CN103888096A

CN103888096A - 压电振动组件

Info

Publication number: CN103888096A
Application number: CN201310160731.8A
Authority: CN
Inventors: 朴镜洙; 孙延昊; 郑昇贤; 崔准
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Molus Corporation
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2033-05-03
Also published as: JP2014121697A; KR20140081148A; CN103888096B

Abstract

本发明涉及压电振动组件。本发明包括：压电元件，其通过外部电源的施加而反复进行膨胀和收缩变形，从而生成振动力；上部壳体，其下部面开放，用于形成内部空间；下部壳体，其与该上部壳体的下部面结合而覆盖在上部壳体的下部面；振动板，其以预定的间隔位于下部壳体之上，用于安装压电元件。特别是，本发明的特征在于，上部壳体的内侧的横向长度形成为大于振动板的横向长度，以上部壳体的内侧面与所述振动板的缘部不接触的方式排列。

Description

压电振动组件

技术领域

本发明涉及压电振动组件。

背景技术

通常，在手机、电子书（E-book）终端机、游戏机、PMP等便携式电子设备中，振动功能以各式各样的用途被灵活运用。

特别是，这样的以产生振动为目的的振动产生装置主要搭载于便携式电子设备，作为无声的信息接收信号的警报功能来使用。

当前的实际情况是：随着这样的便携式电子设备的多功能化，不仅要求振动产生装置小型化，而且要求振动产生装置的集成化、多样的高功能化。

并且，最近根据用户的想要简便地使用便携式电子设备的要求，通常选择以触摸便携式电子设备来进行输入的触摸式设备。

当前，通用的触觉（ハプティック）设备除了包含有以触摸而进行输入的概念之外，还包含有将反映用户界面使用者的直观经验而针对触摸所进行的反馈进行多样化的概念这样的更宽的范围。

这样的触觉设备通常通过对压电元件施加外部电源而使压电元件反复膨胀和/或收缩变形，从而提供振动，这样的压电元件如专利文献1的超声波线性电动机（linear motor）所记载那样不仅能够改善耐湿性而且改善耐久性。

专利文献1的超声波线性电动机为了能够提高在湿度较高的环境和尘埃产生较多的环境下的压电元件的性能和寿命，通过用保护材料例如硅橡胶覆盖在压电元件的周围从而能够防止压电元件与构成超声波线性电动机的多个构成部件之间的碰撞的发生。

不过，专利文献1的超声波线性电动机因为覆盖除借助平移运动而产生振动力的压电元件的一部分之外的剩余部分，所述膨胀或者收缩变形率不得不显著地降低。

也就是现有技术的保护材反而成为使压电元件的振动力降低的主要原因而起作用，因此，必须研究从外部要因来保护压电元件的其他方案。

现有技术文献

专利文献1：日本实用新型公开平2-94486号

发明内容

本发明是为了解决前述的缺点而导出的，其目的在于针对外部冲击、特别是落下冲击时产生的碰撞来保护被安装于振动板的压电元件。

为了达到上述目的，本发明的压电振动组件为了使上部壳体的内侧面与振动板的缘部以不接触的方式相互分开，从而能够在冲击时保护振动板和压电元件，其特征在于，该压电振动组件包括：压电元件，其通过外部电源的施加而反复进行膨胀和收缩变形，从而生成振动力；上部壳体，其下部面开放，用于形成内部空间；下部壳体，其与该上部壳体的下部面结合而覆盖在所述上部壳体的下部面而能够与上部壳体一起形成内部空间；振动板，其以预定的间隔位于该下部壳体之上，用于安装压电元件，上部壳体的内侧的横向长度形成为大于振动板的横向长度。

本发明的压电振动组件还具有重量体，用以来増加压电元件的振动力。

可选择地，本发明的压电振动组件具有从振动板的两侧面的中心向垂直上方竖立设置的一对支承板，在该支承板之间配置有重量体。

上部壳体的内侧的横向长度形成为大于下部壳体的横向长度，能够以与振动板类似的方式排列成上部壳体的横向的两端部与下部壳体的横向的两端部不接触。

作为一例，本发明的压电振动组件以具有从其两端部向上方突出的安装固定部的下部壳体和扁平的板状的振动板为手段，能够在下部壳体与振动板之间提供预定的间隔。并且，能够使下部壳体的安装固定部之间的间隔距离形成为大于压电元件长度。

