WO2026014253A1 - 音響機器 - Google Patents

音響機器

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WO2026014253A1
WO2026014253A1 PCT/JP2025/022994 JP2025022994W WO2026014253A1 WO 2026014253 A1 WO2026014253 A1 WO 2026014253A1 JP 2025022994 W JP2025022994 W JP 2025022994W WO 2026014253 A1 WO2026014253 A1 WO 2026014253A1
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WO
WIPO (PCT)
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diaphragm
piezoelectric
coil
acoustic device
housing
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Application number
PCT/JP2025/022994
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English (en)
French (fr)
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信之 永井
祐一 石田
融 宇高
美貴 遠藤
修大 北出
裕介 牟田
大介 川口
星弥 管原
和彦 宮原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Group Corp
Original Assignee
Sony Group Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers

Definitions

  • This technology relates to acoustic equipment having a piezoelectric coil.
  • voice coil motors have been disclosed as audio equipment, each comprising a cylindrical case with a bottom, a permanent magnet located at the bottom center of the inside of the case, and a coil section.
  • the purpose of this technology is to provide audio equipment that can be made lighter.
  • An acoustic device includes a housing, a diaphragm, and a piezoelectric coil.
  • the housing has an opening at one end in a first direction and a bottom at the other end in the first direction.
  • the diaphragm is supported within the housing.
  • the piezoelectric coil has a coil-shaped core material that connects the housing and the diaphragm, and a piezoelectric material that is wound spirally around the core material.
  • the piezoelectric coil may be arranged along the first direction, with a first end portion on one side in the first direction connected to the center of the diaphragm when viewed from the first direction, and a second end portion on the other side in the first direction connected to the housing.
  • the first end and the second end may be the core material.
  • the length of the core material in a second direction perpendicular to the first direction may be 40% or more and less than 100% of the length of the diaphragm in the second direction.
  • the length of the piezoelectric coil in the first direction may be 5% to 20% of the length of the diaphragm in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the core material may connect the bottom and the diaphragm.
  • the housing further includes a support portion that faces the diaphragm in the first direction and is provided on one end side in the first direction,
  • the piezoelectric coil may be provided between the support portion and the diaphragm.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an acoustic device according to a first embodiment of the present technology
  • 1 is a diagram showing a piezoelectric coil according to a first embodiment of the present technology as viewed from above
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an acoustic device according to a second embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a top view of a piezoelectric coil according to a second embodiment of the present technology.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating a piezoelectric coil diameter and a displacement amount according to a second embodiment of the present technology.
  • 10 is a diagram showing a piezoelectric coil length and a displacement amount according to a second embodiment of the present technology;
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an acoustic device according to a third embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a top view of a piezoelectric coil according to a third embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a diagram showing an acoustic device 1 according to a first embodiment of the present technology
  • Fig. 2 is a diagram showing a piezoelectric coil 40 according to the first embodiment of the present technology as viewed from above.
  • an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis indicate three axial directions that are orthogonal to one another.
  • the acoustic device 1 comprises a housing 10, a diaphragm 20, and a piezoelectric coil 40.
  • the acoustic device 1 is described as an earphone, but of course it is not limited to this and can also be applied to headphones, speakers, etc.
  • the housing 10 has an internal space W that houses the diaphragm 20 and the piezoelectric coil 40. As shown in Fig. 1, the housing 10 is cylindrical and has a bottom 10A that is open on the positive side (one end) of the Z axis (first direction) and a cylindrical side portion 10B that extends from the bottom 10A toward the positive side of the Z axis (the other end). The side portion 10B has an open end 101B that forms an opening on the positive side of the Z axis.
  • the housing 10 is cylindrical, but of course this is not limited to this.
  • the diaphragm 20 is supported within the housing 10 by a flexible material 30, which will be described later.
  • the diaphragm 20 (cone paper) is formed in a circular shape when viewed in the Z-axis direction.
  • “circular shape” refers not only to a circle but also to an approximately circular shape.
  • the outer diameter and thickness of the diaphragm 20 are not particularly limited and are set appropriately depending on the size of the housing 10, the frequency band, etc.
  • the diaphragm 20 is concave (cone-shaped) from its outer periphery toward its inner periphery.
  • the cone-shaped diaphragm 20 has a bottom plate portion 20A, to which the piezoelectric coil 40 is connected (adhered).
  • the diaphragm 20 is cone-shaped, but of course it is not limited to this and may also be disk-shaped.
  • the flexible material 30 is made of an elastomer material such as polyurethane, but is of course not limited to this. As shown in Figure 1, the flexible material 30 is adhered to the open end 101B of the housing 10 and the diaphragm 20.
  • the flexible material 30 may be bonded to the housing 10 and diaphragm 20 using, for example, an epoxy or silicone adhesive for elastomers, or if the flexible material 30 is a thermoplastic resin, it may be bonded by thermocompression bonding, or of course it may be bonded by other methods.
  • the piezoelectric coil 40 has a coil-shaped core material 40A that connects the housing 10 and the diaphragm 20, and a piezoelectric material 40B that is spirally wound in the length direction (Z-axis direction) of the core material 40A.
  • the piezoelectric coil 40 also has an electrode portion (not shown) that applies an electric field to the piezoelectric material 40B in the thickness direction of the piezoelectric material 40B.
  • the electrode portion is configured to be able to apply an electric field (DC or AC) to the piezoelectric material 40B in the thickness direction of the piezoelectric material 40B.
  • the electric field is applied in the thickness direction of the piezoelectric material 40B, but the electric field may also be applied in the length direction of the piezoelectric material 40B.
