JP5534040B2 - 圧電振動部品 - Google Patents

Description

本発明は、圧電アクチュエータや圧電発音部品等の圧電振動部品に関する。

従来、アクチュエータや発音部品として、圧電アクチュエータや圧電発音部品などの圧電振動部品が広く用いられている。また、圧電振動部品は、パネル（被振動体）を振動させて、パネルから音を発せさせるための振動源としてや、振動を感知するためのセンサとしても利用されている。そのような圧電振動部品の一例として、例えば下記の特許文献１には、伸縮振動する圧電素子と、一方の面に圧電素子が貼り付けられている台座とを備える圧電アクチュエータが提案されている。特許文献１の圧電アクチュエータでは、台座は、圧電素子の伸縮振動を屈曲振動に変換する機能を有する旨が記載されている。

再表２００７／０８３４９７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の圧電アクチュエータでは、被振動体に貼り付けて振動させる用途に用いた場合に、被振動体の変位量を十分に大きくできず、十分な出力を得ることが困難であるという問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みて成されたものであり、変位量が大きな圧電振動部品を提供することにある。

本発明に係る圧電振動部品は、第１及び第２の主面を有する板状の台座部と、第１の主面の上に取り付けられており、拡がり振動モードを主たる振動モードとする圧電振動板とを備え、台座部の第２の主面が被振動体に取り付けられて使用される圧電振動部品である。台座部は、圧電振動板の振動時において、圧電振動部品全体が拡がり振動モードを主たる振動モードとして振動するように構成されている。

本発明では、台座部の弾性率は、圧電振動板の弾性率の１／６００倍〜１倍の範囲内にある。この構成によれば、圧電振動部品自身は、拡がり振動を優勢とした振動を続け、被振動体に貼り付けられた際に、被振動体が屈曲振動をする。このため、屈曲振動する圧電振動部品を貼り付けるよりも被振動体への振動伝達効率が向上する。その結果、より大きな変位量を得ることができる。

本発明に係る圧電振動部品の他の特定の局面では、圧電振動部品は、台座部と圧電振動板とを接着している接着剤層をさらに備えている。

本発明に係る圧電振動部品の別の特定の局面では、台座部が樹脂からなり、かつ、台座部の厚みが０．０１ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内である。

本発明によれば、変位量が大きな圧電振動部品を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧電振動部品の略図的平面図である。 図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。 図３は、圧電振動板の弾性率に対する台座部の弾性率の比と、圧電振動部品が貼付された被振動体の変位量との関係を表すグラフである。

以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１及び図２に示す圧電振動部品１を例に挙げて説明する。但し、圧電振動部品１は単なる例示である。本発明に係る圧電振動部品は、圧電振動部品１に何ら限定されない。

図１は、本実施形態に係る圧電振動部品の略図的平面図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。図１及び図２に示す圧電振動部品１は、被振動体に取り付けられて使用されるものであり、例えば、圧電アクチュエータや圧電発音部品として機能する。

圧電振動部品１は、板状の台座部１１を備えている。台座部１１は、第１及び第２の主面１１ａ、１１ｂを有する。圧電振動部品１は、この台座部１１の第２の主面１１ｂが被振動体に取り付けられた状態で使用される。

台座部１１の材質は、特に限定されない。台座部１１は、例えば、ポリエチレン、テフロン（登録商標）、ナイロン、ＰＥＴ等の樹脂や、ガラスエポキシ樹脂、アルミニウム、スズなどの低剛性な金属により形成することができる。台座部１１の厚みも特に限定されない。台座部１１の厚みは、例えば、０．０１ｍｍ〜５．０ｍｍ程度とすることができる。

台座部１１の第１の主面１１ａの上には、圧電振動板１０が取り付けられている。圧電振動板１０の取り付け方法は特に限定されないが、本実施形態では、圧電振動板１０は、接着剤層１２により第１の主面１１ａに接着されることにより取り付けられている。接着剤層１２は、例えばエポキシ樹脂系接着剤などから形成することができる。

圧電振動板１０は、圧電基板と、圧電基板に電圧を印加する一対の電極とを有する。圧電振動板１０は、台座部１１に固定されていない単独の状態において、拡がり振動モードを主たる振動モードとするものである。すなわち、圧電基板は、圧電振動板１０の主たる振動モードが拡がり振動モードとなるように分極されている。

なお、圧電基板は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等により形成することができる。電極は、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄなどの金属やこれらの金属のうちの一種以上を含む合金により形成することができる。

