JPH09163498A - 球体型圧電スピーカ - Google Patents
球体型圧電スピーカInfo
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- JPH09163498A JPH09163498A JP8169890A JP16989096A JPH09163498A JP H09163498 A JPH09163498 A JP H09163498A JP 8169890 A JP8169890 A JP 8169890A JP 16989096 A JP16989096 A JP 16989096A JP H09163498 A JPH09163498 A JP H09163498A
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Classifications
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R2217/00—Details of magnetostrictive, piezoelectric, or electrostrictive transducers covered by H04R15/00 or H04R17/00 but not provided for in any of their subgroups
- H04R2217/01—Non-planar magnetostrictive, piezoelectric or electrostrictive benders
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で簡単な構造で、音の周波数範囲が広
く、音圧の高い球体型圧電スピーカを提供する。 【解決手段】 ６１は球殻型の圧電セラミックスであ
り、内部は中空となっている。球殻型の圧電セラミック
ス６１の外表面および内表面には、圧電セラミックス６
１を振動するための駆動手段としてそれぞれ外部電極６
２および内部電極６３が形成されており、外部電極６２
および内部電極６３により予め圧電セラミックス６１は
厚み方向に分極されている。そして、この圧電セラミッ
クス６１の中空部には吸音材６４が設けられ、圧電セラ
ミックス６１の外表面には、圧電セラミックスを保持す
るためのフレーム６５が外部の振動の影響を軽減するた
めのダンパー６６を介して配設されて、球体型圧電スピ
ーカ６０が構成される。
く、音圧の高い球体型圧電スピーカを提供する。 【解決手段】 ６１は球殻型の圧電セラミックスであ
り、内部は中空となっている。球殻型の圧電セラミック
ス６１の外表面および内表面には、圧電セラミックス６
１を振動するための駆動手段としてそれぞれ外部電極６
２および内部電極６３が形成されており、外部電極６２
および内部電極６３により予め圧電セラミックス６１は
厚み方向に分極されている。そして、この圧電セラミッ
クス６１の中空部には吸音材６４が設けられ、圧電セラ
ミックス６１の外表面には、圧電セラミックスを保持す
るためのフレーム６５が外部の振動の影響を軽減するた
めのダンパー６６を介して配設されて、球体型圧電スピ
ーカ６０が構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、球体型圧電スピー
カに関するものである。
カに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電スピーカを図１１に示す。図
１１に示すように従来の圧電スピーカ２０は、モノモル
フ型あるいはバイモルフ型の円形の圧電セラミック板１
０と、圧電セラミック板１０の周辺部を支持するフレー
ム１１と、圧電セラミック板１０の略中央部と接触し放
射状に広がって設けられたコーン紙１２と、フレーム１
１およびコーン紙１２と接触して設けられたスピーカボ
ックス１３とから構成されている。
１１に示すように従来の圧電スピーカ２０は、モノモル
フ型あるいはバイモルフ型の円形の圧電セラミック板１
０と、圧電セラミック板１０の周辺部を支持するフレー
ム１１と、圧電セラミック板１０の略中央部と接触し放
射状に広がって設けられたコーン紙１２と、フレーム１
１およびコーン紙１２と接触して設けられたスピーカボ
ックス１３とから構成されている。
【０００３】この圧電スピーカ２０は、円形の圧電セラ
ミック板１０に電気信号を印加して圧電セラミック板１
０に振動を発生させ、この発生した振動をコーン紙１２
に伝え、スピーカボックス１３の穴（図示せず）を通し
て音をコーン紙１２の表側から放射させて、スピーカと
しての機能を奏していた。
ミック板１０に電気信号を印加して圧電セラミック板１
０に振動を発生させ、この発生した振動をコーン紙１２
に伝え、スピーカボックス１３の穴（図示せず）を通し
て音をコーン紙１２の表側から放射させて、スピーカと
しての機能を奏していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧電スピーカは、次のような問題があった。すなわ
ち、従来の圧電スピーカは、コーン紙の表側から出る音
