JPH09135496A - 圧電形電気音響装置 - Google Patents
圧電形電気音響装置Info
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- JPH09135496A JPH09135496A JP7268595A JP26859595A JPH09135496A JP H09135496 A JPH09135496 A JP H09135496A JP 7268595 A JP7268595 A JP 7268595A JP 26859595 A JP26859595 A JP 26859595A JP H09135496 A JPH09135496 A JP H09135496A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0611—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile
- B06B1/0618—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile of piezo- and non-piezoelectric elements, e.g. 'Tonpilz'
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
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- Acoustics & Sound (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の圧電スピーカの諸欠点を解消した超小
型、高忠実度の圧電形電気音響装置を開発することであ
る。 【解決手段】 （ａ）離隔されている第１の金属板およ
び第２の金属板と、（ｂ）前記第１の金属板と前記第２
の金属板の間に挟まれた少なくとも１つの減衰板と、
（ｃ）前記減衰板の反対側で前記第１の金属板と（ｄ）
前記第２の金属板に取り付けられた第１の圧電円板と第
２の圧電円板と、を備える薄い高忠実度の圧電形電気音
響装置を開示する。金属合金板と圧電円板はワニス塗り
線を介してそれぞれ接続される。それらの改良した圧電
スピーカはスペース特に厚さがしばしば狭く、高忠実度
の超小型スピーカが非常に望まれる、ノート型パーソナ
ル・コンピュータ、電子辞書パーソナル・デジタル支援
器、電子Ｒｏｌｏｄｅｘｅｓ（商標）などの携帯型電子
装置に使用できるので最も有利である。
型、高忠実度の圧電形電気音響装置を開発することであ
る。 【解決手段】 （ａ）離隔されている第１の金属板およ
び第２の金属板と、（ｂ）前記第１の金属板と前記第２
の金属板の間に挟まれた少なくとも１つの減衰板と、
（ｃ）前記減衰板の反対側で前記第１の金属板と（ｄ）
前記第２の金属板に取り付けられた第１の圧電円板と第
２の圧電円板と、を備える薄い高忠実度の圧電形電気音
響装置を開示する。金属合金板と圧電円板はワニス塗り
線を介してそれぞれ接続される。それらの改良した圧電
スピーカはスペース特に厚さがしばしば狭く、高忠実度
の超小型スピーカが非常に望まれる、ノート型パーソナ
ル・コンピュータ、電子辞書パーソナル・デジタル支援
器、電子Ｒｏｌｏｄｅｘｅｓ（商標）などの携帯型電子
装置に使用できるので最も有利である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電形電気音響装置
およびそれを製造する方法に関するものである。更に詳
しくいえば、本発明は、忠実度が高く、電力消費量が少
なく、電磁妨害を受けにくい超小型フルレンジ圧電スピ
ーカ、およびそれの製造方法に関するものである。本発
明で開示する圧電スピーカは、スペースがしばしば狭
く、高忠実度の超小型スピーカが非常に望まれる、ノー
ト型パーソナル・コンピュータ、電子辞書、パーソナル
・デジタル支援器具、電子Ｒｏｌｏｄｅｘｅｓ（商標）
などの携帯型電子装置に使用できるので最も有利であ
る。
およびそれを製造する方法に関するものである。更に詳
しくいえば、本発明は、忠実度が高く、電力消費量が少
なく、電磁妨害を受けにくい超小型フルレンジ圧電スピ
ーカ、およびそれの製造方法に関するものである。本発
明で開示する圧電スピーカは、スペースがしばしば狭
く、高忠実度の超小型スピーカが非常に望まれる、ノー
ト型パーソナル・コンピュータ、電子辞書、パーソナル
・デジタル支援器具、電子Ｒｏｌｏｄｅｘｅｓ（商標）
などの携帯型電子装置に使用できるので最も有利であ
る。
【０００２】
【従来の技術】オーディオ機能を持つ小型携帯用電子装
置、とくにノート型パーソナル・コンピュータ、電子辞
書、パーソナル・デジタル支援器、電子Ｒｏｌｏｄｅｘ
ｅｓ（商標）等がますます一般的になるにつれて、音質
が向上した超小型スピーカに対する消費者の需要が増大
してきている。圧電スピーカはスピーカの寸法、とくに
厚さ、を非常に小さくでき、消費電力を非常に少なくで
きるが、忠実度が非常に低くなり、それから発生される
音の質は望まれる音質よりはるかに悪い。従来は、した
がって圧電スピーカは、音質が重要ではない、警報、玩
具などの安い末端製品にのみ使用されている。音質を向
上させるためには、従来の大型電磁スピーカに頼らなけ
ればならないが、そのようなスピーカは電力消費量が大
きく、電磁妨害を受けやすいという問題にしばしば悩ま
せられる。したがって、音質が良く、電力消費量が少な
い改良した超小型スピーカ（薄いことが最も重要であ
る）を開発することに対する強い希望が存在する。
置、とくにノート型パーソナル・コンピュータ、電子辞
