。あるいは、積層型圧電素子61の伸縮方向は、誘電体61aと内部電極61bの積層方向とほぼ一致している。積層型圧電素子61は、積層方向にほぼ沿って伸縮するため、伸縮方向の振動伝達効率がよいという利点がある。
The laminated
なお、図3(a)及び(b)において、第1側面電極61c及び第2側面電極61dは、内部電極61bに交互に接続され、かつ第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fにそれぞれ接続されたスルーホールとすることもできる。また、図3(a)及び(b)において、第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fは、図4に示すように、積層型圧電素子61の一端部において第1側面電極61c及び第2側面電極61dに形成してもよい。
3A and 3B, the
積層型圧電素子61は、図5に部分拡大断面図を示すように、第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fを有する一端部側面が、筐体20の保持部100のスリット101に接着剤102(例えば、エポキシ樹脂)を介して固定される。また、積層型圧電素子61の他端部には、キャップ63が挿入されて、接着剤102により固定される。
As shown in the partial enlarged cross-sectional view of FIG. 5, the laminated
キャップ63は、積層型圧電素子61による伸縮振動を、接触面に確実に伝達できる材質、例えば硬質プラスチック等により形成される。なお、接触面の傷つきを抑制したい場合には、キャップ63は、硬質プラスチックではなく、比較的軟らかいプラスチックであっても良い。キャップ63には、積層型圧電素子61に装着された状態で、スリット101内に位置する進入部63aと、筐体20から突出する突出部63bとが形成されており、スリット101内に位置する進入部63aの外周にOリング62が配置される。
The
Oリング62は、例えばシリコーンゴムによって形成される。Oリング62は、積層型圧電素子61の可動保持用であると同時に、スリット101の内部に水分又は塵を侵入しにくくする。また、突出部63bは、先端部が半球形状に形成されている。なお、突出部63bの先端部は、半球形状に限らず、接触面に確実に点接触又は面接触して、積層型圧電素子61による伸縮振動を伝達できる形状であれば任意の形状とすることができる。また、図5において、Oリング62と、積層型圧電素子61のスリット101への接着部との間の隙間に、ゲル等を充填して防塵防水効果をより高めることもできる。
The O-
圧電振動部60は、保持部100に装着され、本体ケース21に底蓋22が装着された状態で、キャップ63の突出部63bが底蓋22から外部に突出する。また、キャップ63の突出部63bは、底蓋22と対向する面である対向面63cを有する。図5に示すように、積層型圧電素子61に電圧が印加されておらず積層型圧電素子61が伸縮しない状態で、対向面63cは、筐体20の底面20bを形成する底蓋22から長さdだけ離間している。
The piezoelectric vibrating
図2において、底蓋22には、筐体20の底面側の四隅にそれぞれ永久磁石70が接着等により装着されている。永久磁石70は、フェライト磁石やネオジウム磁石等の任意の種類のものを用いることができる。また、形状も、方形状、円柱状等の任意の形状のものを用いることができる。ここでは、永久磁石70が方形状からなる場合を例示している。永久磁石70は、好ましくは圧電振動部60に関して対称な位置関係で底蓋22の四隅に接着される。すなわち、永久磁石70は、圧電振動部60の変形方向と直交する平面内で、圧電振動部60のキャップ63に関して対称な位置関係で装着される。
In FIG. 2,
永久磁石70は、着磁方向が、図6(a)に示すように圧電振動部60の変形方向すなわち底蓋22の法線方向であってもよいし、図6(b)に示すように圧電振動部60の変形方向と直交する方向すなわち底蓋22の面と平行な方向であってもよい。また、永久磁石70は、磁性体からなる接触面に磁気的に吸着させたときに、圧電振動部60のキャップ63が永久磁石70の磁力により接触面に押圧される厚さを有する。
In the
図7は、本実施の形態に係る音発生器10の要部の機能ブロック図である。音発生器10は、ライン入力部30、積層型圧電素子61、無線部110、圧電素子駆動部120及び制御部130を備える。なお、電源部24及び充電用DC入力端子40は、図示を省略している。ライン入力部30、無線部110及び圧電素子駆動部120は、制御部130に接続される。積層型圧電素子61は、圧電素子駆動部120に接続される。
FIG. 7 is a functional block diagram of a main part of the
無線部110は、再生音信号により変調された電磁波を受信するもので、例えばBluetooth(登録商標)等の近距離無線通信部、小電力無線通信部等からなる。なお、無線部110は、送信機能を持たない例えばAM/FM等のラジオ受信部、あるいは赤外線受信部であってもよい。制御部130は、圧電素子駆動部120を介して積層型圧電素子61に再生音信号(音声又は音楽を含む楽曲等の再生音信号に応じた電圧)を印加する。再生音信号は、無線部110で受信される電磁波に基づくものでもよいし、ライン入力部30から入力されるものであってもよい。
The
