CN103107734A - 一种管状压电振动器 - Google Patents

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Abstract

一种管状压电振动器，属于振动技术和压电材料应用领域。该管状压电振动器包括由弹性基体和压电元件组成的管状振动体和支架，该支架含有支架杆和固定部件；所述的弹性基体采用弹性管状多面体结构，所述的压电元件粘贴在弹性管状多面体结构的外表面或内表面；弹性管状多面体结构的外表面和内表面可以由多个平面构成，或由部分平面和部分曲面构成，也可以由曲面构成。支架杆的一端与弹性管状多面体结构或压电元件连接，支架杆的另一端与固定部件连接。本发明通过适当安置支架位置可以使弹性管状多面体结构的驻波振动产生较大振幅，使行波运动减小振幅损失。该振动器适合微型化，在手机振动器和超声电机等领域具有应用前景。

Description

一种管状压电振动器
技术领域
本发明涉及一种微型振动器,尤其涉及一种管状压电振动器，可广泛用于微机械、光学调焦等技术领域，属于振动技术和压电材料应用技术领域。
背景技术
大部分手机都使用振动器作为提醒器件。目前手机采用的振动器主要是电磁驱动的，电磁振动器主要是利用偏心电磁电机产生振动。振动器从接通电源到稳定振动需要一段时间，这就是振动器对触发的响应时间。电磁振动器的触发的响应时间是评价振动器性能的一个重要指标。现代的手机中安装了许多游戏，而这些游戏应用对振动器的响应时间要求尽可能短，才会有较好的体验。偏心电磁电机从启动到转速稳定需要较长时间，因此目前电磁振动器的响应时间较长。
利用压电振动器可以减少响应时间。压电振动器是利用压电材料的逆压电效应，采取特定的结构制成的振动器，它一般由压电陶瓷片和与之相结合的弹性基体构成。在交流电信号的作用下，压电陶瓷片产生振动并带动与之相结合的弹性基体振动。目前常见的压电振动器是利用双晶片实现的。双晶片是在一个片状弹性基体上粘接压电元件，利用压电元件驱动片状体振动。这种双晶片压电振动器的响应时间要小于偏心电磁振动器的响应时间，双晶片压电振动器的工作电压偏高，不适合在手机中工作。
发明内容
本发明的目的是提出一种管状压电振动器，以解决目前已有的微型振动器响应时间长或工作电压高的问题。
本发明的技术方案如下：
一种管状压电振动器，包括由弹性基体和压电元件组成的管状振动体，其特征在于：该振动器还包括支架，该支架含有支架杆和固定部件；所述的弹性基体采用弹性管状多面体结构，所述的压电元件粘贴在弹性管状多面体结构的外表面或内表面；所述支架杆的一端与弹性管状多面体结构或压电元件连接，支架杆的另一端与固定部件连接。
本发明的技术特征还在于：弹性管状多面体结构的外表面由多个平面构成，或曲面构成，或由部分平面和部分曲面构成，弹性管状多面体结构的内表面由多个平面构成，或由部分平面和部分曲面构成，或由曲面构成；所述的压电元件置于弹性管状多面体结构的外表面的平面上或置于管状多面体结构内表面的平面上。
本发明的另一技术特征是：所述支架杆的一端与管状振动体的一端或者两端连接，支架杆与管状振动体的连接位置位于弹性管状多面体结构的边缘部位或压电元件的边缘部位，支架杆的另一端与固定部件连接。
本发明所述的弹性管状多面体结构外表面的平面数目至少为2个；所述的弹性管状多面体结构内表面的平面数目至少为2个。所述支架杆的数目应小于等于压电元件的数目。
本发明与已有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明采用支架与管状振动体的组合，使得管状多面体结构的振动与支架振动耦合，通过适当安置支架位置可以使弹性管状多面体结构的驻波振动产生较大振幅，使行波运动减小振幅损失，从而可以得到大振幅的微型化器件；采用管状结构作为振动体代替片状结构的振动体，可以获得较多的振动形式，为优化设计高效振动器提供了较多的机会。该振动器适合微型化，在手机振动器和超声电机等领域具有应用前景。通过对管状压电振动器的计算机模态分析，可以优化设计得到用较低的电压驱动得到较大的振幅；并且该振动器与双晶片振动器相比可以得到较小的体积，与电磁振动器相比可以得到较快的响应时间。本发明解决了电磁振动器响应时间长和双晶片压电振动器工作电压高的问题，为微型振动器的应用提供了一种新的选择。
附图说明
图1为本发明提供的管状压电振动器实施例的主视图（单端安放支架）。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明提供的管状压电振动器另一种实施例的主视图（双端安放支架）。
图4为图3的俯视图。
图中：1-弹性管状多面体结构；2-支架杆；3-固定部件；4-压电元件；5-安装孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理、结构和具体实施方式做进一步的说明。
本发明提供的管状压电振动器，包括由弹性基体和压电元件组成的管状振动体，该振动器还包括支架，该支架含有支架杆2和固定部件3；所述的弹性基体采用弹性管状多面体结构1，所述的压电元件4粘贴在弹性管状多面体结构的外表面或内表面；所述支架杆2的一端与弹性管状多面体结构或压电元件连接，支架杆的另一端与固定部件3连接。支架杆可以采用多根，但支架杆的数目应小于等于压电元件的数目。所述支架杆的一端与管状振动体的一端或者两端连接，支架杆与管状振动体的连接位置位于弹性管状多面体结构的边缘部位或压电元件的边缘部位，支架杆的另一端与固定部件连接。
弹性管状多面体结构外表面和内表面均可以由平面构成，或由曲面构成，也可以由部分平面和部分曲面构成；弹性管状多面体结构的外表面或内表面还可以全部由曲面构成，但其外表面和内表面不能同时均为曲面。弹性管状多面体结构外表面的平面数目应至少为2个。
压电元件4最好粘接在弹性管状多面体结构的外表面的平面上或粘接于弹性管状多面体结构内表面的平面上。弹性管状多面体结构的材料可以采用复合材料或单一材料构成。
图1、图2给出了本发明提供的管状压电振动器的一个实施例的结构示意图，弹性管状多面体结构1的内表面是曲面，外表面是六面体，其中包括两个曲面，四个平面，每个平面上粘接一个压电元件4。支架杆的一端与管状振动体的一端连接，另一端分别与固定部件相连接，即仅在管状振动体的一端安放支架；在固定部件3上设有安装孔5，各部件的具体尺寸可根据实际应用要求的频率和振幅计算确定。振动输出的方式可以由弹性管状多面体结构的表面与外界接触输出振动；或者支架的固定部件与外界接触输出振动。
图3、图4为本发明的另一种实施例，采用双端安放支架。本实施例中，弹性管状多面体结构1的内表面是圆弧状，外表面是六面体，其中包括两个弧面，四个平面。每个平面上粘接一个压电元件4。两对支架杆分别位于管状振动体的两端；支架杆与管状振动体的连接位置位于弹性管状多面体结构的边缘部位，另一端分别与固定部件相连接。振动输出的方式可以由弹性管状多面体结构的表面与外界接触输出振动；或者支架的固定部件与外界接触输出振动。