  • the piezoelectric material 40B distorts, and at this time, the expansion and contraction of the piezoelectric material 40B in the length direction contributes to the deformation of the piezoelectric coil 40 in the Z-axis direction.
  • the electrode portion has a core material 40A and a surface electrode (not shown) that sandwiches the piezoelectric material 40B between the core material 40A and the surface electrode in the thickness direction of the piezoelectric material 40B.
  • One of the core material 40A and the surface electrode is a positive electrode, and the other is a negative electrode.
  • the core material 40A is configured in the shape of a coil spring, and its cross section (a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core material 40A) is circular.
  • the cross section of the core material 40A may also be elliptical, polygonal, or other shapes, and the shape of this cross section is not particularly limited.
  • the core material 40A is made of at least one material selected from the group consisting of graphite, Mg alloy, Al, Ti, SUS, W, Au, Ag, Cu, Pt, and ceramics.
  • Piezoelectric material 40B is configured in a strip shape that is long in the length direction, short in the width direction, and thin in the thickness direction. Piezoelectric material 40B is wound around core material 40A at a predetermined angle in the length direction.
  • the piezoelectric material 40B is, for example, Pb(Zr,Ti)O3[PZT], PbTiO3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTi O3[PMN-PT], Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3[PZN-PT], BaTiO3[BT], (K,N a) NbO3 [KNN], KNbO3, NaNbO3, (K, Na, Li) NbO3, (K, Na, Li) (Nb, Ta, Sb) O3, (Sr,Ba)Nb2O6, (Sr,Ca)NaNb5O15, (Na,K)Ba2NbO15, BiFeO3, Bi4T It is constructed using at least one material selected from the following base materials: i3O12, (Bi1/2K1/2)TiO3, (Bi1/2Na1/2)TiO3, BaTiO3-(Bi1/2K
  • the core material 40A is connected between the housing 10 and the diaphragm 20.
  • the core material 40A has a first end 401A that connects to the diaphragm 20 and a second end (not shown) that connects to the housing 10 (see Figure 2).
  • the first end 401A of the core material 40A is not covered by the piezoelectric material 40B. As described above, the first end 401A is connected to the bottom plate portion 20A of the diaphragm 20 using an adhesive or the like.
  • the adhesive used may be, for example, an ultraviolet-curing or moisture-curing adhesive, but is of course not limited to this. Furthermore, the use of an ultraviolet-curing resin can shorten the bonding time.
  • the second end of the core material 40A is connected to the bottom 10A of the housing 10 using adhesive, a jig, or the like.
  • the adhesive used may be, for example, an ultraviolet-curing or moisture-curing adhesive, but is of course not limited to this. Furthermore, using an ultraviolet-curing resin can shorten the bonding time.
  • the acoustic device 1 allows the acoustic device 1 to be made smaller and lighter.
  • magnets and coils were used to drive the diaphragm
  • the piezoelectric coil 40 exhibits large displacement from low to high frequencies, when used in the acoustic device 1, high sound pressure can be obtained over a wide frequency range.
  • the drive current can be made smaller than that of a voice coil motor, reducing power consumption.
  • the connection position between the first end 401A of the core material 40A and the bottom plate portion 20A of the diaphragm 20 is not particularly limited.
  • the first end 401A' of the core material 40A' may be connected to the center of the bottom plate portion 20A when viewed from the Z-axis direction.
  • FIG. 3 is a diagram showing an acoustic device 1A according to a second embodiment of the present technology
  • FIG. 4 is a top view of a piezoelectric coil 40' according to the second embodiment of the present technology.
  • FIG. 5 is a diagram showing the diameter and displacement of a piezoelectric coil according to the second embodiment of the present technology
  • FIG. 6 is a diagram showing the length and displacement of a piezoelectric coil according to the second embodiment of the present technology.
  • configurations different from the first embodiment will be mainly described, and configurations similar to those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and their description will be omitted or simplified.
  • the first end 401A' of the piezoelectric coil 40' of the acoustic device 1A' is connected to the center of the diaphragm 20 (bottom plate portion 20A) when viewed from the Z-axis direction, and the second end 402A' is connected to the bottom portion 10A at a position overlapping the first end 401A' when viewed from the Z-axis direction.
  • the piezoelectric coil 40' also has a fixed portion 40C.
  • the fixed portion 40C has a first fixed portion 401C that connects the first end 401A' to the diaphragm 20, and a second fixed portion 402C that connects the second end 402A' to the housing 10 (bottom portion 10A).
  • the first end 401A' is the core material 40A' and is provided so as to face the central portion of the diaphragm 20 when viewed in the Z-axis direction.
  • the central portion is not limited to the exact center of the diaphragm 20, but also includes the approximate center (substantially the center).
  • the first end 401A' which is not wrapped with piezoelectric material 40B', is bent from the piezoelectric coil 40', which is circular when viewed in the Z-axis direction, so as to face the central portion described above.
  • the first end 401A' is connected to the diaphragm 20 by the first fixing portion 401C described above.
  • the first fixing portion 401C for example, an ultraviolet-curing or moisture-curing adhesive is used, but of course it is not limited to this. Furthermore, by using an ultraviolet-curing resin, the bonding time can be shortened.
  • the second end 402A' is the core material 40A' and is arranged so as to face the central portion of the diaphragm 20 when viewed in the Z-axis direction. Furthermore, the second fixed portion 402C is arranged at a position overlapping the first fixed portion 401C when viewed in the Z-axis direction, and the second end 402A' is arranged so as to face the second fixed portion 402C. In other words, similar to the first end 401A', the second end 402A', which is not wound with piezoelectric material 40B', is bent from the piezoelectric coil 40', which is circular when viewed in the Z-axis direction, so as to face the central portion described above.