とコーン紙の裏側から出る音が互いに打ち消しあい音の
出力が低下するため、スピーカボックスやバッフルボー
ドをコーン紙に取り付けて、表側の音だけをスピーカの
出力音として使用していた。このため、スピーカとして
の全体のサイズが大きくなり、構造も複雑であった。ま
た、コーン紙の表側の音だけを使用していたため、音の
出力自体も小さかった。
来の圧電スピーカは、次のような問題があった。すなわ
ち、従来の圧電スピーカは、コーン紙の表側から出る音
とコーン紙の裏側から出る音が互いに打ち消しあい音の
出力が低下するため、スピーカボックスやバッフルボー
ドをコーン紙に取り付けて、表側の音だけをスピーカの
出力音として使用していた。このため、スピーカとして
の全体のサイズが大きくなり、構造も複雑であった。ま
た、コーン紙の表側の音だけを使用していたため、音の
出力自体も小さかった。
【０００５】したがって、本発明の目的は、上述の問題
を解消するためになされた球体型圧電スピーカを提供す
ることにある。
を解消するためになされた球体型圧電スピーカを提供す
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
に、本発明の球体型圧電スピーカにおいては、厚み方向
に分極され、内部が中空である球殻型の圧電セラミック
スと、圧電セラミックスを振動させることにより音を発
生するための駆動手段とを備えたことを特徴としてい
る。
に、本発明の球体型圧電スピーカにおいては、厚み方向
に分極され、内部が中空である球殻型の圧電セラミック
スと、圧電セラミックスを振動させることにより音を発
生するための駆動手段とを備えたことを特徴としてい
る。
【０００７】また、厚み方向に分極され、内部が中空で
ある球殻型の圧電セラミックスと、圧電セラミックスの
中空部に備えられた吸音材と、圧電セラミックスの外側
に設けられたダンパーおよびフレームと、圧電セラミッ
クスの外表面に形成された外部電極と、圧電セラミック
スの内表面に形成された内部電極とからなり、外部電極
と内部電極の間に駆動信号を入力して、圧電セラミック
スを振動させることにより音を発生することを特徴とし
ている。
ある球殻型の圧電セラミックスと、圧電セラミックスの
中空部に備えられた吸音材と、圧電セラミックスの外側
に設けられたダンパーおよびフレームと、圧電セラミッ
クスの外表面に形成された外部電極と、圧電セラミック
スの内表面に形成された内部電極とからなり、外部電極
と内部電極の間に駆動信号を入力して、圧電セラミック
スを振動させることにより音を発生することを特徴とし
ている。
【０００８】これにより、球殻型の圧電セラミックスに
駆動信号を印加すると、球殻の圧電セラミックスの中心
から放射状に呼吸振動をする。このため、圧電セラミッ
クス表面から出力される音は全て位相が同じになる。ま
た、圧電セラミックスの内表面から出力される音は吸音
材により吸収され圧電セラミックスの外表面から出力さ
れる音と互いに打ち消しあうことがないので、スピーカ
全体の音の出力が高くなる。また、従来必要であったス
ピーカボックス等が不要となり、小型化が可能となる。
駆動信号を印加すると、球殻の圧電セラミックスの中心
から放射状に呼吸振動をする。このため、圧電セラミッ
クス表面から出力される音は全て位相が同じになる。ま
た、圧電セラミックスの内表面から出力される音は吸音
材により吸収され圧電セラミックスの外表面から出力さ
れる音と互いに打ち消しあうことがないので、スピーカ
全体の音の出力が高くなる。また、従来必要であったス
ピーカボックス等が不要となり、小型化が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一つ
を図面を参照して説明する。図１に本発明の一つの実施
の形態としての球体型圧電スピーカ５０を示す。５１は
球殻型の圧電セラミックスであり、内部は中空となって
いる。球殻型の圧電セラミックス５１の外表面および内
表面には、圧電セラミックス５１を振動するための駆動
手段としてそれぞれ外部電極５２および内部電極５３が
形成されており、外部電極５２および内部電極５３によ
り予め圧電セラミックス５１は厚み方向に分極されて、
球体型圧電スピーカ５０は構成されている。
を図面を参照して説明する。図１に本発明の一つの実施
の形態としての球体型圧電スピーカ５０を示す。５１は
球殻型の圧電セラミックスであり、内部は中空となって
いる。球殻型の圧電セラミックス５１の外表面および内
表面には、圧電セラミックス５１を振動するための駆動
手段としてそれぞれ外部電極５２および内部電極５３が
形成されており、外部電極５２および内部電極５３によ
り予め圧電セラミックス５１は厚み方向に分極されて、
球体型圧電スピーカ５０は構成されている。
【００１０】圧電セラミックス５１としては、例えば、
ＰＺＴ系圧電セラミックスなどの電気機械結合係数が高
い材料が好ましい。また、外部電極５２および内部電極
５３は、銀，銀−パラジウム系，銀−白金系，金，銅な
どの一般的な電極材料が用いられ、形成方法としては、
スパッタリングやメッキや導電ペーストを印刷焼成する