圧電素子駆動部120は、例えば図8に示すように、信号処理回路121、昇圧回路122及びローパスフィルタ(LPF)123を備える。信号処理回路121は、例えばイコライザやA/D変換回路等を有するデジタルシグナルプロセッサ(DSP)等で構成され、制御部130からのデジタル信号に対して、イコライジング処理やD/A変換処理等の所要の信号処理を行って、アナログの再生音信号を生成し、昇圧回路122に出力する。なお、信号処理回路121の機能は、制御部130に内蔵させてもよい。
The piezoelectric
昇圧回路122は、入力されたアナログの再生音信号の電圧を昇圧して、LPF123を介して積層型圧電素子61に印加する。ここで、昇圧回路122により積層型圧電素子61に印加する再生音信号の最大電圧は、例えば1Vpp〜500Vppとすることができるが、かかる範囲に限定されず、永久磁石70の磁力や積層型圧電素子61の性能等に応じて適宜調整可能である。なお、積層型圧電素子61に印加される再生音信号は、直流電圧がバイアスされてもよく、そのバイアス電圧を中心に最大電圧が設定されてもよい。
The
また、積層型圧電素子61に限らず、圧電素子は、一般に高周波ほど電力損失が大きいため、LPF123は、10kHz〜50kHz程度以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰又はカットする周波数特性、あるいは漸次に又は段階的に減衰率が高くなる周波数特性を有するように設定される。図9は、一例として、カットオフ周波数を約20kHzとした場合のLPF123の周波数特性を示す。このように高周波成分を減衰又はカットすることにより、消費電力を抑制できると共に、積層型圧電素子61の発熱を抑制することができる。制御部130は、例えばCPUやDSP等により構成される。
In addition to the multilayer
図10(a)、(b)及び(c)は、本実施の形態に係る音発生器10の動作を説明するための概略図である。音発生器10は、図10(a)に示すように、筐体20の底面20b側を下方にして、永久磁石70を磁性部材の接触面150に磁気的に吸着させる。これにより、圧電振動部60のキャップ63は、永久磁石70の磁力によって接触面150に押圧される。なお、図10(a)に示す状態では、積層型圧電素子61に電圧が印加されていないため、積層型圧電素子61は伸縮しない。
FIGS. 10A, 10B, and 10C are schematic diagrams for explaining the operation of the
その状態で、圧電振動部60の積層型圧電素子61が再生音信号により駆動されると、積層型圧電素子61は、図10(b)及び(c)に示すように、キャップ63が接触面150から離間することなく、再生音信号に応じて伸縮振動する。積層型圧電素子61の最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差は、例えば0.05μm〜100μmである。この際、永久磁石70は、接触面150から離間することなく吸着状態を維持する。したがって、音発生器10は、積層型圧電素子61の振動に応じてその伸縮方向に撓むことになる。これにより、積層型圧電素子61の伸縮振動がキャップ63を通して接触面150に伝達されて接触面150が振動し、接触面150が振動スピーカとして機能して接触面150から音が発生する。積層型圧電素子61は最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差が0.05μm未満だと、接触面150を適切に振動させられないおそれがあり、一方、100μmを超えると、周波数により振動が大きくなって音発生器10ががたつくおそれがある。なお、図10(b)及び(c)では、音発生器10の撓みを誇張して示している。また、100μmより少なくても、荷重と周波数の関係によりがたつく可能性もある。
In this state, when the multilayer
ここで、図5に示した底面20bとキャップ63の対向面63cとの間の距離dは、積層型圧電素子61に電圧が印加されておらず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から最も縮んだ状態となったときの変位量よりも長いとよい。これにより、積層型圧電素子61が最も縮んだ状態(図10(c)に示す状態)でも、筐体20の底面20bとキャップ63とが接触しにくくできる。したがって、キャップ63が圧電素子61から脱落しにくくなる。
Here, the distance d between the
積層型圧電素子61の積層方向の長さ、キャップ63の寸法等は、上記の条件を満たすように適宜決定される。
The length of the stacked
本実施の形態に係る音発生器10によると、圧電素子を振動源として利用しているので、ダイナミックスピーカ構造を有する従来の振動発生装置と比較して、部品点数を削減でき、少ない部品点数で簡便に構成できる。また、圧電素子として、スタックタイプの積層型圧電素子61を用いて、再生音信号により積層方向に沿って伸縮振動させ、その伸縮振動を接触面150に伝達するので、接触面150に対する伸縮方向(変形方向)の振動伝達効率が良く、接触面150を効率良く振動させることができる。しかも、キャップ63を介して積層型圧電素子61を接触面150に押圧接触させるので、積層型圧電素子61の破損も防止できる。
According to the
また、本実施の形態に係る音発生器10は、主として積層型圧電素子61の振動を直接的に接触面150に伝達させることができるため、圧電素子の振動を他の弾性体に伝える従来技術と異なり、音を発生させる際に他の弾性体が振動可能な高周波側の限界周波数に依存することがない。なお、他の弾性体が振動可能な高周波側の限界周波数は、他の弾性体が圧電素子により変形させられてから再度変形可能な状態に戻るまでの時間のうち最も短い時間の逆数となる。このことを考慮すると、本実施の形態に係る音発生器10は、積層型圧電素子61の変形により湾曲変形をしない程度の剛性(曲げ強度)を有するものであるとよい。
