CN1822719A - 致动器 - Google Patents

Abstract

一种致动器，包括：至少一个能够产生弯曲振动的梁；至少一对供电端子(23，24)，它们向梁提供振动感应电源；和一个保持梁的保持机构，该保持机构包括至少一个保持构件(12)和一个外壳(13)，保持构件(12)用于保持梁的一部分，外壳(13)被连接到保持构件并被配置为在其中包含梁。

Description

致动器

相关申请互相参照

本申请基于和要求在2004年10月20日提交的日本专利申请N0.2004-305840的优先权，在此结合它的全部公开内容，以供参考。

技术领域

本发明涉及一种弯曲振动类型致动器，它用作诸如移动电话、个人计算机等小终端装置的扬声器。

背景技术

通常，开发的是一种双压电晶片类型或单晶类型的弯曲振动类型致动器，它可以作为扬声器应用在例如移动电话、个人电脑等小终端装置中。一个已知的实例是单晶类型弯曲振动类型致动器，其中在梁(beam)的中心部分处将梁固定到保持构件，该梁具有称作垫片的金属板和在金属板的一个表面上形成的压电层，通过在压电层的厚度方向上施加交流信号电压，该梁被配置为在纵向方向上进行扩张和收缩，从而在梁中产生弯曲振动。

同样，已知一种双压电晶片类型的弯曲振动类型致动器，其中在金属板的两个表面上形成一个压电层(参见日本专利申请公开No.2003-520540，据称为国际申请的图9)。

该申请的申请人已经提出一种双压电晶片类型弯曲振动类型致动器，该致动器包括一个梁，该梁包括一个诸如金属板的板状的构件和叠层部件，该叠层部件包括在板状构件的两个表面上形成的压电层和电极层；该梁的一个末端部分被保持在外壳中(参见日本专利申请N0.2004-263399)。

如图17中所示，弯曲振动的双压电晶体类型致动器包括两个梁1a和1b和一个具有腔3的外壳2，腔3包含梁，该致动器具有一种通过粘合剂将每个梁的一端固定到外壳2的结构。每个梁1a和1b由垫片5和叠层部件6组成，该垫片5由与金属板类似的构件制成，该叠层部件6在垫片5的两个表面上形成。每个叠层部件6具有交替层叠的多个压电层和多个电极层。交流电信号通过供电端子7和8供应给每个梁，用于在梁的纵向方向上扩张和收缩压电层，以便将挠曲信号引入到每个梁中。

在这种弯曲振动的致动器中，在外壳2中包含梁1a和1b，这避免了在装备期间由于工作人员的差错而导致易碎的压电层的破坏，同时也避免了由于灰尘的附着而导致每个梁特性的恶化。

在外壳2上设置供电端子7和8，这避免了对梁布线过于复杂的问题，并且避免了对振动的影响，正如对在据称为国际申请的日本专利申请公开No.2003-520540(图9)的致动器中振动的影响。

同时，如图17所示，面向每个梁的外壳的每个腔的内壁表面9a和9b具有逐步弯曲的表面，以便当由于例如偶然的下落冲击而导致过度的弯曲振动时，每个梁的表面在梁纵向方向上的多个位置开始接触到内壁表面。在许多情况下在梁中可能产生过度的弯曲振动；例如，当诸如移动电话的小移动装置偶然下落到地板表面的情况，该移动电话安装有作为扬声器的弯曲振动类型致动器。

在图17和图18中示出的弯曲振动类型致动器中，由树脂制成的外壳2被制造成了三个部分C1、C2和C3，然后，为了在形成外壳2的这些部分之间保持梁1a和1b，通过使用例如螺旋机构(未示出)来手动装配梁1a和1b，并将它们保持在外壳中。因此，如果梁1a和1b与外壳2没有相互平行的进行布置，或者如果梁向上或向下未对准，那么在每个梁表面和与梁表面相对的外壳内壁表面之间的间隔会发生变化。由于振动的梁可能会在不规则的间隔与外壳内壁表面进行接触，因此，致动器的弯曲振动特性会发生恶化。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种致动器，在该致动器中梁可以容易和准确地设置在外壳中的预定位置，并且被保持在稳定的位置中，以便梁可以在不接触外壳的内壁表面和没有恶化它的振动特性的情况下进行振动。

