CN105975088A - 压电振动模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压电技术领域，尤其是涉及一种压电振动模块。本发明的目的在于提供一种压电振动模块，以解决现有的压电振动模块的无法提供水平振动模式以及产品过厚的问题。本发明公开了一种压电振动模块，包括外壳、惯性体和振动单元；惯性体和振动单元位于外壳的容置腔内，振动单元位于惯性体边侧，振动单元的一端与外壳内壁固定连接，振动单元的另一端与惯性体固定连接，外壳用于给惯性体和振动单元提供支撑力，振动单元将其振动传递给惯性体以实现压电振动模块的横向振动。本发明提供的压电振动模块实现了横向振动模式且产品厚度较薄。
Description
技术领域
本发明涉及压电技术领域，尤其是涉及一种压电振动模块。
背景技术
触觉反馈技术是一种通过作用力、振动等一系列动作为使用者再现触感的人机交互方式。压电振动模块是触觉反馈技术中的主要硬件，其可以提供低功耗、振动清晰的触觉反馈。
如图3所示，现有技术中的压电振动模块一般包括：底板1＇、振子2＇、质量块3＇、固定块4＇和外壳5＇。振子2＇的中间部位通过固定块4＇与底板1＇固定，质量块3＇设置在振子2＇上部，外壳5＇套设在质量块3＇上部，振子2＇的振动驱动质量块3＇的振动从而实现压电振动模块竖直方向的振动。
一方面，现有的压电振动马达的振动大多是垂直于水平方向的振动(如图3)，因而无法提供设备与人体接触面在横向方向上的触感，也即无法提供“纹理感”。
另一方面，现有技术中的压电振动模块在竖直方向设置，导致运用压电振动模块的产品厚度较厚，无法适应现代工业中电子产品朝向超薄方向方向发展的趋势。
结合以上两个方面，现有技术中的压电振动模块存在的问题在于：无法提供横向振动模式以及产品过厚。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压电振动模块，以解决现有的压电振动模块无法提供水平振动模式以及产品过厚的问题。
本发明提供的一种压电振动模块，包括外壳、惯性体和振动单元；
所述惯性体和所述振动单元位于所述外壳的容置腔内，所述振动单元位于所述惯性体边侧，所述振动单元的一端与所述外壳内壁固定连接，所述振动单元的另一端与所述惯性体连接，所述振动单元将其振动传递给所述惯性体以实现压电振动模块的横向振动。
更进一步地，所述振动单元设置有两个。
更进一步地，两个所述振动单元中心对称设置于所述惯性体的两侧。
更进一步地，所述振动单元包括基板和压电体，所述基板一端与所述外壳的内壁固定连接，所述基板另一端与所述惯性体的端面固定连接，所述压电体贴合于所述基板的侧壁上。
更进一步地，所述基板包括相互垂直设置的第一振动板和第二振动板，所述第一振动板与所述外壳内壁固定连接，所述第二振动板与所述惯性体固定连接。
更进一步地，所述压电体贴合于所述第二振动板的侧壁上。
更进一步地，所述压电体与所述外壳的内壁相抵。
更进一步地，所述压电体设置有两个，两个所述压电体分设于所述第二振动板的两侧壁上。
更进一步地，所述压电体的材质包括：无机压电材料、有机压电材料或复合压电材料。
更进一步地，所述基板的材质包括：纤维或金属材料。
结合以上技术方案，由于振动模块设置于惯性体边侧，振动模块将其横向振动传递给惯性体，从而实现了压电振动模块的横向振动；振动模块和惯性体的水平分布方式相对于现有技术中的竖直分布方式，产品的厚度得到了减薄。因此，本发明提供的压电振动模块的有益效果在于：不仅减薄了产品的厚度，而且实现了横向振动模式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，g在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的压电振动模块的结构示意图；
图2为实施例2提供的压电振动模块的结构示意图；
图3为现有技术中的压电振动模块的结构示意图。
附图标记
1-外壳； 2-惯性体； 3-振动单元；
31-基板； 32-压电体； 311-第一振动板；