本実施形態では、台座部１１は、圧電振動板１０が拡がり振動モードを主たる振動モードとして振動した際に、圧電振動部品１全体が拡がり振動モードを主たる振動モードとして振動するように構成されている。具体的には、本実施形態では、台座部１１の弾性率が、圧電振動板１０の弾性率の１／６００倍〜１倍の範囲内とされている。この圧電振動板１０を、圧電振動板１０よりも低弾性な台座部１１に取り付けることにより、圧電振動部品１が拡がり振動モード優勢を維持し、被振動体に貼り付けられた際に、被振動体が屈曲振動する。よって、屈曲振動する圧電振動部品を貼り付ける場合よりも被振動体への振動エネルギーの伝達効率が向上する。よって、例えば、本実施形態の圧電振動部品１を用いることにより、音圧が高い圧電発音部品や、高い駆動力を有する圧電アクチュエータを得ることができる。

以下、この効果についてさらに詳細に説明する。図３は、圧電振動板１０の弾性率に対する台座部１１の弾性率の比と、圧電振動部品１が貼付された被振動体の変位量との関係を表すグラフである。図３に示すように、台座部１１の弾性率が圧電振動板１０の弾性率よりも大きい場合は、得られる変位量が小さくなることが分かる。これは、台座部１１が圧電振動板１０の振動を拘束することにより、圧電振動部品の主たる振動モードが屈曲振動モードとなるため、被振動体に貼り付けられた場合に、圧電振動部品から被振動体へのエネルギー伝達にロスが生じたためであると考えられる。すなわち、台座部１１の弾性率が圧電振動板１０の弾性率よりも高く、主たる振動モードが屈曲振動モードとなる場合は、被振動体への振動エネルギーの伝達ロスが大きくなり、被振動体の変位量が小さくなってしまうものと考えられる。具体的に、圧電振動板の弾性率に対する台座部１１の弾性率の比（（台座部１１の弾性率）／（圧電振動板１０の弾性率））が１０／６、１００／６のサンプルの主たる振動モードは、屈曲振動モードであった。

それに対して、台座部１１の弾性率が圧電振動板１０の弾性率よりも小さい場合は、台座部１１により振動が大きく抑制されることがないため、主たる振動モードが拡がり振動モードとなる。このままでは圧電振動部品１単体としては屈曲振動しないことから、アクチュエータや発音体としての機能は発現しないものの、被振動体に貼り付けて被振動体を屈曲振動させた場合には、圧電振動部品からの振動エネルギーの伝達効率が向上する。その結果、被振動体の変位量をより大きくすることができる。すなわち、主たる振動モードが拡がり振動モードとなるように台座部１１を構成することにより被振動体の大きな変位量が得られるものと考えられる。具体的に、圧電振動板の弾性率に対する台座部１１の弾性率の比が１／６，１／６０，１／６００のサンプルの主たる振動モードは、拡がり振動モードであった。

しかしながら、図３に示すように、台座部１１の弾性率が圧電振動板１０の弾性率よりも小さすぎると、かえって変位量が小さくなる場合があった。これは、台座部１１が柔らかすぎ、圧電振動板１０の振動が被振動体に好適に伝わらないためであると考えられる。以上の結果より、より大きな変位量を得る観点からは、台座部１１の弾性率は、圧電振動板１０の弾性率の１／６００倍〜１倍の範囲内であることが好ましいことが分かる。

１…圧電振動部品
１０…圧電振動板
１１…台座部
１１ａ…第１の主面
１１ｂ…第２の主面
１２…接着剤層

Claims (3)

1. 第１及び第２の主面を有する板状の台座部と、前記第１の主面の上に取り付けられており、拡がり振動モードを主たる振動モードとする圧電振動板とを備え、前記台座部の前記第２の主面が被振動体に取り付けられて使用される圧電振動部品であって、
   前記台座部は、前記圧電振動板の振動時において、前記圧電振動部品全体が拡がり振動モードを主たる振動モードとして振動するように構成されており、前記台座部の弾性率は、前記圧電振動板の弾性率の１／６００倍〜１倍の範囲内にある、圧電振動部品。
2. 前記台座部と前記圧電振動板とを接着している接着剤層をさらに備える、請求項１に記載の圧電振動部品。
3. 前記台座部が樹脂からなり、かつ、前記台座部の厚みが０．０１ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内である、請求項１または２に記載の圧電振動部品。

Images