为了实现上述目的，根据本发明一个实施例的致动器包括至少一个能够产生弯曲振动的梁、至少一对为梁提供振动感应电源的供电端子和一个保持梁的保持机构。

该保持机构包括至少一个保持构件，用于保持梁的一个部分，还包括一个外壳，该外壳被连接到保持构件并被配置为在其中包含梁。

该保持构件被固定到外壳上，以便将梁准确地附加到外壳的预定位置。

附图说明

图1是示出了根据本发明一个实施例的致动器结构的分解透视图。

图2是放大了图1所示实施例中致动器的保持构件部分的局部放大截面图。

图3是示出了根据本发明另一个实施例的致动器结构的分解透视图。

图4是放大了图3所示实施例中致动器的保持构件部分的局部放大截面图。

图5是示出了根据本发明再一个实施例的致动器结构的分解透视图。

图6是放大了图5所示实施例中致动器的保持构件部分的局部放大截面图。

图7是示出了图5所示实施例中的致动器的截面图，该致动器在通过梁的中心的一水平面上被切割。

图8是示出了在一个实施例中使用的梁和它们的保持构件的透视图，在该实施例中保持构件的宽度被设置为等于梁的宽度，并且这个结构可以被应用于图5至图7所示的致动器的实施例。

图9是示出了使用图8所示梁的致动器的截面图，该致动器在通过梁中心的一水平面上被切割。

图10是示出了在上述实施例中使用的梁的结构的俯视图。

图11是沿着图10所示的梁的A-A线上截取的截面图。

图12是示出了应用于再一个实施例的外壳的内壁表面结构的局部截面图。

图13是示出了应用于再一个实施例的外壳的内壁表面结构的局部截面图。

图14是示出了应用于再一个实施例的外壳的内壁表面结构的局部截面图。

图15是示出了应用于再一个实施例的外壳的内壁表面结构的局部截面图。

图16是示出了应用于再一个实施例的外壳的内壁表面结构的局部截面图。

图17是示出了常规致动器的整体结构的截面图。

图18示出了图17所示致动器的保持构件结构的局部放大截面图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的优选实施例进行详细的说明。

图1描述了根据本发明一个实施例的致动器的结构。该致动器包括至少一个能够产生弯曲振动的梁。在这个实施例中，提供了两个延长的矩形梁10a和10b。梁10a和10b通过保持机构11进行保持。在这个实施例中，保持机构11包括一个保持构件12，用于在每个梁的一部分上保持梁10a和10b，还包括一个外壳13，该外壳13在外壳13和保持构件12的对接端面处被附着到保持构件12，以便外壳13在其中包含梁10a和10b。

每个梁10a和10b具有板状的构件14和叠层部件15，该叠层部件15是在板状的构件14的至少一个表面上形成，优选是形成在板状的构件14的两个相对表面上。叠层部件15包括至少一个压电层和至少一个电极层。下面将详细叙述叠层部件的结构。

通过执行树脂和每个梁10a和10b的一个末端部分或中心部分的夹物模压，将保持构件12与梁10a和10b整体地形成。夹物模压是在100摄氏度左右或更低的低温下执行，它大约是在梁10a和10b的两个表面上形成压电层的居里点的一半。通过将粘合剂(未示出)施加到保持构件12的端面12a上和外壳13的对接端表面13a上，就能将梁10a和10b的保持构件12固定到外壳13上，每个梁10a和10b被插入到外壳13中形成的每个腔16(见图1)中。

优选将端面12a和13a粘合成平面。

这里，当粘接保持构件12和外壳13时，优选使保持构件12的外形和外壳13的外形能够共用除了设置端子的表面之外的平滑轮廓。采用这种方式，根据本发明的致动器能够获得变薄的致动器结构和简单的轮廓。

图2描述了保持构件12和外壳13的接合部分。

在该实施例中，梁10a和10b的整个长度都完全包含在外壳13的腔16中，这与图17中示出的常规致动器的方式相类似。当装配该保持构件和外壳时，通过紧密地装配保持构件12和外壳13，以及保持构件12的端面12a和外壳13的端面13a，就能够获得准确的平行度和定位，其中保持构件12和外壳13优选水平对准，保持构件12的端面12a和外壳13的端面13a优选与保持构件12和外壳13的底面垂直对准。