書、パーソナル・デジタル支援器、電子Ｒｏｌｏｄｅｘ
ｅｓ（商標）等がますます一般的になるにつれて、音質
が向上した超小型スピーカに対する消費者の需要が増大
してきている。圧電スピーカはスピーカの寸法、とくに
厚さ、を非常に小さくでき、消費電力を非常に少なくで
きるが、忠実度が非常に低くなり、それから発生される
音の質は望まれる音質よりはるかに悪い。従来は、した
がって圧電スピーカは、音質が重要ではない、警報、玩
具などの安い末端製品にのみ使用されている。音質を向
上させるためには、従来の大型電磁スピーカに頼らなけ
ればならないが、そのようなスピーカは電力消費量が大
きく、電磁妨害を受けやすいという問題にしばしば悩ま
せられる。したがって、音質が良く、電力消費量が少な
い改良した超小型スピーカ（薄いことが最も重要であ
る）を開発することに対する強い希望が存在する。
【０００３】米国特許第４０２９１７１号には電気音響
装置に使用するための粘弾性を有するダイヤフラムが開
示されている。その内容を参照により本明細書に合併す
る。粘弾性ダイヤフラムは弾性率が１００００Ｋｇ／ｃ
ｍ2 以上である箔の層を少なくとも１つ有する。上記米
国特許に開示されている電気音響装置は平らな多層スピ
ーカであって、ポット磁石と、ムービングコイル等を含
み、比較的大型で、とくに比較的厚く、電磁妨害を受け
易い従来のほとんどのスピーカに類似している。
装置に使用するための粘弾性を有するダイヤフラムが開
示されている。その内容を参照により本明細書に合併す
る。粘弾性ダイヤフラムは弾性率が１００００Ｋｇ／ｃ
ｍ2 以上である箔の層を少なくとも１つ有する。上記米
国特許に開示されている電気音響装置は平らな多層スピ
ーカであって、ポット磁石と、ムービングコイル等を含
み、比較的大型で、とくに比較的厚く、電磁妨害を受け
易い従来のほとんどのスピーカに類似している。
【０００４】その内容を参照により本明細書に合併す
る。米国特許第４４３９６４０号には、薄い板状であっ
て、音響発生部分に圧電セラミック板を用いる圧電スピ
ーカが開示されている。この第４４３９６４０号米国特
許には、（１）枠の間に張られたダイヤフラムと、
（２）金属板と、その金属板に接合されて圧電形単一構
造を構成する圧電板とを備えた音響発生器との、圧電ス
ピーカの主な部品を記述している。音響発生器はダイヤ
フラムに結合される。従来の部品に加えて、この第４４
３９６４０号米国特許に開示されている圧電スピーカ
は、ダイヤフラムのＱ値より低いＱ値を有する材料で製
作され、ダイヤフラムの直径にほぼ等しい直径を持つ円
板形の膜も含む。ダイヤフラムと、膜と、圧電セラミッ
ク板とは相互に同心状に接着されて一体部材を形成す
る。この一体部材では圧電セラミック板は一体部材の外
側に配置される。一体部材はそれの外周部が枠に支持さ
れる。第４４３９６４０号米国特許に開示されている電
気音響装置に対して加えられた改良は、ムービングコイ
ル型スピーカの音質に匹敵する音質を提供できず、した
がって、高級ステレオ市場の要求に応えられない。
る。米国特許第４４３９６４０号には、薄い板状であっ
て、音響発生部分に圧電セラミック板を用いる圧電スピ
ーカが開示されている。この第４４３９６４０号米国特
許には、（１）枠の間に張られたダイヤフラムと、
（２）金属板と、その金属板に接合されて圧電形単一構
造を構成する圧電板とを備えた音響発生器との、圧電ス
ピーカの主な部品を記述している。音響発生器はダイヤ
フラムに結合される。従来の部品に加えて、この第４４
３９６４０号米国特許に開示されている圧電スピーカ
は、ダイヤフラムのＱ値より低いＱ値を有する材料で製
作され、ダイヤフラムの直径にほぼ等しい直径を持つ円
板形の膜も含む。ダイヤフラムと、膜と、圧電セラミッ
ク板とは相互に同心状に接着されて一体部材を形成す
る。この一体部材では圧電セラミック板は一体部材の外
側に配置される。一体部材はそれの外周部が枠に支持さ
れる。第４４３９６４０号米国特許に開示されている電
気音響装置に対して加えられた改良は、ムービングコイ
ル型スピーカの音質に匹敵する音質を提供できず、した
がって、高級ステレオ市場の要求に応えられない。
【０００５】その内容を参照により本明細書に合併す
る。米国特許第５０３１２２２号には複数の圧電ドライ
バを用いて平面ダイヤフラムを振動させることによって
音を発生する圧電スピーカが開示されている。圧電ドラ
イバは、異なる主共振周波数を持つ少なくとも２つの群
に分割される。各圧電ドライバは圧電効果によって曲げ
モードで振動する。ダイヤフラムは発泡樹脂板で構成さ
れ、圧電ドライバより大きい複数のスペースが上に形成
される。各スペースには各圧電ドライバが１つ含まれ
る。この第５０３１２２２号米国特許に記載されている
試験の結果は、それに開示されている圧電スピーカの音
質が向上したことを示しているが、寸法が大きすぎると
いう問題が明らかに存在する。
る。米国特許第５０３１２２２号には複数の圧電ドライ
バを用いて平面ダイヤフラムを振動させることによって
音を発生する圧電スピーカが開示されている。圧電ドラ
イバは、異なる主共振周波数を持つ少なくとも２つの群
に分割される。各圧電ドライバは圧電効果によって曲げ
モードで振動する。ダイヤフラムは発泡樹脂板で構成さ
れ、圧電ドライバより大きい複数のスペースが上に形成
される。各スペースには各圧電ドライバが１つ含まれ
る。この第５０３１２２２号米国特許に記載されている
試験の結果は、それに開示されている圧電スピーカの音
質が向上したことを示しているが、寸法が大きすぎると
いう問題が明らかに存在する。
【０００６】その内容を参照により本明細書に合併す
る。米国特許第５１９６７５５号には、プラスチックコ
ンパウンドまたはゴムコンパウンド中に埋め込まれた個