等の方法により形成される。
ＰＺＴ系圧電セラミックスなどの電気機械結合係数が高
い材料が好ましい。また、外部電極５２および内部電極
５３は、銀，銀−パラジウム系，銀−白金系，金，銅な
どの一般的な電極材料が用いられ、形成方法としては、
スパッタリングやメッキや導電ペーストを印刷焼成する
等の方法により形成される。
【００１１】そして、外部電極５２および内部電極５３
は、それぞれ、リード端子５４，５５の一端と接続され
ており、リード端子５４，５５の他端は、図示しない駆
動装置と接続されている。この駆動装置から圧電セラミ
ックス５１に駆動信号を入力することにより圧電セラミ
ックス５１が振動し、圧電セラミックス５１の外表面お
よび内表面から音波が発生し放射されて、球体型圧電ス
ピーカ５０がスピーカとしての機能を奏する。
は、それぞれ、リード端子５４，５５の一端と接続され
ており、リード端子５４，５５の他端は、図示しない駆
動装置と接続されている。この駆動装置から圧電セラミ
ックス５１に駆動信号を入力することにより圧電セラミ
ックス５１が振動し、圧電セラミックス５１の外表面お
よび内表面から音波が発生し放射されて、球体型圧電ス
ピーカ５０がスピーカとしての機能を奏する。
【００１２】このとき、球殻型の圧電セラミックス５１
は呼吸球として球の中心を対称に放射状に振動し、音波
が全方向に伝播される。
は呼吸球として球の中心を対称に放射状に振動し、音波
が全方向に伝播される。
【００１３】次に、図２および図３に、本発明の他の実
施の形態としての球体型圧電スピーカ６０を示す。図
２，図３において、６１は球殻型の圧電セラミックスで
あり、内部は中空となっている。球殻型の圧電セラミッ
クス６１の外表面および内表面には、圧電セラミックス
６１を振動するための駆動手段としてそれぞれ外部電極
６２および内部電極６３が形成されており、外部電極６
２および内部電極６３により予め圧電セラミックス６１
は厚み方向に分極されている。そして、この圧電セラミ
ックス６１の中空部には吸音材６４が設けられ、圧電セ
ラミックス６１の外表面には、圧電セラミックスを保持
するためのフレーム６５が外部の振動の影響を軽減する
ためのダンパー６６を介して配設されて、球体型圧電ス
ピーカ６０が構成される。
施の形態としての球体型圧電スピーカ６０を示す。図
２，図３において、６１は球殻型の圧電セラミックスで
あり、内部は中空となっている。球殻型の圧電セラミッ
クス６１の外表面および内表面には、圧電セラミックス
６１を振動するための駆動手段としてそれぞれ外部電極
６２および内部電極６３が形成されており、外部電極６
２および内部電極６３により予め圧電セラミックス６１
は厚み方向に分極されている。そして、この圧電セラミ
ックス６１の中空部には吸音材６４が設けられ、圧電セ
ラミックス６１の外表面には、圧電セラミックスを保持
するためのフレーム６５が外部の振動の影響を軽減する
ためのダンパー６６を介して配設されて、球体型圧電ス
ピーカ６０が構成される。
【００１４】圧電セラミックス６１としては、例えば、
ＰＺＴ系圧電セラミックスなどの電気機械結合係数が高
い材料が好ましい。また、外部電極６２および内部電極
６３は、銀，銀−パラジウム系，銀−白金系，金，銅な
どの一般的な電極材料が用いられ、形成方法としては、
スパッタリングやメッキや導電ペーストを印刷焼成する
等の方法により形成される。また、吸音材６４として
は、例えば、ガラスウールなどが用いられる。ダンパー
６６は、フレーム６５に生じた不要な振動を圧電セラミ
ックス１に伝えることなく衝撃を吸収するもの、例え
ば、ゴム製のものやバネ状のものなどの弾性力を有する
ものであればよい。フレーム６５としては、不要な振動
が生じにくい材料、例えば、密度の高い金属材料や、ま
た、シリコンゴムなどのように弾性力を有しかつ丈夫な
材料が適している。
ＰＺＴ系圧電セラミックスなどの電気機械結合係数が高
い材料が好ましい。また、外部電極６２および内部電極
６３は、銀，銀−パラジウム系，銀−白金系，金，銅な
どの一般的な電極材料が用いられ、形成方法としては、
スパッタリングやメッキや導電ペーストを印刷焼成する
等の方法により形成される。また、吸音材６４として
は、例えば、ガラスウールなどが用いられる。ダンパー
６６は、フレーム６５に生じた不要な振動を圧電セラミ
ックス１に伝えることなく衝撃を吸収するもの、例え
ば、ゴム製のものやバネ状のものなどの弾性力を有する
ものであればよい。フレーム６５としては、不要な振動
が生じにくい材料、例えば、密度の高い金属材料や、ま
た、シリコンゴムなどのように弾性力を有しかつ丈夫な
材料が適している。
【００１５】この実施の形態で示す球体型圧電スピーカ
６０では、外部電極６２および内部電極６３は、それぞ
れ、リード端子６７，６８の一端と接続されており、リ
ード端子６７，６８の他端は、図示しない駆動装置と接
続されている。この駆動装置から圧電セラミックス６１
に駆動信号を入力することにより圧電セラミックスが振
動し、圧電セラミックス６１の外表面および内表面から
音波が発生し放射されて、球体型圧電スピーカ６０がス
ピーカとしての機能を奏する。