而且，面对梁10a和10b的外壳13的腔16的内壁表面16a和16b具有逐步弯曲的表面，其形状与图17所示的弯曲表面的形状相类似；当在每个梁中偶然产生了过度的弯曲振动时，通过在每个梁的纵向方向上的多个位置处与内壁表面进行接触，就可以吸收每个梁的冲击。

图10这里描述了在执行夹物模压之前任意一个梁10a或10b的结构，图11是沿着图10中A-A线上截取的截面图。

现在参照图11，每个梁包括由不锈钢或类似材料制成的金属垫片20，这与上述板状的构件14相类似，还包括一个叠层部件，它与上述设置在至少一个表面上的叠层部件15相类似，优选将叠层部件21设置在垫片20的两个相对表面上。

这里，每个叠层部件21包括多个层，这些层具有四个电极层e0、e1、e2、e3和三个压电层p1、p2、p3，它们如图11所示交替地进行排列。压电层的数量可以多于三个，这取决于实施例。电极层的数量可以根据压电层的数量来改变。

通过每个垫片20的一端上减少宽度的部分将地电位从接地端子24(见图1和2)提供给电极层e0，该接地端子24是作为供电端子，该电极层e0与每个垫片20的每个表面相接触。电极层e0通过由导电漆制成的金属层连接到第二和第三电极层e2，该导电漆形成在第一和第二压电层p1和p2的端面上。

每个叠层部件的最上面的电极层e3通过金属层连接到第一和第二电极层e1，该金属层形成在第三和第二压电层p3和p2的端面上。在每个垫片20的两个表面的每个表面上形成的最上面的电极层e3被保持在弹性弹簧板之间，该弹性弹簧板形成在信号输入端子23的前端(参见图1)，信号输入端子23是作为供电端子被插入在保持构件12的两个端子插入开口22的每一个之中，该保持构件12设置在与梁相对的端面12b中。因而，具有音频的交流电信号通过信号输入端子23被提供给在每个垫片20的每个表面上形成的最上面的电极层e3。

在每个叠层部件(距离垫片20最近的一侧)的第一压电层p1以下提供一个地电位，在第一压电层p1以上(距离垫片20最远的一侧)提供来自信号输入端子23的交流电信号。类似地，在第三压电层p3以下提供地电位，在第三压电层p3以上提供交流电信号。相反，在第二压电层p2以下提供交流电信号，在第二压电层p2以上提供地电位。用于电致伸缩的极性被有意地施加到第二压电层p2，该电致伸缩反转第一和第三压电层p1和p3的极性。

因此，通过施加到信号输入端子23的交流电信号，每个叠层部件的第一、第二和第三压电层p1、p2和p3被扩张和收缩，以便在同样的方向上互相增强。以这种方式，采用在多个层叠压电层的末端相互连接的具有相同极性的多个电极的结构，通过在一个梁中的一对信号输入端子23和接地端子24，就可以在相同的方向上扩张和收缩每个梁的多个压电层。因此，极大的简化了提供信号电压的机构的结构，并显著地增加了可靠性。

参照图10和图11，在每个梁10a和10b的保持构件侧上的每个垫片20的一端上形成了一个半圆切割开口q。开口q用于避免出现以下的状态，即通过丝网印刷等，从在压电层的端面上形成的电极层的下降会接触具有反向极性的邻近电极层，并产生短路。为了向上和向下连接具有相同极性的电极层，当沿着压电层的端面延伸电极层时，该下降被形成为不需要的延伸部分。

在图11所示的实施例中，为了连接最上面的电极层e3和第一电极层e1，通过应用导电材料等，在第一和第三层p3和p2的端面上形成的金属层上出现了不必要的下降，该不必要的下降延伸到第一压电层p1的端面和底面。

在这种情况下，如果没有形成开口q，下降部分将接触保持在地电位的每个垫片20的表面，并产生短路。通过形成开口q，就可以有效地避免短路的产生。

重新参照图2，通过粘接保持构件12的端面12a和外壳13的端面13a，在对接面上形成台阶30，这是由于外壳的对接端面13a的尺寸小于保持构件12的对接端面12a的尺寸。每个台阶30被布置为沿着梁宽度方向延伸。台阶的深度具有特定值100μm或更小。在一个实施例中，台阶的深度被设置为80μm的值。