  • the second end 402A' is connected to the housing 10 (bottom 10A) by the second fixing portion 402C described above.
  • an ultraviolet-curing or moisture-curing adhesive is used for the second fixing portion 402C, but of course this is not limited to this and a jig or the like may also be used.
  • the diaphragm 20 to vibrate smoothly.
  • the connection positions of the first end 401A' and the second end 402A' are offset from the center position of the diaphragm 20 when viewed from the Z-axis direction, the diaphragm 20 will not vibrate parallel to the Z-axis direction and will tilt. This causes tilting and asymmetric deformation of the diaphragm 20, particularly at high frequencies.
  • the first end 401A' of the piezoelectric coil 40' is connected to the center of the diaphragm 20 (bottom plate portion 20A) when viewed from the Z-axis direction, and the second end 402A' is connected to the bottom portion 10A at a position overlapping with the first end 401A' when viewed from the Z-axis direction.
  • the piezoelectric coil 40' shown in Figure 5 has a core material 40A' made of a heat-resistant alloy, a piezoelectric material 40B made of PZT, and a coil length of 5 mm.
  • the horizontal axis of Figure 5 represents the ratio of the diameter of the piezoelectric coil 40' to the diameter of the diaphragm 20, and the vertical axis represents the displacement compared to a conventional product.
  • the piezoelectric coil 40' shown in Figure 4 is driven at 10 Hz.
  • the diameter of the diaphragm 20 is the diameter including the flexible material 30, which in this embodiment is 30 mm and is also the opening diameter of the housing 10.
  • the conventional product on the vertical axis is a voice coil motor, and the voice coil size is 30 mm in diameter and 5 mm in length.
  • the vibration of the diaphragm 20 can be increased.
  • the ratio of the diameter of the piezoelectric coil 40' to the diameter of the diaphragm 20 is 40% or more, it is possible to vibrate the diaphragm 20 with a sufficient displacement compared to conventional voice coil motors, thereby increasing the sound pressure. It is also preferable that the ratio of the diameter of the piezoelectric coil 40' to the diameter of the diaphragm 20 be 100% or less. The reason for this is that if it exceeds 100%, the diameter (size) of the entire acoustic device 1 becomes large (for miniaturization).
  • the piezoelectric coil 40' shown in Figure 6 has a core material 40A' made of a heat-resistant alloy, a piezoelectric material 40B made of PZT, and a coil diameter of 20 mm.
  • the horizontal axis of Figure 6 represents the ratio of the length of the piezoelectric coil 40' to the diameter of the diaphragm 20, and the vertical axis represents the displacement amount relative to a conventional product.
  • the diameter of the diaphragm 20 is the diameter including the flexible material 30, which in this embodiment is 30 mm and is also the opening diameter of the housing 10.
  • the conventional product on the vertical axis is a voice coil motor, and the voice coil size is 30 mm in diameter and 5 mm in length.
  • the absolute value of the displacement of the coil length increases.
  • the vibration of the diaphragm 20 can be increased.
  • the ratio of the length of the piezoelectric coil 40' to the diameter of the diaphragm 20 is 5% or more, it is possible to vibrate the diaphragm 20 with a sufficient displacement compared to conventional voice coil motors, thereby increasing the sound pressure. It is also preferable that the ratio of the length of the piezoelectric coil 40' to the diameter of the diaphragm 20 be 20% or less. This is because if it exceeds 20%, the overall length (size) of the acoustic device 1 becomes large (for miniaturization).
  • the piezoelectric coil is provided between the diaphragm 20 and the bottom 10A of the housing 10, but it may also be provided between the diaphragm 20 and the open end 101B of the housing 10.
  • Fig. 7 is a diagram showing an acoustic device 1B according to a third embodiment of the present technology
  • Fig. 8 is a top view of the piezoelectric coil 1B according to the third embodiment of the present technology.
  • the housing 10' of the acoustic device 1B further includes a support portion 10C that faces the diaphragm 20 in the Z-axis direction and is provided on one end side in the Z-axis direction.
  • the support portions 10C are columnar, and multiple support portions 10C are provided at the opening end 101B to divide the opening into multiple sections.
  • two support portions 10C are provided so as to intersect, but this is not limited to this; there may be one support portion, three or more support portions, or a mesh-like structure.
  • the support portion 10C is positioned so as to pass through the center of the diaphragm 20 when viewed in the Z-axis direction.
  • the support portion 10C is made of, for example, a metal such as aluminum or SUS, or a resin such as acrylic or PC.
  • the piezoelectric coil 40'' is provided between the vibration plate 20 and the support portion 10C described above.
  • the first end 401A'' of the piezoelectric coil 40'' is located at the center of the vibration plate 20 (bottom plate portion 20A) when viewed from the Z-axis direction and is connected to the support portion 10C, while the second end 402A'' is connected to the support portion 10C of the bottom portion 10A and is provided at a position overlapping the first end 401A'' when viewed from the Z-axis direction.
  • the first end 401A'' is the core material 40A'' and is arranged to face the center portion of the diaphragm 20 (the position where the support portion 10C intersects) when viewed in the Z-axis direction.
  • the first end 401A'' is connected to the support part 10C by a first fixing part 401C provided on the support part 10C.
  • a first fixing part 401C for example, an ultraviolet-curing or moisture-curing adhesive is used, but of course, this is not limited to this.
  • using an ultraviolet-curing resin can shorten the bonding time.
  • the first fixing part 401C is provided at an intersecting position of the support part 10C, but of course, this is not limited to this.
