CN103386397A

CN103386397A - 压电振动模块

Info

Publication number: CN103386397A
Application number: CN2012104687983A
Authority: CN
Inventors: 金在京; 朴东先; 崔准; 孙延昊
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-11-13
Also published as: US20130300261A1; KR20130125170A; KR101354893B1

Abstract

本发明公开了一种压电振动元件，其中，产生振动力的压电元件围绕振动板的中心对称布置，所述压电元件通过施加均匀的外部电源所产生的反复的延伸和收缩变形而产生振动力。

Description

压电振动模块

相关申请的交叉引用

本申请要求韩国专利申请号为No.10-2012-0048710，申请日为2012年5月8日，名称为“压电振动模块”的优先权，该专利以引用的方式整体结合于此。

技术领域

本发明涉及一种压电振动模块。

背景技术

通常的，在诸如手机、电子书（E-book）终端、游戏机、PMP等便携电子装置中，为了各种目的会使用振动功能。

特别地，用于产生振动的振动发生器主要安装在便携电子装置中，以用作无声接收信号时的警报作用。

目前，为了实现便携电子装置的多功能，实际上要求振动发生器小型化、集成化和具有各种高效功能。

另外，通常采用触摸类型装置，其根据使用者的要求通过触摸便携电子装置完成输入操作从而可以方便的使用便携电子装置。

目前广泛使用的触觉装置包括反映使用者直觉经验界面的概念以及除通过触摸实现输入操作的理念之外从而使得触摸反馈进一步多样化的概念。所述触觉装置公开在专利文件1中。

在专利文件1中公开的致动器模块、触觉反馈装置和电子装置包括一个或者多个压电元件和安装有压电元件的振动板从而传递压电元件产生的振动。

所述致动器模块在纵向方向接触所述振动板的一个表面从而通过可以根据电信号改变体积的压电元件竖直地振动所述振动板。

如上所述，根据专利文件1的所述致动器模块沿纵向方向安装在所述振动板的一个表面上，其中，例如，两个压电元件沿所述振动板的纵向方向平行布置。

为了在现有技术中的所述振动板上安装平行设置（换而言之，平行布置）的两个压电元件，需要增加所述振动板的宽度，并且因此不得不增加在便携电子装置内部的占据空间。这就与逐渐要求的最小化和集成化相左。

另外，所述压电元件具有长度大于其宽度的杆状形状，并且因此，所述压电元件具有无法避免的脆弱性，并且由于所述压电元件持续地延伸或者反复地收缩，所以所述压电元件很容易折断，从而破坏其可靠性。

现有技术

专利文件

（专利文件1）专利文件1：韩国专利公开号：No.10-2011-0118079

发明内容

本发明致力于提供一种压电振动模块，该压电振动模块通过沿纵向方向分段布置的压电元件产生竖直的平行的运动。

根据本发明的第一优选的实施方式，提供了一种压电振动模块，包括：具有平整的下板的振动板；和压电元件，该压电元件沿纵向方向围绕所述下板的中心对称布置，并且所述压电元件由于通过施加外部电源所产生的反复的延伸和收缩变形而产生振动力。

围绕所述下板的中心，一个或者多个所述压电元件可以布置在所述下板的左表面上，一个或者多个所述压电元件可以布置在所述下板的右表面上，并且布置在所述左表面上的所述压电元件的数量和所述右表面上的所述压电元件的数量可以相同。

所述压电元件可以同时延伸或者收缩从而保证稳定的振动力。

所述压电元件可以具有相同的形状和尺寸。

邻近所述下板的中心的两个所述压电元件可以在中心线上直接接触。

所述压电元件可以堆叠成单层型或者多层型。

所述压电振动模块还可以包括：上壳体，该上壳体的底表面敞开，并且所述上壳体内形成有内部空间，使得所述振动板线性振动；以及下壳体，该下壳体连接到所述上壳体的底表面，以遮蔽所述上壳体的内部空间。

所述振动板还可以包括：所述下板；成对的所述上板，该成对的上板在所述下板的两侧的中心竖直向上延伸；以及重物，该重物布置在所述成对的上板之间，以增加所述压电元件的振动力。

