JPH11244783A

JPH11244783A - 圧電バイブレータ

Info

Publication number: JPH11244783A
Application number: JP10047102A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Nishimura; 道明西村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化、軽量、かつ低コストを維持したまま、
回転振動に近似した振動を発現し得る圧電バイブレータ
を提供する。【解決手段】少なくとも１つの面に圧電体５が接着固定
された長尺状の板ばね１の一端が所定の基材６に固定さ
れ、圧電体５に交流電圧を印加することにより板ばね１
の他端が板ばね１の厚み方向に振動する圧電バイブレー
タにおいて、板ばね１の基材６への取り付けを所定の角
度θをもって固定して、板ばね１の一方の長辺における
振動端３ａから固定端２ａまでの距離Ｌ₁と他方の長辺
における振動端３ｂから固定端２ｂまでの距離Ｌ₂とを
異ならしめることによって、板ばねの厚み方向への曲げ
振動と回転振動を発現できるために、従来の圧電バイブ
レータと殆ど変わらない寸法で体感性の高いバイブ機能
を持ったバイブレータが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、携帯式の電話機、
ポケットベルなどの移動体通信機器の振動呼び出し装置
等に用いられ、体感振動を発して使用者に通話や呼び出
しを知らせるのに好適な圧電バイブレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信機器の小型化等によ
り、携帯電話やポケットベル等が広く普及しつつある。
このような移動体通信機器において、通話や呼び出しの
着信を知らせるための呼び出し方法としては、電子音な
どによる呼び出し音によるものが一般的であるが、呼び
出し音が使用者、およびその周囲に不快感を感じさせる
場合が多いことから、最近では、呼び出し音の代わり
に、機器自体を振動させて、機器を携帯する使用者に振
動を体感させて知らせる方法が採用されつつある。

【０００３】このような振動手段としては、通常、電磁
式バイブレータが使用されている。電磁式バイブレータ
は、電磁モータのシャフトに偏心おもりを接合して構成
され、呼び出し時には、電磁モータのシャフトに設けた
偏心おもりが回転して振動を発生し、これが機器本体を
振動させて使用者に知らせるものである（特開平３―２
７０７７１号公報参照）。

【０００４】しかしながら、電磁式のバイブレータで
は、電磁モータを使用しているため、電磁ノイズが発生
し近辺の電磁環境を悪化させるうえ、コイルに流れる電
流が大きく、連続通話時間や待ち受け時間が短くなった
り、電磁モータにはブラシが使用されており、回転によ
る摩擦により寿命が短く、長期間安定して作動させるこ
とができない等の問題があった。

【０００５】一方、圧電バイブレータは、電磁式バイブ
レータにおける上記の問題の発生がないことから、最近
では、振動手段として、電磁式バイブレータに代えて、
圧電バイブレータが注目されている。

【０００６】そこで，従来の圧電バイブレータを図３に
示した。図３は従来の圧電バイブレータの基本構成を示
す斜視図である。同図において、板ばね１１の固定端１
１ａ近傍の両面には圧電体１２が導電性接着剤等により
接合されており、これによりバイモルフ型の圧電振動子
が形成される。また、板ばね１１の一端１１ａは、パッ
ケージやハウジング等の基材１３に固定され、他端１１
ｂは、自由端を形成し、この自由端には、振動周波数を
１００〜２００Ｈｚに制御すると同時に体感性を高める
ために重り１４が取り付けられている。そして、前記圧
電体１２に交流電圧を印加することにより、板ばね１１
の他端（自由端側）１１ｂを共振周波数付近で板ばねの
厚み方向に振動させるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような圧電振動子を用いたバイブレータでは、振動方向
が、板ばねの厚み方向のみの振動モードのみであること
から、携帯電話の筐体等の基材に伝わる振動も１方向の
振動モードであり、バイブ機能としての体感性は電磁モ
ータの回転運動によって偏心した重心の回転に伴う反力
によって発現する体感性よりも劣ったものであった。

【０００８】基材に対して、複数の振動モードの振動を
伝達する方法としては、筐体内に２つの圧電バイブレー
タを設置して、異なる向きの振動となるように基材に取
り付けるによって回転運動に近似した振動を発現させる
ことは可能であるが、機器の小型化、軽量及び低コスト
を阻害するものであった。

【０００９】従って、本発明は、この小型化、軽量、か
つ低コストを維持したまま、回転振動に類似した振動を
発現し得る圧電バイブレータを提供することを目的とす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的に
対して検討を重ねた結果、少なくとも１つの面に圧電体
が接着固定された長尺状の板ばねの一端が所定の基材に
固定され、前記圧電体に交流電圧を印加することにより
前記板ばねの他端が前記板ばねの厚み方向に振動する圧
電バイブレータにおいて、前記板ばねの２つの長辺にお
ける振動端から固定端までの距離を変えることによっ
て、１方向の曲げによる振動モードを複数方向への振動
モードがからんだ反力として基材を通じて筐体に伝達で
きることを見いだした。