312-第二振动板； 313-第三振动板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参见图1，本实施例公开了一种压电振动模块，包括外壳1、惯性体2和振动单元3。外壳1用于给惯性体2和振动单元3提供支撑力并容纳惯性体2和振动单元3，振动单元3将其振动传递给惯性体2以实现压电振动模块的横向振动。
具体的：
在外壳1内部设置有用于容纳惯性体2和振动单元3的容置腔。优选地，外壳1设置为箱体结构，其顶部开口，惯性体2和振动单元3的上端面不高于外壳1的上端面。外壳1的材质包括但不限定为金属材料或者塑料。为提高压电振动模块的机械强度和可靠性，外壳1的材质优选为金属材料。外壳1的形状可以是长方体箱体结构、正方体箱体结构或者其他异形结构。长方体箱体结构或正方体箱体结构的外壳1具有通用性且加工难度低，异形结构的外壳1能够适应特殊应用场合。需要说明的是，在满足外壳1内的惯性体2和振动单元3的正常工作性能的前提下，可对外壳1作出其他形式的变形以满足工业生产需求。
该实施例中，对外壳1作了进一步的改进，具体而言，外壳1底部和顶部均开口，外壳1由周向布置的平板围绕而成，惯性体2和振动单元3的上端面和下端面均不高于外壳1的上端面和下端面，振动单元3一端与外壳1的内壁固定连接，振动单元3的另一端与惯性体2固定连接，振动单元3的振动传递给惯性体2，惯性体2的惯性量大，其对振动单元3的振动作进一步的放大，由于惯性体2未受到外壳1顶部和底部的限制，因此惯性体2的振动受到外界因素的干扰较小。
惯性体2设置于外壳1容置腔的几何中心。惯性体2的材质优选设置为高密度的金属材料或非金属材料。惯性体2的形状可以是但不限定为长方体结构或者正方体结构。需要说明的是：惯性体2上端面与外壳1的上端面齐平或者大致齐平。惯性体2与外壳1的内壁之间均预留有一定间隙以避免外壳1在惯性体2振动过程中对其造成影响。间隙的宽度可根据实际工业生产的需要而设计，若惯性体2的振动量大，则间隙的宽度应预留较宽，若惯性体2的振动量小，则间隙的宽度应预留较小。
该实施例中，对惯性体2进行了进一步地改进，具体而言，惯性体2上部设置有塑封部，塑封部包裹有连接在惯性体2上表面的接触端子，接触端子通过导线与采用了该压电振动模块的设备内的电路系统连接。塑封部由硅树脂、氨基甲酸乙酯、橡胶聚合物中的一种或多种材料组成，以上所列物质一方面可以提高惯性体2的耐久性，减缓该压电振动模块被氧化的速度，另一方面可以增加接触端子与惯性体2的粘结强度，避免接触端子与惯性体2在受到外部冲击时发生脱落的故障。具体而言，采用了该压电振动模块的电子设备例如智能手机，会由于使用者或者操作者的不慎而导致电子设备受到较大的力学冲击而造成压电振动模块的破损，并且，由于振动单元3和惯性体2的材料和受力上的差异导致振动单元3和惯性体在受到冲击时易于分离。塑封部与惯性体2的粘结强度高，且不容易从惯性体2上脱落，接触端子密封于塑封部内可以显著提高惯性体2的耐久性。
振动单元3位于惯性体2边侧，振动单元3的一端与外壳1内壁固定连接，振动单元3的另一端与惯性体2固定连接，振动单元3将其振动传递给惯性体2以实现压电振动模块的横向振动。
该实施例的可选方案中，振动单元3设置有两个。两个振动单元3中心对称设置于惯性体2的两侧。两个振动单元3与惯性体2连接的位置处于惯性体2的两对角。
本实施例中振动单元3与惯性体2连接的方式包括但不限于固定连接、插接的方式。固定连接的方式可以避免振动单元3与惯性体2之间的松动，提高压电振动模块整体的稳定性和可靠性。优选的，振动单元3与惯性体2焊接。另外，考虑到插接的连接方式更方便于进行组装和拆卸，因此振动单元3与惯性体2可以采用榫卯连接，惯性体2上开设有凹槽，振动单元3对应所述凹槽的位置设置有榫头，该榫头与凹槽适配。
本实施例中振动单元3与外壳1内壁的连接方式包括但不限于固定连接、插接的方式。固定连接的方式可以避免振动单元3与外壳1之间的松动，提高压电振动模块整体的稳定性，优选地，振动单元3与外壳1焊接。插接的方式方便组装和拆卸，优选地，振动单元3与外壳1榫卯连接，外壳1上开设有凹槽，振动单元3对应所述凹槽的位置设置有榫头，该榫头与凹槽适配。
本领域技术人员应当理解，以上说明的连接的方式只是优选实施例，当然，振动单元3与惯性体2连接和外壳1的连接方式还可以采用其他的配合结构。
