JP6305743B2 - 圧電振動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、振動板に圧電振動素子を備えてなる圧電振動アクチュエータに関するものである。

特開平５−２８８８６８号公報（特許文献１）には、腕時計の内部に配置される圧電振動アクチュエータの一例が示されている。従来の圧電振動アクチュエータでは、一端がケースの周壁部または底壁部に固定され底壁部との間に間隔をあけて配置された細長い振動板と、振動板に設けられた圧電振動素子とを備えている。

特開平５−２８８８６８号公報

しかしながら、従来の圧電振動アクチュエータでは、振動板自身の重量だけで振動を発生しているため、振動を強くすることに限界がある。そこで振動板に錘を付けて、振動板の重量を増すことにより、振動を強くすることが考えられた。しかしながら限られた設置スペース内で振動可能に錘を振動板に付けることは容易ではなかった。

本発明の目的は、限られた設置スペース内で振動可能に錘を振動板に付けることができる圧電振動アクチュエータを提供することにある。

本発明は、一端が固定された振動板と、振動板に設けられて振動板の一端が節になるように振動板を振動させる圧電振動素子と、振動板の他端に設けられた錘とを備えてなる圧電振動アクチュエータを改良の対象とする。本出願では、振動板の一端から他端に向かう方向を第１の方向と定義し、第１の方向と直交し且つ圧電振動素子が配置された振動板の面と直交する方向を第２の方向と定義し、第１及び第２の方向と直交する方向を第３の方向と定義する。本発明では、錘が振動板に対して第３の方向の一方側に位置する第１の錘部分と、振動板に対して前記一方側とは逆の他方側に位置する第２の錘部分と、振動板と第２の方向で対向する第３の錘部分とを備えている。そして第１の錘部分乃至第３の錘部分が一体に形成されている。このような構成を採用すると、錘の重量を重くすることができ、振動板は振動板の一端を節とする１次または２次の共振振動をした上で、錘の重量が重くなる分、強い振動を発生することができる。

錘は、第３の部分と振動板との間に、振動板の振動を阻害しない寸法を有する間隙が形成されるように形状が定められているのが好ましい。このようにすれば、錘の重さを増大させて、必要な振動を得ることができる。

なお、この場合、第１及び第２の錘部分は、重量が等しいかまたは略等しいことが好ましい。なお略等しいとは、製造誤差によって生じる重量の相違を含むものである。このようにすると振動板の両側に存在する重量が平衡するため、第１乃至第３の錘部分を一つの錘とみなせる振動態様で振動を発生することができる。

また錘（第１乃至第３の錘部分）は、振動板よりも比重が大きい金属により形成されているのが好ましい。このようにすると錘の重量を大きくして、振動をより大きなものとすることができる。

振動板と錘とは別体に構成されていてもよいが、振動板と錘とが一体に形成されていれば、製造が容易でしかも、部品点数を減少させることができて、圧電振動アクチュエータを安価に製造できるようになる。

錘の重心は、振動板の中心よりも前記他端側に位置するように、錘の形状が定められているのが好ましい。このようにすると振動板の動きと錘の動きを確実に同期させることができて、安定した振動を得ることができる。

本発明の圧電振動アクチュエータは、厚み方向の寸法が、１０ｍｍ以下の電子機器のケース内に配置されて振動をケースに伝達するように使用することができる。このケースが、底壁部と、該底壁部から起立する周壁部と、底壁部と対向する対向壁部とからなる場合、振動板の一端は、ケースの周壁部または底壁部に固定され、振動板は底壁部及び対向壁部との間に間隔をあけて配置されるのが好ましい。

この場合、第１の錘部分及び第２の錘部分のケースの周壁部と対向する外縁部は、周壁部に沿う形状を有しているのが好ましい。第１の錘部分及び第２の錘部分のケースの形状をこのようにすると、ケースの内部空間の有効利用を図ることができる。

