JPS6225039Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、圧電ブザーに用いる圧電振動子の
改良に関する。

各種電子機器の回路がIC化されるにともな
い、圧電ブザーにおいても低消費電力を特徴とす
る小型化されたものが各種警報・確認用として広
く利用されるに至つている。

この圧電ブザーは、一般に円板状圧電振動子
（以下振動子と略称する）を共鳴ケースに収納し
て使用するものである。最近は部品数が少ない簡
単な発振回路で駆動できる３電極形が用いられる
ようになつた。この３電極形振動子は、駆動用の
主電極６等のほかに帰還用電極５を設けたもので
ある（第１図）。これは自励振回路などの駆動用
電気回路に組込んで発振させるものである（第３
図）。

この振振子は通常第２図に示すように、前面に
開口を有する共鳴ケース９内に弾性支持体１０を
介して結合させ、裏蓋に貫設した引き出しピン１
１と電極とをそれぞれリード線で接続している。
ここでケース９は振動子を機械的に保護するとと
もに、振動子と開口との間の共鳴空胴により音響
的共振に基づく共鳴効果を得るものである。又背
面空胴には駆動用電気回路を収納することもあ
る。

説明した振動子は通常円板形圧電素子を使用し
ているが、第１図に示す矩形の圧電素子を使用し
たものは通常のものに比較し形状寸法を小型化す
ることができるため注目されている。しかし矩形
圧電素子を用いるものは、円板形圧電素子のもの
と比較し中心対称性が劣り、発振に変調波成分が
強くなりやすい。

特に第１図に示すような単純な矩形状の帰還電
極の振動子は、帰還電気信号に多くの強勢な変調
波成分を含んでしまう。さらに振動節部を共鳴ケ
ースに接着支持する弾性支持体の位置にバラツキ
がある場合すなわち節部がずれた位置で支持する
場合、圧電素子の接着のバラツキのある場合、リ
ード線の剛性により振動が制御される場合等によ
り、基本振動の帰還信号が低下し変調波成分が相
対的に強くなる。従つて発振が変調波に富む場合
には実用上の使用に耐えられなくなる。

また、この振動子を共鳴ケースに収納してブザ
ーとして使用する場合、室温での動作には問題は
ないが、０℃近傍の低温又は高温になると問題が
起る。すなわち、低温又は高温になると発振が不
安定になり、特にブザーの小形化を図るため外形
寸法を小さくしていくと温度特性の問題が顕著と
なる。これは基本振動における帰還出力が低いた
め、低温、高温時に発振が高調波に富み基本振動
による発振が停止するのである。

この考案は圧電ブザーにおいて、小型形状であ
り、製造条件にバラツキが生じても安定して発振
し、０℃以下の低温や非常な高温においても安定
して発振する圧電振動子を提案することを目的と
する。

この考案は、円板形金属板上に矩形の圧電素子
を接合してなる圧電振動子において、圧電素子上
にＬ字型形状の帰還電極を設けたことを特徴とす
る圧電振動子である（第４図参照）。

前述した発振用電気回路で駆動する方式では帰
還電極からトランジスタのベースに入る基本周波
数での電気信号が十分安定している必要がある。
しかし、振動子は弾性振動するために変次振動に
もとずく多くの高調波信号成分を含んでいる。従
つて帰還電極の形状は、基本振動を強制し変調波
成分を押える点において最重要点である。

そこで、この考案では第４図に示すごとく、円
板形の金属板８上に矩形の圧電素子７を接合して
なる振動子において、Ｌ字型形状に帰還電極１２
を形成するものである。Ｌ字型の帰還電極１２を
形成すると円板の半径方向に対する実効長が長く
なり、振動波長が短かくなる変調波振動の領域で
は、帰還電極内で圧電効果による誘起電荷が打ち
消し合うため、変調波の帰還信号出力が低く押え
られるようになるものである。さらに帰還電極が
振動子の中央部に近くなるため基本周波数におけ
る信号出力が増大し発振状態が安定化する。従つ
てこの考案による圧電振動子は基本的な特性が高
く安定しているため製造条件の差異によつて影響
を受けにくく、０℃以下の低温から高温まで安定
した発振をするすぐれた振動子である。

以下にこの考案による実施例を示しその効果を
明らかにする。

実施例 １ 圧電素子７にジルコンチタン酸鉛系圧電磁器で
形状は８mm×18mm×0.2mmを用い、金属板８に真
鍮円板（25mmφ×0.2mm）を用いエポキシ樹脂系
接着剤により接着し、振動子４を製作した。圧電
磁器上に形成した帰還電極は、従来電極５には
2.5mm幅で横方向に形成し（第１図）、この考案電
極１２には長手方向の幅を１mmとし端部を幅2.5
mm、長さ４mmのＬ字型に形成し（第４図）、他部
分を主電極６とした。

上記の形状に作製した振動子の基本振動周波数
は共に3.4KHzである。この振動子の主電極６す
なわち１−３端子間に一定圧電を加え、その周波
数を変化させ帰還信号出力すなわち２−３端子間
を測定した。この考案による帰還信号出力波形は
第５図に、従来のそれは第６図に示す。結果から
明らかなごとくこの考案による振動子の場合、基
本波成分に比較して変調波出力が十分に低く押え
られていることがわかる。

さらに実用的な効果を確認するために、上記振
動子をそれぞれ300個ずつ圧電ブザーに作製し上
述した第３図と同等の駆動回路を使用して発振特
性を測定した。その結果従来の振動子による圧電
ブザーの場合、発振不良が69個、不良率にして23
％も見られたのに対し、この考案の場合は全く発
振不良が見られなかつた。Ｌ字型の帰還電極とし
たこの考案の効果が顕著に示されている。

実施例 ２ これまで述べてきた振動子は一般に直径を大き
く又は厚みを薄くして発振周波数を下げていくと
増々帰還出力が低下して発振しにくい傾向となる
ことが知られている。そこで直径35mmφ、基本発
振周波数1.0KHzの振動子を実施例１と同様に作
製し、その発振状態を調べた。

その結果従来の振動子では０℃〜75℃の温度領
域でのみ作動し、ほとんど高調波で発振してしま
うのに対し、この考案による振動子では−45℃〜
85℃の非常な低温域から高温域の広い温度預域で
極めて安定した発振状態を維持した。

すなわち、Ｌ字型の帰還電極構造としたこの考
案による振動子では基本振動による帰還出力が高
調波成分に比較し大きいためであり、特に低温域
での改善が著しく安定した発振が可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧電振動子の正面並びに側断面
図、第２図は圧電ブザーの断面図、第３図は圧電
ブザーに用いられる駆動回路図、第４図ａ，ｂは
この考案による圧電振動子の正面図と側断面図、
第５図はこの考案による圧電振動子の帰還信号出
力の波形図、第６図は従来の圧電振動子の帰還信
号出力の波形図である。 図中１，２，３……端子、４……振動子、５…
…従来の帰還電極、６……主電極、７……圧電素
子、８……金属板、９……共鳴ケース、１０……
弾性支持体、１１……引き出しピン、１２……こ
の考案の帰還電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円板形金属板上に矩形の圧電素子を接合してな
   る圧電振動子において、圧電素子上にＬ字型形状
   の帰還電極を設けたことを特徴とする圧電振動
   子。