JP2022109645A - vibration device - Google Patents

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慧大 永井
Keita Nagai
敦 江澤
Atsushi Ezawa
辰哉 滝
Tatsuya TAKI
俊樹 丸山
Toshiki Maruyama
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Abstract

To provide a vibration device of which the output distortion with respect to frequency can be remedied and of which the sound pressure can be consequently improved.SOLUTION: A vibrating device 1 comprises: a piezoelectric element 4; a vibration portion 5 to which the piezoelectric element 4 is fixed and causes bending vibration by driving the piezoelectric element 4; a base portion 11 arranged opposite to the vibration portion 5; and a support portion 12 fixed to at least one end portion 5c in the vibration portion 5 and the base portion 11 and supporting the vibration portion 5 at a fixed interval with respect to the base portion 11. The support portion 12 is constituted to be deformable following bending vibration.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、振動デバイスに関する。 The present disclosure relates to vibration devices.

従来の振動デバイスとして、例えば特許文献1に記載の透明スピーカがある。この従来の振動デバイスは、圧電素子を振動部に固定することによって構成されている。この振動デバイスでは、圧電素子の振動を振動部によって増幅し、振動部にベンディング振動を生じさせることによって、所望の音響出力が得られるようになっている。 As a conventional vibration device, for example, there is a transparent speaker described in Patent Document 1. This conventional vibrating device is constructed by fixing a piezoelectric element to a vibrating portion. In this vibrating device, a desired acoustic output is obtained by amplifying the vibration of the piezoelectric element by the vibrating portion and causing bending vibration in the vibrating portion.

特開平4-70100号公報JP-A-4-70100

上述した特許文献1の振動デバイスのように、振動部のベンディング振動を利用した構成は、圧電素子から振動部への振動伝達性に優れる。その反面、ベンディング振動では、周波数に対する出力歪みが生じ易く、出力歪みによる音圧の低下が解決すべき課題となっていた。 Like the vibrating device of Patent Literature 1 described above, the configuration using the bending vibration of the vibrating portion is excellent in vibration transmissibility from the piezoelectric element to the vibrating portion. On the other hand, bending vibration is likely to cause output distortion with respect to frequency, and the reduction in sound pressure caused by the output distortion has been a problem to be solved.

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、周波数に対する出力歪みの改善が図られ、音圧を向上できる振動デバイスを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a vibrating device capable of improving output distortion with respect to frequency and improving sound pressure.

本開示の一側面に係る振動デバイスは、圧電素子と、圧電素子が固定され、圧電素子の駆動によってベンディング振動を生じさせる振動部と、振動部と対向配置されたベース部と、振動部における少なくとも一の端部とベース部とに固定され、ベース部に対して一定の間隔をもって振動部を支持する支持部と、を備え、支持部は、ベンディング振動に追従して変形可能に構成されている。 A vibrating device according to one aspect of the present disclosure includes a piezoelectric element, a vibrating section to which the piezoelectric element is fixed and which generates bending vibration by driving the piezoelectric element, a base section arranged opposite to the vibrating section, and at least the vibrating section. a supporting portion fixed to the one end portion and the base portion and supporting the vibrating portion at a constant distance from the base portion, wherein the supporting portion is configured to be deformable following the bending vibration. .

この振動デバイスでは、振動部が支持部によってベース部に対して支持されている。圧電素子の駆動によって振動部にベンディング振動が生じる際、支持部は、ベンディング振動に追従して変形する。このため、ベンディング振動の際に振動部の端部が変位し易くなり、振動部に支持部からの反力が加わることが抑制される。これにより、周波数に対する出力歪みの改善が図られ、音圧を向上できる。 In this vibrating device, the vibrating portion is supported with respect to the base portion by the supporting portion. When the piezoelectric element is driven to generate bending vibration in the vibrating portion, the support portion deforms following the bending vibration. Therefore, the ends of the vibrating portion are easily displaced during bending vibration, and the application of reaction force from the support portion to the vibrating portion is suppressed. As a result, the output distortion with respect to frequency can be improved, and the sound pressure can be improved.

支持部は、板状をなし、振動部における端部全体に固定されていてもよい。この場合、振動部における一の端部全体がしっかりと支持部で支持され、端部に沿う方向のベンディング振動が抑制される。したがって、ベンディング振動において、必要な振動モードのみの取り出しが容易となり、周波数に対する出力歪みの一層の改善が図られる。 The supporting portion may be plate-shaped and fixed to the entire end portion of the vibrating portion. In this case, the entire one end of the vibrating portion is firmly supported by the supporting portion, and bending vibration in the direction along the end is suppressed. Therefore, in the bending vibration, it becomes easy to extract only the necessary vibration mode, and the output distortion with respect to the frequency can be further improved.

振動部は、一の方向に延在しており、支持部は、振動部における一の方向の両端部とベース部とにそれぞれ固定されていてもよい。この場合、振動部における一の方向の両端部がしっかりと支持部で支持され、一の方向に直交する方向のベンディング振動が抑制される。したがって、一の方向に対するベンディング振動の振動モードのみの取り出しが容易となり、周波数に対する出力歪みの一層の改善が図られる。 The vibrating portion may extend in one direction, and the support portions may be fixed to both ends of the vibrating portion in one direction and to the base portion. In this case, both ends of the vibrating portion in one direction are firmly supported by the supporting portions, and bending vibration in the direction orthogonal to the one direction is suppressed. Therefore, it becomes easy to extract only the vibration mode of the bending vibration in one direction, and the output distortion with respect to frequency can be further improved.

