JPS6059900A - 座屈バネを用いた圧電振動子 - Google Patents
座屈バネを用いた圧電振動子Info
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- JPS6059900A JPS6059900A JP16883983A JP16883983A JPS6059900A JP S6059900 A JPS6059900 A JP S6059900A JP 16883983 A JP16883983 A JP 16883983A JP 16883983 A JP16883983 A JP 16883983A JP S6059900 A JPS6059900 A JP S6059900A
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- piezoelectric
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- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
- H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
- H04R7/04—Plane diaphragms
- H04R7/06—Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers
- H04R7/08—Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers comprising superposed layers separated by air or other fluid
-
- 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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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧電振動子の改良に係シ、振幅の大きい圧電振
動子を提供することを目的とする、−慇に圧電体には電
気機械結合係数の太き、なものが多いから、圧電共振子
では大きな振動エネルギーを貯えている。例えばボルト
締めランジュバン振動子では２Ｗ／−程度のエネルギー
を有しているが、振幅が４０μｍ程度であり小さい。圧
電体の素材がセラミックで硬いためバネ定数が大きいた
めであり、振幅の大きいバネ定数の小さい振動系ではな
く振幅が小さすぎるという欠点があった。
動子を提供することを目的とする、−慇に圧電体には電
気機械結合係数の太き、なものが多いから、圧電共振子
では大きな振動エネルギーを貯えている。例えばボルト
締めランジュバン振動子では２Ｗ／−程度のエネルギー
を有しているが、振幅が４０μｍ程度であり小さい。圧
電体の素材がセラミックで硬いためバネ定数が大きいた
めであり、振幅の大きいバネ定数の小さい振動系ではな
く振幅が小さすぎるという欠点があった。
この発明は上述した従来技術の欠点を解消するもので、
座屈バネと圧電振動子とを組合わせ、屈曲モードの共振
周波数で振動することを特徴とする座屈バネを用いた圧
電振動子によって目的を達成したものである。以下、本
発明の実施例を図面に従って説明する。
座屈バネと圧電振動子とを組合わせ、屈曲モードの共振
周波数で振動することを特徴とする座屈バネを用いた圧
電振動子によって目的を達成したものである。以下、本
発明の実施例を図面に従って説明する。
実施例１
第１図に示したようにＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｑ３系圧電磁器
からなる幅２０ｍ長さ５０調厚さ１咽の矩形状平板の表
裏両面に電極１１および１２がコーティングされ厚さ方
向に分極された圧電セラミック平板１の長さに沿った両
端部に厚さ１．２調、幅７．５ ｔｒａｍ 。
からなる幅２０ｍ長さ５０調厚さ１咽の矩形状平板の表
裏両面に電極１１および１２がコーティングされ厚さ方
向に分極された圧電セラミック平板１の長さに沿った両
端部に厚さ１．２調、幅７．５ ｔｒａｍ 。
長さ２０ｍの端子板２および３を接着固定した。
これら２枚１対の端子板の幅２０ｍ、長さ３５■の間に
幅２０ｔｍ、長さ３５ ｗｍ 、厚さ１ｍｍのステンレ
ススチールをＲ＝２５０ｍのかまぼこ状に湾曲変形した
屈曲振動板４および５を嵌合し接着固定した。端子板間
距離３５日は屈曲振動板の湾曲状態を保持するように、
調整した。このようにしてでき上った座屈バネを用いた
圧電振動子の斜視図を第２図に示した。端子板２および
３にそれぞれ接続したリード線６および７に１０ボルト
程度の交流信号を印加すると、屈曲振動板が振動する。
幅２０ｔｍ、長さ３５ ｗｍ 、厚さ１ｍｍのステンレ
ススチールをＲ＝２５０ｍのかまぼこ状に湾曲変形した
屈曲振動板４および５を嵌合し接着固定した。端子板間
距離３５日は屈曲振動板の湾曲状態を保持するように、
調整した。このようにしてでき上った座屈バネを用いた
圧電振動子の斜視図を第２図に示した。端子板２および
３にそれぞれ接続したリード線６および７に１０ボルト
程度の交流信号を印加すると、屈曲振動板が振動する。
周波数を数ＫＨｚ程度にすると突然共振現象が現われ、
屈曲振動板４および５がうなりを発して振動する。
屈曲振動板４および５がうなりを発して振動する。
