KR20150122677A - 압전 진동 발생 디바이스 - Google Patents

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KR20150122677A
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테츠시 요코에
키요시 아리사와
히로키 하야시
오사무 카와사키
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호쿠리쿠 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

소형화해도 큰 진동을 발생시킬 수 있고, 또한 장수명의 압전 진동 발생 디바이스를 제공한다. 진동판(9)이 대좌(7)에 용접된 양단부와 압전 진동 소자(17) 사이에, 용접에 의해 발생한 응력을 흡수하도록 두께 방향의 한쪽으로 볼록해지고 또한 두께 방향의 다른쪽으로 오목해지는 변형부(19)를 각각 일체로 구비하고 있다. 변형부(19)는 두께 방향으로 절단했을 때의 단면 형상이 원호상 또는 U자상을 나타내고 있다.

Description

압전 진동 발생 디바이스{PIEZOELECTRIC VIBRATION-GENERATING DEVICE}
본 발명은 압전 진동 발생 디바이스에 관한 것이다.
일본 특허 공개 2011-245437호(특허문헌 1)에는 스마트폰이나 휴대 전화 등의 휴대 단말이나 태블릿 단말 등에 사용되고, 표시 화면을 만졌을 때에 표시 화면을 진동시키기 위한 압전 진동 발생 디바이스의 일례가 개시되어 있다. 이 압전 진동 발생 디바이스는 일단이 대좌에 접착제에 의해 고정된 금속제의 한 쌍의 진동판과, 한 쌍의 진동판의 사이에 고정된 추와, 한 쌍의 진동판에 고정된 한 쌍의 압전 진동 소자로 구성되어 있다.
일본 특허 공개 2011-245437호
특허문헌 1에 기재된 압전 진동 발생 디바이스에서는 한 쌍의 진동판의 사이에 추가 고정되어 있기 때문에, 압전 진동 소자의 면적이 작아져서 디바이스를 소형화하면 발생하는 진동을 크게 하는 것에 한계가 있었다. 또한, 한 쌍의 진동판을 대좌에 접착제를 이용하여 접합하고 있기 때문에, 장기간 사용하면 진동판과 대좌의 접합부에 균열이 들어가서 진동 주파수가 바뀌어 버리는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 소형화해도 큰 진동을 발생시킬 수 있고, 또한 장수명의 압전 진동 발생 디바이스를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 양단부가 대좌에 고정된 금속제의 진동판과, 진동판의 두께 방향의 한쪽 면측에 배치되어 진동판에 대하여 고정된 추와, 진동판의 두께 방향의 다른쪽 면 상에 고정된 압전 진동 소자로 이루어지는 압전 진동 디바이스를 개량의 대상으로 한다. 대좌는 금속으로 형성되어 있고, 진동판의 양단부가 대좌에 용접되어 있다. 그리고, 진동판은 대좌에 용접된 양단부와 압전 진동 소자 사이에, 용접에 의해 발생한 응력을 흡수하도록 변형되는 변형부를 각각 일체로 구비하고 있다. 구체적인 변형부는 용접에 의해 발생한 응력을 흡수하도록 진동판의 두께 방향의 한쪽으로 볼록해지고 또한 두께 방향의 다른쪽으로 오목해지는 형상을 갖고 있다. 진동판을 대좌에 용접에 의해 고정하면 진동판과 대좌의 접합부에서 파괴가 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 디바이스의 장수명화가 가능해진다. 용접에 의해 진동판의 양단부와 대좌를 접합하면, 용접시의 열에 의해 진동판에 발생하는 응력으로 진동판이 휘어 진동 주파수가 불규칙해지는 문제가 발생한다. 본 발명에 있어서는 진동판에 설치한 변형부(구체적으로는, 두께 방향의 한쪽으로 볼록해지고 또한 두께 방향의 다른쪽으로 오목해지는 변형부)가 용접에 의해 발생한 응력을 흡수하도록 변형되기 때문에, 진동판이 휠 일이 없어 진동 주파수의 불균형의 발생을 방지할 수 있는 이점이 얻어진다.
구체적인 변형부는 두께 방향으로 절단했을 때의 단면 형상이 원호상 또는 U자상을 나타내고 있어도 좋고, 또한 두께 방향으로 절단했을 때의 단면 형상이 V자상을 나타내고 있어도 좋다.
진동판의 길이 방향으로 측정한 변형부의 길이가 지나치게 길어지면, 진동 주파수가 지나치게 낮아지는 문제가 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해서는, 변형부를 진동판의 길이 방향 및 두께 방향과 직교하는 폭방향의 양측으로 개구되는 형상으로 한다. 이렇게 구성하면 진동판의 길이 방향으로 측정한 변형부의 길이가 지나치게 길어질 일이 없으므로, 진동 주파수를 저하시키지 않고 용접에 의해 발생한 응력을 흡수할 수 있다.