支持部は、ベース部側から振動部側に向かうにつれて一の方向の中央部分側に傾く傾斜部分を有していてもよい。この場合、一の方向の中央部分側への支持部の追従性を更に高めることができる。 The support portion may have an inclined portion that inclines toward the central portion side in one direction from the base portion side toward the vibrating portion side. In this case, it is possible to further enhance the followability of the support portion toward the central portion in one direction.

支持部には、狭窄部或いはスリットが設けられていてもよい。この場合、支持部の曲げ剛性を簡便に小さくすることが可能となり、ベンディング振動に対する支持部の追従性を更に高めることができる。 The support may be provided with constrictions or slits. In this case, the flexural rigidity of the supporting portion can be easily reduced, and the followability of the supporting portion to bending vibration can be further enhanced.

支持部の曲げ剛性は、振動部と同等以下となっていてもよい。これにより、ベンディング振動に対する支持部の追従性を更に高めることができる。 The bending rigidity of the supporting portion may be equal to or less than that of the vibrating portion. As a result, it is possible to further improve the followability of the support portion to the bending vibration.

ベース部の曲げ剛性は、振動部と同等以上となっていてもよい。これにより、ベース部の安定性を担保できる。 The bending rigidity of the base portion may be equal to or greater than that of the vibrating portion. Thereby, the stability of the base portion can be secured.

本開示によれば、周波数に対する出力歪みの改善が図られ、音圧を向上できる。 According to the present disclosure, it is possible to improve the output distortion with respect to frequency and improve the sound pressure.

第1実施形態に係る振動デバイスの構成を示す概略的な平面図である。1 is a schematic plan view showing the configuration of a vibration device according to a first embodiment; FIG. 図1におけるII-II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1; 振動部と支持部との固定構造を示す要部拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a fixing structure between a vibrating portion and a supporting portion; 支持部の作用を示す概略的な断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the effect|action of a support part. 第2実施形態に係る振動デバイスの構成を示す概略的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a vibrating device according to a second embodiment; (a)~(c)は、振動部と支持部との固定構造の別例を示す要部拡大断面図である。4(a) to 4(c) are enlarged cross-sectional views of main parts showing another example of a structure for fixing the vibrating portion and the supporting portion; FIG. (a)~(c)は、支持部の別例を示す概略的な側面図である。(a) to (c) are schematic side views showing another example of the support portion.

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る振動デバイスの好適な実施形態について詳細に説明する。
[第1実施形態]
Hereinafter, preferred embodiments of a vibrating device according to one aspect of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]

図1は、第1実施形態に係る振動デバイスの構成を示す概略的な平面図である。図2は、図1におけるII-II線断面図である。図1及び図2に示す振動デバイス1は、例えばスピーカ等の音響デバイスとして用いられるデバイスであり、テレビやスマートフォンといった音を発する電子機器に搭載され得る。図1及び図2に示すように、振動デバイス1は、圧電振動子2と、ベース部11と、支持部12とを備えて構成されている。 FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of the vibration device according to the first embodiment. FIG. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. A vibrating device 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a device used as an acoustic device such as a speaker, for example, and can be mounted on an electronic device that emits sound, such as a television or a smartphone. As shown in FIGS. 1 and 2, the vibration device 1 includes a piezoelectric vibrator 2, a base portion 11, and a support portion 12. As shown in FIG.

圧電振動子2は、圧電素子4と、振動部5とを含んで構成されている。圧電素子4は、例えば圧電素体と、一対の外部電極(不図示)とを有している。圧電素体は、複数の圧電体層の積層によって構成されている。図1及び図2の例では、圧電素体は、平面視において長方形状をなしている。各圧電体層は、圧電材料によって形成されている。本実施形態では、各圧電体層は、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料としては、例えばPZT[Pb(Zr、Ti)O]、PT(PbTiO)、PLZT[(Pb,La)(Zr、Ti)O]、チタン酸バリウム(BaTiO)が挙げられる。 The piezoelectric vibrator 2 includes a piezoelectric element 4 and a vibrating portion 5 . The piezoelectric element 4 has, for example, a piezoelectric body and a pair of external electrodes (not shown). The piezoelectric body is configured by laminating a plurality of piezoelectric layers. In the examples of FIGS. 1 and 2, the piezoelectric element has a rectangular shape in plan view. Each piezoelectric layer is made of a piezoelectric material. In this embodiment, each piezoelectric layer is made of a piezoelectric ceramic material. Examples of piezoelectric ceramic materials include PZT[Pb(Zr, Ti)O3], PT( PbTiO3 ) , PLZT[(Pb, La)(Zr, Ti)O3] , and barium titanate ( BaTiO3). be done.

各圧電体層は、例えば上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体によって構成されている。実際の圧電素体では、各圧電体層は、各圧電体層の間の境界が認識できない程度に一体化されている。圧電素体内には、複数の内部電極(不図示)が配置されている。各内部電極は、導電性材料によって形成されている。導電性材料としては、例えばAg、Pd、Ag-Pd合金が挙げられる。 Each piezoelectric layer is composed of, for example, a sintered body of a ceramic green sheet containing the piezoelectric ceramic material described above. In an actual piezoelectric body, each piezoelectric layer is integrated to such an extent that the boundary between each piezoelectric layer cannot be recognized. A plurality of internal electrodes (not shown) are arranged in the piezoelectric body. Each internal electrode is made of a conductive material. Examples of conductive materials include Ag, Pd, and Ag--Pd alloys.