々の屈曲伝達形圧電素子を複数個含む、電気信号を空気
中または水中で音に変換する音響変換器が開示されてい
る。各圧電ドライバ素子は支持部材と、この支持部材に
ゆるく接合されて、板の間にスペースを形成する一対の
導電板と、各板対の少なくとも１つの表面上の一対の圧
電層とを含む。この音響変換器は可撓性材料製のパネル
も含む。そのパネルの内部に圧電ドライバ素子と連結手
段が埋め込まれる。圧電ドライバ素子はプラスチックコ
ンパウンドまたはゴムコンパウンド中に埋め込まなけれ
ばならないから、板の間のスペースは板が振動するため
に必要である。したがって、この第５１９６７５５号米
国特許に開示されている音響変換器の音質は高級ステレ
オ市場の要求に応えるために更に改良することはできな
い。
る。米国特許第５１９６７５５号には、プラスチックコ
ンパウンドまたはゴムコンパウンド中に埋め込まれた個
々の屈曲伝達形圧電素子を複数個含む、電気信号を空気
中または水中で音に変換する音響変換器が開示されてい
る。各圧電ドライバ素子は支持部材と、この支持部材に
ゆるく接合されて、板の間にスペースを形成する一対の
導電板と、各板対の少なくとも１つの表面上の一対の圧
電層とを含む。この音響変換器は可撓性材料製のパネル
も含む。そのパネルの内部に圧電ドライバ素子と連結手
段が埋め込まれる。圧電ドライバ素子はプラスチックコ
ンパウンドまたはゴムコンパウンド中に埋め込まなけれ
ばならないから、板の間のスペースは板が振動するため
に必要である。したがって、この第５１９６７５５号米
国特許に開示されている音響変換器の音質は高級ステレ
オ市場の要求に応えるために更に改良することはできな
い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】圧電スピーカについて
いくらか改良されてはいるが、その改良の結果、寸法が
大きくなったり、消費者の需要を満足させるレベルまで
音質を向上させることはない。したがって、音質が良
く、電力消費量が少ない改良した薄型スピーカに対する
需要が依然として存在する。
いくらか改良されてはいるが、その改良の結果、寸法が
大きくなったり、消費者の需要を満足させるレベルまで
音質を向上させることはない。したがって、音質が良
く、電力消費量が少ない改良した薄型スピーカに対する
需要が依然として存在する。
【０００８】本発明の主な目的は、従来の圧電スピーカ
の諸欠点を解消した超小型、高忠実度の圧電形電気音響
装置を開発することである。更に詳しくいえば、本発明
の主な目的は、非常に薄く製作でき、しかも全周波数範
囲にわたって高い音響忠実度を維持する圧電スピーカを
開発することである。本発明で開示される圧電スピーカ
は優れた音響忠実度を示し、３００Ｈｚから４０ｋＨｚ
の周波数範囲にわたって忠実度の損失（すなわち、非忠
実性）が１％より低く、リップルが±５ｄＢより低い。
本発明の圧電スピーカは、直径が約２０ｍｍで、厚さが
約２ｍｍを超えないほど小型に製作でき、電磁妨害に強
い。したがって、この圧電スピーカはノート型パーソナ
ル・コンピュータ、電子辞書、パーソナル・デジタル支
援器、電子Ｒｏｌｏｄｅｘｅｓ（商標）等の携帯型電子
機器で、大きなスペースを占めることなしに優れた音響
性能を発揮するために、最も有利に使用できる。
の諸欠点を解消した超小型、高忠実度の圧電形電気音響
装置を開発することである。更に詳しくいえば、本発明
の主な目的は、非常に薄く製作でき、しかも全周波数範
囲にわたって高い音響忠実度を維持する圧電スピーカを
開発することである。本発明で開示される圧電スピーカ
は優れた音響忠実度を示し、３００Ｈｚから４０ｋＨｚ
の周波数範囲にわたって忠実度の損失（すなわち、非忠
実性）が１％より低く、リップルが±５ｄＢより低い。
本発明の圧電スピーカは、直径が約２０ｍｍで、厚さが
約２ｍｍを超えないほど小型に製作でき、電磁妨害に強
い。したがって、この圧電スピーカはノート型パーソナ
ル・コンピュータ、電子辞書、パーソナル・デジタル支
援器、電子Ｒｏｌｏｄｅｘｅｓ（商標）等の携帯型電子
機器で、大きなスペースを占めることなしに優れた音響
性能を発揮するために、最も有利に使用できる。
【０００９】更に、本発明の圧電スピーカは設計が十分
に簡単で、使用部品の数が非常に少なく、製作コストと
製作工程を大幅に減少できる。また更に、本発明は最少
の部品で高忠実度の音を発生できるので、使用済みの電
子製品の廃棄によってもたらされる潜在的な環境汚染を
少なくすることにも非常に貢献する。
に簡単で、使用部品の数が非常に少なく、製作コストと
製作工程を大幅に減少できる。また更に、本発明は最少
の部品で高忠実度の音を発生できるので、使用済みの電
子製品の廃棄によってもたらされる潜在的な環境汚染を
少なくすることにも非常に貢献する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の好適な実
施の形態では、圧電スピーカは圧電素子を含む。この圧
電素子は２組の圧電円板−金属合金円板の組合わせと、
金属合金円板の間にサンドイッチ状に挟まれた減衰板と
を含む。２枚の圧電円板は２枚の金属合金円板のそれぞ
れ上と下に置かれて、それらの圧電円板が金属合金円板
と、金属合金円板の間にサンドイッチ状に挟まれている
減衰板とに対して最も外側の位置に置かれるようにす
る。上側圧電円板と下側圧電円板を電気的に接続するた
めにワニス塗り線が設けられ、２枚の金属合金円板を接
続するために別のワニス塗り線が設けられる。一対の圧
電板及び金属合金円板の一方に電極が設けられ、リード
線にそれぞれ接続される。電極線に電圧を加えることに
よって、本発明の圧電スピーカから高忠実度の音を発生
できる。
