JPH0258914A - 圧電共振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、例えばフィルタやトラップあるいはディスク
リミネータとして使用される圧電共振装置の改良に関し
、特に周波数調整が可能な構造を備えたものに関する。

〔従来の技術〕

第２図は、従来の圧電共振装置の１例を示す略図的斜視
図である。圧電共振装置１では、矢印Ｐで示す方向に分
極処理された圧電セラミック板２の両生面に電極３，４
が形成されている。［極３４は、それぞれ、圧電セラミ
ック板２の両生面上において対向する端縁から中央領域
に延ばされて形成されており、該中央領域部分で圧電セ
ラミック板２を介して表裏対向するように形成されてい
る。５，６は引出し端子を示し、該引出し端子５゜６か
ら電圧を印加することにより、電極３と電極４とが重な
り合う中央領域において厚みすベリ振動が発生し、かつ
該碩域内に閉込められる。

なお、圧電共振装置１では、電極３と電極４との重なり
合っている振動領域近傍に空隙を残した状態で、全体が
２点鎖線Ａで示す外装樹脂に被覆されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕圧電共振装置１
の周波数は、使用する圧電セラミック板２を構成する材
料や、圧電セラミック板２および電極３．４の形状等に
より変わる。従って、所望の共振周波数の圧電共振装置
ｌを構成するには、圧電セラミック板２を構成する圧電
材料の組成や、圧電セラミック板２及び電極３，４の形
状を変更すればよい。

しかしながら、−旦外装樹脂により被覆して圧電共振装
置１を製作した後には、共振周波数を調整することはで
きない。すなわら、回路基板等に実装した状態で共振周
波数が所望の共振周波数から外れている場合、その調整
を行うことはもはや不可能であった。また、スイープ発
振動作を行わせることもできなかった。

よって、本発明の目的は、共振周波数を可変し得る構造
を備えたエネルギ閉込め型の圧′１「共振装置を提供す
ることにある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明の圧電共振装置は圧電体の厚みすベリ振動を利用
したエネルギ閉込め型の圧電共振ユニットと、この圧電
共振ユニットを収納するケースとを備えるものにおいて
、 圧電体の分極方向を含む平面方向に該圧電体に応力を加
えるための手段が、ケースと圧電体とに関連して設けら
れていることを特徴とする。

圧電体に応力を加える手段としては、螺子をケースに取
付け、外部から操作することにより、螺子の先端をケー
ス内の圧電共振ユニットに当接させて力を加えるもの、
電圧を印加することにより伸び縮みする圧電アクチュエ
ータをケース内壁と圧電共振ユニットとの間に配置した
もの、あるいは圧電アクチュエータに代えて熱膨張率の
大きな材料を配置し、外部から通電させるもの等、種々
のものを用いることができる。

〔作用〕

本発明は、ｊＩみすベリ振動を利用するに際し、圧電体
に分極方向を含む平面方向に力を加えた場合、第３図に
示すように、その共振周波数が加えられる力の大きさに
よって変化するこ七にＲＵ４して成されたものである。

すなわち、第３図に示すように、分極軸に平行に圧縮応
力を加えた場合、圧電共振ユニットの共振周波数は応力
の増加と共に上昇することが６育かめられている。

本発明では、上記のような圧電体に応力を加える手段が
ケースと圧電体とに関連して設けられているので、加え
る応力の大きさを調整することにより共振周波数が調整
される。

〔実施例の説明〕

第１図は、本発明の一実施例の圧電共振装置の断面図で
ある。本実施例の圧電共振装置１１では、合成用脂より
なるケース１２内に、厚みすベリ振動を利用した圧電共
振ユニット１３が配置されている。圧電共振ユニット１
３は、第２図に示した従来例と同様に、圧電セラミック
仮１４の両生面に電極１５（他方主面側に形成された電
極は図示されず、）を形成することにより構成されてい
る。

特に図示はしないが、圧電セラミック板１４の両生面に
形成された電極１５に外部から電圧を印加するために、
引出しリード線が電極１５及び他方主面側に形成された
電極に、それぞれ、接続される。