圧電素子4の一対の外部電極には、例えばフレキシブルプリント基板といった配線部材(不図示)が電気的に接続されている。配線部材の一端側は、圧電素子4の一対の外部電極に電気的かつ物理的に接続され、配線部材の他端側は、振動デバイス1が搭載される電子機器に対して電気的かつ物理的に接続される。 A wiring member (not shown) such as a flexible printed circuit board is electrically connected to the pair of external electrodes of the piezoelectric element 4 . One end side of the wiring member is electrically and physically connected to a pair of external electrodes of the piezoelectric element 4, and the other end side of the wiring member is electrically and physically connected to an electronic device on which the vibrating device 1 is mounted. connected to

振動部5は、圧電素子4の駆動によってベンディング振動を生じさせる部分である。振動部5は、例えば金属材料によって薄板状に形成され、一定の幅で一の方向に延在している。以下、振動部5が延在する一の方向を延在方向Dと称する。また、一の方向に直交する方向を幅方向Wと称する。金属材料としては、例えばNi-Fe合金、Ni、黄銅、ステンレス鋼などが挙げられる。振動部5は、樹脂材料によって構成されていてもよい。樹脂材料としては、例えばポリカーボネート(PC)、ポニフェニレンスルファイド(PPS)などが挙げられる。ここでは、振動部5は、平面視において長方形状をなしており、延在方向Dに沿う長辺と、延在方向Dに直交する短辺とを有している。長方形状には、例えば、各角部が面取りされた形状及び各角が丸められた形状も含まれ得る。 The vibrating portion 5 is a portion that generates bending vibration by driving the piezoelectric element 4 . The vibrating portion 5 is made of, for example, a metal material in the form of a thin plate, and extends in one direction with a constant width. Hereinafter, one direction in which the vibrating portion 5 extends will be referred to as an extension direction D. As shown in FIG. A direction orthogonal to one direction is called a width direction W. As shown in FIG. Examples of metal materials include Ni—Fe alloys, Ni, brass, and stainless steel. The vibrating section 5 may be made of a resin material. Examples of resin materials include polycarbonate (PC) and polyphenylene sulfide (PPS). Here, the vibrating portion 5 has a rectangular shape in plan view, and has long sides along the extending direction D and short sides perpendicular to the extending direction D. As shown in FIG. Rectangular shapes may also include, for example, shapes with chamfered corners and shapes with rounded corners.

振動部5は、一方面5aと、当該一方面5aの反対側の面である他方面5bとを有している。振動部5の一方面5aの中央部分Cには、上述した圧電素子4の固定領域が設けられている。振動部5の一方面5aと圧電素子4との固定には、例えば接着剤が用いられている。図1及び図2の例では、平面視における圧電素子4の長辺及び短辺は、平面視における振動部5の長辺及び短辺よりも小さくなっている。振動部5の平面視において、圧電素子4の長辺は、振動部5の長辺に沿い、圧電素子4の短辺は、振動部5の短辺に沿っている。また、振動部5の平面視において、圧電素子4の中心位置は、振動部5の中心位置と一致している。これにより、振動部5の平面視において、圧電素子4の全体が振動部5に重なり、且つ圧電素子4が振動部5の縁から張り出さない状態となっている(図1参照)。 The vibrating portion 5 has one surface 5a and the other surface 5b opposite to the one surface 5a. A fixing region for the above-described piezoelectric element 4 is provided in a central portion C of one surface 5 a of the vibrating portion 5 . An adhesive, for example, is used to fix the piezoelectric element 4 to the one surface 5 a of the vibrating portion 5 . In the example of FIGS. 1 and 2, the long sides and short sides of the piezoelectric element 4 in plan view are smaller than the long sides and short sides of the vibrating portion 5 in plan view. In a plan view of the vibrating portion 5 , the long sides of the piezoelectric element 4 are along the long sides of the vibrating portion 5 , and the short sides of the piezoelectric element 4 are along the short sides of the vibrating portion 5 . In addition, the center position of the piezoelectric element 4 coincides with the center position of the vibrating portion 5 in plan view of the vibrating portion 5 . As a result, in a plan view of the vibrating portion 5, the entire piezoelectric element 4 overlaps the vibrating portion 5, and the piezoelectric element 4 does not protrude from the edge of the vibrating portion 5 (see FIG. 1).

ベース部11は、圧電振動子2の支持母体となる部分である。ベース部11は、例えば金属材料によって薄板状に形成され、延在方向Dに延在している。金属材料としては、例えばNi-Fe合金、Ni、黄銅、ステンレス鋼などが挙げられる。ベース部11は、樹脂材料によって構成されていてもよい。樹脂材料としては、例えばポリカーボネート(PC)、ポニフェニレンスルファイド(PPS)などが挙げられる。ここでは、ベース部11は、平面視において振動部5よりも一回り大きい長方形状をなしており、延在方向Dに沿う長辺と、延在方向Dに直交する短辺とを有している。長方形状には、例えば、各角部が面取りされた形状及び各角が丸められた形状も含まれ得る。 The base portion 11 is a portion that serves as a support matrix for the piezoelectric vibrator 2 . The base portion 11 is formed in a thin plate shape by using a metal material, for example, and extends in the extension direction D. As shown in FIG. Examples of metal materials include Ni—Fe alloys, Ni, brass, and stainless steel. The base portion 11 may be made of a resin material. Examples of resin materials include polycarbonate (PC) and polyphenylene sulfide (PPS). Here, the base portion 11 has a rectangular shape that is one size larger than the vibrating portion 5 in plan view, and has a long side along the extending direction D and a short side perpendicular to the extending direction D. there is Rectangular shapes may also include, for example, shapes with chamfered corners and shapes with rounded corners.

