JPS6214599A - 圧電振動素子の定在波振動の抑制方法 - Google Patents

圧電振動素子の定在波振動の抑制方法

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JPS6214599A
JPS6214599A JP15361685A JP15361685A JPS6214599A JP S6214599 A JPS6214599 A JP S6214599A JP 15361685 A JP15361685 A JP 15361685A JP 15361685 A JP15361685 A JP 15361685A JP S6214599 A JPS6214599 A JP S6214599A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧電素子を電気−音響変換器として利用す
る圧電振動素子に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、各方面において、圧電振動素子に利用されるジル
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、この強圧型セラミックの薄片に4
極面を付けたものを金属板ベースの片面(ユニモルフ形
)又は両面(バイモルフ形)に貼り合わせた圧電振動板
が多量に生産されており、この圧電振動板はコストが著
しく低減されるようになったので、上記した強圧電性セ
ラミックは電気−音響変換器に広く用いられるようにな
った。
さて、この発明の出願人は、さきに圧電振動板の中央部
付近に粘弾性層を介して重錘を結合し、圧電振動板の中
央部付近を拘束して、この圧dItm動板の外縁端部か
ら起振力を収り出すように構成した圧電振動素子を提案
した(特願昭59−186979号)。
第51囚及びtB)は上記特願昭59−186979 
 号の明細書に開示された従来の圧電振動素子を示す断
面図、及びその振動態様を説明するための平面図である
。上記第5回国に示すように、圧電振動板は金属薄板2
の片面に強圧電性セラミックなどの圧電板1を貼り合わ
せて構成されている。また、圧電振動板の中央部(中心
輸入−に)付近には粘弾性層3を介して主重錘4が結合
されている。
このように構成された圧電振動板に対して、圧電板1と
金属薄板2との間に外部より信号電圧eを印加すると、
圧電振動板はその中央部付近を主重錘4により拘束され
ているために凹レンズ形振動モードを形成して振動し、
圧電振動板の外縁端部5から起振力を取り出すことがで
きる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の圧電振動素子では、圧電振動板が圧
電板1と金属薄板2との積層体であり、かつ共振感度Q
が大であるところから、圧電板1と金属薄板2との間に
信号電圧eを印加した場合に、信号周波数に対応して高
次の定在波振動が発生する。例えば、第6図に示す周波
数【。付近の帯域では、圧電振動板は節円6のない単純
振動であるが、周波数f1  の帯域では、圧電振動板
は節    :円6のある定在波振動を生じて外縁端部
5の速度   ・V、は周波数「。よりも過太撮幅とな
り、第6図に    □aで示すよう山を作ることにな
る。また、定在波【!では、第5回国に示すようにほぼ
半波長となるため、外縁端部5における速度v1は著し
く減少して谷を作ることになる。したがって、第6図i
こ示す速度v1に対する周波数応答曲線は、中低音域か
゛実線aで示すように極大、極小を繰り返す“うねり“
曲線になるが、高音域では山谷が次第に減少する。この
“うねり” 曲線のうちで周波数が2KH2以下の中音
から低音にかけて発生するものは、山谷がIQdB以上
に達する場合があり、スピーカ等の音質を悪化させて好
ましくない。しかしながら一方において、上記定在波振
動は、振動系における実効質量を軽減して変換効率を高
める上に有効であるから、その定在波振動の抑制は、で
きるだけ変換感度の低下を来さないように配慮して行う
ことが必要である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、圧電振動板に発生する定在波振動を分散させ、効
果的に抑制する圧を振動素子の定在波振動の抑制方法を
得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る圧電振動素子の定在波振動の抑制方法は
、圧電振動板の中央部付近に粘弾性層を介して主重錘を
結合し、また、圧ta動板の外縁端部の内側に位置する
ように粘弾性層を介して補助重錘を結合し、その振動系
を非対称形振動系に形成したものである。
〔作用〕
この発明の圧を振動素子の定在波振動の抑制方法におい
ては、圧ta動板の中央部付近に粘弾性層を介して主重
錘を結合し、また、圧電振動板の外縁端部の内側をこ位
置するように粘弾性層を介して補助重錘を結合すること
により、その振動系を非対称形振動系に形成したので、
圧電振動板に発生する定在波振動を効果的に抑制できる
〔実施例〕
第1回置及び(B)はこの発明の一実施例である圧電振
動素子の定在波振動の抑制方法に用いられる圧電振動素
子を示す断面図、及びその振動態様を説明するための平
面図である。第1図(A)に示すように、圧電振動板は
圧電板1を金属薄板2に貼り合わせたユニモルフタイプ
である。そして、圧電振動板には、その中心軸A−に上
に粘弾性層3を介して主重錘4が結合され、また、主重
錘4とは別個に上記中心輸入−により距離r1だけ離れ
た偏心軸C−Cゝ上に粘弾性層7を介して補助重錘8が
   □□ 結合されている。この場合に、補助重錘8は、主重錘4
とは同一面側で圧電振動板に結合するか、    ・あ
るいは、第1回置に示すように主重錘4とは反   □
対面側で圧電振動板に結合することができる。また、補
助重錘8は粘弾性層7を介して圧″を低動板上の定在波
振動の腹に相当する部位に設ければ。
その粘弾性層7の粘弾性抵抗によって過剰の定在波振動
が吸収され、第2図に示す速度Vlに対する周波数応答
曲線で、実線aで示す従来例のものと比べて、破線すで
