JP3069057U - 圧電セラミックスピ―カ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広帯域再生に適した音質が良く、音量の大き
な圧電スピーカを提供しようとするものである。 【構成】 電気信号を機械振動に変換する圧電セラミッ
ク駆動部を設け、固定端部から振動板に振動を伝達させ
る構成とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

圧電セラミック板を用いた薄型、小型のスピーカで、小型コンピュータの周辺 機器用、小型音響機器用、ゲーム用などの音声、音楽、効果音出力用スピーカに 関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

圧電セラミックスピーカは電話機用レシーバ、玩具用等に利用されているが音 量が小さく、又音質が悪い欠点があった。 通常利用されているものは分極した円形圧電セラミック板を円形金属板に張り 合わせ、これに接続線を接続し、合成樹脂などのケースの一部に設けた固定箇所 に接着材などで固定した構成のものが一般である。更に近年実用新案平成１０年 ８０３１号のような比較的大型の圧電セラミックスピーカが提案されている、そ の基本構成を図１に従って説明する。分極した圧電セラミック板１を振動板を兼 ねる比較的大きな面積の金属板２に張り合わせ金属板２と圧電セラミック板１か ら電気信号を入力するための接続線４を引き出している。ところで空気の粗密波 によって出力される音響出力は圧電セラミック板の両面に電圧が加わることによ って生じる面方向の延び縮みにより接着している金属板が軸方向に湾曲振動する ことで生じる。この金属板は圧電セラミック板と接着等により固定されているの で、大きな湾曲振動をさせるには圧電セラミックを厚くして大きな応力を得られ るようにしたり、大きな入力電圧を加える必要がある。入力電圧を大きくするこ とは電源電圧を上げたり、駆動増幅器を複雑にしたり高価になってしまう、又圧 電セラミックを厚くすることは応力を大きく得られる一方、振動振幅が小さくな るので音量を上げるには限界が生ずる。更には振動板を金属にしているので金属 板固有の共振が音質を悪くし高音質の再生には不適当であった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、かかる問題点に鑑みなされたものであって、基本構造を見直し、高 音量の再生と、音質の良い圧電セラミックスピーカを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決する為の手段及び作用】

前述の課題を解決するため、従来、圧電セラミック板と張り合わせていた金属 板を圧電セラミック板より一回り大きい程度の面積とし、電気信号を機械振動に 変換することを目的にした圧電セラミック駆動部とした。これによって圧電セラ ミック駆動部は大きな面積の金属板を負荷としないため、入力信号に対して大き な機械振動に変換が出来た。 音響信号への変換は前記圧電セラミック駆動部に設けた二箇所又は一箇所の固定 端から別に設けた大きな面積の振動板に振動を伝達することによって行われる。 圧電セラミック駆動部で発生した大きな機械振動は固定端部では大きな応力とな って振動板に伝達される、固定端から伝達される大きな応力によって振動板は容 易に振動出来るので大きな音響出力を得ることが出来る。更に振動板の材質を軽 く剛性の高い材料を任意に選択出来るので、金属板のように再生帯域内に多くの 共振点を持つことがなく音質の良い再生音を得ることが出来る。以上から音量、 音質とも優れた圧電セラミックスピーカを実現できるに至った。

