JPS61150500A - 複合形圧電スピ−カ - 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〕 この発明は、複数個の圧″Ｌｔ振動素子を磁気−音響変
換器に利用する複合形圧電スピーカに関するものである
。

〔従来の技術〕

近年、各方面において、圧電撮動素子としてジルコニウ
ムチタン酸鉛を主体とする強圧電性セラミックが開発さ
れた。そして、この強圧成セラミックの薄片に電極面を
付けたものを金属板ベースの片面（モノモルフ形）又は
両面（バイモルフ形）に貼シ合わせた崖電振動板が多量
に生産され、コストが著しく低減されるようになったの
で、上記した強圧寛仁セラミックは電気−音響変換器に
広く用いられようとしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の強圧電性セラミックは、その特性上
、硬質で、弾性率Ｅは大略８０Ｘ１０−＠（Ｎ／７Ｆ１
’　）と極めて大であシ、脆弱性が大きく割れやすく、
弾性限界が狭いという性質があるので、これを主材料と
した圧電振動板は、基本共振周波数ｆｏが高く、共振感
度Ｑが大であり、また、大撮幅動作の場合には、起振力
が弱く不適当である。

ところで、従来このような性質を有する圧電振動板を利
用して、スピーカ等の青春変換器が各方面で作られてい
るが、概して低感度で音量が小さく。

再生音は主として可聴音域の高音域部に系中していて、
低音域部が不足しておシ、このため、十分に満足な性能
を有する音響変換器が得られないという問題点があった
。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、音響変換器として圧′を振動板を利用したにもか
かわらず、従来の永久磁石微可前コイルスピーカと何ら
そん色のない出力音圧レベルを有し、また、可聴音域と
して低音域部から高音域部にわたる広い再生帯域で良好
な音響特性が得られると共に、形状を偏平薄形に構成で
き、かつ重量を軽量化できる複合形圧電スピーカを得る
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る複合形圧電スピーカは、圧電振動板の重
心点付近に粘弾性層を介して重錘を結合し、この圧電振
動板の外縁部から起振力を取シ出すように構成した圧ｔ
ｉ動素子を複数個設け、各圧電撮動素子のうちの１つに
は、その周縁端部に音響放射用振動板を直結して起振力
が与えられ。

これに隣接する他の圧電撮動素子に与えられた起振力は
、各圧電撮動素子のそれぞれの周縁端部を連結する連結
子を通して青春放射用振動板を付勢するようにしたもの
である。

〔作用〕

この発明の複合形圧電スピーカにおいては、圧電Ｓ＠板
の重心点付近に粘弾性層を介して重錘を結合し、この圧
電振動板の外縁部から起振力を取り出すように構成した
圧電振動素子の複数個を。

互いにそれぞれの周縁端部を連結子を介して結合し、各
圧電振動素子のうちの１つには、その周縁端部に音響放
射用振動板を直結した構成としたので、これに隣接する
他の圧電振動素子に与えられた起振力は、前記連結子を
通して音響放射用振動板を付勢するため、従来の圧電振
動板を利用した音響変換器と比べて、十分に出力音圧レ
ベルが高く、また、可聴音域として低音域部から高音域
部にわたる広い再生帯域で良好な音響特性が得られる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例でるる複合形圧電スピーカ
に用いられる圧電振動素子を示す断面図、第２図は、第
】図の圧電撮動素子を用いて構成した複合形圧電スピー
カを示す断面図である。上記各図に示すように、圧電振
動素子１，５．９は。

それぞれ圧１を振動板の重心点付近（中心部分）に各粘
弾性層２，６．１０を介して各小重錘３，７゜１１を結
合し、センタークランプ形式の複合した圧″ｕＬ振動素
子を形成する。そして、前方部に位置する圧′を振動素
子１の周縁端部１３には、音響放射用振動板である紙製
等のコーン形振動板１７を直結してあり、このコーン形
振動板１７の外縁端部は、波ひだ付きの弾性エツジ１２
により固定部１５に揺動的に支持される。また、圧電振
動素子１に後続する各圧電振ｉｔｈ素子５．９は、それ
ぞれの周縁端部を各連結子４．８を介して、上記圧電振
動素子１と一体的に結合する。また、後方部の小重錘１
１は、弾性結合子１４を介して固定部１５に支持される
。ここで使用される各圧ｔｉ動素子１．５．９はモノモ
ルフ形もしくはバイモルフ形のいずれでも良いが、図に
示すものはすべてモノモルフ形である二また、各連結子
４，８は、弾性と粘性抵抗を有し、小質量で伝達損失の
低い材料で形成される。この各連結子４，８としては、
例えばクロロプレンゴム、ブチルゴム等の合成ゴムから
成る角形又は円形の小柱約６〜８個を、各圧電撮動素子
５．９の周縁端部に等間隔で円形配列して接着したもの
を用いておシ、そして、所要の伝播定数は、ゴム質の硬
度、小柱の断面積、長さ及び使用個数などを調整して求
められる。

