JP2015027176A - Excitation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、取り付けられた対象物に振動を伝播させる加振装置に関する。 The present invention relates to a vibration exciter that propagates vibration to an attached object.
携帯電話等の携帯機器において、使用者へ振動により信号等を報知する試みがなされている。このような報知をするため、圧電素子を用いて振動を伝達させる技術が知られている。 In mobile devices such as mobile phones, attempts have been made to notify a user of a signal or the like by vibration. In order to make such notification, a technique for transmitting vibration using a piezoelectric element is known.
特許文献1には、振動板の表面に貼り付けられた圧電素子に錘を取り付けた圧電振動装置が提案されている。 Patent Document 1 proposes a piezoelectric vibration device in which a weight is attached to a piezoelectric element attached to the surface of a diaphragm.
携帯機器は落下等の衝撃力を受ける場合も多く、携帯機器内部の加振装置がこのような衝撃力を受けることで、圧電素子が損傷を受けた場合には、振動を発生する能力が低下する可能性がある。 Mobile devices often receive impact force such as dropping, and the vibration device inside the mobile device receives such impact force, which reduces the ability to generate vibration when the piezoelectric element is damaged. there's a possibility that.
図4は、従来の加振装置を説明する断面図である。特許文献1に記載されているような従来の加振装置11は、円形平板状の導体板12の両主面に貼り付けられた圧電素子14、圧電素子14に取り付けられた錘16、導体板12の長手方向の両端面を支持する支持部13を備えており、ケース(図示せず)に収容されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a conventional vibration apparatus. A
従来の圧電素子に錘を取り付けた構成では、近年のスマートフォン等の内部に加振装置を実装する場合に、必要となる面積が大きくなるため、圧電素子を貼り付けた導体板の形状を円形状ではなく矩形状にするのが望ましい。しかしながら導体板の形状を矩形状とした場合、錘と圧電素子の変位がほぼ同一であることから、外部からの衝撃力を受けた際、圧電素子に過度な応力が発生し、圧電素子が損傷する可能性があるという課題がある。 In the conventional configuration in which a weight is attached to a piezoelectric element, the area required for mounting a vibration device inside a recent smartphone or the like increases, so the shape of the conductor plate with the piezoelectric element attached is circular. Instead, it is desirable to make it rectangular. However, if the shape of the conductor plate is rectangular, the displacement of the weight and the piezoelectric element is almost the same, so when subjected to external impact force, excessive stress is generated in the piezoelectric element and the piezoelectric element is damaged. There is a problem that there is a possibility of doing.
また、従来の圧電素子に錘を重ねて取り付けた構成では、加振装置の低背化が困難であるという課題もある。 In addition, there is a problem that it is difficult to reduce the height of the vibration exciter in the configuration in which the weight is overlapped with the conventional piezoelectric element.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、その目的は、低背化が可能で、圧電素子への過度な応力を抑制した加振装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vibration exciter capable of reducing the height and suppressing excessive stress on the piezoelectric element.
本発明によれば、矩形状の第一の導体板と、前記第一の導体板の長手方向の両端部を支持する支持部と、前記第一の導体板の少なくとも一方の主面に固定された平板状の圧電素子と、前記第一の導体板の、長手方向に平行な側面の少なくとも一部に形成された連結部と、前記連結部と接続する錘とを備えることを特徴とする加振装置が得られる。 According to the present invention, the first conductor plate having a rectangular shape, the support portion for supporting both ends in the longitudinal direction of the first conductor plate, and the at least one main surface of the first conductor plate are fixed. A flat plate-shaped piezoelectric element, a connecting portion formed on at least a part of a side surface parallel to the longitudinal direction of the first conductor plate, and a weight connected to the connecting portion. A vibration device is obtained.
また、前記第一の導体板は、前記圧電素子の撓み振動により屈曲し、前記連結部は、前記第一の導体板の振幅が最大となる位置に形成されていることが望ましい。 In addition, it is preferable that the first conductor plate is bent by bending vibration of the piezoelectric element, and the connecting portion is formed at a position where the amplitude of the first conductor plate is maximized.