示すように不要な定在波振動は効果的に鎮静化すること
ができる。ここで、圧電振動板の中心軸A−A’と偏心
軸c −c’との距離r1は、圧電振動板の半径r。の
約70〜80 %付近が適当であり、補助重錘8の質量
は主重錘4の約1程度で1通常は約1.2g程度が適量
である。
第3回置及びtB)は、この発明のさらに他の実施例で
ある圧電振動素子の定在波振動の抑制方法に用いられる
圧電振動素子を示す断面図及びその裏面側の平面図であ
る。第3回置に示すように、圧電振動板の上面には中心
輸入−に上に粘弾性層3を介して主重錘4が結合され、
また、下面側には八−に軸からの半径r2のリング形重
錘10が、はぼ同形の粘弾性層9を介して結合されてい
る。この場合に、リング形重錘lOは主重錘4と同一面
1111に結合してもよく、あるいは第3回置に示すよ
うに。
主重錘4と反対面側で圧電振動板に結合することができ
る。リング形重錘lOの半径「!は、第3回置に点線で
示した半波長(λ/2)の定在波「、の腹に該当する部
位に来るように選定するときは、粘弾性層9の吸収効果
により、規準振動の【2は変形して「、′ のようにな
り、外縁端部5における出力機動速度v、は増強され、
その結果、第2図に示す曲線aの「、の深い谷(デツプ
)を浅くすることができ、同様に、【、の山(ピーク)
も抑制され、結局。
第2図に示す曲線すのように平坦化され改善されること
になる。
第4図(A)及びtB)は、この発明のさらに他の実施
例である圧′a振動素子の定在波振動の抑制方法に用い
られる圧電振動素子を用いて構成した圧電形コーンスピ
ーカの断面図及び素子を底面からみた平面図である。第
4図+A)には、第19囚に示した補助重錘8を付加し
たこの発明の圧電振動素子の外縁端部5をコーン形音響
放射体11の基環部の折返し部に結合し、かつ、コーン
形音響放射体11の開口部を弾性エツジ12を介して固
定部13に結合支持して構成した圧電形コーンスピーカ
である。この場合、主重錘4は、本来中心軸A −A’
上にあることを原則とするが、規則的に発生する定在波
振  1動を崩すためには、A−A’軸からSだけわづ
かに偏したB−B’軸に設ける方がよい場合がある。S
は過大のときはかえって不整振動を誘発して好ましくな
いので、精々約2〜3fi以下に止める方がよい。一方
、補助重錘8は軸A−にから距離r!だけ外縁端部5に
近い軸c−c’に配置するように構成すれば、わずかに
偏心させた主重錘4と補助重錘8の相乗効果によって、
さらに効果的に定在波振動を抑制することができる。
このように構成された圧電形コーンスピーカでは、上述
したように圧藏板1と金属薄板2との間に外部より信号
電圧eを印加すると、圧電振動板の外縁端部5に起振力
F、が生じ、速度v1をもってコーン形音響放射体11
を励損して放射音圧P。
を前方向に発生することができ、変換感度ならびに周波
数応答特性の良好な圧電形コーンスピーカを実現するこ
とができる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、圧電振動素子の定在波
振動の抑制方法においては、圧電振動板の中央部付近に
粘弾性層を介して主重錘を結合し、また、圧を振動板の
外縁端部の内側に位置するように粘弾性層を介して補助
重錘を結合し、その振動系を非対称形振動系に形成した
ので、圧電振動るという優れた効果を焚するものである
【図面の簡単な説明】
第19囚及び(B)はこの発明の一実施例である圧電振
動素子の定在波振動の抑制方法に用いられる圧電振動素
子を示す断面図、及びその振動態様を説明するための平
面図、第2図は、第19囚の圧電振動素子の周波数応答
特性を従来例のものと対比して示す図、第3回置及びt
B)は、この発明のさらに他の実施例である圧電振動素
子の定在波振動の抑制方法に用いられる圧電振動素子を
示す断面図及びその裏面側の平面図、第4回置及びjB
lはこの発明のさらに他の実施例である圧電振動素子の
定在波振動の抑制方法に用いられる圧電振動素子を用い
て構成した圧電形コーンスピーカを示す断面図、及び素
子を底面からみた平面図、第5装置及び(B)は従来の
圧ti動素子を示す断面図、及びその振動態様を説明す
るための平面図、第6図は、第5回置の圧電振動素子の
定在波に起因する応答特性を示す図である。 図において、1・・・圧電板、2・・・金属薄板、3゜
7.9・・・粘弾性層、4・・・主重錘、5・・・外縁
端部。 6・・・節円、8・・・補助重錘、10・・・リング形
重錘、11・・・コーン形音響放射体、12・・・弾性
エツジ、13・・・固定部である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 第1@ (A)                (B)1: 
斤電泪え              5:外構It制
音P2:金罵薄脹       6:節円 第2図 周液数(Hz) 第3図 10;9>71形重鋏 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧電振動板の中央部付近に粘弾性層を介して主重
    錘を結合し、前記圧電振動板の中央部付近を拘束して、
    この圧電振動板の外縁端部から起振力を取り出すように
    構成した圧電振動素子において、前記圧電振動板の外縁
    端部の内側に位置させ、かつ粘弾性層を介して補助重錘
    を結合せしめることにより定圧波振動を抑制する圧電振
    動素子の定在波振動の抑制方法。
  2. (2)前記圧電振動素子の中央部付近に結合せる前記主
    重錘に対し、その同面もしくは反対面の外側に補助重錘
    をなすリング形重錘を粘弾性層を介してほぼ同心的に配
    置結合したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の圧電振動素子の定在波振動の抑制方法。
JP15361685A 1984-09-05 1985-07-12 圧電振動素子の定在波振動の抑制方法 Granted JPS6214599A (ja)

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