根据本发明的第二优选的实施方式，提供了一种压电振动模块，该压电振动模块包括：具有平正的下板的振动板；和压电元件，该压电元件围绕所述下板的中心对称布置，并且所述压电元件由于通过施加外部电源所产生的反复的延伸和收缩变形产生振动力，以及，特别地，邻近所述下板的中心的两个所述压电元件在所述中心线上以相同的间距相互间隔。

根据本发明的第三优选的实施方式，提供了一种压电振动模块，该压电振动模块包括：具有平整的下板的振动板；和布置在下板的中心的三个或者更多个压电元件，并且该三个或者更多个压电元件围绕所述下板的中心对称布置，并且所述压电元件由于通过施加外部电源所产生的反复的延伸和收缩变形而产生振动力。

围绕所述下板的中心，一个或者多个所述压电元件可以布置在下板的左表面上，一个或者多个所述压电元件可以布置在所述下板的右表面，并且布置在所述左表面上的压电元件的数量和布置在所述右表面上的压电元件的数量可以相同。

所述压电元件可以具有相同的形状和尺寸。

布置在所述下板的左表面上的压电元件和布置在所述下板的右表面上的压电元件可以以相同的间距相互间隔。

所述压电元件可以堆叠成单层型或者多层型。

所述压电振动模块还可以包括：上壳体，该上壳体的底表面敞开，并且该上壳体内形成有内部空间，使得所述振动板线性振动；以及连接到所述上壳体的底表面的下壳体，该下壳体可以遮蔽所述上壳体的内部空间。

附图说明

通过结合附图的下文中的详细描述可以更清楚地理解本发明的上述和其它的目标、特征和优点，其中：

图1是根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块的立体图；

图2是图1中示出的压电振动模块的分解立体图；

图3是根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块除去上壳体的主视图；

图4A至图4C是展示图3中示出的压电振动模块的驱动过程的示意图；

图5是根据本发明的第二优选实施方式的压电振动模块除去上壳体的主视图；

图6是根据本发明的第三优选实施方式的压电振动模块除去上壳体的主视图。

具体实施方式

通过下面结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的目标、特征和优点。在所有的附图中，相同的附图标记用来标识相同的或者类似的部件，并且省略关于相同或类似部件的多余描述。此外，在以下的描述中，术语“第一”、“第二”、“一侧”、“另一侧”等术语用来将特定的部件与其它部件区分开来，但是这样的部件的构造并不是通过术语来限制。另外，在本发明的说明书中，当确定对相关技术的详细描述会模糊本发明的要点时，将省略对所述相关技术的描述。

下文中，参考后面的附图将详细描述本发明的优选的实施方式。

图1是根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块的立体图，并且图2是图1中示出的压电振动模块的分解立体图。

如图中所示的，根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块100包括上壳体110、振动板120、重物130和下壳体140。压电振动模块100用作将振动力传递到触摸屏面板（未示出）上的装置。

上壳体110的形状为盒形，该上壳体110一个表面敞开并且，安装有压电元件123a、123b的振动板120容纳在上壳体110的内部空间中。

振动板120通过如上所述的与压电元件集成而反复的延伸和收缩变形而将压电元件123a、123b的振动传递到外部部件，并且振动板120包括大致平整的下板121。特别地，两个或者多个压电元件123a、123b安装在下板121的一个表面上。振动板120可以包括印刷电路板（PCB）（未示出），该印刷电路板提供用于驱动压电元件123a、123b的电源。

可选地，振动板120可以包括一对上板122，该一对上板122竖直向上地形成在下板122的两侧，与上述平的下板121形成为一体。上板122与下板121的中心相连。上板122和下板121中的每一个均可以由单个的一体部件形成，并且可以通过除上述方法之外的多种方式固定连接在一起。

振动板120由具有弹性力的金属材料制成，例如SUS，从而与压电元件123a、123b一体变形，压电元件123a、123b根据施加的外部电源反复地延伸或者收缩变形。当振动板120和压电元件123a、123b通过粘结连接方式（bonding coupling method）相互连接，振动板120可以由不胀钢制成，不胀钢具有与压电元件相似的热膨胀系数，从而防止由于粘结件硬化引起的弯曲现象。

如上所述，振动板120由不胀钢制成，不胀钢具有与压电元件123a、123b相似的热膨胀系数，从而可以降低当压电元件123a、123b运行或者压电元件123a、123b在高温的外部环境中承受热冲击（thermal shock）时产生的热应力，从而防止使电特性恶化的压电损耗现象。