施の形態では、圧電スピーカは圧電素子を含む。この圧
電素子は２組の圧電円板−金属合金円板の組合わせと、
金属合金円板の間にサンドイッチ状に挟まれた減衰板と
を含む。２枚の圧電円板は２枚の金属合金円板のそれぞ
れ上と下に置かれて、それらの圧電円板が金属合金円板
と、金属合金円板の間にサンドイッチ状に挟まれている
減衰板とに対して最も外側の位置に置かれるようにす
る。上側圧電円板と下側圧電円板を電気的に接続するた
めにワニス塗り線が設けられ、２枚の金属合金円板を接
続するために別のワニス塗り線が設けられる。一対の圧
電板及び金属合金円板の一方に電極が設けられ、リード
線にそれぞれ接続される。電極線に電圧を加えることに
よって、本発明の圧電スピーカから高忠実度の音を発生
できる。
【００１１】本発明の第２の好適な実施の形態では、圧
電スピーカは圧電素子を有する。この圧電素子は２枚の
金属合金円板と、金属合金円板の間にサンドイッチ状に
挟まれている減衰板と、減衰板の反対側で金属合金円板
の一方に接着された圧電円板とを含む。圧電板と金属合
金円板に電極が設けられる。それらの電極はリード線に
それぞれ接続される。電極線に電圧を加えることによっ
て、本発明の圧電スピーカから高忠実度の音を発生でき
る。
電スピーカは圧電素子を有する。この圧電素子は２枚の
金属合金円板と、金属合金円板の間にサンドイッチ状に
挟まれている減衰板と、減衰板の反対側で金属合金円板
の一方に接着された圧電円板とを含む。圧電板と金属合
金円板に電極が設けられる。それらの電極はリード線に
それぞれ接続される。電極線に電圧を加えることによっ
て、本発明の圧電スピーカから高忠実度の音を発生でき
る。
【００１２】本発明の第１の好適な実施の形態と第２の
好適な実施の形態では、減衰板を、ヤング率が好ましく
は０．２ＧＰａと５ＧＰａの間であるゴム材料またはポ
リマー材料から製作できる。減衰板の損失係数（ｌｏｓ
ｔ ｆａｃｔｏｒ）は０．３と０．６の間、密度は７０
０Ｋｇ／ｍ3 と１１００Ｋｇ／ｍ3 の間であることも好
ましい。金属合金円板のヤング率は７０ＧＰａと４００
ＧＰａの間であることが好ましい。金属合金円板の直径
は減衰板の直径より短いか、それに等しいことが好まし
い。金属合金円板の直径が２０ｍｍと９０ｍｍの間、厚
さが３０μｍと１００μｍの間であることが好ましい。
減衰板の直径は２０ｍｍと１１０ｍｍの間、厚さが３０
μｍと１００μｍの間であることが好ましい。圧電板の
直径は金属合金円板の直径より短いか、それに等しいこ
とが好ましい。圧電板の直径は２０ｍｍと７０ｍｍの
間、厚さが３０μｍと１００μｍの間であることが好ま
しい。
好適な実施の形態では、減衰板を、ヤング率が好ましく
は０．２ＧＰａと５ＧＰａの間であるゴム材料またはポ
リマー材料から製作できる。減衰板の損失係数（ｌｏｓ
ｔ ｆａｃｔｏｒ）は０．３と０．６の間、密度は７０
０Ｋｇ／ｍ3 と１１００Ｋｇ／ｍ3 の間であることも好
ましい。金属合金円板のヤング率は７０ＧＰａと４００
ＧＰａの間であることが好ましい。金属合金円板の直径
は減衰板の直径より短いか、それに等しいことが好まし
い。金属合金円板の直径が２０ｍｍと９０ｍｍの間、厚
さが３０μｍと１００μｍの間であることが好ましい。
減衰板の直径は２０ｍｍと１１０ｍｍの間、厚さが３０
μｍと１００μｍの間であることが好ましい。圧電板の
直径は金属合金円板の直径より短いか、それに等しいこ
とが好ましい。圧電板の直径は２０ｍｍと７０ｍｍの
間、厚さが３０μｍと１００μｍの間であることが好ま
しい。
【００１３】上記圧電スピーカについて試験を行い、そ
れのリップルを±５ｄＢより低くできることが見出され
ている。この改良は本発明の圧電スピーカの付加価値を
従来の圧電スピーカより少なくとも３０％増加する。更
に、本発明の圧電スピーカは音響周波数の全範囲にわた
って高い忠実度を発揮するので、それの用途は低価格製
品に限定されず、高級なステレオ市場に容易に拡大でき
る。しかし、最も重要なことは、本発明の圧電スピーカ
が、従来の圧電スピーカで普通であった金切り音に使用
者が耐えることから解放することである。
れのリップルを±５ｄＢより低くできることが見出され
ている。この改良は本発明の圧電スピーカの付加価値を
従来の圧電スピーカより少なくとも３０％増加する。更
に、本発明の圧電スピーカは音響周波数の全範囲にわた
って高い忠実度を発揮するので、それの用途は低価格製
品に限定されず、高級なステレオ市場に容易に拡大でき
る。しかし、最も重要なことは、本発明の圧電スピーカ
が、従来の圧電スピーカで普通であった金切り音に使用
者が耐えることから解放することである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態を示す
図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１５】本発明は、従来の圧電スピーカに関連する
欠点の多くを克服し、しかも従来の圧電スピーカの利点
を保持する改良した圧電スピーカを提供するものであ
る。他方、本発明で開示する圧電スピーカは非常に小さ
い体積で製作できる。他方、本発明の圧電スピーカは、
従来の電磁スピーカに匹敵するか、それよりも良い、全
周波数範囲にわたって優れた音質を提供する。本発明で
開示された圧電スピーカは優れた音声忠実度を示し、３
００Ｈｚから４０ｋＨｚの周波数範囲にわたって、忠実
度の低下（すなわち、非忠実度）は１％より低く、リッ
プルが±５ｄＢより低い。本発明の圧電スピーカは直径
が約２０ｍｍのように小さく、厚さが約２ｍｍを超えな
い寸法に製作でき、かつ電磁妨害を受けない。この圧電
スピーカは、厚さとスペースに対する要求が最小で、ノ