ベース部11は、一方面11aと、当該一方面11aの反対側の面である他方面11bとを有している。ベース部11は、一方面11aが振動部5の他方面5bと対向する向きで、振動部5から一定の間隔をもって配置されている。以下、振動部5とベース部11とが対向する方向を対向方向Eと称する。振動部5にベンディング振動が生じていない状態において、ベース部11と振動部5とは、略平行となっている。対向方向Eにおけるベース部11と振動部5との間隔は、振動部5にベンディング振動が生じている状態において、少なくともベース部11と振動部5とが接触しないように設定されている。 The base portion 11 has one surface 11a and the other surface 11b opposite to the one surface 11a. The base portion 11 is arranged with a certain distance from the vibrating portion 5 with one surface 11 a facing the other surface 5 b of the vibrating portion 5 . Hereinafter, the direction in which the vibrating portion 5 and the base portion 11 face each other will be referred to as a facing direction E. As shown in FIG. The base portion 11 and the vibrating portion 5 are substantially parallel to each other when the vibrating portion 5 is not subjected to bending vibration. The distance between the base portion 11 and the vibrating portion 5 in the opposing direction E is set so that at least the base portion 11 and the vibrating portion 5 do not come into contact with each other when the vibrating portion 5 undergoes bending vibration.

ベース部11の曲げ剛性は、振動部5と同等以上となっている。例えば振動部5の曲げ剛性が7.7×10-3Pa・mである場合、ベース部11の曲げ剛性は、7.7×10-3Pa・m~9.7×10-1Pa・mであることが好ましい。もしくは、ベース部11の曲げ剛性は、振動部5の曲げ剛性の1倍~130倍であることが好ましい。振動部5及びベース部11の曲げ剛性は、例えば引張試験又は共振法によって測定できる。ベース部11の曲げ剛性の設定にあたっては、例えば振動部5と同等以上の硬さを有する材料でベース部11を構成してもよく、振動部5と同等以上のヤング率を有する材料でベース部11を構成してもよい。また、例えば振動部5と同等以上の弾性二次モーメントを有する材料でベース部11を構成してもよい。ベース部11の厚さを振動部5の厚さ以上としてもよい。 The bending rigidity of the base portion 11 is equal to or higher than that of the vibrating portion 5 . For example, when the bending rigidity of the vibrating portion 5 is 7.7×10 −3 Pa·m 4 , the bending rigidity of the base portion 11 is 7.7×10 −3 Pa·m 4 to 9.7×10 −1 Pa·m 4 is preferred. Alternatively, the bending rigidity of the base portion 11 is preferably 1 to 130 times the bending rigidity of the vibrating portion 5 . The bending stiffness of the vibrating portion 5 and the base portion 11 can be measured by, for example, a tensile test or a resonance method. In setting the flexural rigidity of the base portion 11, for example, the base portion 11 may be made of a material having a hardness equal to or higher than that of the vibrating portion 5, or a material having a Young's modulus equal to or higher than that of the vibrating portion 5. 11 may be configured. Alternatively, the base portion 11 may be made of a material having a second elastic moment equal to or greater than that of the vibrating portion 5, for example. The thickness of the base portion 11 may be greater than or equal to the thickness of the vibrating portion 5 .

支持部12は、ベース部11に対して一定の間隔をもって振動部5を支持する部分である。支持部12は、例えば金属材料によって薄板状に形成され、幅方向Wに延在している。金属材料としては、例えばNi-Fe合金、Ni、黄銅、ステンレス鋼などが挙げられる。ベース部11は、樹脂材料によって構成されていてもよい。樹脂材料としては、例えばポリカーボネート(PC)、ポニフェニレンスルファイド(PPS)などが挙げられる。ここでは、支持部12は、延在方向Dから見て長方形状をなしており、幅方向Wに沿う長辺と、ベース部11と振動部5との対向方向に沿う短辺とを有している。支持部12の長辺は、振動部5の短辺(延在方向Dの端部5c)の長さと略一致しており、支持部12の短辺は、ベース部11と振動部5との間隔と略一致している。 The support portion 12 is a portion that supports the vibrating portion 5 with a constant distance from the base portion 11 . The support portion 12 is formed in a thin plate shape from a metal material, for example, and extends in the width direction W. As shown in FIG. Examples of metal materials include Ni—Fe alloys, Ni, brass, and stainless steel. The base portion 11 may be made of a resin material. Examples of resin materials include polycarbonate (PC) and polyphenylene sulfide (PPS). Here, the support portion 12 has a rectangular shape when viewed from the extension direction D, and has long sides along the width direction W and short sides along the direction in which the base portion 11 and the vibrating portion 5 face each other. ing. The long side of the support portion 12 substantially matches the length of the short side of the vibrating portion 5 (the end portion 5c in the extending direction D), and the short side of the support portion 12 is the distance between the base portion 11 and the vibrating portion 5. approximately match the interval.