또한, 추는 금속으로 형성할 수 있다. 이 경우, 압전 진동 소자의 길이 방향의 치수는 추를 진동판에 대하여 고정하는 부분의 길이 방향의 치수보다 길게 한다. 그리고, 진동판의 중앙부에는 폭방향에 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 두께 방향의 한쪽으로 연장되는 한 쌍의 협지부를 일체로 형성하고, 한 쌍의 협지부를 추에 용접하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 추의 탈락을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 한 쌍의 협지부로 지지한 상태로 해서, 추를 진동판의 한쪽 면과 접촉하지 않도록 해도 좋다. 이렇게 하면 추를 진동판의 한쪽 면에 직접 고정하는 경우보다 진동판의 진동을 매끈한 것으로 할 수 있고, 또한 압전 진동 소자에 크랙이 들어가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 추를 진동판의 한쪽 면에 고정할 경우에는 진동판의 한쪽 면과 추 사이에 추의 금속 및 진동판보다 연질의 완충재를 배치하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 추의 진동판측의 모서리부로부터 진동판을 통해서 압전 진동 소자에 힘이 가해지는 것을 방지하고, 압전 진동 소자에 크랙이 들어가는 것을 유효하게 방지할 수 있어 디바이스의 장수명화를 도모할 수 있다. 또한, 완충재로서는 실리콘계 접착제나 실리콘 고무를 사용할 수 있다. 또한, 압전 진동 소자를 에폭시계의 접착제에 의해 진동판에 접합하는 것이 바람직하다. 이러한 재료를 사용하면 압전 진동 소자와 진동판 사이의 박리를 방지할 수 있고, 또한 압전 진동 소자에 크랙이 들어가는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 압전 진동 발생 디바이스의 일례의 정면도이다.
도 2는 도 1의 압전 진동 발생 디바이스의 분해 사시도이다.
도 3은 추를 진동판의 한쪽 면에 고정할 경우를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태의 압전 진동 발생 디바이스의 추를 진동판의 한쪽 면에 고정할 경우를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태의 압전 진동 발생 디바이스의 분해 사시도이다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 압전 진동 발생 디바이스의 실시형태에 대하여 설명을 한다. 도 1은 본 발명의 압전 진동 발생 디바이스(1)의 일례의 정면도이다. 또한, 도 1에 있어서 케이스(3)는 단면으로 해서 나타내어져 있다. 도 2는 도 1의 압전 진동 발생 디바이스(1)의 분해 사시도이다. 본 실시형태의 압전 진동 발생 디바이스(1)에서는 가늘고 긴 직사각형상의 베이스(5)의 양단에 한 쌍의 대좌(7)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는 베이스(5) 및 대좌(7)를 스테인리스강에 의해 일체적으로 형성하고 있다. 또한, 베이스(5) 및 대좌(7)는 스테인리스강 이외의 철계 합금으로 구성해도 좋다. 그리고, 한 쌍의 대좌(7)에는 가늘고 긴 직사각형상의 진동판(9)의 양단부가 스폿 용접 또는 저항 용접에 의해 용접되어 있다. 본 실시형태에서는 진동판(9)을 42 앨로이에 의해 형성하고 있다. 진동판(9)의 두께 방향의 한쪽 면측에는 텅스텐 또는 텅스텐 합금제의 추(11)가 배치되어 있다. 추(11)는 가늘고 긴 직육면체형상을 갖고 있다. 진동판(9)의 중앙부에는 진동판(9)의 길이 방향 및 두께 방향과 직교하는 폭방향에 대향하는 한 쌍의 가장자리부에, 두께 방향의 한쪽[추(11)측]으로 연장되는 한 쌍의 협지부(13)를 일체로 구비하고 있다. 한 쌍의 협지부(13)는 2개의 다리부(13A)와 본체(13B)를 구비하고 있고, 2개의 다리부(13A)의 중심이 진동판(9)의 중심과 일치하고 있다. 한 쌍의 협지부(13)의 본체(13B)는 추(11)에 용접되어 있다. 부호 15로 나타낸 부분은 용접부이다. 이와 같이, 용접에 의해 추(11)를 한 쌍의 협지부(13)에 고정하면 추(11)의 탈락을 확실하게 방지할 수 있다. 진동판(9)의 두께 방향의 다른쪽 면 상에는 압전 진동 소자(17)가 고정되어 있다. 압전 진동 소자(17)는 공지의 바이몰프형 압전 진동 소자 또는 유니몰프형 압전 진동 소자이다. 압전 진동 소자(17)의 길이 방향의 치수는 추(11)를 진동판(9)에 대하여 고정하는 부분의 길이 방향의 치수보다 길다.