一对上板122布置为尽可能沿例如下板121的整个宽度上相互平行，并且因此重物130可以布置在一对上板122之间。作为最程度地增加振动的介质的重物130从该重物130的中心朝向两端向上倾斜，以防止与振动板120的下板121接触。如上所述，在包括了上板122的振动板120的结构中，因为重物130不接触下板121，压电元件123a、123b可以布置在下板121的两个平的表面的一个表面上。

作为参考，重物130可以由金属材料制成，并且优选地重物130可以由在同样的体积下具有相对更高的密度的钨材料制成。

下壳体140由通常狭长的平板形成。在此情况中，下壳体140具有能够封闭上壳体110的敞开的底表面的尺寸。

上壳体110和下壳体140可以通过本领域技术人员公知的不同的方法（诸如填缝（caulk）、焊接和粘结）相互连接。

图3是根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块除去上壳体的主视图。

振动板120以预定的间隔平行地与下壳体140相间隔。优选地，下板121通过形成在其两个端部的台阶连接并且固定到下壳体140的两个端部。

与上文中不同的是，下壳体140的两端都包括连接端（未示出），并且平的下板121的两端部安装在下壳体140的两个连接端，以通过允许振动板120的下板121和下壳体140相互分离而形成间隙。

参考图3，根据本发明的第一优选实施方式压电振动模块100形成为关于在该压电振动模块100中心线C对称的对称结构。

特别地，在根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块100中，两个压电元件123a、123b沿纵向方向串联布置在振动板120的下板121的一个表面和/或另一个表面上。压电振动模块100并不局限于此，并且在根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块100中，一个或者多个压电元件围绕中心线C串联布置在下板121的一个平的表面的左表面和右表面上。

各个压电元件123a、123b具有相同的形状，并且都从中心线C朝向下板121的两端延伸。

因为本发明的间隔的压电元件123a和压电元件123b围绕中心线C类似地布置，所以间隔的压电元件123a和压电元件123b可以产生与现有技术中的集成压电元件相同的效果。

当将电源施加到各个压电元件123a、123b上时，压电元件123a、123b完全连接到下板121上，从而通过延伸和/或收缩产生围绕中心线C的转矩。由于当下板121固定在下壳体140的两个端部上时发生了移动，因此振动板120的中心竖直地变形。

另外，各个压电元件123a、123b可以构造成堆叠成单层型或者多层型。堆叠在多层型中的压电元件可以保证在较低的外电压下驱动压电元件所需的电场。因此，根据本发明的压电振动模块100的驱动电压可以降低，并且，因此，在本发明中优选地采用堆叠成多层型的压电元件。

图4A至图4C示出了在图3中示出的压电振动模块100的驱动过程的示意图。根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块100连接到图象显示单元（诸如触摸屏面板或者LCD）从而将振动力传递到外侧。

图4A是压电振动模块100的主视图，该图4A示出了施加外部电源之前的状态。图4B是压电振动模块100的主视图，其中当施加了电源时，压电元件123a和压电元件123b的长度增加。当压电元件123a和压电元件123b的长度增加时，下板121的变形率相对较小，并且下板121固定到下壳体140，并且因此，振动板120弯曲并且被向下驱动。与此相反，图4C是压电振动模块100的主视图，其中当施加电源时，压电元件123a和压电元件123b的长度减小。当压电元件123a和压电元件123b的长度减小时，振动板120弯曲并且被向上驱动。

如在图中所示的，具有分成为两个多个或者多个压电元件123a、123b的触觉装置的使用者可以通过竖直的振动感觉到振动的反馈。

图5是根据本发明的第二优选实施方式的压电振动模块100’除去上壳体的主视图。除压电元件123a和压电元件123b的布置状态不同之外，图5中示出的根据本发明的第二优选实施方式的压电振动模块与图3中示出的根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块100类似。为了有助于更清楚地理解本发明，此处并不排除相似的或者相同的组成部分。

如图5所示，在根据本发明的第二优选实施方式的压电振动模块100’中，各个压电元件123a、123b安装在下板121上，并且各每个压电元件123a、123b以围绕在振动板120的中心的中心线C相同的间隔从该中心线C朝向下板121的两端互相间隔。