支持部12は、振動部5における延在方向Dの少なくとも一方の端部5cとベース部11とに固定されている。本実施形態では、支持部12は、振動部5における延在方向Dの両端部5c,5cに対応して一対に配置されている。一対の支持部12,12は、ベース部11及び振動部5に対して直交する向きに配置され、振動部5における延在方向Dの両端部5c,5cとベース部11とにそれぞれ固定されている。これにより、振動部5における延在方向Dの両端部5c,5cは、圧電素子4によって振動部5に生じるベンディング振動の固定端となっている。両端部5c,5cは、必ずしも振動部5の延在方向Dの縁を含んでいなくてもよく、振動部5に生じるベンディング振動の固定端は、振動部5の延在方向Dの縁よりも僅かに延在方向Dの中央よりに位置していてもよい。 The support portion 12 is fixed to at least one end portion 5 c of the vibrating portion 5 in the extending direction D and the base portion 11 . In this embodiment, the support portions 12 are arranged in a pair corresponding to both end portions 5c, 5c of the vibrating portion 5 in the extending direction D. As shown in FIG. The pair of support portions 12, 12 are arranged in a direction orthogonal to the base portion 11 and the vibrating portion 5, and are fixed to both end portions 5c, 5c of the vibrating portion 5 in the extending direction D and the base portion 11, respectively. there is As a result, both ends 5c, 5c of the vibrating portion 5 in the extending direction D serve as fixed ends for bending vibration generated in the vibrating portion 5 by the piezoelectric element 4. As shown in FIG. Both ends 5c, 5c do not necessarily include the edge in the extending direction D of the vibrating portion 5. may also be positioned slightly closer to the center in the extending direction D.

一対の支持部12のそれぞれは、一方面12aと、当該一方面12aの反対側の面である他方面12bとを有している。一方面12aは、延在方向Dの中央側(圧電素子4側)を向いており、他方面12bは、延在方向Dの外側(圧電素子4の反対側)を向いている。一対の支持部12,12は、一方面12a,12a同士が互いに対向した状態で、延在方向Dについて振動部5の長辺の長さに対応した間隔をもって互いに略平行に配置されている。振動部5、ベース部11、及び一対の支持部12、12は、幅方向Wから見て長方形状をなしている(図2参照)。 Each of the pair of support portions 12 has one surface 12a and the other surface 12b opposite to the one surface 12a. One surface 12a faces the center side in the extending direction D (piezoelectric element 4 side), and the other surface 12b faces the outside in the extending direction D (opposite side of the piezoelectric element 4). The pair of support portions 12, 12 are arranged substantially parallel to each other with an interval corresponding to the length of the long side of the vibrating portion 5 in the extension direction D, with the one surfaces 12a, 12a facing each other. The vibrating portion 5, the base portion 11, and the pair of support portions 12, 12 have a rectangular shape when viewed in the width direction W (see FIG. 2).

支持部12と振動部5との固定には、例えば図3に示すように、両面テープ15を用いることができる。図3の例では、支持部12における振動部5側の端部12cにおいて、一方面12aから略直角に突出する突出片16が設けられている。突出片16は、両面テープ15の配置代となる部分であり、例えば支持部12における振動部5側の長辺全体にわたって設けられている。この突出片16と振動部5の端部5cとの間に両面テープ15を介在させることで、支持部12と振動部5とがしっかりと固定されている。なお、支持部12とベース部11との固定にも上記と同様の手法が採用され得る。 For fixing the supporting portion 12 and the vibrating portion 5, for example, as shown in FIG. 3, a double-sided tape 15 can be used. In the example of FIG. 3, a protruding piece 16 protruding substantially perpendicularly from one surface 12a is provided at the end portion 12c of the supporting portion 12 on the vibrating portion 5 side. The protruding piece 16 is a portion for arranging the double-sided tape 15, and is provided, for example, over the entire long side of the supporting portion 12 on the vibrating portion 5 side. By interposing the double-sided tape 15 between the projecting piece 16 and the end portion 5c of the vibrating portion 5, the supporting portion 12 and the vibrating portion 5 are firmly fixed. It should be noted that the same technique as described above may be adopted for fixing the support portion 12 and the base portion 11 as well.

支持部12は、ベンディング振動に追従して延在方向Dの中央部分C(図2参照)側に変形可能に構成されている。本実施形態では、支持部12の曲げ剛性は、振動部5と同等以下となっている。例えば振動部5の曲げ剛性が7.7×10-3Pa・mである場合、支持部12の曲げ剛性は、5.9×10-5Pa・m~7.7×10-3Pa・mであることが好ましい。支持部12の曲げ剛性の測定手法は、上述した振動部5及びベース部11の曲げ剛性の測定手法を準用できる。 The support portion 12 is configured to be deformable toward the central portion C (see FIG. 2) in the extension direction D by following the bending vibration. In this embodiment, the bending rigidity of the support portion 12 is equal to or less than that of the vibrating portion 5 . For example, when the bending rigidity of the vibrating portion 5 is 7.7×10 −3 Pa·m 4 , the bending rigidity of the support portion 12 is 5.9×10 −5 Pa·m 4 to 7.7×10 −3 Pa·m 4 is preferred. As a method for measuring the bending rigidity of the support portion 12, the method for measuring the bending rigidity of the vibrating portion 5 and the base portion 11 described above can be applied mutatis mutandis.