６０では、外部電極６２および内部電極６３は、それぞ
れ、リード端子６７，６８の一端と接続されており、リ
ード端子６７，６８の他端は、図示しない駆動装置と接
続されている。この駆動装置から圧電セラミックス６１
に駆動信号を入力することにより圧電セラミックスが振
動し、圧電セラミックス６１の外表面および内表面から
音波が発生し放射されて、球体型圧電スピーカ６０がス
ピーカとしての機能を奏する。
【００１６】このとき、球殻型の圧電セラミックス６１
は呼吸球として、球の中心を対称に放射状に振動する。
ここで、内表面から発生する音波は吸音材６４により吸
収されるため、外表面から発生する音波の位相は球の中
心からの距離が等しい場合は常に等しくなり、音波は全
方向に放射される。
は呼吸球として、球の中心を対称に放射状に振動する。
ここで、内表面から発生する音波は吸音材６４により吸
収されるため、外表面から発生する音波の位相は球の中
心からの距離が等しい場合は常に等しくなり、音波は全
方向に放射される。
【００１７】次に、本発明の球体型圧電スピーカの原理
を以下に示す。まず、半径ａ、厚みｔの球殻の呼吸振動
を考え、厚みｔが半径ａに比べて十分に薄いとする（ｔ
≪ａ）。ここでｒθφの球座標系とすると、半径方向の
応力はゼロとみなせるので、圧電基本式は、次の
（１），（２）式で与えられる。
を以下に示す。まず、半径ａ、厚みｔの球殻の呼吸振動
を考え、厚みｔが半径ａに比べて十分に薄いとする（ｔ
≪ａ）。ここでｒθφの球座標系とすると、半径方向の
応力はゼロとみなせるので、圧電基本式は、次の
（１），（２）式で与えられる。
【００１８】
【数１】
【００１９】
【数２】
【００２０】式において、Ｓは歪み，Ｔは応力，Ｅは電
界，Ｄは電束密度，ｓはプライアンス，εは誘電率，ｄ
は圧電定数を表す。
界，Ｄは電束密度，ｓはプライアンス，εは誘電率，ｄ
は圧電定数を表す。
【００２１】次に、球殻に角周波数ωの圧力ｐを与えた
ときの運動方程式は次の（３）式で与えられる。
ときの運動方程式は次の（３）式で与えられる。
【００２２】
【数３】
【００２３】ここで、単位面積当たりの電荷をｑとする
と（１），（２）式から次の（４），（５）のような電
気音響基本式が得られる。
と（１），（２）式から次の（４），（５）のような電
気音響基本式が得られる。
【００２４】
【数４】
【００２５】
【数５】
【００２６】式において、Ｚｍは機械インピーダンス，
Ａは力係数，Ｃｄは制御容量である。ここで、共振周波
数はＺｍがゼロとなることから、次の式（６）が成り立
つ。
Ａは力係数，Ｃｄは制御容量である。ここで、共振周波
数はＺｍがゼロとなることから、次の式（６）が成り立
つ。
【００２７】
【数６】
【００２８】この（６）式で、ヤング率Ｅとポアソン比
σを使えば、次の（７）式となる。
σを使えば、次の（７）式となる。
【００２９】
【数７】
【００３０】すなわち、球体型圧電セラミックスの共振
周波数は半径に逆比例するという簡単な式が得られる。
周波数は半径に逆比例するという簡単な式が得られる。
【００３１】次に、球殻の呼吸運動から放射される音波
を考える。音波の速度ポテンシャルをφとすると、次の
（８）式の波動方程式が成り立つ。
を考える。音波の速度ポテンシャルをφとすると、次の
（８）式の波動方程式が成り立つ。
【００３２】
【数８】
【００３３】この解は進行波だけで構成されるから、
（８）式は次の（９）式となる。
（８）式は次の（９）式となる。
【００３４】
【数９】
【００３５】式において、ｖ0 は空気の音速、Ｋは定数
である。したがって、圧力と速度の比で定義される放射
インピーダンスは、空気の密度をρ0 とすれば、次の式
（１０）のようになる。
である。したがって、圧力と速度の比で定義される放射
インピーダンスは、空気の密度をρ0 とすれば、次の式
（１０）のようになる。
【００３６】
【数１０】
【００３７】この放射インピーダンスの半径に対する周
波数特性は図４のようになる。また、放射インピーダン
スを含めた全体の等価回路は図５のようになる。また、
距離ｒの音圧は、角周波数ωが共振周波数より十分に小
さい範囲では次の（１１）式のようになる。
波数特性は図４のようになる。また、放射インピーダン
スを含めた全体の等価回路は図５のようになる。また、
距離ｒの音圧は、角周波数ωが共振周波数より十分に小
さい範囲では次の（１１）式のようになる。
【００３８】
【数１１】
【００３９】すなわち、球体型圧電スピーカの音圧は
（ｄ31ａ2／ｔ）に比例することになる。
（ｄ31ａ2／ｔ）に比例することになる。
【００４０】以上が、本発明の球体型圧電スピーカの基
本原理である。
本原理である。
【００４１】次に、本発明の球体型圧電スピーカを以下
の実施例に基づき図面を用いて更に詳細に説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
の実施例に基づき図面を用いて更に詳細に説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４２】図６に本発明の一実施例としての球体型圧
電スピーカ１００を示す。まず、球殻状の圧電セラミッ