ート型パーソナル・コンピュータ、電子辞書、パーソナ
ル・デジタル支援器、電子Ｒｏｌｏｄｅｘｅｓ（商標）
等の携帯型電子機器の製造において使用すると最も有利
である。また先に述べたように、本発明の圧電スピーカ
の構造が十分に簡単であるために、必要部品数は非常に
少なく、製造コストが大幅に低減され、製造工程数が大
幅に減少する。更に、本発明のスピーカは最少の部品で
高い忠実度を発揮できるので、使用済みの電子製品の廃
棄によってひき起こされる潜在的な環境汚染を少なくす
ることにも非常に貢献する。
欠点の多くを克服し、しかも従来の圧電スピーカの利点
を保持する改良した圧電スピーカを提供するものであ
る。他方、本発明で開示する圧電スピーカは非常に小さ
い体積で製作できる。他方、本発明の圧電スピーカは、
従来の電磁スピーカに匹敵するか、それよりも良い、全
周波数範囲にわたって優れた音質を提供する。本発明で
開示された圧電スピーカは優れた音声忠実度を示し、３
００Ｈｚから４０ｋＨｚの周波数範囲にわたって、忠実
度の低下（すなわち、非忠実度）は１％より低く、リッ
プルが±５ｄＢより低い。本発明の圧電スピーカは直径
が約２０ｍｍのように小さく、厚さが約２ｍｍを超えな
い寸法に製作でき、かつ電磁妨害を受けない。この圧電
スピーカは、厚さとスペースに対する要求が最小で、ノ
ート型パーソナル・コンピュータ、電子辞書、パーソナ
ル・デジタル支援器、電子Ｒｏｌｏｄｅｘｅｓ（商標）
等の携帯型電子機器の製造において使用すると最も有利
である。また先に述べたように、本発明の圧電スピーカ
の構造が十分に簡単であるために、必要部品数は非常に
少なく、製造コストが大幅に低減され、製造工程数が大
幅に減少する。更に、本発明のスピーカは最少の部品で
高い忠実度を発揮できるので、使用済みの電子製品の廃
棄によってひき起こされる潜在的な環境汚染を少なくす
ることにも非常に貢献する。
【００１６】以下、下記の例を参照して本発明を詳しく
説明する。本発明の実施の形態を含む例についての以下
の説明は、例示および説明のために行うものであって、
開示している態様そのものに本発明を限定することを意
図するものではないことに注意すべきである。
説明する。本発明の実施の形態を含む例についての以下
の説明は、例示および説明のために行うものであって、
開示している態様そのものに本発明を限定することを意
図するものではないことに注意すべきである。
【００１７】図１は本発明の圧電スピーカ１０の概略側
面図である。この圧電スピーカ１０は改良した圧電素子
１を含む。この圧電素子は支持部材２を介して外部フレ
ーム３に取り付けられる。図２Ａは本発明の第１の好適
な実施の形態に従う圧電素子の概略側面図である。圧電
素子１は一対の圧電円板４と、一対の金属合金板５を含
む。減衰円板６が２枚の金属合金板５の間にサンドイッ
チ状に挟まれて設けられる。圧電円板４は金属合金板５
の外側に設けられる。２枚の圧電円板４はワニス塗り線
８を介して電気的に接続される。２枚の金属合金板５は
別のワニス塗り線７を介して電気的に接続される。減衰
円板６の直径は最も大きく、圧電素子１全体を支持する
ように外部フレーム３に取り付けることができる。図２
Ｂは、図２Ａに示す本発明の第１の好適な実施の形態に
よる圧電素子の概略上面図である。圧電円板４と金属合
金板５の上に電極１１、１２がそれぞれ設けられる。電
極１１と１２にそれぞれ接続されているリード線１３、
１４に電圧を加えることによって、高忠実度の音を圧電
スピーカ１０から発生できる。図２Ａと図２Ｂに示す本
発明の第１の好適な実施の形態においては、２枚の金属
合金板の厚さは３０μｍ、直径は５０ｍｍであり、２枚
の圧電円板の各々の厚さは５０μｍ、直径は２５ｍｍ、
減衰円板の厚さは５０μｍ、直径は５０ｍｍである。
面図である。この圧電スピーカ１０は改良した圧電素子
１を含む。この圧電素子は支持部材２を介して外部フレ
ーム３に取り付けられる。図２Ａは本発明の第１の好適
な実施の形態に従う圧電素子の概略側面図である。圧電
素子１は一対の圧電円板４と、一対の金属合金板５を含
む。減衰円板６が２枚の金属合金板５の間にサンドイッ
チ状に挟まれて設けられる。圧電円板４は金属合金板５
の外側に設けられる。２枚の圧電円板４はワニス塗り線
８を介して電気的に接続される。２枚の金属合金板５は
別のワニス塗り線７を介して電気的に接続される。減衰
円板６の直径は最も大きく、圧電素子１全体を支持する
ように外部フレーム３に取り付けることができる。図２
Ｂは、図２Ａに示す本発明の第１の好適な実施の形態に
よる圧電素子の概略上面図である。圧電円板４と金属合
金板５の上に電極１１、１２がそれぞれ設けられる。電
極１１と１２にそれぞれ接続されているリード線１３、
１４に電圧を加えることによって、高忠実度の音を圧電
スピーカ１０から発生できる。図２Ａと図２Ｂに示す本
発明の第１の好適な実施の形態においては、２枚の金属
合金板の厚さは３０μｍ、直径は５０ｍｍであり、２枚
の圧電円板の各々の厚さは５０μｍ、直径は２５ｍｍ、
減衰円板の厚さは５０μｍ、直径は５０ｍｍである。
【００１８】図３Ａは本発明の第２の好適な実施の形態
による圧電素子の概略側面図である。本発明のこの第２
の実施の形態では、圧電スピーカ１０は圧電素子１を含
む。この圧電素子は２枚の金属合金板５と、金属合金板
５の間にサンドイッチ状に挟まれている１枚の減衰円板
６と、金属合金板５の一方の外側に取り付けられた（す
なわち、減衰円板６の反対側に置かれた）圧電円板４と
を含む。図３Ｂは本発明の第２の好適な実施の形態によ
る圧電素子の概略上面図である。圧電円板４と金属合金
板５の上に第１及び第２の電極１１、１２がそれぞれ設
けられる。２つの電極１１と１２が第１のリード線１