  • the second end 402A'' is the core material 40A'' and is arranged to face the center of the diaphragm 20 when viewed in the Z-axis direction. Furthermore, the second fixed portion 402C is arranged at a position overlapping the first fixed portion 401C when viewed in the Z-axis direction, and the second end 402A'' is arranged to face the second fixed portion 402C.
  • the second end 402A'' is connected to the diaphragm 20 by a second fixing portion 402C provided on the support portion 10C side of the bottom plate portion 20A of the diaphragm 20.
  • a second fixing portion 402C provided on the support portion 10C side of the bottom plate portion 20A of the diaphragm 20.
  • an ultraviolet-curing or moisture-curing adhesive is used for the second fixing portion 402C, but of course this is not limited to this and a jig or the like may also be used.
  • the diaphragm 20 to vibrate smoothly.
  • the connection positions of the first end 401A'' and the second end 402A'' are offset from the center position of the diaphragm 20 when viewed from the Z-axis direction, the diaphragm 20 will not vibrate parallel to the Z-axis direction and will tilt. This causes tilting and asymmetric deformation of the diaphragm 20, particularly at high frequencies.
  • the first end 401A'' of the piezoelectric coil 40'' is connected to the center of the diaphragm 20 (bottom plate portion 20A) of the support portion 10C when viewed from the Z-axis direction, and the second end 402A'' is connected to the bottom portion 10A at a position overlapping with the first end 401A'' when viewed from the Z-axis direction.
  • the piezoelectric coil 40'' is provided in a recessed portion of the diaphragm 20, allowing the entire acoustic device 1 to be made thinner. Furthermore, the support portion 10C that supports the piezoelectric coil 40'' is shaped so as not to block the opening, preventing the sound generated by the diaphragm 20 from being blocked.
  • the present technology can also be configured as follows. (1) a housing having an opening at one end in a first direction and a bottom at the other end in the first direction; a diaphragm supported within the housing; an acoustic device comprising: a coil-shaped core material connecting the housing and the diaphragm; and a piezoelectric coil having a piezoelectric material wound spirally around the core material. (2) The acoustic device according to (1), The piezoelectric coil is arranged along the first direction, a first end portion which is one end side in the first direction is connected to a central portion of the diaphragm when viewed from the first direction, and a second end portion which is the other end side in the first direction is connected to the housing.
  • the acoustic device according to (2), The first end and the second end are the core material.