该实施例的可选方案中，振动单元3包括：压电体32和基板31，压电体32贴合于基板31的侧壁上，基板31一端与外壳1的内壁固定连接，基板31另一端与惯性体2的端面固定连接。压电体32和基板31通过粘合剂粘结。粘合剂可以是，但不限定于环氧树脂，环氧树脂可以在保证粘合力的同时，并吸收外部冲击的压力，以牢固结合压电体32和基板31，延长振动单元3的使用寿命(现有的振动单元3在使用中经常产生压电体32和基板31在使用过程中的分离问题)。
该可选方案中，基板31包括相互垂直设置的第一振动板311和第二振动板312，第一振动板311与外壳1内壁固定连接，第二振动板312与惯性体2固定连接，第二振动板312与惯性体2连接的位置位于惯性体2的边角部。基板31在压电体32的伸缩变形下发生振动。具体的，压电体32的伸缩变形首先促使第一振动板311的水平方向的振动，第二振动板312带动第二振动板312在水平方向上振动，第二振动板312将该水平方向的振动传递给惯性体2。
该实施例中，对第二振动板312进行了进一步的改进，具体而言，第二振动板312设置有多个，多个第二振动板312相互平行且均与第一振动板311垂直。多个第二振动板312均与惯性体2固接，设置多个第二振动板312的有益效果在于：多个第二振动板312的振动效果相互叠加，可以实现压电振动模块在较小电流的情况下即可实现较好的振动效果。
压电体32贴合于第二振动板312的侧壁上，压电体32的长度小于第二振动板312的长度。压电体32与外壳1的内壁相抵。压电体32从外壳1内壁向第二振动板312的方向延伸，压电体32的长度优选为第一振动板311长度的2/3，压电体32上端面与基板31的上端面齐平。
为提高压电振动模块的振动效果，以及保证基板31在左右方向振动的平衡性，压电体32设置两个，两个压电体32分设于第二振动板312的两侧壁上。两个压电体32均与外壳1的内壁相抵，两个压电体32的上端面与基板31的上端面齐平。
本实施例提供的压电体32的材料包括但不限定于：无机压电材料、有机压电材料或复合压电材料。无机压电材料优选为压电陶瓷和压电晶体，压电陶瓷压电性强、介电常数高，可以加工成任意形状。压电晶体，例如石英，介电常数低，但稳定性好。有机压电材料，例如聚偏氟乙烯，材质柔韧，低密度，低阻抗和高压电常数。复合压电材料是无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料，兼备无机和有机压电材料的性能。
本实施例提供的基板31的材料包括但不限定于：纤维材料或金属材料。采用纤维材料或者金属材料的基板31需具有一定的弹性，以快速响应压电体32的振动，并将其振动传递给惯性体2。
实施例2
请参见图2，该实施例是与实施例1相并列的另一优选方案，在区别技术特征以外的实施例1所公开的技术方案也属于本实施例，在区别技术特征以外的实施例1所公开的技术方案不再重复描述。该实施例与实施例1的区别技术特征在于：基板31的结构以及与外壳1和惯性体2的连接方式。具体而言：
请参见图2，本实施例公开了一种压电振动模块，包括外壳1、惯性体2和振动单元3。外壳1用于给惯性体2和振动单元3提供支撑力并容纳惯性体2和振动单元3，振动单元3将其振动传递给惯性体2以实现压电振动模块的横向振动。振动单元3还进一步包括，压电体32和基板31，压电体32贴合于基板31的侧壁上，基板31一端与外壳1的内壁固定连接，基板31另一端与惯性体2的端面固定连接。压电体32和基板31通过粘合剂粘结。
本领域技术人员应当理解，以上说明的连接的方式只是优选实施例，当然，振动单元3与惯性体2连接和外壳1的连接方式还可以采用其他的配合结构，比如，榫卯连接、过盈配合等。
如图2所示，基板31包括顺次连接的第一振动板311、第二振动板312和第三振动板313，第二振动板312和第三振动板313位于第一振动板311的两侧且分别垂直于第二振动板312，第三振动板313贴合于外壳1的内壁上，第二振动板312贴合于惯性体2的端面，还需要说明的是，第二振动板312部分贴合于惯性体2的端面，其贴合的长度可根据实际需要设置，当然，第二振动板312未贴合于惯性体2的部分的长度与第一振动板311和惯性体2的间距相等，第一振动板311与惯性体2的间隙可以避免第一振动板311和惯性体2振动时相互干扰而影响压电振动模块的最终效果。作为其中一种较佳的实施方式，第二振动板312与惯性体2之间通过粘合剂粘结，第三振动板313与外壳1之间通过粘合剂粘结，粘合剂优选为环氧树脂。当然，其他的连接方式比如榫卯固定或者焊接也可适用该实施例。