３、１４にそれぞれ接続される。それらのリード線に電
圧を加えることによって、高忠実度の音を本発明の圧電
スピーカから発生できる。図３Ａと図３Ｂに示す本発明
の第２の好適な実施の形態においては、２枚の金属合金
板のそれぞれの厚さは３０μｍ、直径は５０ｍｍであ
り、１枚の圧電円板の厚さは５０μｍ、直径は２５ｍ
ｍ、減衰円板の厚さは５０μｍ、直径は５０ｍｍであ
る。
による圧電素子の概略側面図である。本発明のこの第２
の実施の形態では、圧電スピーカ１０は圧電素子１を含
む。この圧電素子は２枚の金属合金板５と、金属合金板
５の間にサンドイッチ状に挟まれている１枚の減衰円板
６と、金属合金板５の一方の外側に取り付けられた（す
なわち、減衰円板６の反対側に置かれた）圧電円板４と
を含む。図３Ｂは本発明の第２の好適な実施の形態によ
る圧電素子の概略上面図である。圧電円板４と金属合金
板５の上に第１及び第２の電極１１、１２がそれぞれ設
けられる。２つの電極１１と１２が第１のリード線１
３、１４にそれぞれ接続される。それらのリード線に電
圧を加えることによって、高忠実度の音を本発明の圧電
スピーカから発生できる。図３Ａと図３Ｂに示す本発明
の第２の好適な実施の形態においては、２枚の金属合金
板のそれぞれの厚さは３０μｍ、直径は５０ｍｍであ
り、１枚の圧電円板の厚さは５０μｍ、直径は２５ｍ
ｍ、減衰円板の厚さは５０μｍ、直径は５０ｍｍであ
る。
【００１９】本発明の第１の好ましい実施の形態および
第２の好ましい実施の形態においては、減衰円板は、ヤ
ング率が好ましくは０．００５ＧＰａと２ＧＰａの間で
あるゴムまたはポリマー物質から製造できる。減衰円板
の損失係数が０．３と０．６の間、密度が７００Ｋｇ／
ｍ3 と１１００Ｋｇ／ｍ3 の間であることが好ましい。
金属合金板のヤング率は３０ＧＰａと４００ＧＰａの間
であることが好ましい。
第２の好ましい実施の形態においては、減衰円板は、ヤ
ング率が好ましくは０．００５ＧＰａと２ＧＰａの間で
あるゴムまたはポリマー物質から製造できる。減衰円板
の損失係数が０．３と０．６の間、密度が７００Ｋｇ／
ｍ3 と１１００Ｋｇ／ｍ3 の間であることが好ましい。
金属合金板のヤング率は３０ＧＰａと４００ＧＰａの間
であることが好ましい。
【００２０】好ましくは、金属合金板の直径は減衰円板
の直径より短いか、それに等しくすべきである。金属合
金板の直径は２０ｍｍと９０ｍｍの間の厚さは１０μｍ
と１００μｍの間が好ましい。減衰円板の直径は２０ｍ
ｍと１１０ｍｍの間、厚さは２０μｍと１００μｍの間
であることが好ましい。圧電円板の直径は好ましくは金
属合金板の直径より短いか、それに等しくすべきであ
る。圧電円板の直径は２０ｍｍと７０ｍｍの間、厚さは
３０μｍと１００μｍの間が好ましい。減衰円板６は、
圧電素子１を外側フレーム３に取り付けるように、支持
部材２の機能を果たすように使用することもできる。更
に、図２と図３は、好適な実施例では減衰円板のただ１
つの層を設けていることを示すが、必要があれば、およ
び希望すれば、あるいは、必要があり、かつ希望すれば
２つ以上の層を使用できる。
の直径より短いか、それに等しくすべきである。金属合
金板の直径は２０ｍｍと９０ｍｍの間の厚さは１０μｍ
と１００μｍの間が好ましい。減衰円板の直径は２０ｍ
ｍと１１０ｍｍの間、厚さは２０μｍと１００μｍの間
であることが好ましい。圧電円板の直径は好ましくは金
属合金板の直径より短いか、それに等しくすべきであ
る。圧電円板の直径は２０ｍｍと７０ｍｍの間、厚さは
３０μｍと１００μｍの間が好ましい。減衰円板６は、
圧電素子１を外側フレーム３に取り付けるように、支持
部材２の機能を果たすように使用することもできる。更
に、図２と図３は、好適な実施例では減衰円板のただ１
つの層を設けていることを示すが、必要があれば、およ
び希望すれば、あるいは、必要があり、かつ希望すれば
２つ以上の層を使用できる。
【００２１】図４は市販されている従来の圧電スピーカ
から測定した周波数応答曲線を示す。非常に高い非忠実
度が明らかに観察できる。図５は本発明の第１の実施の
形態に従う圧電スピーカから測定した周波数応答曲線を
示す。両方の測定ともＢ＆Ｋ２０１２型オーディオ分析
計、および直径が１３．２ｍｍで、厚さ（高さ）が１
２．６ｍのＢ＆Ｋ４１３３型マイクロホンを用いて測定
した。図６は従来の電磁スピーカから測定した応答曲線
と、図５に示す本発明の圧電スピーカから測定した応答
曲線を示す複合図である。図４から図６において、Ｙ軸
の「ｍ」は音響損失率を意味する。図４から図６から、
本発明の圧電スピーカから測定した周波数応答曲線は、
本発明の圧電スピーカを非常に小型に製作できることを
除き、従来の電磁スピーカから測定した応答曲線（３０
０Ｈｚから４０ＫＨｚまで、１ｍ、１Ｗにおいて）に少
なくとも同じくらい良いことを示す。しかし、図４から
図６は、本発明の圧電スピーカが±０．５％という十分
に低い忠実度損失（すなわち、非忠実度）を提供するこ
とも示す。更に、図４から図６は本発明の圧電スピーカ
が従来の圧電スピーカ（±１０ｄＢ）よりも十分に低い
リップル（±５ｄＢ）を提供することも示す。
から測定した周波数応答曲線を示す。非常に高い非忠実
度が明らかに観察できる。図５は本発明の第１の実施の
形態に従う圧電スピーカから測定した周波数応答曲線を
示す。両方の測定ともＢ＆Ｋ２０１２型オーディオ分析
計、および直径が１３．２ｍｍで、厚さ（高さ）が１
２．６ｍのＢ＆Ｋ４１３３型マイクロホンを用いて測定
した。図６は従来の電磁スピーカから測定した応答曲線
と、図５に示す本発明の圧電スピーカから測定した応答
曲線を示す複合図である。図４から図６において、Ｙ軸
の「ｍ」は音響損失率を意味する。図４から図６から、