  • An acoustic device, wherein the length of the core material in a second direction perpendicular to the first direction is 40% or more and less than 100% of the length of the diaphragm in the second direction.
  • An acoustic device, wherein the length of the piezoelectric coil in the first direction is 5% to 20% of the length of the diaphragm in a second direction perpendicular to the first direction.

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Abstract

上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る音響機器は、第１の方向の一端側が開口され第１の方向の他端側に底部を有する筐体と、筐体内で支持される振動板と、筐体と振動板との間を接続するコイル状の芯材と、芯材に螺旋状に巻回された圧電材とを有する圧電コイルと、を具備する。

Description

音響機器
　本技術は、圧電コイルを有する音響機器に関する。
　従来から音響機器として、有底円筒状のケースと、ケースの内側の中央底部に配設された永久磁石と、コイル部と、を備えるボイスコイルモータが開示されている。
特開２０２２－５５９０３号公報
　近年イヤホンやヘッドホンは軽量化が求められる。しかしながら、特許文献１に記載のようなボイスコイルモータを用いた場合、磁石を用いるため、軽量化が困難であるという問題があった。
　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、軽量化が可能な音響機器を提供することにある。
　本技術の一形態に係る音響機器は、筐体と、振動板と、圧電コイルとを具備する。
　上記筐体は、第１の方向の一端側が開口され上記第１の方向の他端側に底部を有する。
　上記振動板は、上記筐体内で支持される。
　上記圧電コイルは、上記筐体と上記振動板との間を接続するコイル状の芯材と、上記芯材に螺旋状に巻回された圧電材とを有する。
　上記圧電コイルは、上記第１の方向に沿って設けられ、上記第１の方向の一端側である第１の端部が樹夫記第１の方向からみて上記振動板の中心部分に接続され、上記第１の方向の他端側である第２の端部が上記筐体に接続されてもよい。
　上記第１の端部および上記第２の端部は、上記芯材であってもよい。
　上記第１の方向と直交する第２の方向における上記芯材の長さは、上記第２の方向における上記振動板の長さの４０％以上１００％未満であってもよい。
　上記第１の方向における上記圧電コイルの長さは、上記第１の方向と直交する第２の方向における上記振動板の長さの５％以上２０％以下であってもよい。
　上記芯材は、上記底部と上記振動板との間を接続してもよい。
　上記筐体は、上記第１の方向において上記振動板と対向し上記第１の方向の一端側に設けられる支持部をさらに有し、
　上記圧電コイルは、上記支持部と上記振動板との間に設けられてもよい。
本技術の第１の実施形態に係る音響機器を示す図である。 本技術の第１の実施形態に係る圧電コイルを上からみた図である。 本技術の第２の実施形態に係る音響機器を示す図である。 本技術の第２の実施形態に係る圧電コイルを上からみた図である。 本技術の第２の実施形態に係る圧電コイル径と変位量を示す図である。 本技術の第２の実施形態に係る圧電コイル長と変位量を示す図である。 本技術の第３の実施形態に係る音響機器を示す図である。 本技術の第３の実施形態に係る圧電コイルを上からみた図である。
　以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
　図１は、本技術の第１の実施形態に係る音響機器１を示す図であり、図２は、本技術の第１の実施形態に係る圧電コイル４０を上からみた図である。図において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は相互に直交する３軸方向を示している。
　音響機器１は、筐体１０と、振動板２０と、圧電コイル４０とを備える。本実施形態として音響機器１は、イヤホンとして説明するが、もちろんこれに限られず、ヘッドホンやスピーカなどにも適用することができる。
　（筐体）
　筐体１０は、振動板２０と、圧電コイル４０とを収容する内部空間Ｗを有する。図１に示すように、筐体１０は、筒状であり、Ｚ軸（第１の方向）の正方向側（一端側）が開口されＺ軸の負方向側（他端側）に底部１０Ａと、底部１０ＡからＺ軸の正方向側に延びる筒状の側面部１０Ｂを有する。側面部１０Ｂは、Ｚ軸の正方向側に開口を形成する開口端部１０１Ｂを有する。
　本実施形態では、筐体１０は、筒状であったが、もちろんこれに限られない。
（振動板）
　振動板２０は、筐体１０内で後述する柔軟材料３０によって支持される。振動板２０（コーン紙）は、Ｚ軸方向からみて円形状に形成される。ここで、円形状とは、円形だけでなく、おおよそ円形のものも意味する。振動板２０の外径や厚みは特に限定されず、筐体１０の大きさ、周波数帯域などに応じて適宜設定される。
　振動板２０は、本実施形態では、その外周から内周側に向けてくぼむ凹状（すり鉢状）である。すり鉢状の振動板２０は、底板部２０Ａを有し、底板部２０Ａには、圧電コイル４０が接続（接着）される。
　本実施形態では、振動板２０は、すり鉢状であるが、もちろんこれに限られず、円板状であってもよい。
　上述した柔軟材料３０は、本実施形態では、ポリウレタンなどのエラストマー材料で構成されるが、もちろんこれに限られない。柔軟材料３０は、図１に示すように、筐体１０の開口端部１０１Ｂと振動板２０とに接着される。
　柔軟材料３０と筐体１０および振動板２０とは、例えば、エラストマー用のエポキシ系、シリコーン系の接着剤で接着されてもよいし、柔軟材料３０が熱可塑性樹脂である場合、熱圧着によって接着されてもよいし、もちろんこれ以外の方法で接着されてもよい。
（圧電コイル）
　圧電コイル４０は、筐体１０と振動板２０との間を接続するコイル状の芯材４０Ａと、芯材４０Ａの長さ方向（Ｚ軸方向）に螺旋状に巻回された圧電材４０Ｂとを有する。また、圧電コイル４０は、圧電材４０Ｂに対して、圧電材４０Ｂの厚さ方向に電界を印加する電極部（不図示）をさらに有する。