なお圧電振動アクチュエータが搭載される電子機器が、使用者の体に装着される時計または携帯端末である場合には、時計及び携帯端末の薄型を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態の圧電振動アクチュエータを電子腕時計のような電子機器のケース本体から離した状態の分解斜視図である。 （Ａ）乃至（Ｄ）は、第１の実施の形態の圧電振動アクチュエータの平面図、正面図、底面図及び右側面図である。 ケース本体内に圧電振動アクチュエータの取付状態を示している図である。

以下、図面を参照して本発明の圧電振動アクチュエータの実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態の圧電振動アクチュエータ１を電子腕時計のような電子機器のケース本体３から離した状態の分解斜視図を示している。また図２（Ａ）乃至（Ｄ）は、実施の形態の圧電振動アクチュエータ１の平面図、正面図、底面図及び右側面図を示している。そして図３は、ケース本体３内に圧電振動アクチュエータ１の取付状態を示している。本実施の形態の圧電振動アクチュエータ１は、厚み方向の寸法が、１０ｍｍ以下の電子機器のケース本体３内に配置されて振動をケース本体３に伝達するように使用する。圧電振動アクチュエータ１は、一端が固定された振動板５と、振動板５に設けられた圧電振動素子７と、振動板５の他端に設けられた錘９とを備えている。このケース本体３を含むケースは、底壁部３１と、該底壁部３１から起立する周壁部３３と、底壁部３１と対向する対向壁部（図示せず）とからなる。振動板５は可撓性のある金属板により形成されており、例えばリードフレーム等に用いられる鉄ニッケル合金からなる金属板を用いることができる。振動板５は、圧電振動素子７が接着剤を介して接合される本体５Ａと、本体５Ａと直交する方向に延びて錘９が固定される錘固定部５Ｂとから構成される。本体５Ａの一端が、ケース本体３に固定される。錘固定部５Ｂは、円弧形状を有している。錘９は、錘固定部５Ｂに接着剤を用いて接合されている。

圧電振動素子７は、圧電素子としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた４層構造のバイモルフ型圧電振動素子である。なお振動板５が、圧電振動素子７の一方の入力電極を外部に引き出す接続線を構成している。また圧電振動素子７の他方の入力電極は、図示しないフレキシブル基板等を利用して外部に引き出される。圧電振動素子７は、振動板５の本体５Ａの一端（錘固定部５Ｂとは反対側の端部）を節にして、振動板５を１次または２次の共振振動させるように構成されている。なお本願明細書では、振動板５の一端から他端に向かう方向を第１の方向Ｘと定義し、第１の方向Ｘと直交し且つ圧電振動素子７が配置された振動板５の面と直交する方向を第２の方向Ｙと定義し、第１及び第２の方向Ｘ及びＹと直交する方向を第３の方向Ｚと定義する。

また錘９は、タングステン、真鍮等の密度の高い金属により形成されている。すなわち錘９（第１乃至第３の錘部分）は、振動板５よりも比重が大きい金属により形成されている。このようにすると錘の重量を大きくして、振動をより大きなものとすることができる錘９は、振動板５に対して第３の方向Ｚの一方側に位置する第１の錘部分９Ａと振動板５に対して前記一方側とは逆の他方側に位置する第２の錘部分９Ｂと、第１の錘部分９Ａと第２の錘部分９Ｃとを連結する第３の錘部分９Ｃとを一体に備えている。第１の錘部分９Ａ、第２の錘部分９Ｃ及び第３の錘部分９Ｃの部分は、それぞれ振動板５の錘固定部５Ｂに接合される部分の厚みが、その他の部分の厚みよりも厚く形成されている。その結果、図２（Ｂ）に示されるように、振動板５の本体５Ａと錘９の第３の錘部分９Ｃとの間には、隙間ｇが形成されている。第１の錘部分９Ａ及び第２の錘部分９Ｂのケース本体３の周壁部３３と対向する外縁部は、周壁部３３に沿う円弧形状を有している。第１の錘部分９Ａ及び第２の錘部分９Ｂの形状をこのようにすると、ケースの内部空間の有効利用を図ることができる。