In addition, since the
また、本実施の形態に係る音発生器10は、永久磁石70の磁力によって圧電振動部60を接触面150に押圧させるので、音発生器10に錘を設けることなく、キャップ63を接触面150に確実に接触させて、圧電振動部60の伸縮振動を接触面150に効率良く伝達することができる。したがって、音発生器10の重量を、例えば100g程度と軽量化することができる。しかも、音発生器10は磁力によって接触面に吸着されるので、接触面が磁性体を有していれば、図11(a)に示すように接触面150が平面の場合に限らず、図11(b)に示すように接触面150が垂直面の場合にも吸着させることができるとともに、傾斜面の場合にも吸着させることができる。したがって、室内においては、例えばキッチンの磁性を有するシンクや冷蔵庫のドアや側面等に吸着させて利用することができる。また、室外においては、例えば駐車中の車のボンネット等の車体に吸着させて利用することもでき、利便性及び汎用性を向上することができる。
In addition, since the
ここで、永久磁石70による吸着力は、図11(b)に示したように垂直な接触面150に吸着させた場合にも、接触面150に確実に振動を伝達できるように設定される。例えば音発生器10の重量が100gの場合、接触面150への吸着率を75%、垂直すべりを25%とすると、永久磁石70として、0.533kgf以上の吸着力を有するものを装着するとよい。したがって、例えばネオジウム磁石を用いる場合は、例えば縦×横×厚さの寸法が4mm×4mm×4mmの立方体形状のものを装着するとよい。この場合、0.628kgfの吸着力が得られる。
Here, the attracting force by the
(第2実施の形態)
図12は、本発明の第2実施の形態に係る音発生システムの説明図である。本実施の形態に係る音発生システムは、第1実施の形態で説明した音発生器10と、音発生器10の永久磁石70に磁気的に吸着可能な磁性部材からなる板状の振動伝達部材160とを備える。すなわち、音発生器10は、接触面に磁気的に吸着させて使用されるものであるため、接触面を構成する部材が磁性を有する必要がある。しかし、ユーザが所望する音発生器10の載置面170は、非磁性部材からなる場合もある。
(Second Embodiment)
FIG. 12 is an explanatory diagram of a sound generation system according to the second embodiment of the present invention. The sound generation system according to the present embodiment is a plate-shaped vibration transmission member that includes the
本実施の形態に係る音発生システムは、ユーザが所望する載置面170が非磁性体部材からなる場合でも、当該載置面170上に音発生器10を載置して、載置面170から音を発生できるようにしたものである。そのため、本実施の形態に係る音発生システムでは、音発生器10を振動伝達部材160に吸着させることで、載置面170上に振動伝達部材160を介して音発生器10を載置する。これにより、音発生器10の圧電振動部60の振動を、振動伝達部材160を介して載置面170に伝達して該載置面170から音を発生させる。
The sound generation system according to the present embodiment places the
振動伝達部材160は、鉄、ケイ素鋼等の公知の磁性材料からなる。振動伝達部材160は、全体に非磁性のコーティングが施されていても、施されていなくてもよい。また、振動伝達部材160は、永久磁石70の全てが吸着できて、圧電振動部60の振動を載置面170に確実に伝達できれば、任意の形状、大きさ、厚さとすることができるが、形状及び大きさは筐体20の底面20bとほぼ同じ形状及び大きさとするのが見た目もよい。また、振動伝達部材160は、載置面170と接する側の面を平面として載置面170に面接触させるようにしてもよいし、載置面170と接する側の面に3個以上の複数の突起を形成して載置面170に点接触させるようにしてもよい。
The
本実施の形態に係る音発生システムによると、ユーザが所望する載置面170が非磁性体部材からなる場合でも、載置面170上に振動伝達部材160を介して音発生器10を載置することにより、該載置面170から音を発生させることができる。
According to the sound generation system according to the present embodiment, the
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、圧電振動部60を保持部100に対して固定する構造は、図5に示した構造に限られない。例えば、図13(a)〜(c)に示すように、圧電振動部60を保持部100に保持してもよい。図13(a)に示す保持部100は、底面20bに開口する幅広のスリット101aと、該スリット101aに連続する幅狭のスリット101bとを有する。積層型圧電素子61は、一端部が幅狭のスリット101bに配置されて側面が接着剤102を介してスリット101bに固定される。また、幅広のスリット101aには、積層型圧電素子61との隙間に、積層型圧電素子61の伸縮動作の妨げとならないシリコーンゴムやゲル等の充填剤103が充填される。このように圧電振動部60を保持部100に保持すれば、Oリング等の防水パッキンを用いることなく、音発生器10をより確実に防水することができる。また、積層型圧電素子61の側面20aから突出する部分に絶縁性のキャップを被せることにより、積層型圧電素子61の絶縁も確実に行うことができる。