このような構成を有する振動デバイス1では、圧電素子4によって振動部5にベンディング振動が生じた際、図4に示すように、当該ベンディング振動に追従して支持部12が延在方向Dの中央部分C側に変形する。例えば図4では、ベンディング振動の1次振動モードに応じて振動部5が湾曲し、振動部5における延在方向Dの中央に振動波形の腹が位置している。このとき、ベンディング振動の固定端である振動部5の両端部5cは、振動部5の湾曲に伴って延在方向Dの中央部分C側に変位しようとする。 In the vibrating device 1 having such a configuration, when bending vibration is generated in the vibrating portion 5 by the piezoelectric element 4, as shown in FIG. It transforms to the part C side. For example, in FIG. 4, the vibrating portion 5 is curved according to the primary vibration mode of the bending vibration, and the antinode of the vibration waveform is positioned at the center of the extending direction D of the vibrating portion 5 . At this time, both end portions 5c of the vibrating portion 5, which are fixed ends of the bending vibration, tend to be displaced toward the central portion C side in the extending direction D as the vibrating portion 5 bends.

仮に支持部12の曲げ剛性が高く、支持部12が延在方向Dに変形しない場合、振動部5の湾曲に伴って支持部12からの反力が延在方向Dの外側に向かって振動部5に作用する。かかる反力が振動部5に作用すると、周波数に対する出力歪みが生じ易く、出力歪みによる音圧の低下が生じることが考えられる。これに対し、本実施形態では、図4に示すように、支持部12がベンディング振動に追従して延在方向Dの中央部分C側に変形する。このため、ベンディング振動の際に振動部5の両端部5c,5cが延在方向Dの中央部分C側に変位し易くなり、振動部5に支持部12からの反力が加わることが抑制される。これにより、周波数に対する出力歪みの改善が図られ、音圧を向上できる。 If the bending rigidity of the support portion 12 is high and the support portion 12 is not deformed in the extension direction D, the reaction force from the support portion 12 along with the bending of the vibrating portion 5 will move the vibrating portion outward in the extension direction D. 5. When such a reaction force acts on the vibrating portion 5, output distortion with respect to frequency is likely to occur, and it is conceivable that the sound pressure may decrease due to the output distortion. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the support portion 12 deforms toward the central portion C in the extending direction D following the bending vibration. Therefore, both end portions 5c, 5c of the vibrating portion 5 are easily displaced toward the central portion C side in the extending direction D during bending vibration, and the application of reaction force from the support portion 12 to the vibrating portion 5 is suppressed. be. As a result, the output distortion with respect to frequency can be improved, and the sound pressure can be improved.

本実施形態では、支持部12が板状をなし、振動部5における延在方向Dの端部5c全体に固定されている。また、支持部12が振動部5における延在方向Dの両端部5c,5cとベース部11とにそれぞれ固定されている。このため、振動部5における延在方向Dの両端部5c,5c全体がしっかりと支持部12で支持され、幅方向Wのベンディング振動が抑制される。したがって、延在方向Dに対するベンディング振動において、必要な振動モードのみの取り出しが容易となり、周波数に対する出力歪みの一層の改善が図られる。 In the present embodiment, the supporting portion 12 has a plate shape and is fixed to the entire end portion 5c of the vibrating portion 5 in the extending direction D. As shown in FIG. Further, the supporting portion 12 is fixed to both end portions 5c, 5c of the vibrating portion 5 in the extending direction D and to the base portion 11, respectively. Therefore, both ends 5c, 5c of the vibrating portion 5 in the extending direction D are entirely supported by the supporting portion 12, and bending vibration in the width direction W is suppressed. Therefore, in the bending vibration in the extension direction D, only the necessary vibration mode can be easily extracted, and the output distortion with respect to frequency can be further improved.

本実施形態では、支持部12の曲げ剛性が振動部5と同等以下となっている。これにより、延在方向Dの中央部分C側への支持部12の追従性を更に高めることができる。また、本実施形態では、ベース部11の曲げ剛性は、振動部5と同等以上となっている。これにより、ベース部11の安定性を担保できる。
[第2実施形態]
In this embodiment, the bending rigidity of the support portion 12 is equal to or less than that of the vibrating portion 5 . Thereby, followability of the support portion 12 to the central portion C side in the extending direction D can be further enhanced. Further, in this embodiment, the bending rigidity of the base portion 11 is equal to or greater than that of the vibrating portion 5 . Thereby, the stability of the base portion 11 can be secured.
[Second embodiment]

図5は、第2実施形態に係る振動デバイスの構成を示す概略的な断面図である。同図に示すように、第2実施形態に係る振動デバイス21は、支持部12の構成が上述した第1実施形態と相違している。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the vibration device according to the second embodiment. As shown in the figure, the vibrating device 21 according to the second embodiment differs from that of the above-described first embodiment in the configuration of the supporting portion 12 .