第３図は、第１図の複合形圧電スピーカにおける振動系
の等価回路を示す図である。第３図は。

いわゆるはしご形（Ｌａｄｄｅｒ　Ｔｙｐｅ　）ローパ
スフィルタを形成している。図において、Ｄ、　、　Ｄ
、　、　Ｄ３を各圧ｖｉｓａ素子１，５．９のインピー
ダンス。

ｚｏをコーン形振動板１７の終端インピーダンス、Ｚｒ
　、Ｚｍ　、Ｚｍを各粘弾性層２，６，１０．！：各小
重錘３，７．１１との和のインピーダンス、Ｋ、　、　
Ｋ。

を各連結子４．８の結合インピーダンスとする。

第３図に示す等価回路によれば、各圧電振動素子１．５
．９の存在するセクションでの各起撮力ＦｌＩＦｔ　、
　Ｆｓによって流入する各撮動速度ｖ、　、　ｖ、、　
Ｖ。

を、無反射に効率良く、音響放射用振動板であるコーン
形振動板１７の終端インピーダンスＺｏに流入するよう
にしている。そして、第３図の等価回路において、電圧
電振動素子１．５．９が分担すべき各起蛋力Ｆ１．　ｐ
、　、　ｐｓの周波数を、ｆ、＞ｆ。

＞　ｆ、となるように可聴音域を分配すれば、各セクシ
ョンでの起蛋力Ｆｔ　−Ｆｔ　、Ｆｍは、効率良く終端
インピーダンスｚ０を付勢して複合できることになる。

すなわち、前方部の圧電振動素子１のインピーダンスＤ
１は主として可聴音域の高音域部を分担付勢し、中央部
の圧ＩＣ撮動素子５のインピーダンスＤ！は主として中
音域部を分担付勢し、後方部の圧電撮動素子９のインピ
ーダンスＤ、は主として低音域部を分担付勢することに
なる。

今、各インピーダンスＤ＋　、　Ｄｔ　、　Ｄａに印加
する各信号電圧ｅ１．ｅｌ、ｅ、１を、おおむね第４図
に示すごとくに分配し、途中の伝達損失を考慮してあら
かじめ印加電圧レベルをｅｔ＜ｅｔ＜ｅｇとしておけば
、放射音圧Ｐ０は、おおむね第５図に示すごとく、イン
ピーダンスＤ、は周波数ｆ１〜ｆｔ間の高音域部ヲ、イ
ンピーダンスＤ、は周波数ｆ、〜ｆ３間の中音域部を、
インピーダンスＤ、は周波数ｆ、〜ｆｃ間の低音域部を
それぞれ分担することによって、綜合的に平坦な音圧特
性が得られ、かつ変換感度が向上する。なお、第５図に
示す中音域部の周波数ｆＱのピーク値は、センタークラ
ンプ形式の圧１振動素子による第１共搦点であって、約
５００〜６００Ｈｚで発生するが、この発明の複合膨圧
４スピーカの場合では、各連結子４．８の結合インピー
ダンスＫｒ　、　Ｋｍの抵抗分が吸収して、はとんど目
立たないまでに消失する。

次に、第４図に示した各圧電振動素子１．５゜９のイン
ピーダンスＤｚ　、Ｄｔ　、Ｄｓに印加する各信号電圧
ｅ、　ｌ　ｅｇ　＊　ｅｇの生成方法について述べる。

圧ａ’ｉ動素子は、通常８０〜１００Ｘ１０　Ｆ前後の
キャパシタンスを持ち、ＩＫＨｚのリアクタンスは約１
５にΩであるから、第６図に示すごとく、巻線比１：６
程度の昇圧トランスＴ、を用いて、その１次コイルのイ
ンピーダンス２．を常用の８０に適合することができ、
これにより、昇圧トランスＴ、の１次戒圧ｅｐに対し、
２次成圧として各信号電圧ｅＩ＋　ｅｌ　＋　ｅｌが得
られる。負荷となる圧ｔｍ動素子の動作は、全くの電圧
対応型であるから、昇圧トランスＴ１は比較的に小形な
もので十分に間に合い、しかも、圧゛１振動素子の内部
容量と各挿入抵抗Ｒ２，Ｒｓにより、間単に高音域部を
カットした電圧特性が得られる。また、昇圧トランスＴ
１の２次側には、定電圧ダイオードＺＤ等の半導体を挿
入抵抗Ｒ１を介して接続し、圧電振動素子に加わる過電
圧電防止している。