通过设置形成这种台阶30，就可以避免当梁10a和10b正常振动时，梁10a和10b可能接触到外壳13的内壁表面的问题。

如果在正常振动期间梁接触到内壁表面，这些接触会恶化声音质量。因此，在对接端面上形成的台阶30对于振动梁是有益的。

图3和图4描述了在根据本发明另一个实施例的弯曲振动类型致动器的结构。在这个实施例中，矩形保持构件12被配置为插入到在外壳13中提供的大体为矩形的开口40中。

在该实施例中，通过在100摄氏度左右或更低的低温下夹物模压树脂和每个梁10a和10b的一个末端部分，将保持构件12与梁10a和10b整体地形成。

在将粘合剂(未示出)施加到保持构件的外壁表面之后，通过将梁10a和10b插入到外壳13中形成的腔16内，以及将保持构件12插入到开口40中，就把保持构件12牢固地固定到外壳13上。

如图3中所示，在与梁10a和10b反向的保持构件12的一端中形成用于插入端子的两组开口50，这些开口一个在另一个之上相邻地布置成与梁相对。一组开口包括两个开口50a和50b，它们与每个梁时应形成。在一个信号输入端子23上设置向上和向下的弹簧板部分，这些弹簧板部分被插入到一组开口中。弹簧板部分的前端从上面保持每个梁的最上面的电极层，并与它们进行电接触。

图4描述了保持构件12和外壳13的接合部分。在该实施例中，外壳13完全地覆盖了梁10a和10b的整个长度，这与图17中示出的现有技术的方式相似。

而且，面对梁10a和10b的外壳13的每个腔16的内壁表面16a和16b具有逐步弯曲表面，其形状与图17中示出的弯曲表面的形状相类似；当在每个梁中偶然出现了过度的弯曲振动时，通过在每个梁的纵向方向上接触多个位置的内壁表面，就可以吸收对每个梁的冲击。

图5和图6描述了根据本发明再一个实施例的弯曲振动类型致动器的结构。在该实施例中，如图5中所示，保持构件包括两个保持构件12c和12d，用于分别保持梁10a和10b。通过在100摄氏度左右或更低的低温下夹物模压树脂和每个对应梁10a和10b的一个末端部分，就将保持构件12与梁10a和10b整体地形成。此外，在该实施例中，保持构件12c和12d被构造为分别插入到在外壳中设置的开口40a和40b中。

当装配时，在将粘合剂施加到保持构件的外壁表面之后，通过将梁10a和10b插入到在外壳13中形成的腔16中，并且将保持构件12c和12d插入到开口40a和40b中，就把保持构件12c和12d固定到外壳13上。在该实施例中，如图5中所示，每个信号输入端子23被装配在V形槽55中，V形槽55形成在每个保持构件12c和12d中，以便与在每个梁的两个表面上形成的最上面的电极层进行电接触。

图6描述了保持构件12c和12d与外壳13的接合部分。

在该实施例中，外壳13完全地覆盖梁10a和10b的整个长度，这与图17中所示的现有技术的方式相似。

而且，面对梁10a和10b的外壳13的每个腔16的内壁表面16a和16b具有逐步弯曲表面，以便当在每个梁中产生了过度的弯曲振动时，每个梁的表面在每个梁的纵向方向上接触多个位置的内壁表面，正如图17中所示。梁10a和10b的压电层和电极层的结构与图10和图11中所示的结构相类似。

图7描述了图5和图6中所示的实施例中的弯曲振动类型致动器，该致动器在通过图6中一个梁10a的中心的一水平面上进行切割。在图7中，q表示在梁10a的垫片中形成的开口。外壳13具有一个变薄的前端部分，以便减少重量并避免接触到梁。在外壳13根部部分(root portion)的壁中形成很厚的凹陷(depression)，用于引入树脂的注入孔设置为与该凹陷对准。采用这种结构，可以避免在除去注入孔之后形成的突起从外壳的外侧伸出的麻烦。