以上述べた振動子が座屈バネを用いた圧電振動子の基本
構造の一例であるが、第３図はこれら基本素子を複数組
み合わせ最外部にとりつけた振動面板８および９の距離
を大きく振動させる大振幅用素子の一実施例を示したも
のである。
構造の一例であるが、第３図はこれら基本素子を複数組
み合わせ最外部にとりつけた振動面板８および９の距離
を大きく振動させる大振幅用素子の一実施例を示したも
のである。
このような大振幅用の座屈バネを用いた圧電振動子は、
１０ボルト程度の電圧を印加しただけで１■以上の振幅
が得られるので、比較的低トルクの振動源として利用で
きる。例えば、パイプに装置し、弁と組み合わせること
により、液体ポンプとして機能させることができるなど
、きわめて有用である。
１０ボルト程度の電圧を印加しただけで１■以上の振幅
が得られるので、比較的低トルクの振動源として利用で
きる。例えば、パイプに装置し、弁と組み合わせること
により、液体ポンプとして機能させることができるなど
、きわめて有用である。
以上説明した大振幅用素子は、基本素子を複数個組み合
わせ振幅を累積したものであるが、この構造は比較的低
トルク・大振幅用には適するが。
わせ振幅を累積したものであるが、この構造は比較的低
トルク・大振幅用には適するが。
大トルク・大振幅を出力するには構造上無理である。そ
の理由は、バネの座屈振動を励振する駆動力はすべて端
子板２を通じて伝達され、端子板と圧電振動子との貼り
合わせ面に応力が集中する結果、接着層が破壊されるた
めである。この問題点長さ３０ ｍ 、幅１（１ｗ＋の
弾性板をＲ”＝２００ｍに湾曲させ九座屈バネ２枚を凹
面同志向い合せ、両端さ２■、長さ３０ｍ、幅１０箇の
矩形平板圧電振動子１が長さ方向の圧縮偏倚応力を加え
られた状態で嵌合され、振動子の両面に接続されたリー
ド線３および４の間に２０ＫＨｚ、１０ボルトの電圧を
音叉と似ているが１強力圧電音叉の場合は、座屈□振す
る力は強力だが、振幅を大きくするには高電圧を要する
。横モードでも圧電振動子の縦断面積を縦モードの素子
と同じによれば同等の振動力が得られる。しかも振幅は
厚さに対する長さの比と圧電定数ｄ ３１／ｄ ３３の
積で決まる。
の理由は、バネの座屈振動を励振する駆動力はすべて端
子板２を通じて伝達され、端子板と圧電振動子との貼り
合わせ面に応力が集中する結果、接着層が破壊されるた
めである。この問題点長さ３０ ｍ 、幅１（１ｗ＋の
弾性板をＲ”＝２００ｍに湾曲させ九座屈バネ２枚を凹
面同志向い合せ、両端さ２■、長さ３０ｍ、幅１０箇の
矩形平板圧電振動子１が長さ方向の圧縮偏倚応力を加え
られた状態で嵌合され、振動子の両面に接続されたリー
ド線３および４の間に２０ＫＨｚ、１０ボルトの電圧を
音叉と似ているが１強力圧電音叉の場合は、座屈□振す
る力は強力だが、振幅を大きくするには高電圧を要する
。横モードでも圧電振動子の縦断面積を縦モードの素子
と同じによれば同等の振動力が得られる。しかも振幅は
厚さに対する長さの比と圧電定数ｄ ３１／ｄ ３３の
積で決まる。
そこで、低電圧大振幅の座屈バネを用いた圧電振動子を
作った例を第４図（Ｃ）に示す。座粛ア］〆は第４図（
ａ）（ｂ）のものと同じである。（Ｃ）図では圧電振動
子を厚さ１ｍ、長さ３０ ｍ 、幅１０ｍのものを１分
極を交互に逆向きに４枚潰層ｌ〜だものを用いた。この
だめ同一振幅を得るための駆動電圧を１７４に下げるこ
とができた。
作った例を第４図（Ｃ）に示す。座粛ア］〆は第４図（
ａ）（ｂ）のものと同じである。（Ｃ）図では圧電振動
子を厚さ１ｍ、長さ３０ ｍ 、幅１０ｍのものを１分
極を交互に逆向きに４枚潰層ｌ〜だものを用いた。この
だめ同一振幅を得るための駆動電圧を１７４に下げるこ
とができた。
本発明の座屈バネを横モート°振動子で励振する振動子
と別途出願した座屈バネを縦モード振動子で励振する強
力圧電音叉とを同一座屈バネに関して特長を定量的に比
較してみよう。座屈バネを第４図に示した形状とすると
、縦モード振動子を付ける端面は１ （１ｍ Ｘ １０
ｍである。この両端面に１ｍｍＸ １０ｍＸ １０ｍの
圧電板を４枚梼層した圧電振動子を１個ずつ付けて励振
するものとし、第４図（ｃ）の場合と比較してみよう。
と別途出願した座屈バネを縦モード振動子で励振する強
力圧電音叉とを同一座屈バネに関して特長を定量的に比
較してみよう。座屈バネを第４図に示した形状とすると
、縦モード振動子を付ける端面は１ （１ｍ Ｘ １０
ｍである。この両端面に１ｍｍＸ １０ｍＸ １０ｍの
圧電板を４枚梼層した圧電振動子を１個ずつ付けて励振
するものとし、第４図（ｃ）の場合と比較してみよう。
駆動力は第４図（Ｃ）の方が１／２．５ 、振幅は２倍
、電力は１．５倍である。
、電力は１．５倍である。
効率は多少悪いが低電圧で大振幅の得られることが特長
である。
である。
なお１本発明の座屈バネを用いた圧電振動子は圧電振動
子を湾曲変形し、これを枠体に嵌合した湾曲型圧電振動
子と類似してはいるが、本願の振動子では屈曲振動子が
金属板であるから摂動のＱが大きく、シかも大振幅にな
って、振動板に大きな張力が働いても割れて破損するこ
とのないのが実用上の大きな利点である。
子を湾曲変形し、これを枠体に嵌合した湾曲型圧電振動
子と類似してはいるが、本願の振動子では屈曲振動子が
金属板であるから摂動のＱが大きく、シかも大振幅にな
って、振動板に大きな張力が働いても割れて破損するこ
とのないのが実用上の大きな利点である。
以上説明したように、座屈バネと圧電振動子とを組み合