该实施例中，压电体32可根据实际使用的需要设置一个或两个。
当设置一个压电体32时，压电体32贴合于基板31的第一振动板311的内侧或者外侧，需要说明的是，当压电体32贴合于第一振动板311的内侧时，压电体32应与外壳1侧壁相抵，当压电体32贴合于第一振动板311的外侧时，压电体32由于第三振动板313的阻挡而无法直接与外壳1内壁接触。
当设置两个压电体32时，两个压电体32分设于第一振动板311的两侧，当然，设置在第一振动板311外侧的压电体32由于第三振动板313的阻挡而无法直接与外壳1内壁接触。
该实施例的可选方案中，基板31的结构形式还可以设置为：顺次连接的第一振动板311、第二振动板312和第三振动板313。第二振动板312和第三振动板313设置于第一振动板311的同一侧且均与第一振动板311垂直设置。
需要说明的是：本实施例提供的基板31的结构形式稳定，具体而言，第三振动板313贴合于外壳1内侧，第三振动板313与外壳1面接触，其受力会在接触面上均匀分散因而不会造成局部应力集中而发生点脱落的故障。与此类似的，第二振动板312贴合于惯性体2的端面，第二振动板312与惯性体2面接触，其受力会在接触面上均匀分散，因而由第二振动板312传递给惯性体2的振动量可以均匀传递给惯性体2其他位置，避免了局部应急集中而发生点脱落的故障。
还需要说明的是，本发明提供的压电振动模块可以在竖直方向上相互堆叠，多个惯性体2的振动作用相互叠加，从而实现在较小的电流下产生较大的振动量。
结合以上两个实施例，本发明提供的压电振动模块的有益效果在于：
由于振动模块设置于惯性体边侧，振动模块将其横向振动传递给惯性体，从而实现了压电振动模块的横向振动；振动模块和惯性体的水平分布方式相对于现有技术中的竖直分布方式，产品的厚度得到了减薄。因此，本发明提供的压电振动模块的有益效果在于：不仅减薄了产品的厚度，而且实现了横向振动模式。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种压电振动模块，其特征在于，包括外壳(1)、惯性体(2)和振动单元(3)；
所述惯性体(2)和所述振动单元(3)位于所述外壳(1)的容置腔内，所述振动单元(3)位于所述惯性体(2)边侧，所述振动单元(3)的一端与所述外壳(1)内壁固定连接，所述振动单元(3)的另一端与所述惯性体(2)连接，所述振动单元(3)将其振动传递给所述惯性体(2)以实现压电振动模块的横向振动。
2.根据权利要求1所述的压电振动模块，其特征在于，所述振动单元(3)设置有两个。
3.根据权利要求2所述的压电振动模块，其特征在于，两个所述振动单元(3)中心对称设置于所述惯性体(2)的两侧。
4.根据权利要求1-3任一项所述的压电振动模块，其特征在于，所述振动单元(3)包括基板(31)和压电体(32)，所述基板(31)一端与所述外壳(1)的内壁固定连接，所述基板(31)另一端与所述惯性体(2)的端面固定连接，所述压电体(32)贴合于所述基板(31)的侧壁上。
5.根据权利要求4所述的压电振动模块，其特征在于，所述基板(31)包括相互垂直设置的第一振动板(311)和第二振动板(312)，所述第一振动板(311)与所述外壳(1)内壁固定连接，所述第二振动板(312)与所述惯性体(2)固定连接。
6.根据权利要求5所述的压电振动模块，其特征在于，所述压电体(32)贴合于所述第二振动板(312)的侧壁上。
7.根据权利要求6所述的压电振动模块，其特征在于，所述压电体(32)与所述外壳(1)的内壁相抵。
8.根据权利要求7所述的压电振动模块，其特征在于，所述压电体(32)设置有两个，两个所述压电体(32)分设于所述第二振动板(312)的两侧壁上。
9.根据权利要求4所述的压电振动模块，其特征在于，所述压电体(32)的材质包括：无机压电材料、有机压电材料或复合压电材料。
10.根据权利要求4所述的压电振动模块，其特征在于，所述基板(31)的材质包括：纤维或金属材料。
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