具体的には、振動デバイス21の支持部12は、ベース部11側から振動部5側に向かうにつれて延在方向Dの中央部分C側に傾く傾斜部分22を有している。図5の例では、支持部12は、第1実施形態と同様に板状をなしており、支持部12の全体が延在方向Dの中央部分C側に傾く傾斜部分22となっている。振動部5、ベース部11、及び一対の支持部12、12は、幅方向Wから見て等脚台形状をなしている。ベース部11に対する支持部12の傾きθは、例えば振動部5の延在方向Dの長さなどに応じて0°より大きく90°よりも小さい範囲で設定され得る。振動デバイス21では、ベース部11に対する支持部12の傾きθに応じて、支持部12と振動部5との固定に用いられる突出片16(図3参照)を支持部12の一方面12aに対して鈍角に突出させることが好適である。 Specifically, the support portion 12 of the vibrating device 21 has an inclined portion 22 that inclines toward the central portion C side in the extending direction D from the base portion 11 side toward the vibrating portion 5 side. In the example of FIG. 5, the support portion 12 has a plate-like shape as in the first embodiment, and the entire support portion 12 is an inclined portion 22 inclined toward the central portion C side in the extending direction D. As shown in FIG. The vibrating portion 5, the base portion 11, and the pair of support portions 12, 12 form an isosceles trapezoidal shape when viewed in the width direction W. As shown in FIG. The inclination θ of the support portion 12 with respect to the base portion 11 can be set within a range of greater than 0° and less than 90° depending on the length of the vibrating portion 5 in the extending direction D, for example. In the vibrating device 21, the protruding piece 16 (see FIG. 3) used for fixing the supporting portion 12 and the vibrating portion 5 is arranged with respect to the one surface 12a of the supporting portion 12 according to the inclination θ of the supporting portion 12 with respect to the base portion 11. It is preferable to project at an obtuse angle.

このような振動デバイス21においても、支持部12がベンディング振動に追従して延在方向Dの中央部分C側に変形する。このため、ベンディング振動の際に振動部5の両端部5c,5cが延在方向Dの中央部分C側に変位し易くなり、振動部5に支持部12からの反力が加わることが抑制される。これにより、周波数に対する出力歪みの改善が図られ、音圧を向上できる。また、本実施形態では、支持部12がベース部11側から振動部5側に向かうにつれて延在方向Dの中央部分C側に傾く傾斜部分22を有している。このような傾斜部分22を支持部12に設けることで、延在方向Dの中央部分C側への支持部12の追従性を更に高めることができる。 In such a vibrating device 21 as well, the supporting portion 12 deforms toward the central portion C in the extending direction D following the bending vibration. Therefore, both end portions 5c, 5c of the vibrating portion 5 are easily displaced toward the central portion C side in the extending direction D during bending vibration, and the application of reaction force from the support portion 12 to the vibrating portion 5 is suppressed. be. As a result, the output distortion with respect to frequency can be improved, and the sound pressure can be improved. Further, in this embodiment, the support portion 12 has an inclined portion 22 that inclines toward the central portion C side in the extending direction D as it goes from the base portion 11 side toward the vibrating portion 5 side. By providing such an inclined portion 22 in the support portion 12, the followability of the support portion 12 to the central portion C side in the extending direction D can be further enhanced.

なお、図5の例では、支持部12の全体が延在方向Dの中央部分C側に傾く傾斜部分22となっているが、支持部12の基端側(ベース部11側)がベース部11に直交し、支持部12の先端側(振動部5側)のみが延在方向Dの中央部分C側に傾く傾斜部分22となっていてもよい。また、傾斜の態様は、必ずしも直線状に傾斜する態様に限られず、湾曲状に傾斜する態様や、ステップ状に傾斜する態様であってもよい。支持部12の厚さがベース部11側から振動部5側に向かって徐々に小さくなる態様であってもよい。
[変形例]
In the example of FIG. 5, the entire support portion 12 is the inclined portion 22 inclined toward the central portion C side in the extending direction D, but the base end side (base portion 11 side) of the support portion 12 is the base portion. 11, and only the distal end side (vibrating portion 5 side) of the support portion 12 may be an inclined portion 22 that is inclined toward the central portion C side in the extending direction D. As shown in FIG. Further, the form of inclination is not necessarily limited to a form of linear inclination, and may be a form of curved inclination or a form of stepped inclination. The thickness of the support portion 12 may be gradually reduced from the base portion 11 side toward the vibrating portion 5 side.
[Modification]

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、支持部12と振動部5との固定にあたって両面テープ15を用いる態様を例示したが(図3参照)、支持部12と振動部5との固定は、他の態様を採用し得る。例えば図6(a)に示すように、ボルト31及びナット32を用いて支持部12の突出片16と振動部5の端部5cとを固定する態様であってもよく、図6(b)に示すように、振動部5の端部5cにおいて他方面5b側に嵌合溝33を設け、支持部12における振動部5側の端部12cを嵌合溝33に嵌め込む態様であってもよい。図6(c)に示すように、支持部12と振動部5とを一体に形成した態様であってもよい。図6(b)及び図6(c)の態様では、支持部12の突出片16は不要となる。 The present disclosure is not limited to the above embodiments. For example, in the above-described embodiment, the double-sided tape 15 is used to fix the support section 12 and the vibrating section 5 (see FIG. 3). can. For example, as shown in FIG. 6A, a bolt 31 and a nut 32 may be used to fix the protruding piece 16 of the support portion 12 and the end portion 5c of the vibrating portion 5, and FIG. , a fitting groove 33 is provided on the other surface 5b side of the end portion 5c of the vibrating portion 5, and the end portion 12c of the supporting portion 12 on the vibrating portion 5 side is fitted into the fitting groove 33. good. As shown in FIG. 6(c), the supporting portion 12 and the vibrating portion 5 may be integrally formed. 6(b) and 6(c), the protruding piece 16 of the support portion 12 is not required.