　電極部は、圧電材４０Ｂに対して、圧電材４０Ｂの厚さ方向に電界（直流または交流）を印加することが可能に構成されている。本実施形態では、圧電材４０Ｂの厚さ方向に電界が印加されるが、圧電材４０Ｂの長さ方向に電界が印加されてもよい。圧電材４０Ｂは、電極部により電界が印加されると歪むが、このとき、圧電材４０Ｂの長さ方向での伸縮が圧電コイル４０におけるＺ軸方向での変形に寄与する。
　電極部は、芯材４０Ａと、圧電材４０Ｂの厚さ方向において芯材４０Ａとの間で圧電材４０Ｂを挟み込む表面電極（不図示）とを有している。芯材４０Ａ及び表面電極は、一方が正極とされ、他方が負極とされる。
　芯材４０Ａは、コイルバネ状に構成されており、その断面（芯材４０Ａの長さ方向に垂直な断面）が円形とされている。なお、芯材４０Ａの断面については、楕円形、多角形などであってもよく、この断面の形状については、特に限定されない。
　芯材４０Ａは、例えば、グラファイト、Ｍｇ合金、Ａｌ、Ｔｉ、ＳＵＳ、Ｗ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、セラミックスから選択された少なくとも１種類以上の材料により構成される。
　圧電材４０Ｂは、長さ方向に長く、幅方向に短く、厚さ方向に薄い帯状に構成されている。圧電材４０Ｂは、芯材４０Ａの長さ方向に対して所定の角度で巻回されている。
　圧電材４０Ｂは、例えば、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３［ＰＺＴ］、ＰｂＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３［ＰＭＮ－ＰＴ］、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３［ＰＺＮ－ＰＴ］、ＢａＴｉＯ３［ＢＴ］、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３［ＫＮＮ］、ＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３、（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）ＮｂＯ３、（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ）Ｏ３、（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ２Ｏ６、（Ｓｒ，Ｃａ）ＮａＮｂ５Ｏ１５、（Ｎａ，Ｋ）Ｂａ２ＮｂＯ１５、ＢｉＦｅＯ３、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、（Ｂｉ１／２Ｋ１／２）ＴｉＯ３、（Ｂｉ１／２Ｎａ１／２）ＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３－（Ｂｉ１／２Ｋ１／２）ＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３－（Ｂｉ１／２Ｎａ１／２）ＴｉＯ３、ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、アルファ－ＳｉＯ２、ＧａＰＯ４、ＬｉＢ４Ｏ７、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、Ｌａ３Ｔａ０．５Ｇａ５．５Ｏ１４、ＭｇＳｉＯ３、ＺｎＯ、ポリフッ化ビニリデン［ＰＶＤＦ］、ハライドぺロブスカイト系圧電材料、から選択された少なくとも１種類以上の材料を母材とし、構成される。
　芯材４０Ａは、上述したように筐体１０と振動板２０との間に接続される。芯材４０Ａは、振動板２０と接続する第１の端部４０１Ａと、筐体１０と接続する第２の端部（不図示）とを有する（図２参照）。
　芯材４０Ａの第１の端部４０１Ａは、圧電材４０Ｂに被覆されていない。また上述したように第１の端部４０１Ａは、振動板２０の底板部２０Ａと接着剤などを用いて接続される。本実施形態において接着剤は、例えば、紫外線硬化型や湿気硬化型等の接着剤が用いられるが、もちろんこれに限られない。また紫外線硬化樹脂を用いることで、接着する時間を短縮することができる。
　また芯材４０Ａの第２の端部は、筐体１０の底部１０Ａと接着剤や治具などを用いて接続される。本実施形態において接着剤は、例えば、紫外線硬化型や湿気硬化型等の接着剤が用いられるが、もちろんこれに限られない。また紫外線硬化樹脂を用いることで、接着する時間を短縮することができる。
　これにより、音響機器１を小型化かつ軽量化することができる。つまり、従来では、磁石およびコイルを用いて振動板を駆動させていたが、本実施形態では、ボイスコイルモータで大きな容積と重量を占めていた磁石を用いる必要がなくなり、圧電コイル４０のみで振動板２０を駆動させることができる。これにより、音響機器１としての構造をシンプルにし大幅な小型化かつ軽量化をすることができる。また圧電コイル４０は、低周波数から高周波数まで大きな変位を示すため、音響機器１に用いた場合、広範囲な周波数帯で高い音圧を得ることができる。
　さらに圧電コイル４０（圧電材４０Ｂ）を用いているため、駆動電流をボイスコイルモータよりも小さくすることが可能となり、消費電力を削減することができる。
＜第２の実施形態＞
　以上、本技術では、芯材４０Ａの第１の端部４０１Ａと振動板２０の底板部２０Ａとの接続位置については特に限られなかったが、芯材４０Ａ'の第１の端部４０１Ａ'をＺ軸方向からみて底板部２０Ａの中心に接続されるようにしてもよい。図３は本技術の第２の実施形態に係る音響機器１Ａを示す図であり、図４は、本技術の第２の実施形態に係る圧電コイル４０'を上からみた図である。また図５は、本技術の第２の実施形態に係る圧電コイル径と変位量を示す図であり、図６は、本技術の第２の実施形態に係る圧電コイル長と変位量を示す図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
　本実施形態では、音響機器１Ａ'の圧電コイル４０'の第１の端部４０１Ａ'は、Ｚ軸方向からみて振動板２０（底板部２０Ａ）の中心部分に接続され、第２の端部４０２Ａ'は、底部１０Ａに接続されＺ軸方向からみて第１の端部４０１Ａ'と重なる位置に接続される。また圧電コイル４０'は、固定部４０Ｃをさらに有する。固定部４０Ｃは、第１の端部４０１Ａ'と振動板２０とを接続する第１の固定部４０１Ｃと、第２の端部４０２Ａ'と筐体１０（底部１０Ａ）とを接続する第２の固定部４０２Ｃとを有する。