＠７図はこの発明の池の実施例である複合形圧電スピー
カを示す断面図である。第７図（ａ）に示すものは、電
圧電振＃素子１．５を用いた２素子構成を形成しており
、中心となる圧１振動素子１に対して付加する圧ＩＥ缶
勅素子５は、連結子４を介して前方向く配置し、コーン
形ｂｍ板１７の内包角の内部に圧電振動素子５を収容し
て複合形圧電スピーカ自体の高さをできる限り低く構成
したものである。この場合、小重錘７のためにコーン形
振動板１７が傾゛〈時は、小重錘７を弾性結合子１４を
介して固定部であるセンターブラケット１６に結合して
安定化させる。

また、第７図（ｂ）に示すものは、各圧ａＬ振動素子１
．５．９を用いた３素子構成を形成しているが、この場
合は、中心となる圧電振動素子１に対してこれに隣接す
る各圧′鑞振動素子５，９を両’ｊｊｊｊｌに蛋シ分け
、振動定数が大きくスペースを多く要する低音域用の圧
電振動素子９を、コーン形振切板１７の内包角の中部に
収容し、中音域用の圧に！動素子５を後方部に配置して
、？Ｊ台台形成心スピーカ自体高さを低く構成したもの
である。ここで、第７図（ｂｌには示されていないが、
小玉＠１１は、上記と同様に固定部であるセンターブラ
ケツ）１６に結合して安定化させると良い。

上述したように、この発明の複合形圧電スピーカでは、
音響変換器に圧電揚動素子を用いて１口径の大きい、例
えば１５０〜２５０顛程度の中口径のスピーカを構成し
た場合にも、電気−音響変換感度を高めて所望の音量レ
ベルが得られ、また、可聴音域での広い再生帯域で良好
な音響特性を得ることができる。！た。従来の永久磁石
型可動コきるので、車輛用スピーカとして天井への取）
付けやドアマウント用に適する以外に、収容スペースが
限定される携帯用機器にも最適である。さらに、従来の
永久磁石型可動コイルスピーカのように、永久磁石から
発する漏洩磁束が皆無であるから、中波ラジオ受信用の
フェライトバーアンテナやテレビジョンの画面に悪影響
を及ぼすことがなく、その利用範囲はきわめて広い。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとお９、複合形圧或スピーカに
おいて、圧電珈動板の重心点付近に粘弾性層を介して重
錘を結合して構成した圧ｔｉ動素子の複数個を、互いに
それぞれ連結子を介して結合し、１つの圧電振動素子に
直結した前書放射用振動板を付勢するように構成したの
で、音響変換器に圧′Ｉ／Ｌ振動素子を用いているにも
かかわらず、十分に所望の出力音圧レベルを有し、また
、可聴音域として低音域部から高音域部にわたる広い再
生帯域で良好な音＊＝Ｓ性が得られると共に、形状を偏
平薄形に構成でき、かつ重量を軽量化できる複合形圧電
スピーカが得られるという優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である複合形圧電スピーカ
に用いられる圧？４賑動素子を示す断面図、第２図は、
第１図の圧電振動素子を用いて構成した複合形圧電スピ
ーカを示す断面図、第３図は、第１図の複合形圧電スピ
ーカにおける振動系の等価回路を示す図、第４図及び第
５図は、それぞれ第１図の複合形圧鑞スピーカにおける
各圧電撮動素子の信号域圧及び出力音圧と周波数との関
係を示す特性図、第６図は、第１図の複合形圧電スピー
カにおける各圧電撮動素子に印加する信号電圧電生成す
る回路の一例を示す図、第７図はこの発明の他の実施列
である複合形圧電スピーカを示す断面図である。 図において、１．５．９・・・圧電撮動素子、２゜６．
１０・・・粘弾性層、３，７．１１・・・小重錘、４゜
８・・・連結子、１２・・・弾性エツジ、１３・・・周
縁端部、１４・・・弾性結合子、１５・・・固定部、１
６・・・センターブラケット、１７・・・コーン形振動
板である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 第３図 盾５良我（Ｈｚ） 第５図 扇液攻（Ｈｚ） 第６図 （ａ） １６：　ぜンクー７ラケ、２ド ア図 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電振動板の重心点付近に粘弾性層を介して重錘
   を結合し、前記圧電振動板の起振力をこの圧電振動板の
   外縁部から取り出すように構成した圧電振動素子を複数
   個設け、この複数個の圧電振動素子のそれぞれの周縁端
   部を連結子を介して互いに結合し、前記各圧電振動素子
   のうちの１つには、その周縁端部に音響放射用振動板を
   直結して起振力が与えられ、これに隣接する他の圧電振
   動素子に与えられた起振力は、前記連結子を通して前記
   音響放射用振動板を付勢するようにしたことを特徴とす
   る複合形圧電スピーカ。
2. （２）前記複数個の圧電振動素子のうち、前記音響放射
   用振動板に直結した圧電振動素子は高音域部を主として
   分担付勢し、これに隣接する他の圧電振動素子は、主と
   して中音域部もしくは低音域部をそれぞれ分担付勢する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合形圧
   電スピーカ。