わせ、屈曲モードの共振周波数で振動するように構成し
だから、圧電振動子の面振動が座屈バネで、面の法線方
向の屈曲モードに変換された結果、振動のバネ定数が約
２桁低下し、振幅が約２桁増幅され大振幅の振動を得る
ことができた。
わせ、屈曲モードの共振周波数で振動するように構成し
だから、圧電振動子の面振動が座屈バネで、面の法線方
向の屈曲モードに変換された結果、振動のバネ定数が約
２桁低下し、振幅が約２桁増幅され大振幅の振動を得る
ことができた。
さらに同じ効果を得る目的で、圧電振動子を湾曲変形し
枠体に嵌合した振動もあるが、この場合は１）屈曲振動
板の内部損失が大で共振のＱが小さい、２）屈曲振動の
振幅が大きくなりすぎるとセラミックの屈曲振動子に大
きな張力が作用し、セラミックは張力に弱いので割れて
しまう。などの欠点があった。本発明の座屈バネを用い
た圧電振動子は構造上もきわめて丈夫であり長寿命の特
長がある。
枠体に嵌合した振動もあるが、この場合は１）屈曲振動
板の内部損失が大で共振のＱが小さい、２）屈曲振動の
振幅が大きくなりすぎるとセラミックの屈曲振動子に大
きな張力が作用し、セラミックは張力に弱いので割れて
しまう。などの欠点があった。本発明の座屈バネを用い
た圧電振動子は構造上もきわめて丈夫であり長寿命の特
長がある。
第１図は本発明の座屈バネを用いた圧電振動子の基本構
造説明のための断面図であり、第２図はその斜視図、第
３図は本発明の座屈バネを用いた圧電振動子の別の実施
例を示す断面図、第４図（ａ）。 （ｂ）、 （ｃ）は１本発明の他の実施例を示すもので
、（ａ）。 （Ｃ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 １・・・圧電振動子、４．５・・・屈曲振動坂出８人
日立マクセル株式会社 代表者 永 井 厚 第１図 第２図 第４図
造説明のための断面図であり、第２図はその斜視図、第
３図は本発明の座屈バネを用いた圧電振動子の別の実施
例を示す断面図、第４図（ａ）。 （ｂ）、 （ｃ）は１本発明の他の実施例を示すもので
、（ａ）。 （Ｃ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 １・・・圧電振動子、４．５・・・屈曲振動坂出８人
日立マクセル株式会社 代表者 永 井 厚 第１図 第２図 第４図
Claims (1)
- 座屈バネと圧電振動子とを組み合わせ、屈曲モードの共
振周波数で振動することを特徴とする座屈バネを用いた
圧電振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16883983A JPS6059900A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 座屈バネを用いた圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16883983A JPS6059900A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 座屈バネを用いた圧電振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6059900A true JPS6059900A (ja) | 1985-04-06 |
Family
ID=15875476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16883983A Pending JPS6059900A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 座屈バネを用いた圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6059900A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1518442A1 (en) * | 2002-06-27 | 2005-03-30 | Andromed Inc. | Piezoelectric biological sounds monitor with printed circuit board |
| JP2008133983A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Cool Technos:Kk | 超低温ガス発生装置 |
| US9782110B2 (en) | 2010-06-02 | 2017-10-10 | Masimo Corporation | Opticoustic sensor |
| US9795358B2 (en) | 2008-12-30 | 2017-10-24 | Masimo Corporation | Acoustic sensor assembly |
| US9867578B2 (en) | 2009-10-15 | 2018-01-16 | Masimo Corporation | Physiological acoustic monitoring system |
| US9955937B2 (en) | 2012-09-20 | 2018-05-01 | Masimo Corporation | Acoustic patient sensor coupler |