クスの材料として、ε＝４１５０，Ｋs ＝７２，Ｑm＝
７０のＰＺＴ系セラミックス材料を用い、この材料で半
径４ｃｍ，厚さ０．５ｍｍの殻状の半球２個１０１，１
０２を作成する。この半球１０１，１０２の外表面およ
び内表面には、それぞれ外部電極１０１ａ，１０２ａお
よび内部電極１０１ｂ，１０２ｂが、銀を主成分として
スパッタリング法により形成される。そして、殻状の半
球１０１，１０２をその厚み方向へ分極した後、半球１
０１，１０２を接着し球殻型の圧電セラミックス１０３
とする。このとき、球体の中空部には吸音材としてガラ
スウール１０４を封入，充填する。
電スピーカ１００を示す。まず、球殻状の圧電セラミッ
クスの材料として、ε＝４１５０，Ｋs ＝７２，Ｑm＝
７０のＰＺＴ系セラミックス材料を用い、この材料で半
径４ｃｍ，厚さ０．５ｍｍの殻状の半球２個１０１，１
０２を作成する。この半球１０１，１０２の外表面およ
び内表面には、それぞれ外部電極１０１ａ，１０２ａお
よび内部電極１０１ｂ，１０２ｂが、銀を主成分として
スパッタリング法により形成される。そして、殻状の半
球１０１，１０２をその厚み方向へ分極した後、半球１
０１，１０２を接着し球殻型の圧電セラミックス１０３
とする。このとき、球体の中空部には吸音材としてガラ
スウール１０４を封入，充填する。
【００４３】この球殻型の圧電セラミックス１０３の外
表面側の３ヶ所は、ダンパーとしてのゴムパット１０５
で保持され、これらのゴムパット１０５も含めて圧電セ
ラミックス１０３は、金属製の円形フレーム１０６で支
持される。そして、外部電極１０１ａ，１０２ａ、およ
び、内部電極１０１ｂ，１０２ｂにはそれぞれリード端
子１０７，１０８，１０９，１１０の一端と接続され、
リード端子１０７，１０８，１０９，１１０の他端は駆
動装置１１１と接続されて、球体型圧電スピーカ１００
は構成される。
表面側の３ヶ所は、ダンパーとしてのゴムパット１０５
で保持され、これらのゴムパット１０５も含めて圧電セ
ラミックス１０３は、金属製の円形フレーム１０６で支
持される。そして、外部電極１０１ａ，１０２ａ、およ
び、内部電極１０１ｂ，１０２ｂにはそれぞれリード端
子１０７，１０８，１０９，１１０の一端と接続され、
リード端子１０７，１０８，１０９，１１０の他端は駆
動装置１１１と接続されて、球体型圧電スピーカ１００
は構成される。
【００４４】次に、この球体型圧電スピーカ１００の特
性について以下に述べる。図７にインピーダンス特性を
示し、図８に音圧の周波数特性を示す。なお、音圧は無
響室で距離１ｍ，電圧２．８３Ｖの場合である。
性について以下に述べる。図７にインピーダンス特性を
示し、図８に音圧の周波数特性を示す。なお、音圧は無
響室で距離１ｍ，電圧２．８３Ｖの場合である。
【００４５】圧電スピーカ１００のインピーダンスは図
７から分かるように、２０ｋＨｚ以下の周波数ではイン
ピーダンスは直線的に減少することから完全なコンデン
サと考えられ、例えば、１ｋＨｚでは１８０Ωとなるか
ら、１Ｗに相当する１３．４Ｖでは、図８より２６ｄＢ
も上昇することになる。
７から分かるように、２０ｋＨｚ以下の周波数ではイン
ピーダンスは直線的に減少することから完全なコンデン
サと考えられ、例えば、１ｋＨｚでは１８０Ωとなるか
ら、１Ｗに相当する１３．４Ｖでは、図８より２６ｄＢ
も上昇することになる。
【００４６】図９に周波数が１ｋＨｚにおける音圧の指
向特性を示す。図９において、実線で示したものは全球
面において同位相の駆動信号を入力した場合の指向性を
表し、破線で示したものは半球１０１，１０２で位相を
逆位相にした場合の指向性を表している。この、図９か
ら明らかなように、この圧電スピーカ１００は完全に呼
吸振動していることがわかる。
向特性を示す。図９において、実線で示したものは全球
面において同位相の駆動信号を入力した場合の指向性を
表し、破線で示したものは半球１０１，１０２で位相を
逆位相にした場合の指向性を表している。この、図９か
ら明らかなように、この圧電スピーカ１００は完全に呼
吸振動していることがわかる。
【００４７】図１０に周波数が１ｋＨｚと３ｋＨｚの場
合の入力電圧に対する音圧特性を示す。この図１０か
ら、入力電圧を上昇させることにより、９０ｄＢ程度の
音圧が得られることが分かる。
合の入力電圧に対する音圧特性を示す。この図１０か
ら、入力電圧を上昇させることにより、９０ｄＢ程度の
音圧が得られることが分かる。
【００４８】
【発明の効果】以上のように、本発明による球体型圧電
スピーカでは、球殻型の圧電セラミックスに駆動信号を
印加すると、球殻の圧電セラミックスの中心から放射状
に呼吸振動をする。このため、圧電セラミックス表面か
ら出力される音は全て位相が同じになる。また、圧電セ
ラミックスの内表面から出力される音は吸音材により吸
収され圧電セラミックスの外表面から出力される音と互
いに打ち消しあうことがないので、スピーカ全体の音の
出力も高くなる。また、球殻にの共振周波数はその半径
に逆比例しそれ以下の周波数には共振がないため、広い
周波数範囲で音を再生することが可能となる。さらに、