作为另一例，本发明的压电振动组件以在其两端部具有向下方具有台阶的台阶部的振动板和扁平的板状的下部壳体为手段，也能够在下部壳体与振动板之间提供预定的间隔。并且，振动板的台阶部间的间隔距离能够形成为大于压电元件长度。

并且，使上部壳体的内侧的纵向长度形成为大于所述振动板的纵向长度，使上部壳体的内侧面与振动板的缘部彼此不接触。

以上，通过本发明的说明，本发明提供一种压电振动组件，能够相对于外部冲击确实地保护能够提供振动力的压电元件和具有该压电元件的振动板。

特别是，与压电振动组件的长度方向，也就是横向碰撞，而且与压电振动组件的高度方向碰撞相对比，本发明在落下冲击时使振动板和/或压电元件不碰到其他构成零部件。

附图说明

图1是表示本发明的压电振动组件的一种实施例的立体图。

图2是图1所示的压电振动组件的立体分解图。

图3是沿着图1的Ⅲ-Ⅲ线的概略地表示压电振动组件的剖视图。

图4a是表示图3所示的压电振动组件的驱动过程的图。

图4b是表示图3所示的压电振动组件的驱动过程的图。

图4c是表示图3所示的压电振动组件的驱动过程的图。

图5是表示本发明的压电振动组件的另一种实施例的剖视图。

附图标记说明

100 压电振动组件

110 上部壳体

120 振动板

130 压电元件

140 下部壳体

200 重量体

具体实施方式

本发明的目的、特定的长处以及新特征通过与附图有关的下面的详细说明及优选的实施例而更加清楚。在本说明书中必须留意到：在各附图中构成元件标注参照附图标记时，只要是相同的构成元件，即使示出在不同的附图中，也尽可能地标注相同的编号。另外，“一面”、“另一面”、“第1”、“第2”等用语用于使一个构成元件区别于其他的构成元件，构成元件并不被所述用语限定。下面，在说明本发明时，省略了对有可能使本发明的主旨不清楚的公知技术的详细的说明。

下面，参照附图对本发明的优选的实施例进行详细地说明。

图1是本发明的优选的一种实施例的压电振动组件的立体图，图2是图1所示的压电振动组件的分解立体图。

如图1所示，本发明的优选的一种实施例所述压电振动组件100作为向触摸屏（touch screen panel；未图示）传递振动力的手段来使用，所述压电振动组件100包括上部壳体110、振动板120、压电元件130以及下部壳体140构成。本发明的压电振动组件100还能够具有重量体200。

上部壳体110构成为一侧面（例如下部面）开放的盒（box）状，在其内部空间能够收容驱动体，也就是压电元件130和振动板120。因此，优选上部壳体110的内侧的纵向长度形成为大于振动板120的纵向长度（W₁₂₀）。

振动板120整体形成为扁平的板状，并与压电元件130一体地反复进行膨胀及收缩变形而将压电元件130的振动力向外部零部件传递。在振动板120的扁平的下部面上安装压电元件130，在振动板120的上部面还能够安装或配置重量体200。该振动板120连结在为驱动压电元件130而施加电源的PCB（未图示）上，为了清楚地理解本发明，省略了对振动板120与PCB之间的布线的说明。

可选择地，振动板120能够具有从振动板120的两侧面起沿着垂直方向竖立设置的一对支承板220，以便还能够安装前述的重量体200。支承板220结合在振动板120的中心部。振动板120和支承板220既能够由一体型单个零部件构成，也能够利用多种接合方式固定结合。

振动板120能够由具有弹性力的金属材质、例如不锈钢（SUS）制作，以便振动板120能够与因由PCB所施加的外部电源而反复膨胀及收缩变形的压电元件130一体地变形。另外，在振动板120和压电元件130利用焊接（ボンーディング）结合方式彼此结合的情况下，也能够由与压电元件的热膨胀系数类似的材质的因瓦合金（invar）制作，以便防止因接合部件的硬化而而产生的弯曲（bending）现象的发生。

如前所述，振动板120由具有与压电元件130类似的热膨胀系数的因瓦合金材质形成，为了在高温的外部环境下也能够进行工作或者在受到热冲击时减少所产生的热应力（thermal stress），压电元件130提供用于防止电特性降低的压电劣化现象的效果。