【００１１】

【作用】本発明によれば、かかる構造によれば、圧電バ
イブレータの基材への固体構造のみを変える、例えば、
圧電バイブレータを基材に対して、角度をもって非平行
に固定することにより、１方向の曲げの振動モードと共
に、新たな方向への振動モードが発生し、これらの複数
方向への振動モードが複雑にからんだ振動、言い換えれ
ば、偏心モータの回転振動に類似した振動が発現できる
ことから、サイズ、重量及び製造コストに殆ど影響を与
えることなく、体感性の高い圧電バイブレータを提供で
きる。

【００１２】これにより、１方向の振動のみを反力とし
て筐体に伝えていた場合には、低い体感性しか得られな
かったものが、回転（反転）運動に類似した反力が加わ
り、その結果、本発明の圧電バイブレータを備えた機器
を水平な板の上に置いた場合には、この反力により跳ね
て動きまわるような複雑な振動モードが機器の筐体に伝
達され電磁モータによるバイブ機能の体感性に匹敵した
ものが実現できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の圧電バイブレータ
実施例の概略斜視図（ａ）と、平面図（ｂ）である。本
発明の圧電バイブレータは、基本的には、例えばリン青
銅、コバール等からなる板ばね１の一端側が、所定の支
持体に固定される固定端２を形成しており、他端は固定
されることなく、自由振動可能な振動端３を形成してい
る。また、この振動端３には、小さな形状で体感性が高
い周波数領域、１００−２００Ｈｚで共振するように、
タングステン等の質量の大きな材質からなる重り４が取
り付けられている。

【００１４】そして、板ばね１の上面、下面には、例え
ば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ₃）、チタン酸
鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒ
ＴｉＯ₃）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）等の圧
電セラミックや圧電性結晶等からなる圧電体５が、導電
性接着剤等を介して板ばね１に接合されている。この圧
電体５は、振動が効率良く携帯電話などの筐体に伝わる
ように、出来るだけ固定端２の近く接合される。

【００１５】また、この圧電体５は、圧電セラミック磁
器は電気機械結合係数の大きなものが望ましく、振動特
性をそこなわないように金属片の厚みより薄く加工さ
れ、具体的には、圧電体の厚みは０．１〜０．５ｍｍが
好適であり、０．５ｍｍを超えると、圧電体の剛性が高
くなり、そのため振動の周波数が高く振幅が小さくな
る。０．１ｍｍ未満では圧電体の強度が低下し、また製
造が難しくなる。なお、圧電体は、振動特性を損なわな
い範囲内で板ばね１の上面、下面に圧電体が重なるよう
に設置することが、板ばねを変形しやすくする上から望
ましいが、一方の面のみに形成してもよい。

【００１６】また、上記の圧電バイブレータは、図１に
示すように、板ばね１の固定端２を携帯用機器の筐体等
の基材６にネジ７や接着剤等により強固に取り付けられ
ている。

【００１７】圧電体５の表面には電極８が設けられてお
り、この電極８と導電体である板ばねを介して圧電体５
に、上面と下面の圧電体の各々の変位が逆になるように
共振点付近の周波数の交流電圧を印加することで、板ば
ね１の振動端３が、板ばね１の厚み方向に振動して、そ
の振動が固定端２を経由して、機器の筐体の基材６に伝
達されて機器自体を振動させることができる。

【００１８】本発明の圧電バイブレータにおいては、板
ばね１の一方の長辺における振動端から固定端までの距
離Ｌ₁が、他方の長辺における振動端から固定端までの
距離Ｌ₂が異なることが特徴である。

【００１９】図１の構成によれば、圧電バイブレータ
を、前記板ばねの長手方向に対して、角度θをもって基
材６に取り付けられている。つまり、図１（ｂ）の平面
図において、板ばね１の一方の長辺側の固定端２ａと、
他方の長辺側の固定端２ｂとを結ぶ線分が板ばね１の長
手方向に対して角度θの角度をもって取り付けられてい
る。その結果、板ばね１の一方の長辺における振動端３
ａから、固定端２ａ間距離Ｌ₁と、板ばね１の他方の長
辺における振動端３ｂから、固定端２ｂ間距離Ｌ₂と
が、Ｌ₁＞Ｌ₂の関係となっている。

【００２０】本発明によれば、上記Ｌ₁とＬ₂とをＬ₁
≠Ｌ₂となるように固定することにより、固定端２ａ−
振動端３ａ側長辺における固定端２ａに発生する振動モ
ーメントと、固定端２ｂ−振動端３ｂ側長辺における固
定端２ｂに発生する振動モーメントが異なるために、板
ばね１には、板ばね１の厚み方向への曲げ振動モードに
加え、固定端２ｂ−振動端３ｂ側の短辺付近を軸とする
トルクによる回転振動が発生する。そして、これらの板
ばね１の複雑な振動は、反力として基材６に伝達される
結果、基材６を経由して回転振動モードに近似した振動
を筐体に与えることができるのである。