また、圧電セラミンク板１４は、図示の矢印Ｐ方向に分
極処理されている。従って、本実施例の圧電共振ユニッ
）１３では、電極１５及び他方主面倒の電極から電圧を
印加することにより中央の振動領域において厚みすベリ
振動が励振され、かつそのエネルギが閉込められる。

ところで、ケース１２は、角筒状のケース本体１２ａと
蓋体１２ｂからなり、両者が接着剤により接合されてい
る。そして、ケース本体１２ａの一方の内側壁には、圧
電共振ユニット１３に向かって突出部１２ｃが設けられ
ている。

他方、蓋体１２ｂには、中央に螺子孔が形成されており
、該螺子孔を通して螺子Ｉ６がケース１２内に延びるよ
うに取付けられている。

本実施例では、この螺子Ｉ６の先端を圧電セラミック板
１４に圧接させることにより、圧電セラミンク板１４の
分極方向■）に平行に圧電セラミック仮１４に応力が加
えられる。従って、ケース１２外で螺子１６を回転させ
ることにより、圧電体Ｉ４に加わる応力を変化さヒ゛る
ことかでき、それによって第３図に示したように共振周
波数を変化させることができる。

よって、第１図実施例の圧電共振装置１１では、回路基
板等に実装した状態で所望の共振周波数を得るように、
その共振周波数を調整することが可能とされている。

第１図実施例では、圧電体に応力を加える手段として螺
子１６を用いていたが、他の構造を採用することも可能
であり、そのような構造例を第４図〜第６図を参照して
説明する。

第４図実施例では、圧電共振ユニッ）１３を構成する圧
電セラミンク板１４の一方端が、ケース１２の内側壁に
形成された突出部１２ｃに突設された状態で収納されて
いる。

さらに、圧電セラミンク板１４の他方端とケース１２の
蓋体１２ｂの内壁との間に積層型の圧電アクチュエータ
２６が配置されている。この圧電アクチュエータ２６は
、圧電セラミック層を介して交互に重なり合う複数の内
部電極を有し、外部から電圧を印加することにより内部
電極の重なり合う方向に伸び縮みするように構成されて
いる。

従って、外部から電圧を印加することにより、圧電アク
チュエータ２６を伸びあるいは縮ま一已、圧電セラミッ
ク板１４に圧縮応力を加えることが可能とされている。

本実施例では、この圧電アクチュエータ２６に加えられ
る電圧の大きさを変化させることにより、圧電セラミッ
ク板１４に加えられる圧縮応力を調整することができ、
それによって共振周波数を調整することが可能である。

なお、圧電アクチュエータ２６としては、図示のような
積層型のものに限らず、他の構造及び形状のものも用い
得ることを指摘しておく。

第５図は、本発明の第３の実施例の断面図である。圧電
セラミック板１４に応力を加える手段として、熱膨張率
の大きな材料より成る応力付加材３６が、圧電セラミッ
ク板！４の一方端とケース１２の蓋体１２ｂの内壁との
間に配置されている。

応力付加材３６には、略図的に示すようにリード線３７
ａ、３７ｂが接続され、外部に引出されている。ここで
は、リード線３７ａ、３７ｂから応力付加材３６に通電
することにより、応力付加材３６を膨張させ、それによ
って圧電セラミツク板１４に応力を加えることが可能と
されている。よって、通電量をコントロールすることに
より、所望の圧縮応力を圧電セラミック板１４に加える
ことができる。

第６図は、本発明の第４の実施例を示す断面図である。

ケース本体１２ａの内側壁に、外部応力を加゛えること
により変形され得る程度の剛性を有する突出部４６ａが
形成されている。圧電共振ユニット１３を構成する圧電
セラミツク板１４は、この第１の突出部４６ａに当接し
た状態に配置されており、蓋体１２ｂ側の内壁に形成さ
れた突出部４６ｂと、上記突出部４６ａとの間で僅かに
押圧された状態でケース１２内に保持されている。

そして、本実施例では、回路基板等に実装した状態であ
るいは圧電共振装置を製造する工程において、ケース１
２の側方から圧縮応力を加えることにより圧電セラミン
ク板１４の長さ方向に圧縮応力を加えることが可能とさ
れている。