图8和图9描述了根据本发明另一个实施例的弯曲振动类型致动器，该致动器包括多个保持构件和一个外壳，每个保持构件和外壳具有与图5和图6中所示实施例中的弯曲振动类型致动器的保持构件和外壳不同的形状。

如图8和图9所示，将用于保持梁10a和10b的保持构件12c和12d的左侧面和右侧面进行切割，以使每个保持构件12c和12d的宽度与每个梁10a和10b的宽度一致(见图8)。通过减小每个保持构件的宽度，就减少了外壳的宽度，并获得了细长的致动器。由于这种弯曲振动类型致动器被安装在诸如移动电话的小电子装置中，因此它可用于使致动器变得细长。

图12至图16描述了多个实施例，其中在面对梁10a和10b的外壳13的内壁表面上提供了特定的形状。

为了方便，仅仅描述例如在面向一个梁10a或10b下表面的外壳的内壁表面的形状。

在图12中，外壳13具有一种内壁表面，该内壁表面具有多个台阶60。台阶60布置成朝着梁10a前端部分的方向逐渐降低。因此，如果当包含致动器的电子设备等下落时，由于对梁10a施加的巨大冲击使得梁10a中出现了过度的弯曲，梁的下表面会接触台阶60的多个拐角61。因此，就避免了梁10a进一步地弯曲和可能产生的损坏。

图13描述了外壳13内壁表面的另一个实施例的结构。

在该实施例中，外壳13具有一种内壁表面，该内壁表面具有多个矩形突起70。这些突起布置成具有突出的高度，该高度设置为朝着梁10a的前端方向逐渐降低。这些突起以合适的间隔设置，在突起之间具有多个矩形槽71。如果当包含致动器的电子设备等下落时，由于对梁10a施加的巨大冲击使得梁10a中出现了过度的弯曲，梁的下表面会接触突起70的多个拐角72，这些突起70设置在外壳13的内壁表面上。因此，就避免了梁10a进一步地弯曲和可能发生的损坏。

图14描述了外壳13的内壁表面的再一个实施例的结构。

在该实施例中，外壳13具有一种内壁表面，该内壁表面具有多个梯形突起80和设置在突起80之间的多个大体为V形的槽81，突起80沿着梁的纵向方向按照一定间隔进行设置。突起80布置为具有突起的高度，该高度设置为朝着梁10a的前端部分的方向逐渐降低。如果在梁10a中出现了过度的弯曲，梁的下表面就会接触突起80的多个拐角82。因此，就避免了由于过渡弯曲而导致的梁10a的损坏。

图15描述了外壳13的内壁表面的再一个实施例的结构。

在该实施例中，外壳13具有连续形成的三角形山岭和三角形山谷形状90的内壁表面。

如果在梁10a中出现了过度的弯曲，梁10a的下表面会接触到具有山岭脊线91的多个位置。因此，就避免了由于过度的弯曲而导致梁10a的损坏。

图16描述了外壳13内壁表面的再一个实施例的结构。

在该实施例中，外壳13具有一种逐渐弯曲的山岭和山谷的形状100的内壁表面。

如果在梁10a中出现了过度的弯曲，梁10a的下表面会在多个位置接触到山岭脊线101。因此，就避免了由于过度的弯曲而导致梁10a的损坏。

在上述实施例中，可以设置多个槽形的表面，它们在梁的纵向方向上或宽度方向上沿着外壳的一个或两个内壁表面延伸。

在上述实施例中，已经对梁和外壳的内壁表面进行调整，以便在多个位置获得线接触或表面接触。然而，在外壳的平滑内表面上可以设置多个条，每个条具有锐利的前端和合适的高度，以便在弯曲梁和每个条的前端之间建立点接触。

而且，在实施例中示出了由金属板制成的梁的垫片的实例。然而，垫片可以由诸如CFRP(碳纤维增强塑料)的一些其它材料制成。

而且，在上述的实施例中，两个梁通过保持构件进行保持，并包含在外壳中。然而，可以具有任意数量的梁，例如一个或三个或更多。

此外，已经举例说明了悬臂结构，在该悬臂结构中保持梁的一端。然而，本发明可以应用到在纵向方向上保持梁的中心部分的结构。

而且，已经示出了通过保持构件执行梁的保持的实例。然而，代替这个实例，通过使用粘合剂或胶带，或者一些其它适合的保持方法，诸如将梁压配到保持构件中提供的腔中，就可以将梁或多个梁保持到保持构件或多个保持构件上。