In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Many deformation | transformation or a change is possible. For example, the structure for fixing the piezoelectric vibrating
図13(b)に示す保持部100は、底面20bに向けて拡開するテーパ状スリット101cと、該テーパ状スリット101cに連続する幅狭のスリット101dとを有する。積層型圧電素子61は、一端部が幅狭のスリット101dに配置されて側面が接着剤102を介してスリット101dに固定される。また、テーパ状スリット101cには、積層型圧電素子61との隙間に、積層型圧電素子61の伸縮動作の妨げとならないシリコーンゴムやゲル等の充填剤103が充填される。このように構成すれば、図13(a)の保持部100と同様の効果が得られる他、テーパ状スリット101cを有しているので、積層型圧電素子61の保持部100への組み付けが容易にできる利点がある。
The holding
図13(c)に示す保持部100は、上記実施の形態と同様に、一様な幅のスリット101を有するが、積層型圧電素子61は、一端部側の端面が接着剤102を介してスリット101に固定されている。また、スリット101内で積層型圧電素子61の適宜の箇所には、防水用のOリング62が配置されている。このような積層型圧電素子61の保持態様は、特に、積層型圧電素子61が、図4に示したように、リード線の接続部が側面電極に形成されている場合に、リード線の引き回し等の点で有利となる。
The holding
また、上記実施の形態や図13(a)〜(c)の変形例において、圧電振動部60は、キャップ63を省略し、積層型圧電素子61の先端面を直接、あるいは絶縁部材等からなる振動伝達部材を介して接触面に接触させてもよい。また、圧電素子は、上述したスタックタイプの積層型圧電素子に限らず、ユニモルフ、バイモルフあるいは積層型バイモルフ素子を用いてもよい。図14は、バイモルフを用いた場合の要部の概略構成を示す図である。バイモルフ65は、長尺の矩形状をなし、筐体20の側面20aに一方の表面65aが露出して長尺の両端部が保持部100に保持される。保持部100は、バイモルフ65を保持する開口部101eを有し、開口部101eのバイモルフ65の裏面65b側の内面が湾曲して形成される。かかる構成によれば、筐体20が接触面に磁気的に吸着されると、バイモルフ65が接触面を磁力により押圧する。この状態で、バイモルフ65を再生音信号により駆動すると、バイモルフ65が屈曲(湾曲)振動する。これにより、バイモルフ65の振動が接触面に伝達されて、接触面が振動スピーカとして機能して接触面から再生音が発生する。なお、バイモルフ65の表面65aには、ポリウレタン等の被覆層が形成されていてもよい。また、バイモルフ65は、接触面を直接押圧するようにしてもよいし、バイモルフ65の表面65aに中継部材を接合して、該中継部材を介して接触面を押圧するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment and the modified examples of FIGS. 13A to 13C, the
更に、図7において、信号処理回路121と昇圧回路122との間に、LPF123と同様の特性を有するLPFを設けてもよい。また、図7において、LPF123の機能を信号処理回路121のイコライザ等に持たせて、LPF123を省略してもよい。
Further, in FIG. 7, an LPF having the same characteristics as the
また、筺体20を吸着させる永久磁石は4個に限らず、任意の個数とすることができる。例えば図15(a)に示すように、底蓋22の両側で圧電振動部60に関して対称な位置に2個の棒状の永久磁石71を装着してもよい。この場合、第1実施の形態で説明したと同様に、音発生器10の重量が100gで、垂直な接触面に吸着させた場合に0.533kgf以上の吸着力を得るには、例えばフェライト磁石を用いる場合、縦×横×厚さの寸法が22mm×22mm×5mmの四角柱状のものを装着するとよい。この場合、0.535kgfの吸着力が得られる。また、図15(b)に示すように外形が四角形状で中空状の1個の永久磁石72を、中空の中心部に圧電振動部60が位置するように装着してもよいし、図15(c)に示すようにリング状の1個の永久磁石73を、中空の中心部に圧電振動部60が位置するように装着してもよい。また、筐体20の底面20bに、圧電振動部60に関して対称な位置関係で3個の永久磁石を装着して、音発生器10を接触面に3点で吸着させるようにしてもよい。
Further, the number of permanent magnets for attracting the
さらに、永久磁石は、筐体20の底面20bに露出して装着することなく、底蓋22の内側すなわち筐体20の内部に装着してもよい。この場合、底面20bには、圧電振動部60の突出量に応じて適当な厚さの非磁性体又は磁性体のスペーサを設けるとよい。また、音発生器10は、永久磁石に限らず、面ファスナ等の公知の剥離可能な接着部材により接触面に保持するようにして、圧電振動部60の振動を接触面に伝達するようにしてもよい。