すなわち、第１の突出部４６ａを外部からの変形手段、
例えばピンを用いて変形させる。その結果、第１の突出
部４６ａが変形されることによる応力が圧電セラミック
板１４の長さ方向に加わることになる。よって、この第
１の突出部４６ａが変形されることにより生じる圧縮応
力により、圧電共振ユニッ）１３の共振周波数を変化さ
せることができる。

本実施例は、第１の突出部４６ａを変形させることによ
り生じる応力を利用するものであるため、第１の突出部
４６ａを変形させた後には、再度共振周波数を調整する
ことはできない。

しかしながら、第１の突出部４６ａを変形することによ
り、当初の共振周波数と異なる第２の値の共振周波数に
変化させることができるため、半固定型の周波数調整を
行うことができる。

なお、上述してきた実施例では、ケース１２のケース本
体１２ａの開口を閉成する蓋体１２ｂ側に圧電セラミッ
ク板１４に圧縮応力を加える手段を講じていたが、蓋体
２１ｂが設けられる側と反対側の端部に該手段を設けて
もよく、あるいは双方において設けてもよいことは言う
までもない。

また、圧電共振ユニシトについても、図示のような圧電
セラミック板１４の両主面において対向する端縁から中
央領域に延びる電極を形成したものに限らない。例えば
、第７図に斜視図で示すように、矩形の圧電セラミック
板５４の両主面中央領域に重なり合う円形の振動電極５
５．５６を形成し、該振動電極５５．５６から対向する
端縁に引出される引出し段５７．５８を有する圧電共振
ユニットを用いることも可能である。

なお、この構造において、分極方向は図示の矢印１）、
またはＰ２の何れの方向であってもよく、何れの場合に
もＩｆみすベリ振動を利用することができる。

また、上述してきた各実施例のように単板の圧電セラミ
ック板の両主面に電極を形成したものに限らず、積層型
のエネルギ閉込め型圧電共振ユニットを用いる場合にも
、本発明を適用することができることを指摘しておく。

さらに、圧電共振ユニットは、圧電セラミック板を用い
たものに限らず、他の圧電性単結晶や圧電薄膜を用いた
もの等種々の圧電材料より構成することができる。

〔発明の効果〕 以上のように、本発明では、圧電体の厚みすベリ振動を
利用したエネルギ閉込め型の圧電共振装置において、圧
電体の分極方向を含む平面内の方向に該圧電体の応力を
加えるための手段が、ケースと圧電体とに関連して設け
られているので、該応力を調整することにより圧電共振
ユニットの共振周波数を変化させることができる。従っ
て、従来は組立て後や、回路基板等に実装した後に共振
周波数を調整することは不可能であったが、本発明の構
造では、製作後に、あるいは回路基板等に実装した後に
エネルギ閉込め型の圧電共振装置の共振周波数を変化さ
せることができる。よって、後調整により所望の共振周
波数に５１！整することができるので、圧電共振装置の
交換や種々の共振周波数の圧電共振装置を用意するとい
った煩雑な作業を省略することが＋ＩＪ能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来例の
断面図、第３図は圧電体に加えられる応力と共振周波数
との関係を示す図、第４図は本発明の第２の実施例の圧
電共振装置を示す断面図、第５図は第３の実施例の圧電
共振装置を示す断面図、第６圓は第４の実施例を示す断
面図、第７図は用い得る圧電共振ユニットの他の例を説
明するための斜視図である。 図において、Ｉｆは圧電共振装置、１２はケース、１３
は圧電共振ユニット、１４は圧電セラミンク板、１６は
圧電体に応力を付加する手段としての螺子、２６は圧電
体に応力を付加するＪ−段としての圧電アクチエエータ
、３６は圧゛重体に応力を付加する応力付加材、４６ａ
は圧電体に応力を付加する手段としての第１の突出部を
示す。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧電体の厚みすベリ振動を利用したエネルギ閉込め型の
   圧電共振ユニットと、 前記圧電共振ユニットを収納するケースとを備えた圧電
   共振装置において、 前記圧電体の分極方向を含む平面方向に前記圧電体に応
   力を加えるための手段が、前記ケースと前記圧電体とに
   関連して設けられていることを特徴とする、圧電共振装
   置。