振動板５の本体５Ａの一端に設けられた孔５Ｃは取付ネジが通る孔である。振動板５は、この孔５Ｃを利用して、ケース本体３の周壁部及び底壁部から延びる被固定部３５にネジ止めされる。振動板５の本体５Ａの一端が被固定部３５に固定された状態で、錘９と底壁部３１との間に僅かな間隙が形成されており、また振動板５と図示しない対向壁部との間にも間隙が形成されている。本実施の形態では、面積の大きな第１及び第２の錘部分９Ａ及び９Ｂが、振動板５の両側に位置するため、圧電振動アクチュエータ１を薄型化することが可能になっており、しかも錘９の重量を増大することを可能にしている。したがって圧電振動アクチュエータ１の設置スペースが、ケース本体３のように厚み寸法に比べて横方向の寸法が大きい形状を有している場合において、本実施の形態の圧電振動アクチュエータ１は大きな振動を振動板５の被固定部３５を介してケース本体３に伝達することが可能になる。

なお上記実施の形態では、振動板と錘とは別体に構成されているが、振動板と錘とを一体に形成してもよいのはもちろんである。このようにすると、製造が容易でしかも、部品点数を減少させることができて、圧電振動アクチュエータを安価に製造できるようになる。

本発明によれば、圧電振動アクチュエータを薄型化することができ、しかも錘の重量を増大することが可能になる。したがって圧電振動アクチュエータの設置スペースが、厚み寸法に比べて横方向の寸法が大きい形状を有している場合において、本発明の圧電振動アクチュエータは大きな振動を振動板の被固定部に伝達することが可能になる。

１ 圧電振動アクチュエータ
３ ケース本体
５ 振動板
７ 圧電振動素子
９ 錘

Claims (7)

1. 電子機器のケース内に配置されて振動をケースに伝達する圧電振動アクチュエータであって、
   前記ケースは、底壁部と、該底壁部から起立する周壁部と、前記底壁部と対向する対向壁部とからなり、
   一端が前記ケースの前記周壁部または前記底壁部に固定され前記底壁部及び前記対向壁部との間に間隔をあけて配置された振動板と、
   前記振動板に設けられた圧電振動素子と、
   前記振動板の他端に設けられた錘とを備えてなる圧電振動アクチュエータであって、
   前記一端から前記他端に向かう方向を第１の方向と定義し、前記第１の方向と直交し且つ前記圧電振動素子が配置された前記振動板の面と直交する方向を第２の方向と定義し、前記第１及び第２の方向と直交する方向を第３の方向と定義したときに、前記錘は前記振動板に対して前記第３の方向の一方側に位置する第１の錘部分と、前記振動板に対して前記一方側とは逆の他方側に位置する第２の錘部分と、前記振動板と前記第２の方向で対向する第３の錘部分とを備えており、
   前記錘は、前記第３の部分と前記振動板との間に、前記振動板の振動を阻害しない寸法を有する間隙が形成されるように形状が定められており、
   前記第１の錘部分乃至第３の錘部分が一体に形成されている圧電振動アクチュエータ。
2. 前記第１及び第２の錘部分は、重量が等しいかまたは略等しい請求項１に記載の圧電振動アクチュエータ。
3. 前記錘は、前記振動板よりも比重が大きい金属により形成されている請求項１または２に記載の圧電振動アクチュエータ。
4. 前記振動板と前記錘は一体に形成されている請求項１に記載の圧電振動アクチュエータ。
5. 前記錘の重心が、前記振動板の中心よりも前記他端側に位置するように、前記錘の形状が定められている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電振動アクチュエータ。
6. 前記第１の錘部分及び前記第２の錘部分の前記ケースの前記周壁部と対向する外縁部は、前記周壁部に沿う形状を有している請求項１に記載の圧電振動アクチュエータ。
7. 前記電子機器が、使用者の体に装着される時計または携帯端末である請求項１または６に記載の圧電振動アクチュエータ。
   

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