| US10098610B2 (en) | 2009-10-15 | 2018-10-16 | Masimo Corporation | Physiological acoustic monitoring system |
| US10349895B2 (en) | 2009-10-15 | 2019-07-16 | Masimo Corporation | Acoustic respiratory monitoring sensor having multiple sensing elements |
| US10357209B2 (en) | 2009-10-15 | 2019-07-23 | Masimo Corporation | Bidirectional physiological information display |
| US10463340B2 (en) | 2009-10-15 | 2019-11-05 | Masimo Corporation | Acoustic respiratory monitoring systems and methods |
| US10729402B2 (en) | 2009-12-04 | 2020-08-04 | Masimo Corporation | Calibration for multi-stage physiological monitors |
| US10828007B1 (en) | 2013-10-11 | 2020-11-10 | Masimo Corporation | Acoustic sensor with attachment portion |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP16883983A patent/JPS6059900A/ja active Pending
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1518442A1 (en) * | 2002-06-27 | 2005-03-30 | Andromed Inc. | Piezoelectric biological sounds monitor with printed circuit board |
| JP2008133983A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Cool Technos:Kk | 超低温ガス発生装置 |
| US11559275B2 (en) | 2008-12-30 | 2023-01-24 | Masimo Corporation | Acoustic sensor assembly |
| US10548561B2 (en) | 2008-12-30 | 2020-02-04 | Masimo Corporation | Acoustic sensor assembly |
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| US10925544B2 (en) | 2009-10-15 | 2021-02-23 | Masimo Corporation | Acoustic respiratory monitoring sensor having multiple sensing elements |
| US9867578B2 (en) | 2009-10-15 | 2018-01-16 | Masimo Corporation | Physiological acoustic monitoring system |
| US11998362B2 (en) | 2009-10-15 | 2024-06-04 | Masimo Corporation | Acoustic respiratory monitoring sensor having multiple sensing elements |
| US10098610B2 (en) | 2009-10-15 | 2018-10-16 | Masimo Corporation | Physiological acoustic monitoring system |
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| US11020084B2 (en) | 2012-09-20 | 2021-06-01 | Masimo Corporation | Acoustic patient sensor coupler |
| US11992361B2 (en) | 2012-09-20 | 2024-05-28 | Masimo Corporation | Acoustic patient sensor coupler |
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| US10828007B1 (en) | 2013-10-11 | 2020-11-10 | Masimo Corporation | Acoustic sensor with attachment portion |
| US12016721B2 (en) | 2013-10-11 | 2024-06-25 | Masimo Corporation | Acoustic sensor with attachment portion |
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