従来必要であったスピーカボックス等が不要となり、小
型化が可能となる。
スピーカでは、球殻型の圧電セラミックスに駆動信号を
印加すると、球殻の圧電セラミックスの中心から放射状
に呼吸振動をする。このため、圧電セラミックス表面か
ら出力される音は全て位相が同じになる。また、圧電セ
ラミックスの内表面から出力される音は吸音材により吸
収され圧電セラミックスの外表面から出力される音と互
いに打ち消しあうことがないので、スピーカ全体の音の
出力も高くなる。また、球殻にの共振周波数はその半径
に逆比例しそれ以下の周波数には共振がないため、広い
周波数範囲で音を再生することが可能となる。さらに、
従来必要であったスピーカボックス等が不要となり、小
型化が可能となる。
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る、球体型圧電
スピーカの構造を示す断面図である。
スピーカの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る、球体型圧電ス
ピーカの構造を示す断面図である。
ピーカの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る、球体型圧電ス
ピーカの構造を示す斜視図である。
ピーカの構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の一つの実施の形態に係る球体型圧電ス
ピーカにおける、放射インピーダンスの、半径に対する
周波数特性を示す図である。
ピーカにおける、放射インピーダンスの、半径に対する
周波数特性を示す図である。
【図５】本発明の一つの実施の形態に係る、球体型圧電
スピーカの等価回路図である。
スピーカの等価回路図である。
【図６】本発明の一実施例に係る球体型圧電スピーカの
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例に係る球体型圧電スピーカに
おけるインピーダンスの周波数特性を示すグラフであ
る。
おけるインピーダンスの周波数特性を示すグラフであ
る。
【図８】本発明の一実施例に係る球体型圧電スピーカに
おける音圧の周波数特性を示すグラフである。
おける音圧の周波数特性を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例に係る球体型圧電スピーカの
指向性を示す説明図である。
指向性を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る球体型圧電スピーカ
の入力電圧に対する音圧特性を示すグラフである。
の入力電圧に対する音圧特性を示すグラフである。
【図１１】従来の圧電スピーカを示す断面図である。
５０，６０，１００ 球体型圧電スピーカ ５１，６１，１０１，１０２ 圧電セラミックス ５２，６２，１０１ａ，１０２ａ 外部電極 ５３，６３，１０１ｂ，１０２ｂ 内部電極 ６４、１０４ 吸音材 ６５，１０６ フレーム ６６，１０５ ダンパー
Claims (2)
- 【請求項１】 厚み方向に分極され、内部が中空である
球殻型の圧電セラミックスと、前記圧電セラミックスを
振動させることにより音を発生するための駆動手段と、
を備えたことを特徴とする球体型圧電スピーカ。 - 【請求項２】 厚み方向に分極され、内部が中空である
球殻型の圧電セラミックスと、前記圧電セラミックスの
中空部に備えられた吸音材と、前記圧電セラミックスの
外側に設けられたダンパーおよびフレームと、前記圧電
セラミックスの外表面に形成された外部電極と、前記圧
電セラミックスの内表面に形成された内部電極とからな
り、前記外部電極と前記内部電極の間に駆動信号を入力
して、前記圧電セラミックスを振動させることにより音
を発生することを特徴とする球体型圧電スピーカ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8169890A JPH09163498A (ja) | 1995-10-06 | 1996-06-28 | 球体型圧電スピーカ |
| US08/725,000 US5825902A (en) | 1995-10-06 | 1996-10-01 | Spherical piezoelectric speaker |
| EP96402119A EP0767597A3 (en) | 1995-10-06 | 1996-10-04 | Spherical piezoelectric speaker |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29632795 | 1995-10-06 | ||
| JP7-296327 | 1995-10-06 | ||