Claims (5)

1.一种管状压电振动器，包括由弹性基体和压电元件组成的管状振动体，其特征在于：该振动器还包括支架，该支架含有支架杆（2）和固定部件（3）；所述的弹性基体采用弹性管状多面体结构，所述的压电元件粘贴在弹性管状多面体结构的外表面或内表面；所述支架杆的一端与弹性管状多面体结构或压电元件连接，支架杆的另一端与固定部件（3）连接。
2.如权利要求1所述的一种管状压电振动器，其特征在于：弹性管状多面体结构的外表面由多个平面构成，或曲面构成，或由部分平面和部分曲面构成，弹性管状多面体结构的内表面由多个平面构成，或由部分平面和部分曲面构成，或由曲面构成；所述的压电元件（4）置于弹性管状多面体结构的外表面的平面上或置于管状多面体结构内表面的平面上。
3.如权利要求1所述的一种管状压电振动器，其特征在于：所述支架杆的一端与管状振动体的一端或者两端连接，支架杆与管状振动体的连接位置位于弹性管状多面体结构的边缘部位或压电元件的边缘部位，支架杆的另一端与固定部件（3）连接。
4.如权利要求1所述的一种管状压电振动器，其特征在于：所述支架杆的数目小于等于压电元件的数目。
5.如权利要求1～4任一权利要求所述的一种管状压电振动器，其特征在于：所述的弹性管状多面体结构外表面的平面数目至少为2个；所述的弹性管状多面体结构内表面的平面数目至少为2个。
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