JPS612500A - 圧電振動子 - 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、電気音響機器又は電気通信機器等の電気・音
響交換器に利用される圧電振動子に関し、更に具体的に
はツイータ等の高音域再生用スピーカあるいは電話機用
受話ユニット等の駆動源として利用される圧電振動子に
関するものである。

（従来例の構成とその問題点） 従来の圧電振動子について、両面に圧電セラミックを接
着した２種類の圧電振動子を例として第１図ないし第５
図によシ説明する。

第１図に示す圧電振動子は、円形の圧電セラミック板１
及び２の両面に、金属製の補強板３の直径寸法り。の９
５チから１００係の直径寸法り。の電極４ないし７を同
心に形成したのち、補強板３の両面に接着したものであ
る。

第２図に示す圧電振動子は、円形の圧電セラミック板１
１及び１２の両面に、金属製の補強板１３の直径寸法り
。の６５チから７５係の直径寸法Ｄｅの電極１４ないし
１７を同心に形成したのち、補強板１３の両面に接着し
たものである。

上述の２種類の圧電振動子において、上面の圧電セラミ
ック板１又は１１が半径方向に伸びの応力を発生する時
に、下面の圧電セラミック板２又は１２が半径方向に縮
む応力を発生するように電気的に配線し、これに交流電
気を入力すると、第１図に示す圧電振動子は、第３図（
、）に示す同心円の節４ａが発生する第一次共振モード
と、第３図（ｂ）に示す二重の同心円の節５ａ及び６ａ
ｉ発生する第二次共振モードをもって撓み振動を起こし
、第２図に示す圧電振動子は、第４図（ａ）に示す同心
状の節１４ａを発生する第一次共振モードと、第４図（
ｂ）に示す同心円１５ａと直径線１６ａとの二つの節を
発生する第二次共振モードをもって撓み振動を起こす。

第５図は上述の２種類の圧電振動子を振動板に接合した
スピーカの音圧・周波数特性曲線を示したものである。

破線で示す特性曲線３１は第１図の圧電振動子の特性を
示すもので、第一次共振から第二次共振、更に高次の共
振に連らなる音圧を得ることを表わしているが、第一次
共振と第二次共振間の音圧が低くく、こｎに対し、高い
周波数になるに従い音圧が上昇して再生帯域の音圧の平
坦化が不充分であるという問題点を示している。これは
、圧電振動子の有する力係数が、第一次共振付近に比べ
高次になるに従って大きくなることに起因している。

鎖線で示す特性曲線３２は第２図の圧電振動子の特性を
示すもので、第二次共振モードで第４図（ｂ）に示すよ
うな非軸対称モードの直径線の節１６ａの発生が原因で
、第二次共振点を挾む帯域に音圧の大きな落ち込むとい
う問題点を示している。

（発明の目的） 本発明は上記の欠点を解消するもので、振動板と結合し
てスピーカを構成したときに、第一次・第二次共振間の
音圧を上げ、かつ、再生帯音域内の音圧・周波数特性曲
線を平坦化することのできる圧電振動子を提供しようと
するものである。

（発明の構成） 上記の目的を達成するため、第６図に示すような圧電セ
ラミック板２１及び２２の両面に形成する電極２３ない
し２６の直径寸法Ｄｅを、上記圧電セラミック板２１及
び２２を両面に接着する補強板２７の直径寸法り。に対
して、０７５ＤｏくＤｅ〈０９５Ｄｏの範囲に変化させ
た試料を造シ、上面の圧電セラミック板２１が半径方向
に伸びの応力を発生する時に、下面の圧電セラミック板
２２が半径方向に縮みの応力を発生するように電気的に
配線した。

先ず、このような構成の圧電振動子に交流電気を入力し
た場合に、第−次及び第二次共振モードで圧電振動子に
発生する節の状況を観察した結果、第７図に示すように
、第一次共振モードでは総ての条件で一つ同心円２４ａ
が、第二次共振モードではり。≧０８Ｄｏの条件で二重
の同心円２５ａ及び２６ａがそ扛ぞれ発生し、共に軸対
称共振モードであった。

更に、上記の圧電振動子を振動板に接合したスピーカの
周波数分析を行い、第一次・第二次共振間と、第二次・
第三次共振間の音圧を測定した結果を第８図に示した。

第８図について考察すると、第一次・第二次共振間では
第７図（ａ）の第一次共振モードの状態で振動が発生し
、この間では第７図（ａ）の側面図の圧側の而でみると
節２４ａｉ境にして、内側で伸びの応力が、外側で縮み
の応力がそれぞ扛発生していて、Ｄ８≧０．９Ｄｏの条
件下では節２４ａの外側の応力が圧電セラミック板全面
の発生応力を減少せしめるように働くため、力係数を低
下させてしまうものである。