また、矩形状の第二の導体板をさらに備え、前記第一の導体板は、前記連結部を介して前記第二の導体板と連結し、前記錘は、前記第二の導体板の少なくとも一方の主面に固定されていてもよい。 The second conductor plate further includes a rectangular second conductor plate, the first conductor plate is connected to the second conductor plate via the connecting portion, and the weight is at least of the second conductor plate. It may be fixed to one main surface.
また、前記支持部が弾性体であることが望ましい。 Further, it is desirable that the support portion is an elastic body.
本発明によれば、低背化が可能で、圧電素子への過度な応力を抑制した加振装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the vibration apparatus which can be reduced in height and suppressed the excessive stress to a piezoelectric element.
図1は、本発明の加振装置に係る実施の形態の一例を示す上面図である。図2は、本発明の加振装置に係る実施の形態の一例を示す断面図であり、図1のA―A線の断面図である。 FIG. 1 is a top view showing an example of an embodiment according to the vibration device of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment according to the vibration device of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
図1および図2に示すように、本実施の形態の加振装置1は、矩形状の第一の導体板2、第一の導体板2の長手方向の両端部を支持する支持部3、第一の導体板2の主面に固定された平板状の圧電素子4、第一の導体板2の長手方向に平行な側面の中央部に設けられた連結部5、連結部5に接続した錘6を備えている。この加振装置1は、支持部3により、ケース(図示せず)に収容され、駆動電極(図示せず)とともに回路基板(図示せず)に接続され、固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the vibration exciter 1 according to the present embodiment includes a rectangular
加振装置1を駆動すると、圧電素子4が伸縮し第一の導体板2には撓み振動が発生する。この撓み振動に伴って錘6が振動し、支持部3を通じて回路基板に慣性力が伝播し、回路基板および付属する筐体が振動する。
When the vibration device 1 is driven, the
回路基板を含む携帯機器を構成すれば、加振装置1により携帯機器が振動し、使用者に振動を知覚させることができる。 If the portable device including the circuit board is configured, the vibration device 1 causes the portable device to vibrate, so that the user can perceive the vibration.
加振装置1による振動を快適に使用者へ与える上では、振動の周波数は、振動による騒音を不快に感じない300Hz以下が望ましく、騒音がほとんど聞き取れない100Hz以下、あるいは可聴域を下回る20Hz以下(0を含まず)であればなお望ましい。 In order to comfortably give vibration to the user by the vibration device 1, the frequency of vibration is preferably 300 Hz or less at which noise due to vibration is not uncomfortable, 100 Hz or less at which noise is hardly audible, or 20 Hz or less (below the audible range) 0 is not included).
本実施の形態では、第一の導体板2の一方の主面の中央に、平板状の圧電素子4を貼り付け、圧電ユニモルフを構成している。第一の導体板2の両方の主面に圧電素子4を形成し、圧電バイモルフの構成としてもよい。
In the present embodiment, a plate-like
支持部3は、シリコーン樹脂等の弾性体とすることが望ましい。なお、支持部3を弾性体とすることで、圧電素子4の駆動時における振動のQ値が下がるため、加振装置1内の圧電素子4が共振することを防ぎ、圧電素子4への駆動信号を停止した後に圧電素子4が停止するまでの応答時間を短縮することができる。
The
第一の導体板2の長手方向に平行な側面には、連結部5が設けられており、連結部5には錘6が接続されている。第一の導体板2に固定された圧電素子4と錘6は、連結部5を介して同じ平面上に並べて配置され、上部から見てH字状の構成となっている。この構成にすることにより、従来の圧電素子と錘を重ねて配置する構成と比較して、低背化することが可能となる。
A connecting
図3は、本発明の加振装置の動作を説明する断面図である。図3に示すように、圧電素子4に駆動電圧が印加されると、圧電素子4が伸縮して撓み、第一の導体板2とともに屈曲振動する。この屈曲振動が連結部5を通じて錘6に伝わり、錘6が振動する。このような構成とすることで、圧電素子4を取り付けた第一の導体板2の振動は小さいが、錘6の振動は大きくなるため、従来と同等以上の振幅を得ることが可能となり、支持部における慣性力が大きくなる。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the operation of the vibration exciter according to the present invention. As shown in FIG. 3, when a driving voltage is applied to the