| JP8169890A JPH09163498A (ja) | 1995-10-06 | 1996-06-28 | 球体型圧電スピーカ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09163498A true JPH09163498A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=26493095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8169890A Pending JPH09163498A (ja) | 1995-10-06 | 1996-06-28 | 球体型圧電スピーカ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5825902A (ja) |
| EP (1) | EP0767597A3 (ja) |
| JP (1) | JPH09163498A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7227966B2 (en) | 2001-09-10 | 2007-06-05 | Fujihiko Kobayashi | Piezo-electric speaker |
| US8385578B2 (en) | 2007-11-12 | 2013-02-26 | Nec Corporation | Piezoelectric acoustic device and electronic apparatus |
| CN113336546A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-09-03 | 济南大学 | 一种一体化压电陶瓷球壳及其加工方法 |
| KR20220098810A (ko) * | 2016-10-04 | 2022-07-12 | 프레드네시 모하레 | 사운드를 생성하기 위한 조립체 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6563930B1 (en) * | 1996-12-04 | 2003-05-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Speaker |
| EP1299940B1 (en) * | 2000-01-07 | 2013-03-27 | Emo Labs, Inc. | Mechanical-to-acoustical transformer and multi-media flat film speaker |
| WO2002010264A1 (en) * | 2000-07-28 | 2002-02-07 | The Penn State Research Foundation | A process for fabricating hollow electroactive devices |
| JP5064384B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2012-10-31 | エモ・ラブズ・インコーポレーテッド | 環境状態に感応するダイアフラム膜及び支持構造 |
| WO2009067669A1 (en) * | 2007-11-21 | 2009-05-28 | Emo Labs, Inc.. | Wireless loudspeaker |
| US8042255B1 (en) * | 2008-09-30 | 2011-10-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Rapid fabrication techniques for arbitrary shape piezoelectric transducer sensors |
| US8189851B2 (en) | 2009-03-06 | 2012-05-29 | Emo Labs, Inc. | Optically clear diaphragm for an acoustic transducer and method for making same |
| WO2011006277A1 (zh) * | 2009-07-14 | 2011-01-20 | 清华大学 | 一种采用叉指或螺旋电极的压电扬声器 |
| JP2016516358A (ja) | 2013-03-15 | 2016-06-02 | イモ ラブス， インコーポレイテッド | 屈曲制限部材を有する音響変換器 |
| USD733678S1 (en) | 2013-12-27 | 2015-07-07 | Emo Labs, Inc. | Audio speaker |
| USD741835S1 (en) | 2013-12-27 | 2015-10-27 | Emo Labs, Inc. | Speaker |
| USD748072S1 (en) | 2014-03-14 | 2016-01-26 | Emo Labs, Inc. | Sound bar audio speaker |
| TWI527471B (zh) | 2014-03-14 | 2016-03-21 | 財團法人工業技術研究院 | 壓電電聲換能器 |
| TWI533714B (zh) | 2014-04-18 | 2016-05-11 | 財團法人工業技術研究院 | 壓電電聲換能器 |