また、Ｄ８く０８Ｄｏの条件下では、電力入力インピー
ダンスが高くなるため、圧電振動子に加わる電力が低下
することが判った。第８図の実線で示す第一次・第二次
共振間の音圧が０８Ｄｏ≦Ｄｅ≦０９Ｄｏの条件下で高
いのは、第一次共振付近の力係数の上昇率が、電力入力
インピーダンスが高くなるための圧電振動子に加わる電
力の低下率に勝ったため、高い音圧が得られるものであ
る。

第二次・第三次共振間では、第７図（ｂ）に示す二重の
同心円の節２５ａ及び２６ａが発生し、この間では第７
図（ｂ）の側面図の左側の面でみると、節２５ａと節２
６ａの間で伸びの応力が、節２６ａの内側で縮みの応力
が発生しておシ、この二つの応力で圧電振動子の力係数
がほぼ決定される。このため、第二次・第三次共振間の
力係数は、１）ｅ＝ｌ）。

の条件に比べてＤ　ｅ　／　Ｄｏ　　の比が少さくなる
に従って力係数は急速に減少するが、Ｄ８≧０８Ｄｏの
条件下では節２５で囲まれる面積は全体の面積の９０％
を占め、軸対称モードの第二共振モードとなり、Ｄｅ（
０，，７５Ｄｏの条件下で発生する非軸対称モードの発
生による著しい音圧の低下はないととが判った。

以上に述べた考察を基に、本発明では、圧電セラミック
板２１及び２２の両面に形成する電極２３ないし２６の
直径寸法Ｄｅを、これらの圧電セラミック板２１及び２
２を両面に接着する補強板２７の直径寸法り。の８０チ
から９０％にしたものである。

（実施例の説明） 本発明の実施例について、第５図ないし第７図により説
明する。

第６図において、本発明による圧電振動子は、円形の圧
電セラミック板２１及び２２の両面に、金属製の補強板
２７の直径寸法り。の８６係の直径寸法Ｄｅヲ有する電
極２３ないし２６を同心に形成したのち、補強板２７の
両面に接着して構成したものである。上記の圧電振動子
の上面の圧電セラミック板２１が半径方向の伸びの応力
が発生する時に、下面の圧電セラミック板２２が半径方
向に縮みの応力を発生するように配線する。

以上のように配線した圧電振動子に交流電気を入力し、
第一次・第二次共振モードにおいて発生する節を観察す
ると、第一次共振モードでは第７図（、）に示す同心円
の節２４ａが発生し、第二次共振モードでは第７図（ｂ
）に示す二重の同心円の節２５ａ及び２６ａが発生し、
共に軸対称モードである。

次に、上記圧電振動子を振動板に接合したスピーカの音
圧・周波数特性を調査した結果を、従来例について示し
た第５図に重ねて記入すると、実線で示す特性曲線３３
が得られる。特性曲線３３が示すように、第一次・第二
次共振間の音圧の低下は押えられ、再生帯域にわたって
ほぼ平坦な音圧分布が得られた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、第一次・第二次
共振間の音圧が向上し、第二次・第三次共振間及びそれ
以上の帯域における音圧が低下し、再生帯域全域にわた
シ平坦な音圧・周波数特性を実現し得る優九た性能の圧
電振動子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の圧電振動子の断面斜視図、第
３図及び第４図は、第１図及び第２図の共振モードの振
動状態を示す正面図及び側面図、第５図はスピーカの音
圧・周波数特性図、第６図は本発明による圧電振動子の
断面斜視図、第７図は第６図の共振モードの振動状態を
示す正面図及び側面図、第８図は、電極と補強板の直径
比が音圧に及ぼす影響を示す図である。 １．２，１１，１２，２１．２２・・・圧電セラミック
板、３，１３．２７・・・補強板、４，５，６゜７．１
４，１５．１６，１７，２３，２４，２５゜２６・・・
電極、３１．３２．３３・・・音圧・周波数特性図１ｆ
ｌＡ、Ｄｏ・・・補強板直径寸法、Ｄ８・・・電極直径
寸法。 第１図 第３図 第４図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両面に円形の電極を同心に形成した円形の圧電セラミッ
   ク板を、金属又は導電性を有する樹脂よりなる円形の補
   強板の両面あるいは片面に、心を合わせて接着してなる
   圧電振動子において、圧電セラミック板の両面に形成さ
   れる電極の直径寸法を補強板の直径寸法の８０％ないし
   ９０％にしたことを特徴とする圧電振動子。