また、外部から衝撃力が加わった場合、錘6の振動は大きいが圧電素子4は大きく撓むことが無いため、圧電素子4へ過度な応力を抑制することが可能となり、圧電素子4の損傷を防止できる。具体的には、従来の圧電素子と錘が重なって配置されている場合、大きな振幅の撓み振動が圧電素子に加わるため、圧電素子は損傷する可能性があるが、本実施の形態の場合には、圧電素子を貼り付けた第一の導体板の両端が固定されているため、圧電素子が損傷しにくい、ねじりの振動モードとすることができる。
Further, when an impact force is applied from the outside, the vibration of the
本実施の形態では、第一の導体板2の長手方向に平行な側面の一方に、連結部5を設けているが、第一の導体板2の側面の両方に連結部を設けて、錘を2つにすることも可能である。ただし、2つの錘の振動による振幅が互いに打ち消し合わないように、圧電素子4の配置や数量による振動モードの設計を最適に行う必要がある。
In the present embodiment, the connecting
連結部5の形成位置は、第一の導体板2の振幅が最も大きくなる箇所が望ましく、本実施の形態においては第一の導体板2の長手方向に平行な側面の中央部としている。第一の導体板2へ取り付ける圧電素子4の配置や数量による振動モードを考慮して、第一の導体板2の振幅が最大となり、効率よく錘6に振動が伝播する位置に連結部5を設けるように設計することが望ましい。また、連結部5は複数形成してもよい。
The connecting
さらに、連結部5は、第一の導体板2と同一材質で一体成形されているのが望ましい。また、矩形状の第二の導体板7を設け、連結部5と接続し、この第二の導体板7の主面に錘6を固定することも可能である。このとき、第一の導体板2、連結部5、第二の導体板7を同一材質で一体成形することも可能である。
Further, it is desirable that the connecting
第一の導体板2、連結部5、第二の導体板7の材質は、本実施の形態では、SUS304を使用しているが、これに限定されるものではなく、強度、圧電素子との熱膨張係数の差、ヤング率等を考慮して選定することが望ましい。
In the present embodiment, SUS304 is used as the material for the
本実施の形態では、第一の導体板2の長さを30mm、圧電素子4の長さを20mmとし、厚さはいずれも0.2mmとした。これらの寸法も、強度や、振幅の大きさ等を考慮して、適宜設計することが可能であり、これに限定されない。
In the present embodiment, the length of the
錘6の材質は、本実施の形態では、比重とコストを考慮してタングステンを使用しているが、これに限定されるものではなく、振幅が大きくなるように設計し選定することが望ましい。
In the present embodiment, tungsten is used as the material of the
以上説明したとおり、本発明の構成により、低背化および圧電素子への過度な応力を抑制した加振装置を提供することができる。 As described above, according to the configuration of the present invention, it is possible to provide a vibration exciter that can reduce the height and suppress excessive stress on the piezoelectric element.
1、11 加振装置
2 第一の導体板
3、13 支持部
4、14 圧電素子
5 連結部
6、16 錘
7 第二の導体板
12 導体板
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第一の導体板の長手方向の両端部を支持する支持部と、
前記第一の導体板の少なくとも一方の主面に固定された平板状の圧電素子と、
前記第一の導体板の、長手方向に平行な側面の少なくとも一部に形成された連結部と、
前記連結部と接続する錘とを備えることを特徴とする加振装置。 A rectangular first conductor plate;
A support part for supporting both ends in the longitudinal direction of the first conductor plate;
A plate-like piezoelectric element fixed to at least one main surface of the first conductor plate;
A connecting portion formed on at least a part of a side surface parallel to the longitudinal direction of the first conductor plate;
A vibration device comprising a weight connected to the connecting portion.
前記連結部は、前記第一の導体板の振幅が最大となる位置に形成されていることを特徴とすることを特徴とする請求項1に記載の加振装置。 The first conductor plate is bent by the bending vibration of the piezoelectric element,
2. The vibration exciter according to claim 1, wherein the connecting portion is formed at a position where the amplitude of the first conductor plate is maximized.
前記第一の導体板は、前記連結部を介して前記第二の導体板と連結し、
前記錘は、前記第二の導体板の少なくとも一方の主面に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の加振装置。 Further comprising a rectangular second conductor plate,
The first conductive plate is connected to the second conductive plate via the connecting portion,
The vibration device according to claim 1, wherein the weight is fixed to at least one main surface of the second conductor plate.
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