本発明の圧電スピーカから測定した周波数応答曲線は、
本発明の圧電スピーカを非常に小型に製作できることを
除き、従来の電磁スピーカから測定した応答曲線（３０
０Ｈｚから４０ＫＨｚまで、１ｍ、１Ｗにおいて）に少
なくとも同じくらい良いことを示す。しかし、図４から
図６は、本発明の圧電スピーカが±０．５％という十分
に低い忠実度損失（すなわち、非忠実度）を提供するこ
とも示す。更に、図４から図６は本発明の圧電スピーカ
が従来の圧電スピーカ（±１０ｄＢ）よりも十分に低い
リップル（±５ｄＢ）を提供することも示す。
【００２２】図７Ａから図７Ｄは、第１の実施の形態に
従う圧電スピーカの４種類の設計からシミュレートした
加速度−周波数曲線である。４つの設計の寸法を表１に
示す。
従う圧電スピーカの４種類の設計からシミュレートした
加速度−周波数曲線である。４つの設計の寸法を表１に
示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】図７Ａから図７Ｄに示す加速度−周波数曲
線のためのデータはＡＮＳＹＳソフトウエアを用いて得
た。
線のためのデータはＡＮＳＹＳソフトウエアを用いて得
た。
【００２５】本発明の好適な実施の形態についての以上
の説明は例示および説明のために行った。上記教示に従
って明らかな修正または変更が可能である。本発明の原
理および実用的な応用を最も良く示すことによって、当
業者が種々の実施の形態を利用できるようにするため、
および意図する特定の用途に適する種々変更するため
に、実施の形態を選択し、説明した。そのような修正ま
たは変更は、添付した特許請求の範囲に公正に、法律的
に、かつ公平に与えられる権利の幅に従って解釈した時
に特許請求の範囲によって決定される本発明の範囲内に
含まれる。
の説明は例示および説明のために行った。上記教示に従
って明らかな修正または変更が可能である。本発明の原
理および実用的な応用を最も良く示すことによって、当
業者が種々の実施の形態を利用できるようにするため、
および意図する特定の用途に適する種々変更するため
に、実施の形態を選択し、説明した。そのような修正ま
たは変更は、添付した特許請求の範囲に公正に、法律的
に、かつ公平に与えられる権利の幅に従って解釈した時
に特許請求の範囲によって決定される本発明の範囲内に
含まれる。
【図１】改良した圧電素子を含む本発明で開示する圧電
スピーカの概略側面図である。
スピーカの概略側面図である。
【図２Ａ】一対の圧電円板と一対の金属合金板を含む本
発明の第１の好適な実施の形態による圧電素子の概略側
面図である。
発明の第１の好適な実施の形態による圧電素子の概略側
面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す本発明の第１の好適な実施の形
態による圧電素子の概略上面図である。
態による圧電素子の概略上面図である。
【図３Ａ】本発明の第２の好適な実施の形態による圧電
素子の概略側面図である。
素子の概略側面図である。
【図３Ｂ】本発明の第２の好適な実施の形態による圧電
素子の概略上面図である。
素子の概略上面図である。
【図４】市販されている従来の圧電スピーカから測定し
た周波数応答曲線である。
た周波数応答曲線である。
【図５】本発明の第１の好適な実施の形態による圧電ス
ピーカから測定した周波数応答曲線である。
ピーカから測定した周波数応答曲線である。
【図６】図５に示す本発明の圧電スピーカから測定した
周波数応答曲線を、市販の電磁スピーカから測定した周
波数応答曲線と比較して示す複合曲線である。
周波数応答曲線を、市販の電磁スピーカから測定した周
波数応答曲線と比較して示す複合曲線である。
【図７Ａ】本発明の第１の好適な実施の形態による圧電
スピーカの第１の設計から測定した周波数応答曲線であ
る。
スピーカの第１の設計から測定した周波数応答曲線であ
る。
【図７Ｂ】本発明の第１の好適な実施の形態による圧電
スピーカの第２の設計から測定した周波数応答曲線であ
る。
スピーカの第２の設計から測定した周波数応答曲線であ
る。
【図７Ｃ】本発明の第１の好適な実施の形態による圧電
スピーカの第３の設計から測定した周波数応答曲線であ
る。
スピーカの第３の設計から測定した周波数応答曲線であ
る。
【図７Ｄ】本発明の第１の好適な実施の形態による圧電
スピーカの第４の設計から測定した周波数応答曲線であ
る。
スピーカの第４の設計から測定した周波数応答曲線であ
る。
１ 圧電素子 ２ 金属板 ３ 外部フレーム ４ 圧電円板 ５ 金属合金板 ６ 減衰円板 ７、８ ワニス塗り線 １０ 圧電スピーカ １１、１２ 電極 １３、１４ リード線
Claims (18)
- 【請求項１】 （ａ）離隔されている少なくとも第１の
金属板および第２の金属板と、 （ｂ）前記第１の金属板と前記第２の金属板の間に挟ま
れた少なくとも１つの減衰板と、 （ｃ）前記減衰板の反対側に前記第１の金属板に取り付
けられた少なくとも１つの圧電板とを備える圧電形電気
音響装置。 - 【請求項２】 前記減衰板の反対側に前記第２の金属板
に取り付けられた別の圧電板を更に備える請求項１に記
載の圧電形電気音響装置。 - 【請求項３】 前記減衰板は約０．００５ＧＰａから約
２ＧＰａまでのヤング率のゴム又はポリマー材料で製作
されている請求項１に記載の圧電形電気音響装置。 - 【請求項４】 前記減衰板は約７００Ｋｇ／ｍ3 から約
１１００Ｋｇ／ｍ3 までの密度のゴム又はポリマー材料
で製作されている請求項１に記載の圧電形電気音響装
置。 - 【請求項５】 前記圧電板の直径が前記金属板の直径よ
り短いか、前記減衰板の直径に等しい請求項１に記載の
圧電形電気音響装置。 - 【請求項６】 前記金属板の直径が前記減衰板の直径よ