　図４に示すように、第１の端部４０１Ａ'は、芯材４０Ａ'であり、Ｚ軸方向からみて振動板２０の中心部分に向かうように設けられる。ここで、中心部分とは、厳密に振動板２０の中心に限らず、おおよそ中心（実質的に中心）も含む。つまり、図４に示すように、Ｚ軸方向からみて円形状である圧電コイル４０'から圧電材４０Ｂ'が巻回されていない第１の端部４０１Ａ'が上述した中心部分に向かうように折り曲げられている。
　また第１の端部４０１Ａ'は、上述した第１の固定部４０１Ｃによって振動板２０と接続される。第１の固定部４０１Ｃは、例えば、紫外線硬化型や湿気硬化型等の接着剤が用いられるが、もちろんこれに限られない。また紫外線硬化樹脂を用いることで、接着する時間を短縮することができる。
　第２の端部４０２Ａ'は、芯材４０Ａ'であり、Ｚ軸方向からみて振動板２０の中心部分に向かうように設けられる。さらに第２の固定部４０２Ｃは、Ｚ軸方向からみて第１の固定部４０１Ｃと重なる位置に設けられ、第２の端部４０２Ａ'は、その第２の固定部４０２Ｃに向かうように設けられる。つまり、第１の端部４０１Ａ'と同様に、Ｚ軸方向からみて円形状である圧電コイル４０'から圧電材４０Ｂ'が巻回されていない第２の端部４０２Ａ'が上述した中心部分に向かうように折り曲げられている。
　また第２の端部４０２Ａ'は、上述した第２の固定部４０２Ｃによって筐体１０（底部１０Ａ）と接続される。第２の固定部４０２Ｃは、例えば、紫外線硬化型や湿気硬化型等の接着剤が用いられるが、もちろんこれに限られず、治具などを用いてもよい。
　これにより、振動板２０をスムーズに振動させることができる。つまり、第１の端部４０１Ａ'および第２の端部４０２Ａ'の接続位置がＺ軸方向からみて振動板２０の中心位置からずれていると、振動板２０がＺ軸方向に平行に振動せず、傾いてしまう。特に高周波では、傾きや振動板２０の非対称な変形を引き起こす。しかしながら、本実施形態では、圧電コイル４０'の第１の端部４０１Ａ'は、Ｚ軸方向からみて振動板２０（底板部２０Ａ）の中心部分に接続され、第２の端部４０２Ａ'は、底部１０Ａに接続されＺ軸方向からみて第１の端部４０１Ａ'と重なる位置に接続される。これにより、高周波帯域であってもＺ軸方向に平行に（リニアに）振動板２０を信号させることが可能となり、高周波帯域の音質を改善することができる。
　ここで、図５を用いて圧電コイル４０'の径とその変位量との関係について説明する。図５に示す圧電コイル４０'は、芯材４０Ａ'が耐熱合金、圧電材４０ＢがＰＺＴでありコイル長は５ｍｍである。また図５の横軸は、振動板２０の直径に対する圧電コイル４０'の直径の割合であり、縦軸は、従来品に対する変位量である。なお図４に示す圧電コイル４０'は１０Ｈｚで駆動されている。
　ここで、振動板２０の直径とは、柔軟材料３０を含んだ直径であり、本実施形態では、３０ｍｍであり、筐体１０の開口径でもある。縦軸の従来品とは、ボイスコイルモータであり、ボイスコイルのサイズは、直径が３０ｍｍ、長さが５ｍｍである。
　圧電コイル４０'は、コイル径（Ｘ軸方向（第２の方向）に沿った長さ）を大きくするとコイル長（Ｚ軸方向に沿った長さ）の変位割合が大きくなる。つまり、圧電コイル４０'は、コイル径を大きくすることで、大きく振動板２０を振動させることができる。
　図５に示すように、振動板２０の直径に対する圧電コイル４０'の直径の割合が４０％以上であると、従来のボイスコイルモータよりも振動板２０を十分な変位で振動させることが可能となり、音圧を大きくすることができる。また振動板２０の直径に対する圧電コイル４０'の直径の割合は１００％以下であることが好ましい。その理由としては、１００％を超えると、音響機器１全体の径（サイズ）が大きくなってしまうからである（小型化のため）。
　また図６を用いて圧電コイル４０'の長さとその変位量との関係について説明する。図６に示す圧電コイル４０'は、芯材４０Ａ'が耐熱合金、圧電材４０ＢがＰＺＴでありコイル径は２０ｍｍである。また図６の横軸は、振動板２０の直径に対する圧電コイル４０'の長さの割合であり、縦軸は、従来品に対する変位量である。
　ここで、振動板２０の直径とは、柔軟材料３０を含んだ直径であり、本実施形態では、３０ｍｍであり、筐体１０の開口径でもある。縦軸の従来品とは、ボイスコイルモータであり、ボイスコイルのサイズは、直径が３０ｍｍ、長さが５ｍｍである。
　圧電コイル４０'は、コイル長を大きくするとコイル長の変位量の絶対値が大きくなる。つまり、圧電コイル４０'は、コイル長を大きくすることで、大きく振動板２０を振動させることができる。
　図６に示すように、振動板２０の直径に対する圧電コイル４０'の長さの割合が５％以上であると、従来のボイスコイルモータよりも振動板２０を十分な変位で振動させることが可能となり、音圧を大きくすることができる。また振動板２０の直径に対する圧電コイル４０'の長さの割合は２０％以下であることが好ましい。その理由としては、２０％を超えると、音響機器１全体の長さ（サイズ）が大きくなってしまうからである（小型化のため）。
＜第３の実施形態＞
　以上、本技術では、圧電コイルを振動板２０と筐体１０の底部１０Ａとの間に設けていたが、振動板２０と筐体１０の開口端部１０１Ｂとの間に設けてもよい。図７は、本技術の第３の実施形態に係る音響機器１Ｂを示す図であり、図８は、本技術の第３の実施形態に係る圧電コイル１Ｂを上からみた図である。以下、第２の実施形態と異なる構成について主に説明し、第２の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
　本実施形態では、音響機器１Ｂの筐体１０'は、Ｚ軸方向において振動板２０と対向しＺ軸方向の一端側に設けられる支持部１０Ｃをさらに有する。
　支持部１０Ｃは、図７、図８に示すように、柱状であり、開口端部１０１Ｂに複数設けられ開口を複数に区画する。本実施形態では、２本の支持部１０Ｃが交差するように設けられているが、もちろんこれに限られず、一本であってもよいし、３本以上であってもよいし、メッシュ状であってもよい。
　また本実施形態では、支持部１０Ｃは、Ｚ軸方向からみて振動板２０の中心を通るように位置する。支持部１０Ｃは、例えば、アルミニウムやＳＵＳなどの金属またはアクリル、ＰＣなどの樹脂で構成される。
　図７、８に示すように、圧電コイル４０''は、振動板２０と上述した支持部１０Ｃとの間に設けられる。圧電コイル４０''の第１の端部４０１Ａ''は、Ｚ軸方向からみて振動板２０（底板部２０Ａ）の中心に位置し支持部１０Ｃに接続され、第２の端部４０２Ａ''は、底部１０Ａの支持部１０Ｃに接続されＺ軸方向からみて第１の端部４０１Ａ''と重なる位置に設けられる。
　図７、８に示すように、第１の端部４０１Ａ''は、芯材４０Ａ''であり、Ｚ軸方向からみて振動板２０の中心部分（支持部１０Ｃが交差する位置）に向かうように設けられる。