| CN105606141A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-05-25 | 汉得利（常州）电子股份有限公司 | 全方位球形超声波传感器 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2939970A (en) * | 1954-12-03 | 1960-06-07 | Gulton Ind Inc | Spherical transducer |
| US3708702A (en) * | 1970-12-02 | 1973-01-02 | Siemens Ag | Electroacoustic transducer |
| SU614555A1 (ru) * | 1977-01-25 | 1978-07-05 | Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Пьезоэлектрический приемник звукового давлени |
| FR2473242A1 (fr) * | 1980-01-08 | 1981-07-10 | Thomson Csf | Transducteur electroacoustique a dome actif |
| FR2477822A1 (fr) * | 1980-03-04 | 1981-09-11 | Thomson Csf | Transducteur electromecanique a suspension active et son procede de fabrication |
| GB2120902A (en) * | 1982-05-27 | 1983-12-07 | Secr Defence | Underwater acoustic devices |
| DE3306801A1 (de) * | 1983-02-26 | 1984-09-06 | Rainer J. 5000 Köln Haas | Kugelfoermiger hochtonlautsprecher mit piezoelektrischern antrieb |
| US4843275A (en) * | 1988-01-19 | 1989-06-27 | Pennwalt Corporation | Air buoyant piezoelectric polymeric film microphone |
| US4866683A (en) * | 1988-05-24 | 1989-09-12 | Honeywell, Inc. | Integrated acoustic receiver or projector |
| DE3833234C2 (de) * | 1988-09-30 | 1995-03-16 | Wolfgang Kessler | Verfahren zum Kalibrieren oder Prüfen eines piezokeramischen Wandlers |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP8169890A patent/JPH09163498A/ja active Pending
- 1996-10-01 US US08/725,000 patent/US5825902A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-10-04 EP EP96402119A patent/EP0767597A3/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7227966B2 (en) | 2001-09-10 | 2007-06-05 | Fujihiko Kobayashi | Piezo-electric speaker |
| US8385578B2 (en) | 2007-11-12 | 2013-02-26 | Nec Corporation | Piezoelectric acoustic device and electronic apparatus |
| KR20220098810A (ko) * | 2016-10-04 | 2022-07-12 | 프레드네시 모하레 | 사운드를 생성하기 위한 조립체 |
| CN113336546A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-09-03 | 济南大学 | 一种一体化压电陶瓷球壳及其加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0767597A2 (en) | 1997-04-09 |
| EP0767597A3 (en) | 2006-05-24 |
| US5825902A (en) | 1998-10-20 |
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