【０００５】

【実施例】

以下、添付図面に従って本考案に関わる実施例を説明する。 図２は本考案の斜視図と断面図、図３は本考案の別の実施例の斜視図と断面図 、図４は本考案の振動伝達の原理説明図である。図示において例えば長さ６０ｍ ｍ幅２０ｍｍ厚さ０．１ｍｍで、両面に銀電極印刷を施し、分極処理した角形圧 電セラミック板１の片面に角形金属板２を接着材で張り合わせ、端部に接続線４ を半田付け等によって接続して圧電セラミック駆動部を構成している。角形金属 板２の両端部にはアルミニュウムなどの剛性が大きく、音速の大きな材料を用い て固定部５を設けてある、この固定部５を介して振動板３を接着材などで固定し て本考案の圧電セラミックスピーカが構成される。振動板３は紙材、発泡スチロ ール等の他に合成樹脂や板材などの筐体でも良い、又固定部として角形圧電セラ ミック駆動部の端部を直接振動板に固定し、角形圧電セラミック駆動部の固定部 以外を振動板に接触しないように振動板の一部に窪みを設ける構成でも良い。図 ２は固定部５を角形圧電セラミック駆動部の両端近傍に設けた例であるが、図３ に示すように一箇所でも同様な効果を得られる、この場合は片持ち梁の特性が音 質に影響を与えるが、先端部の振動が大きくできるので音響出力を大きく得るこ とが出来る。又固定部５が一箇所の場合の振動板３との接続位置は角形金属板２ の端部以外の位置でも同様な効果を得られる。 図４に圧電セラミック駆動部の振動が振動板３に伝達される原理を示してある 。図４（１）は圧電セラミック駆動部の両端を固定部とした場合で、電気信号の 入力によって圧電セラミック駆動部の中央に最も振幅が大きくなる振動７が生じ る、この振動はてこの原理に従って両端の固定部に伝達され大きな応力となって 固定部振動８が生じる、この振動によって振動板３は圧電セラミック駆動部の振 動方向と同じ位相で振動１０が生じる、振動板３の一端は通常ベース６等によっ て固定されているので、振動板の振動方向９は全体として片端のみが振動するこ ととなる。図４（２）に示した固定部５を一箇所とした場合を説明をする、圧電 セラミック駆動部の先端振動７は固定部５に伝達され（１）と同様に固定部振動 ８が先端振動７と直角方向に変換されて振動板３に伝達される、伝達された振動 は振動板３を振動板の振動方向９の方向に振動させる。

【０００６】

【考案の効果】

本考案によれば、従来の構成のように音響信号を出力する振動板を圧電セラミ ックに張り合わせる金属板と併用することなく、振動板と振動板を駆動する圧電 セラミックと金属板を張り合わせた駆動部とに分離したことで、振動板を軽量で 剛性の高い最適な材料を選択し、寄生振動の少ない比較的大きな面積の振動板と することが出来たことで音質を格段に向上できた。更には機械振動を発生させる 圧電セラミック駆動部の機械的な負荷を少なくし、固定端に発生している大きな 応力を利用して振動を振動板に伝達することで大きな音響出力を得ることが出来 た。更に圧電セラミック板を２枚利用したバイモルフ構造などより高出力化が出 来、又形状に対しての設計の自由度が大きいなどの効果がある。又可動線輪型の ダイナミックスピーカに比較しても永久磁石や鉄材を使用する必要性はないので 漏洩磁束がなく、厚さ及び重量で１／５から１／１０にすることが出来るなど極 めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来例の斜視図及び断面図

【図２】 本考案の斜視図及び断面図

【図３】 本考案の別の実施例の斜視図及び断面図

【図４】 本考案の振動伝達の原理説明図

【符号の説明】

１ 角形圧電セラミック板 ２ 角形金属板 ３ 振動板 ４ 接続線 ５ 固定部 ６ ベース ７ 圧電セラミック駆動部の振動方向 ８ 固定部の振動応力方向 ９ 振動板の振動方向 １０ 中央部の振動方向

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】角形金属板に分極した角形圧電セラミック
   板を張り合わせた角形圧電セラミック駆動部と前記角形
   金属板の面積より大きな振動板を前記角形圧電セラミッ
   ク駆動部の両端近傍を固定端として該固定端以外を前記
   振動板と接触させずに固定したことを特徴とした圧電セ
   ラミックスピーカ。
2. 【請求項２】請求項１の圧電セラミックスピーカに於い
   て、角形圧電セラミック駆動部と振動板の固定箇所を１
   箇所としたことを特徴とした圧電セラミックスピーカ。