　また第１の端部４０１Ａ''は、支持部１０Ｃに設けられた第１の固定部４０１Ｃによって支持部１０Ｃと接続される。第１の固定部４０１Ｃは、例えば、紫外線硬化型や湿気硬化型等の接着剤が用いられるが、もちろんこれに限られない。また紫外線硬化樹脂を用いることで、接着する時間を短縮することができる。本実施形態では、第１の固定部４０１Ｃは、支持部１０Ｃの交差する位置に設けられたが、もちろんこれに限られない。
　第２の端部４０２Ａ''は、芯材４０Ａ''であり、Ｚ軸方向からみて振動板２０の中心部分に向かうように設けられる。さらに第２の固定部４０２Ｃは、Ｚ軸方向からみて第１の固定部４０１Ｃと重なる位置に設けられ、第２の端部４０２Ａ''は、その第２の固定部４０２Ｃに向かうように設けられる。
　また第２の端部４０２Ａ''は、振動板２０の底板部２０Ａの支持部１０Ｃ側に設けられた第２の固定部４０２Ｃによって振動板２０と接続される。第２の固定部４０２Ｃは、例えば、紫外線硬化型や湿気硬化型等の接着剤が用いられるが、もちろんこれに限られず、治具などを用いてもよい。
　これにより、振動板２０をスムーズに振動させることができる。つまり、第１の端部４０１Ａ''および第２の端部４０２Ａ''の接続位置がＺ軸方向からみて振動板２０の中心位置からずれていると、振動板２０がＺ軸方向に平行に振動せず、傾いてしまう。特に高周波では、傾きや振動板２０の非対称な変形を引き起こす。しかしながら、本実施形態では、圧電コイル４０''の第１の端部４０１Ａ''は、支持部１０ＣのうちＺ軸方向からみて振動板２０（底板部２０Ａ）の中心に接続され、第２の端部４０２Ａ''は、底部１０Ａに接続されＺ軸方向からみて第１の端部４０１Ａ''と重なる位置に接続される。これにより、高周波帯域であってもＺ軸方向に平行に（リニアに）振動板２０を信号させることが可能となり、高周波帯域の音質を改善することができる。
　さらに本実施形態では、圧電コイル４０''が振動板２０の凹部分に設けられているため、音響機器１全体の薄型化をすることができる。また圧電コイル４０''を支持する支持部１０Ｃが開口をふさがない形状であるため、振動板２０によって発生する音を遮ることを抑制できる。
　以上、本技術では、圧電材が１種類である圧電コイルを例に説明したが、もちろんこれに限られず、圧電材が複数種類巻回されていてもよい。つまり、複数の圧電材は、芯材に沿って互いに交互に配置されるように芯材に螺旋状に巻回される。このように圧電材を複数にすることによって、圧電材に印加する電界に対する圧電材が芯材に対して及ぼす力のエネルギー変換効率を向上させることができる。
　各図面を参照して説明した音響機器の各構成はあくまで一実施形態であり、本技術の趣旨を逸脱しない範囲で、任意に変形可能である。すなわち本技術を実施するための他の任意の構成が採用されてよい。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）　第１の方向の一端側が開口され前記第１の方向の他端側に底部を有する筐体と、
　前記筐体内で支持される振動板と、
　前記筐体と前記振動板との間を接続するコイル状の芯材と、前記芯材に螺旋状に巻回された圧電材とを有する圧電コイルと
　を具備する音響機器。
（２）上記（１）に記載の音響機器であって、
　前記圧電コイルは、前記第１の方向に沿って設けられ、前記第１の方向の一端側である第１の端部が前記第１の方向からみて前記振動板の中心部分に接続され、前記第１の方向の他端側である第２の端部が前記筐体に接続される
　音響機器。
（３）上記（２）に記載の音響機器であって、
　前記第１の端部および前記第２の端部は、前記芯材である
　音響機器。
（４）上記（１）～（３）のいずれか１つに記載の音響機器であって、
　前記第１の方向と直交する第２の方向における前記芯材の長さは、前記第２の方向における前記振動板の長さの４０％以上１００％未満である
　音響機器。
（５）上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の音響機器であって、
　前記第１の方向における前記圧電コイルの長さは、前記第１の方向と直交する第２の方向における前記振動板の長さの５％以上２０％以下である
　音響機器。
（６）上記（１）～（５）のいずれか１つに記載の音響機器であって、
　前記芯材は、前記底部と前記振動板との間を接続する
　音響機器。
（７）上記（１）～（６）のいずれか１つに記載の音響機器であって、
　前記筐体は、前記第１の方向において前記振動板と対向し前記第１の方向の一端側に設けられる支持部をさらに有し、
　前記圧電コイルは、前記支持部と前記振動板との間に設けられる
　音響機器。
　１…音響機器
　１０…筐体
　２０…振動板
　４０…圧電コイル
　４０Ａ…芯材
　４０Ｂ…圧電材
　４０Ｃ…固定部材

Claims (7)

  1. 　第１の方向の一端側が開口され前記第１の方向の他端側に底部を有する筐体と、
    　前記筐体内で支持される振動板と、
    　前記筐体と前記振動板との間を接続するコイル状の芯材と、前記芯材に螺旋状に巻回された圧電材とを有する圧電コイルと
    　を具備する音響機器。
  2. 　請求項１に記載の音響機器であって、
    　前記圧電コイルは、前記第１の方向に沿って設けられ、前記第１の方向の一端側である第１の端部が前記第１の方向からみて前記振動板の中心部分に接続され、前記第１の方向の他端側である第２の端部が前記筐体に接続される
    　音響機器。
  3. 　請求項２に記載の音響機器であって、
    　前記第１の端部および前記第２の端部は、前記芯材である
    　音響機器。
  4. 　請求項１に記載の音響機器であって、
    　前記第１の方向と直交する第２の方向における前記芯材の長さは、前記第２の方向における前記振動板の長さの４０％以上１００％未満である
    　音響機器。
  5. 　請求項１に記載の音響機器であって、
    　前記第１の方向における前記圧電コイルの長さは、前記第１の方向と直交する第２の方向における前記振動板の長さの５％以上２０％以下である
    　音響機器。
  6. 　請求項１に記載の音響機器であって、
    　前記芯材は、前記底部と前記振動板との間を接続する
    　音響機器。
  7. 　請求項１に記載の音響機器であって、
    　前記筐体は、前記第１の方向において前記振動板と対向し前記第１の方向の一端側に設けられる支持部をさらに有し、
    　前記圧電コイルは、前記支持部と前記振動板との間に設けられる
    　音響機器。
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