Further, the permanent magnet may be mounted inside the
また、上記実施の形態の説明では、積層型圧電素子の他端部には、キャップが挿入されているとして説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではない。例えば、積層型圧電素子の他端部にこのようなキャップを用いないとしても良い。 In the description of the above embodiment, it has been described that a cap is inserted into the other end of the multilayer piezoelectric element, but the present invention is not limited to such a case. For example, such a cap may not be used at the other end of the multilayer piezoelectric element.
また、上記実施の形態の説明では、積層型圧電素子は、筐体の保持部のスリットに接着剤(例えば、エポキシ樹脂)を介して固定されるとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではない。例えば、接着剤に代えて、シリコンゴム等の弾性体に、例えばスリットを開けて、素子を押し込んで固定する方法を採用しても良い。 Further, in the description of the above embodiment, the laminated piezoelectric element is fixed to the slit of the holding portion of the housing via an adhesive (for example, epoxy resin). It is not limited. For example, instead of the adhesive, a method may be adopted in which, for example, a slit is formed in an elastic body such as silicon rubber, and the element is pushed in and fixed.
また、上記各実施の形態、変形例及び変更例は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜任意に組み合わせて実施することができる。 In addition, the above-described embodiments, modifications, and modifications can be appropriately combined as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
10 音発生器
20 筐体
20a 側面
20b 底面
30 ライン入力部
40 充電用DC入力端子
60 圧電振動部
61 積層型圧電素子(圧電素子)
62 Oリング
63 キャップ
70 永久磁石
100 保持部
101 スリット
102 接着剤
110 無線部
120 圧電素子駆動部
121 信号処理回路
122 昇圧回路
123 ローパスフィルタ(LPF)
130 制御部
150 接触面
160 振動伝達部材
170 載置面
DESCRIPTION OF
62 O-
130
Claims (14)
永久磁石と、を備え、
前記永久磁石の磁力により前記圧電振動部が接触面に押圧された状態で、前記積層型圧電素子に音信号を印加することで該積層型圧電素子が変形して前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の変形に基づく、該圧電振動部を収容する筐体の撓み変形により前記接触面を振動させて該接触面から音を発生させる、
音発生器。 A piezoelectric vibration part having a laminated piezoelectric element that expands and contracts along the lamination direction;
A permanent magnet,
In a state where the piezoelectric vibration part is pressed against the contact surface by the magnetic force of the permanent magnet, applying the sound signal to the multilayer piezoelectric element deforms the multilayer piezoelectric element to deform the piezoelectric vibration part, Based on the deformation of the piezoelectric vibration part, the contact surface is vibrated by a bending deformation of a housing that accommodates the piezoelectric vibration part, and a sound is generated from the contact surface.