また、図2及び図5では、一様な厚さの板状の支持部12を例示したが、支持部12には、狭窄部34或いはスリット35が設けられていてもよい。この場合、例えば図7(a)に示すように、支持部12の一方面12a及び他方面12bが凹状に湾曲することによって狭窄部34が設けられていてもよく、図7(b)に示すように、支持部12の一部が所定の形状(ここでは断面三角形状)に切り欠かれることによって狭窄部34が設けられていてもよい。これらの狭窄部34は、支持部12の一方面12a及び他方面12bの一方のみに設けられていてもよい。 2 and 5 illustrate the plate-like support portion 12 having a uniform thickness, the support portion 12 may be provided with a constricted portion 34 or a slit 35 . In this case, for example, as shown in FIG. 7(a), one surface 12a and the other surface 12b of the support portion 12 may be curved to form a narrowed portion 34, as shown in FIG. 7(b). Thus, the narrowed portion 34 may be provided by partially cutting out the supporting portion 12 to have a predetermined shape (here, a triangular cross-sectional shape). These narrowed portions 34 may be provided on only one of the one surface 12 a and the other surface 12 b of the support portion 12 .

また、図7(c)に示すように、支持部12に複数の直線状のスリット35が設けられていてもよい。図7(c)の例では、スリット35は、支持部12の長辺方向(幅方向W)に沿って延び、短辺方向(対向方向E)に沿って所定の間隔で複数列に設けられている。スリット35は、図7(c)と直交する方向に設けられていてもよい。すなわち、スリット35は、支持部12の短辺方向(対向方向E)に沿って延び、長辺方向(幅方向W)に沿って所定の間隔で複数列に設けられていてもよい。このように、支持部12に狭窄部34或いはスリット35を設ける構成によれば、支持部12の曲げ剛性を簡便に小さくすることが可能となり、延在方向Dの中央部分C側への支持部12の追従性を更に高めることができる。 Further, as shown in FIG. 7C, the support portion 12 may be provided with a plurality of linear slits 35 . In the example of FIG. 7C, the slits 35 extend along the long side direction (width direction W) of the support portion 12 and are provided in multiple rows at predetermined intervals along the short side direction (facing direction E). ing. The slit 35 may be provided in a direction orthogonal to FIG. 7(c). That is, the slits 35 may extend along the short side direction (opposing direction E) of the support portion 12 and may be provided in multiple rows at predetermined intervals along the long side direction (width direction W). Thus, according to the configuration in which the narrowed portion 34 or the slit 35 is provided in the support portion 12, the bending rigidity of the support portion 12 can be easily reduced, and the support portion toward the central portion C side in the extending direction D 12 can be further enhanced.

1,21…振動デバイス、4…圧電素子、5…振動部、5c…端部、11…ベース部、12…支持部、22…傾斜部分、34…狭窄部、35…スリット、C…中央部分、D…延在方向(一の方向)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21... Vibration device 4... Piezoelectric element 5... Vibration part 5c... End part 11... Base part 12... Support part 22... Inclined part 34... Constriction part 35... Slit C... Central part , D... extending direction (one direction).

Claims (7)

圧電素子と、
前記圧電素子が固定され、前記圧電素子の駆動によってベンディング振動を生じさせる振動部と、
前記振動部と対向配置されたベース部と、
前記振動部における少なくとも一の端部と前記ベース部とに固定され、前記ベース部に対して一定の間隔をもって前記振動部を支持する支持部と、を備え、
前記支持部は、前記ベンディング振動に追従して変形可能に構成されている振動デバイス。
a piezoelectric element;
a vibrating portion to which the piezoelectric element is fixed and which generates bending vibration by driving the piezoelectric element;
a base portion facing the vibrating portion;
a support portion fixed to at least one end of the vibrating portion and the base portion, and supporting the vibrating portion with a constant spacing from the base portion;
The vibration device, wherein the support portion is configured to be deformable following the bending vibration.
前記支持部は、板状をなし、前記振動部における前記端部全体に固定されている請求項1記載の振動デバイス。 2. The vibrating device according to claim 1, wherein the supporting portion has a plate shape and is fixed to the entire end portion of the vibrating portion. 前記振動部は、一の方向に延在しており、
前記支持部は、前記振動部における前記一の方向の両端部と前記ベース部とにそれぞれ固定されている請求項1又は2記載の振動デバイス。
The vibrating portion extends in one direction,
3. The vibrating device according to claim 1, wherein the supporting portion is fixed to both ends of the vibrating portion in the one direction and to the base portion, respectively.
前記支持部は、前記ベース部側から前記振動部側に向かうにつれて前記一の方向の中央部分側に傾く傾斜部分を有している請求項3記載の振動デバイス。 4. The vibrating device according to claim 3, wherein the supporting portion has an inclined portion that inclines toward the center portion side in the one direction from the base portion side toward the vibrating portion side. 前記支持部には、狭窄部或いはスリットが設けられている請求項1~4のいずれか一項記載の振動デバイス。 The vibrating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the supporting portion is provided with a narrowed portion or a slit. 前記支持部の曲げ剛性は、前記振動部と同等以下となっている請求項1~5のいずれか一項記載の振動デバイス。 The vibrating device according to any one of claims 1 to 5, wherein the bending rigidity of the supporting portion is equal to or less than that of the vibrating portion. 前記ベース部の曲げ剛性は、前記振動部と同等以上となっている請求項1~6のいずれか一項記載の振動デバイス。 The vibrating device according to any one of claims 1 to 6, wherein the bending rigidity of the base portion is equal to or higher than that of the vibrating portion.
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