在向压电元件130施加电源的情况下，压电元件130完全地附着于振动板120，因此，借助膨胀或者收缩变形而在振动板120的中心部产生转矩。在振动板120被固定于下部壳体140的两端部的状态下产生转矩，因此，振动板120的中心部沿着上下方向产生变形。为了防止因振动板120的向上下方向的变位所导致的压电元件130与下部壳体140之间的碰撞的发生，优选振动板120以分开预定的间隔（考虑到振动板的变位）的方式排列在下部壳体140上。

并且，压电元件130能够呈断层型或者多层型层叠而构成。在为呈多层型层叠而成的压电元件的情况下，即使是较低的外部电压也能够确保压电元件的驱动所需的电场。因而，由于具有能够降低本发明的压电振动组件100的驱动电压的效果，所以在本发明中优选采用呈多层型层叠而成的压电元件130。

如本领域技术人员所周知那样，压电元件130能够由多样的材质制作，特别是能够由聚合物制作。

一对支承板220以例如振动板120的纵向宽度那样的程度相互平行地排列，能够在一对支承板220间配置重量体200。重量体200是使振动力増加到最大的介质，为了防止与振动板120直接接触，重量体200以与振动板120隔开预定的间隔的方式定位在支承板220之间。可选择地，重量体200如图示那样从其中心部朝向两端部向上方倾斜地形成，以使压电元件130的长度在膨胀时也不与振动板120接触。如所述那样，在具有与振动板120的上部面垂直的支承板220的构造中，重量体200不与振动板120接触，因此，也能够将压电元件130排列在振动板120的扁平的上部面上。

作为参考，重量体200能够由金属材质制作，优选由相同体积但密度相对较高的材质、例如钨材质制作。

下部壳体140如图所示那样整体由细长的扁平的形状的板形成，以能够将上部壳体110的开放下部面封闭的大小和形状形成。

上部壳体110和下部壳体140能够利用本领域技术人员已广泛知晓的铆接（caulking）、焊接或黏接（ボンーディング）等多样的方式结合。

振动板120如图所示那样与下部壳体140平行地分开预定的间隔。优选的是，振动板120能够借助从其两端部向下方具有台阶的台阶部121安装固定在扁平的下部壳体140的两端部上而被定位。也就是压电振动组件100以振动板120的台阶部121为手段，能够使振动板120和下部壳体140之间分开而形成空间。

如图所示，本发明的优选的一例的压电振动组件100的特征在于，被设计成上部壳体110与振动板120不接触，具体而言，上部壳体110的内侧面和振动板120的缘部以相互分开的方式排列。

因此，振动板120的横向长度（L₁₂₀）延长为小于上部壳体110的内侧的横向长度（L₁₁₀）。另外，上部壳体110的内侧的纵向长度形成为大于振动板的纵向长度（W₁₂₀；参照图2），因此，能够在上部壳体110的内部空间内容纳振动板120。

在此，所谓长度的用语是指将振动板120的两端部间连结起来的直线的距离。

本发明的压电振动组件100被设计成不会在外部冲击，特别是落下时将向上部壳体110传递的冲击力直接传递到振动板120，因此，能够最大限度地防止压电元件130的破损。例如外部冲击施加于本发明的压电振动组件100时，冲击力优先传递到覆盖本发明的压电振动组件100的上部壳体110。上部壳体110靠自身吸收大部分的外部而冲击发挥缓冲器（bumper）的作用，也与相当的摇动一起伴随着预想不到的压扁（つぶれ）。不过，振动板120虽然配置在上部壳体110的内部，但并不与上部壳体110直接接触，因此，不会直接地传递施加于上部壳体110的外部冲击、或者仅承受相当少的冲击。上部壳体110受到外力（例如碰撞）时，即使预料之外地向内侧压扁，由于本发明的压电振动组件100的上部壳体110的内侧的横向长度（L₁₁₀）与振动板120的横向长度（L₁₂₀）之间的距离差而使上部壳体110的内侧面不容易与振动板120的两端部接触。另外，向内侧压扁了的上部壳体110的侧面部置于振动板120的台阶部121上，因此，施加于上部壳体110的冲击力不会直接向振动板120传递。这也是附着于振动板120的压电元件130仅受到相当弱的冲击的原因，因此，能够使压电元件130的振动特性的变化和裂纹等最小化而提高落下可靠性。