优选地，各个压电元件123a、123b都具有相同的形状，并且同时延伸和/或收缩从而允许在振动板121上产生稳定的振动。

可选地，在图5中，围绕中心线C，压电元件123a布置在下板121的左侧平表面，压电元件123b布置在下板121的右侧平表面，但是本发明并不限于此，而是下板121的左表面上布置一个或者多个压电元件，而与上述类似，可以在下板121的右表面上布置一个或者多个压电元件。

图6示出了根据本发明的第三优选实施方式的压电振动模块100”除去上壳体的主视图。除压电元件123a和压电元件123b的布置状态之外，图6中示出的根据本发明的第三优选实施方式的压电振动模块与图3中示出的根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块100类似。为了有助于更清楚地理解本发明，此处并不排除相似的或者相同的组成部分。

如图6所示，在根据本发明的第三优选实施方式的压电振动模块100”中，压电元件123c布置在振动板120的中心，并且各个压电元件123a、123b安装在下板121上，并且各个压电元件123a、123b以围绕中心线C的相同间隔从中心线C朝向下板121的两个端部间隔。在根据本发明的第三优选实施方式的压电振动模块100”中，压电元件123a、123b、123c均布置在直线上（纵向方向），并且压电元件123a、123b、123c以预定的间隔相互分开，但是各个压电元件123a、123b、123c设置为各个压电元件123a、123b、123c与相邻的压电元件直接接触。

当电源施加到压电元件123a、123b、123c上时，压电元件123a、123b、123c同时延伸和/或收缩从而允许在振动板120上产生稳定的振动。布置在下板121的左表面上的压电元件123a和布置在下板121的右表面上的压电元件123b具有同样的尺寸和形状，从而可以从左侧和右侧提供同样的变形率。

可选地，在图6中，围绕中心线C，压电元件123a布置在下板121的左表面，压电元件123b布置在下板121的右表面，但是本发明并不限于此，并且可以在下板121的左表面上布置一个或者多个压电元件，而与上述类似，在下板的右表面上布置一个或者多个压电元件。

根据本发明的优选实施方式，提供了压电振动模块，其中两个或者多个压电元件对称布置在振动板的一个表面的直线上。

通过减小平面的压电元件的相对于宽度的长度可以改善耐用性。

本发明可以在不改进压电振动模块的情况下在现有技术中使用，基于结构改变，可以大大降低工作人力的使用。

虽然此处出于示例的目的公开了本发明的实施方式，但是可以理解的是本发明并不限于此，并且本领域技术人员可以理解的是可以作各种改进、添加和替换而不偏离本发明的范围和精神。

因此，任意和所有的改进、变型或者等同布置都认为是在本发明的范围内，并且本发明的详细范围将在后面的权利要求中公开。

Claims

1.一种压电振动模块，该压电振动模块包括：

具有平整的下板的振动板；和

压电元件，该压电元件沿纵向方向围绕所述下板的中心对称布置，并且所述压电元件由于通过施加外部电源所产生反复的延伸和收缩变形而产生振动力。

2.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，围绕所述下板的中心，一个或者多个所述压电元件布置在所述下板的左表面上，一个或者多个所述压电元件布置在所述下板的右表面上。

3.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，邻近所述下板的中心的两个所述压电元件在中心线上彼此直接接触。

4.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，邻近所述下板的中心的两个所述压电元件在中心线上以相同的间距相互间隔。

5.根据权利要求4所述的压电振动模块，其中，所述压电元件还布置在所述下板的中心。

6.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，布置在所述下板的左表面上的一个或者多个所述压电元件和布置在所述下板的右表面上的一个或者多个所述压电元件以相同的间距相互间隔。

7.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述压电元件同时延伸或者收缩。

8.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述压电元件具有相同的形状和尺寸。

9.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，压电元件堆叠成单层型或者多层型。

10.根据权利要求1所述的压电振动模块，该压电振动模块还包括：

上壳体，该上壳体的底表面敞开，并且所述上壳体内形成有内部空间，使得所述振动板线性振动；以及

下壳体，该下壳体连接到所述上壳体的底表面，以遮蔽所述上壳体的内部空间。

11.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述振动板还包括：所述下板；成对的上板，该成对的上板在所述下板的两侧的中心竖直向上延伸；以及重物，该重物布置在所述成对的上板之间，以增加所述压电元件的振动力。