Sound generator.
前記積層型圧電素子の前記積層方向における前記音発生器の内部側の端部が接着剤を介して前記保持部に固定され、前記圧電振動部の前記積層方向における前記端部と反対側の端部が前記接触面に接触する、
請求項1に記載の音発生器。 A holding portion for storing and holding the piezoelectric vibrating portion;
An end on the inner side of the sound generator in the stacking direction of the stacked piezoelectric element is fixed to the holding unit via an adhesive, and an end opposite to the end in the stacking direction of the piezoelectric vibrating unit parts are you in contact with the contact surface,
The sound generator according to claim 1.
請求項1に記載の音発生器。 The piezoelectric vibration unit includes a covering member made of soft plastic that transmits vibration due to deformation of the multilayer piezoelectric element to the contact surface to vibrate the contact surface.
The sound generator according to claim 1.
請求項1に記載の音発生器。 The sound signal is a signal in which at least a part of a frequency component higher than a predetermined threshold is cut or attenuated.
The sound generator according to claim 1.
請求項4に記載の音発生器。 The sound signal is a signal whose attenuation rate increases gradually or stepwise as the frequency becomes higher than the predetermined threshold.
The sound generator according to claim 4.
請求項4に記載の音発生器。 The sound signal is a signal in which at least part of a frequency component higher than the predetermined threshold is cut or attenuated by a filter.
The sound generator according to claim 4.
前記積層型圧電素子の前記積層方向と垂直な面の全域が前記保持部から外部へ突出する、
請求項1に記載の音発生器。 A holding portion for storing and holding the piezoelectric vibrating portion;
The whole area of the surface perpendicular to the stacking direction of the stacked piezoelectric element protrudes from the holding portion,
The sound generator according to claim 1.
前記音信号は、前記無線部による受信信号に基づいて生成される、
請求項1に記載の音発生器。 It further includes a radio unit,
The sound signal is generated based on a reception signal by the wireless unit.
The sound generator according to claim 1.
前記音信号は、前記ライン入力部に入力されるライン入力信号に基づいて生成される、
請求項1に記載の音発生器。 A line input unit;
The sound signal is generated based on a line input signal input to the line input unit.
The sound generator according to claim 1.
請求項1に記載の音発生器。 One or a plurality of the permanent magnets are arranged in a symmetric positional relationship with respect to the contact portion of the piezoelectric vibrating portion with respect to the contact surface in a plane orthogonal to the deformation direction of the piezoelectric vibrating portion.
The sound generator according to claim 1.
請求項1に記載の音発生器。 The permanent magnet is magnetized in the deformation direction of the piezoelectric vibrating part,
The sound generator according to claim 1.
請求項1に記載の音発生器。 The permanent magnet is magnetized in a direction orthogonal to the deformation direction of the piezoelectric vibration part,
The sound generator according to claim 1.
請求項1に記載の音発生器。 The contact surface is a mounting surface on which the sound generator is mounted.
The sound generator according to claim 1.
前記永久磁石に磁気的に吸着可能な振動伝達部材と、を備え、
前記振動伝達部材が載置面に載置されて前記永久磁石の磁力により前記圧電振動部が前記振動伝達部材の接触面に押圧された状態で、前記積層型圧電素子に音信号を印加することで該積層型圧電素子が変形して前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の変形に基づく、該圧電振動部を収容する筐体の撓み変形により前記振動伝達部材を介して前記載置面を振動させて該載置面から音を発生させる、
音発生システム。 The sound generator according to any one of claims 1 to 12,
A vibration transmission member that can be magnetically attracted to the permanent magnet,
Applying a sound signal to the multi-layer piezoelectric element in a state where the vibration transmitting member is placed on a placement surface and the piezoelectric vibrating portion is pressed against the contact surface of the vibration transmitting member by the magnetic force of the permanent magnet. The multilayer piezoelectric element is deformed to deform the piezoelectric vibration part, and the piezoelectric vibration part is deformed to deform the piezoelectric vibration part based on the deformation of the housing that houses the piezoelectric vibration part. Vibrating the surface to generate sound from the mounting surface,
Sound generation system.
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