并且，下部壳体140的横向长度也能够延长为小于上部壳体110的内侧长度（L₁₁₀）。

图4a～图4c是表示图3所示的压电振动组件的驱动过程的图，本发明的优选的一例的压电振动组件100与触摸屏或LCD那样的图像显示部结合而将振动力向外部传递。

图4a是在施加外部电源之前的状态下将上部壳体排除了的压电振动组件的主视图。图4b是在电源施加时压电元件130的长度膨胀的压电振动组件100的主视图，压电元件130的长度变长时，振动板120的相对的变形率较小，振动板120固定于下部壳体140，因此，以振动板120向下方挠曲的方式进行驱动。另一方面，在图4c中，在电源施加时压电元件130的长度变短时，以振动板120向上方挠曲的方式进行驱动。

如图所示，由于上下方向的振动，具有压电元件130的触觉设备的用户能够检测振动反馈。

图5是表示本发明的压电振动组件的另一例的剖视图。本发明的另一例的压电振动组件100′除了图1至图3所示的本发明的一例的压电振动组件100中的振动板120与下部壳体140的形状之外与图1～图3所示的本发明的一例的压电振动组件100相同。因而，为了清楚地理解本发明，省略了对类似或同一构成部件的说明。

振动板120′与下部壳体140′平行地分开预定的间隔，优选的是，下部壳体140′具有从其两端部向上方突出的安装固定部141′，能够将振动板120′安装固定在两个安装固定部141′上而进行定位。

另外，本发明的压电振动组件100′也通过使振动板120′的横向长度（L₁₂₀′）小于上部壳体110的内侧的横向长度（L₁₁₀），而设计成上部壳体110的内侧面不与振动板120′的长度方向上的两端部接触、而且上部壳体110的内侧面不与振动板120′的宽度方向上的两端部接触。

并且，本发明的压电振动组件100′能够使下部壳体140′的长度形成为小于上部壳体110的内侧的长度（L₁₁₀）。

上面基于具体的实施例对本发明进行了详细地说明，但这用于对本发明进行具体地说明，本发明并不限定于此，只要是具有本领域的通常的知识的人，就能够进行本发明的技术构思内的变形、改良是显而易见的。

本发明的简单的变形以至于变更都属于本发明的领域，本发明的具体的保护范围在所附的权利要求书中变得更加明确。

Claims

1.一种压电振动组件，其中，

该压电振动组件包括：

压电元件，所述压电元件通过外部电源的施加而反复进行膨胀和收缩变形，从而生成振动力；

上部壳体，所述上部壳体的下部面开放，用于形成内部空间；

下部壳体，所述下部壳体与所述上部壳体的下部面结合而覆盖在所述上部壳体的下部面；

振动板，所述振动板以预定的间隔位于所述下部壳体之上，用于安装所述压电元件，

所述上部壳体的内侧的横向长度形成为大于所述振动板的横向长度，以所述振动板的缘部与所述上部壳体的内侧面不接触的方式排列。

2.根据权利要求1所述的压电振动组件，其中，

该压电振动组件还具有重量体，用以増加所述压电元件的振动力。

3.根据权利要求1所述的压电振动组件，其中，

该压电振动组件具有一对支承板，所述支承板从所述振动板的两侧面的中心向垂直上方竖立设置，在所述支承板之间配置有重量体。

4.根据权利要求1所述的压电振动组件，其中，

所述上部壳体的内侧的横向长度形成为大于所述下部壳体的横向长度。

5.根据权利要求1所述的压电振动组件，其中，

所述下部壳体具有从该下部壳体的两端部向上方突出的安装固定部，所述振动板由扁平的板状构成。

6.根据权利要求1所述的压电振动组件，其中，

所述振动板的两端部具有向下方具有台阶的台阶部，所述下部壳体由扁平的板状构成。

7.根据权利要求1所述的压电振动组件，其中，

所述上部壳体的内侧的纵向长度形成为大于所述振动板的纵向长度。

8.根据权利要求6所述的压电振动组件，其中，

所述振动板的台阶部之间的间隔距离大于所述压电元件的长度。

9.根据权利要求5所述的压电振动组件，其中，

所述下部壳体的安装固定部之间的间隔距离大于所述压电元件的长度。