【００２１】なお、前記板ばね１の一方の長辺側の固定
端２ａと、他方の長辺側の固定端２ｂとを結ぶ線分と、
板ばね１の長手方向との角度θは、前記回転振動を高め
るために、θ＝１０〜３５度であることが望ましい。ま
た、最も効果が上がる角度はこのバイブレータを取り付
けられた基材６の筐体への設置場所によって変化するた
め、それぞれの場合に応じて上記範囲内から選択するの
が望ましい。

【００２２】なお、圧電バイブレータにおいては、板バ
ネ１の基材６への固定は、ネジ止めによるものである
が、その場合、複数箇所でネジ止めすることにより、さ
らに振動エネルギーの固定端２での伝達ロスを低減し、
基材６への振動エネルギーの伝達性を高めることができ
る。

【００２３】また、板ばね１の基材６への固定方法とし
ては、上記ネジ止めによらず、エポキシ樹脂等の熱硬化
性を有する硬化後の剛性が高い接着剤によって固定した
り、適当な固定用の治具に圧入する等周知の方法を採用
できるが、前記板ばね１の固定端２ａ，２ｂを基材６に
対して実質上不動状態に固定することが望ましい。

【００２４】本発明の圧電バイブレータにおいて、板ば
ね１は、高い弾性限界、靭性を持ち、ヤング率が５００
０ｋｇｆ／ｍｍ²以上の材料が望ましく、例えばリン青
銅、バネ鋼、ステンレス鋼等金属、合金が良い。一方、
ヤング率が５０００ｋｇｆ／ｍｍ²未満のプラスチッ
ク、ゴム等の材料は、振動による繰り返し疲労に対する
耐久力がなく板ばねとして適さない。また、板ばねの厚
みは１．０ｍｍ以下とするのが好ましく、それ以上であ
ると振動部の剛性が高くなり、そのため振動の周波数が
高く、振幅が小さくなり、体感性を損ねる場合がある。

【００２５】また、本発明によれば、図２に示すよう
に、板ばね１の固定端２近傍の厚みｔ ₂を、板ばね１の
固定端２を折り曲げ加工したり、剛性を有する板を張り
つける等によって、振動端３側の厚みｔ₁よりも大きく
することによって固定端２近傍での板ばねに発生する歪
みを大きくすることができる結果、強い振動を発生させ
ることができる。

【００２６】上記距離Ｌ₁と距離Ｌ₂との距離を異なら
しめる他の方法としては、固定端２側は変更することな
く、振動端３の先端形状を斜めに形成する等の方法によ
っても、上記と同様な作用が発生するが、板ばね１の振
動端３側では歪が小さいことから、基材６への複雑な振
動モードとして伝達されにくく、図１乃至図３に示した
ように、固定端２側における基材６への固定角度θによ
って調整することが最も望ましい。

【００２７】本発明の構造の圧電バイブレータの基材へ
伝わる振動特性を調べるため、完全に動かない基材に圧
電バイブレータを固定し、基材への固定角θを変えて、
振動端の厚み方向の振動レベルおよび幅方向の振動（反
転振動）レベルを測定した。なお、表１では、固定角θ
を０度の時の厚み方向振動レベルを１００とした時の相
対的レベルを示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示すように、基材に対して角度θを
もって取り付けることにより、厚み方向振動モードのみ
ならず、板ばねの幅方向への振動モードも発現させるこ
とができた。

【００３０】このように、本発明によれば、板ばね１の
基材６への取り付けを所定の角度θをもって固定して、
板ばね１の一方の長辺における振動端から固定端までの
距離と他方の長辺における振動端から固定端までの距離
を変えることによって、板ばねの厚み方向への曲げ振動
と回転振動を発現でき、従来の圧電バイブレータと変わ
らない寸法で体感性の高いバイブ機能を持ったバイブレ
ータが実現できる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の圧電バイブ
レータは、板ばねの一方の長辺における振動端から固定
端までの距離と他方の長辺における振動端から固定端ま
での距離とを異ならしめることによって、板ばねの厚み
方向への曲げ振動モードと回転振動を発現させ、従来の
圧電バイブレータと殆ど変わらない寸法で体感性の高い
バイブ機能を持ったバイブレータが実現でき、携帯電話
などのバイブ機能に用いられる圧電アクチュエータの体
感性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電バイブレータの一実施態様を説明
するための概略斜視図（ａ）と、平面図（ｂ）を示す。

【図２】本発明の圧電バイブレータの他の実施態様を説
明するための概略斜視図を示す。

【図３】従来の圧電バイブレータの概略斜視図である。

【符号の説明】

１板ばね２，２ａ，２ｂ固定端３，３ａ，３ｂ振動端４重り５圧電体６基材７ネジ８電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの面に圧電体が接着固定さ
れた長尺状の板ばねの一端が所定の基材に固定され、前
記圧電体に交流電圧を印加することにより前記板ばねの
他端が前記板ばねの厚み方向に振動する圧電バイブレー
タにおいて、前記板ばねの２つの長辺における振動端か
ら固定端までの距離が異なることを特徴とする圧電バイ
ブレータ。
【請求項２】前記板ばねの長手方向に対して、所定の角
度をもって基材に取り付けられていることを特徴とする
請求項１記載の圧電バイブレータ。