り短いか、前記減衰板の直径に等しい請求項１に記載の
圧電形電気音響装置。 - 【請求項７】 前記圧電板と、前記金属板と、前記減衰
板とは、前記減衰板と外部フレームの間に設けられてい
る接着手段を介して前記外部フレームに取付けられてい
る請求項１に記載の圧電形電気音響装置。 - 【請求項８】 前記金属板は約３０ＧＰａから約４００
ＧＰａまでのヤング率の金属材料で製作されている請求
項１に記載の圧電形電気音響装置。 - 【請求項９】 前記金属板の直径が約２０ｍｍから約９
０ｍｍである請求項１に記載の圧電形電気音響装置。 - 【請求項１０】 前記金属板の厚さが約１０μｍから約
１００μｍである請求項１に記載の圧電形電気音響装
置。 - 【請求項１１】 前記減衰板の直径が約２０ｍｍから約
１１０ｍｍである請求項１に記載の圧電形電気音響装
置。 - 【請求項１２】 前記減衰板の厚さが約２０μｍから約
１００μｍである請求項１に記載の圧電形電気音響装
置。 - 【請求項１３】 前記圧電板の直径が約２０ｍｍから約
７０ｍｍである請求項１に記載の圧電形電気音響装置。 - 【請求項１４】 前記圧電板の厚さが約３０μｍから約
１００μｍである請求項１に記載の圧電形電気音響装
置。 - 【請求項１５】 ２枚またはそれ以上の前記減衰板を備
える請求項１に記載の圧電形電気音響装置。 - 【請求項１６】 （ａ）離隔されている少なくとも第１
の金属板および第２の金属板と、 （ｂ）前記第１の金属板と前記第２の金属板の間に挟ま
れた少なくとも１つの減衰板と、 （ｃ）前記減衰板の反対側に前記第１の金属板に取り付
けられた第１の圧電板と、 （ｄ）前記減衰板の反対側に前記第２の金属板に取り付
けられた第２の圧電板とを備える圧電形電気音響装置。 - 【請求項１７】 （ａ）前記第１の金属板と前記第２の
金属板を電気的に接続する第１のワニス塗り線と、 （ｂ）前記第１の圧電板と前記第２の圧電板を電気的に
接続する第２のワニス塗り線と、 （ｃ）前記第１の金属板に設けられた第１の電極およ
び、前記第１の圧電板または前記第２の圧電板のいずれ
かに設けられた第２の電極と、 （ｄ）前記第１の電極と前記第２の電極にそれぞれ電気
的に接続された第１のリード線および第２のリード線と
を更に備える請求項１６に記載の圧電形電気音響装置。 - 【請求項１８】 （ａ）前記第１の金属板に設けられた
第１の電極および、前記圧電板に設けられた第２の電極
と、 （ｂ）前記第１の電極と前記第２の電極にそれぞれ電気
的に接続された第１のリード線および第２のリード線と
を更に備える請求項１に記載の圧電形電気音響装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/514,289 US5805726A (en) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Piezoelectric full-range loudspeaker |
| GB9520583A GB2306075A (en) | 1995-08-11 | 1995-10-09 | Piezoelectric full-range loudspeaker |
| JP7268595A JPH09135496A (ja) | 1995-08-11 | 1995-10-17 | 圧電形電気音響装置 |
| DE19540455A DE19540455A1 (de) | 1995-08-11 | 1995-10-30 | Piezoelektrischer Breitbandlautsprecher |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/514,289 US5805726A (en) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Piezoelectric full-range loudspeaker |
| GB9520583A GB2306075A (en) | 1995-08-11 | 1995-10-09 | Piezoelectric full-range loudspeaker |
| JP7268595A JPH09135496A (ja) | 1995-08-11 | 1995-10-17 | 圧電形電気音響装置 |
| DE19540455A DE19540455A1 (de) | 1995-08-11 | 1995-10-30 | Piezoelektrischer Breitbandlautsprecher |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09135496A true JPH09135496A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=27438220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7268595A Pending JPH09135496A (ja) | 1995-08-11 | 1995-10-17 | 圧電形電気音響装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5805726A (ja) |
| JP (1) | JPH09135496A (ja) |
| DE (1) | DE19540455A1 (ja) |
| GB (1) | GB2306075A (ja) |
Cited By (4)
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