已经示出了在移动电话等中装配作为扬声器的弯曲振动类型致动器的实例。然而，该弯曲振动类型致动器可以作为扬声器被应用到其它合适的移动终端装置或合适的电子仪器中，诸如固定计算机或显示装置。

根据本发明的弯曲振动类型致动器，如上所述，梁可以准确和容易地固定在外壳的预定位置，当梁被振动时，梁可以被保持在稳定的固定状态中，而不会使梁接触到外壳的内壁。

由于整个梁被保持在外壳中，就可以避免在装配期间由于工人的差错而导致易碎压电层的损坏，或者由于灰尘附着而导致梁的特性恶化。

弯曲振动类型致动器具有这样的结构，即保持构件和外壳被分别制造、装配并通过粘合剂连接；很难出现与梁和外壳平行的角度偏差以及向上和向下位置的未对准的情况；因此，在梁的上表面和下表面和外壳内壁表面之间的间隔是一致的。因此，梁的表面和外壳的内表面并不会接触，直到发生过度的振动，因此就避免了弯曲振动类型致动器的特性恶化。

由于保持构件是通过插入成型树脂和梁的一个末端部分或中心部分来制成，该保持构件在装配期间具有允许省略工序和工作的结构，因而能够实现所要求的尺寸准确度，从而实现了再现性。

此外，由于保持构件的形成是在100摄氏度或更低的低温下执行，因此就避免了压电层的特性恶化，该温度充分地低于在每个梁的两个表面上形成的压电层的居里点。

Claims (14)

1.一种致动器，包括：

至少一个能够产生弯曲振动的梁；

至少一对供电端子，它们向梁提供振动感应电源；和

一个保持梁的保持机构，

其中该保持机构包括至少一个保持构件和一个外壳，该保持构件用于保持梁的一部分，该外壳被连接到保持构件并被配置为在其中包含梁。

2.如权利要求1的致动器，

其中梁包括一个板状构件和一个叠层部件，该叠层部件在板状构件的至少一个表面上形成，

其中叠层部件包括至少一个压电层和至少一个电极层。

3.如权利要求1的致动器，

其中梁包括一个板状构件和叠层部件，该叠层部件在板状构件的两个反向表面上形成，

其中每个叠层部件包括至少一个压电层和至少一个电极层。

4.如权利要求1的致动器，

其中保持构件保持梁的一个末端部分或中心部分。

5.如权利要求4的致动器，

其中通过夹物模压树脂和梁的一个末端部分或中心部分来形成保持构件。

6.如权利要求5致动器，

其中夹物模压在100摄氏度或更低的低温下执行。

7.如权利要求1的致动器，

其中通过粘接保持构件和外壳的对接端面来连接保持构件和外壳。

8.如权利要求1的致动器，

其中通过在外壳中设置的至少一个开口中插入保持构件的一个末端部分，并粘接保持构件和外壳来连接保持构件和外壳。

9.如权利要求1的致动器，

其中外壳具有至少一个包含梁的腔；

其中在梁的外表面和腔的内壁表面之间的间隔设定为朝着梁的前端方向逐渐地变大。

10.如权利要求1的致动器，

其中梁的宽度设定为与保持梁的保持构件的宽度相同。

11.权利要求7的致动器，

其中保持构件与外壳在对接端面被连接成齐平。

12.如权利要求1的致动器，

其中面对梁的外壳的内壁表面具有一种这样的形状，该形状允许在梁的纵向方向上在多个位置的点、线或表面处接触梁的表面。

13.根据权利要求1的致动器，

其中面对梁的外壳内壁表面具有逐渐弯曲的表面、台阶表面或多个槽型表面，它们沿着梁的一个或两个纵向方向延伸。

14.根据权利要求7的致动器，

其中在保持构件和外壳的粘结对接端面上形成近似100μm或更小的台阶，每个台阶沿着梁的宽度方向延伸。

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