본 실시형태에서는 진동판(9)이 대좌(7)에 용접된 양단부와 압전 진동 소자(17) 사이에, 용접에 의해 발생한 응력을 흡수하도록 두께 방향의 한쪽으로 볼록해지고 또한 두께 방향의 다른쪽으로 오목해지는 변형부(19)를 각각 일체로 구비하고 있다. 변형부(19)는 두께 방향으로 절단했을 때의 단면 형상이 원호상 또는 U자상을 나타내고 있다. 또한, 변형부(19)는 두께 방향으로 절단했을 때의 단면 형상이 V자상을 나타내고 있어도 좋다. 진동판의 길이 방향으로 측정한 변형부(19)의 길이가 지나치게 길어지면, 디바이스의 진동 주파수가 지나치게 낮아지는 문제가 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해서, 변형부(19)는 진동판(9)의 길이 방향 및 두께 방향과 직교하는 폭방향의 양측으로 개구되는 형상을 갖고 있다. 이렇게 구성하면 진동판의 길이 방향으로 측정한 변형부의 길이가 지나치게 길어질 일이 없으므로, 진동 주파수를 저하시키지 않고, 진동판(9)과 대좌(7)의 용접에 의해 발생한 응력을 변형부(19)가 변형됨으로써 흡수할 수 있다.
본 실시형태에서는 한 쌍의 협지부(13)로 지지한 상태로 하고 있으므로 추(11)가 진동판(9)의 한쪽 면과 추(11) 사이에 공간이 형성되어 있고, 추(11)가 진동판(9)에 접촉하고 있지 않다. 이렇게 하면 추(11)를 진동판(9)의 한쪽 면에 직접 고정하는 경우보다 진동판(9)의 진동을 매끈한 것으로 할 수 있고, 또한 압전 진동 소자(17)에 크랙이 들어가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에서는 도 3에 나타내는 바와 같이 추(11)를 진동판(9)의 한쪽 면에 고정할 수 있다. 이 경우에는 진동판(9)의 한쪽 면과 추(11) 사이에 추(11)의 금속 및 진동판(9)보다 연질의 완충재(21)를 배치한다. 이렇게 하면 추(11)의 진동판(9)측의 모서리부(11A)로부터 진동판(9)을 통해서 압전 진동 소자(17)에 힘이 가해지는 것을 방지하고, 압전 진동 소자(17)에 크랙이 들어가는 것을 유효하게 방지할 수 있어 디바이스의 장수명화를 도모할 수 있다. 또한, 완충재(21)로서 추(11)와 진동판(9)을 접합하는 접착제로서의 예를 들면 실리콘계 접착제를 사용할 수 있다.
또한, 압전 진동 소자(17)는 에폭시계의 접착제에 의해 진동판(9)에 접합하는 것이 바람직하다. 이러한 재료를 사용하면 압전 진동 소자(17)와 진동판(9) 사이의 박리를 방지할 수 있고, 또한 압전 진동 소자(17)에 크랙이 들어가는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 압전 진동 발생 디바이스(1)의 추(11)를 진동판(9)의 한쪽 면에 고정할 경우를 나타내는 도면이다. 이 실시형탸에서도 추(11)를 진동판(9)의 한쪽 면에 고정할 경우에는 진동판(9)의 한쪽 면과 추(11) 사이에 추(11)의 금속 및 진동판(9)보다 연질의 완충재(21')를 배치하고 있다. 도 3에 나타낸 상술의 실시형태와는 달리, 완충재(21')로서 실리콘 고무와 같은 두께가 있는 연질 재료를 사용하고 있다. 또한, 이 완충재(21')는 실리콘계 접착제에 의해 추(11)와 진동판(9)에 각각 접착되어 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태의 압전 진동 발생 디바이스의 분해 사시도이다.
본 실시형태에서는 도 1 및 2에 나타낸 실시형태를 구성하는 부재와 마찬가지의 부재에는 도 1에 붙인 부호와 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 본 실시형태에서는 한 쌍의 협지부(13)는 한개의 다리부(13A')와 본체(13B)를 구비하고 있다. 또한, 한개의 다리부(13A')의 중심이 진동판(9)의 중심과 일치하고 있는 점은 상술의 실시형태와 마찬가지이다. 본 실시형태와 같이, 1개의 다리부(13A')를 채용하면 한 쌍의 협지부의 강도가 강해지므로, 추(11)의 중량의 증가에 대응할 수 있다.
상기 실시형태에서는 변형부(19)가 두께 방향의 한쪽으로 볼록해지고 또한 두께 방향의 다른쪽으로 오목해지는 형상을 갖고 있지만, 변형부(19)의 형상은 용접에 의해 발생한 응력을 흡수하도록 변형되는 것이면 어떤 형상이라도 좋다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의하면, 진동판을 대좌에 용접에 의해 고정했으므로 진동판과 대좌의 접합부에서 파괴가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 디바이스의 장수명화가 가능해진다. 또한, 본 발명에 있어서는 변형부가 용접에 의해 발생한 응력을 흡수하도록 변형되기 때문에, 진동판이 휠 일이 없어 진동 주파수의 불균형의 발생을 방지할 수 있는 이점이 얻어진다.
1 : 압전 진동 발생 장치 3 : 케이스
5 : 베이스 7 : 대좌
9 : 진동판 11 : 추
13 : 협지부 15 : 용접부
17 : 압전 진동 소자 19 : 변형부
21 : 완충재

Claims (11)

  1. 양단부가 대좌에 고정된 금속제의 진동판과,
    상기 진동판의 두께 방향의 한쪽 면측에 위치하여 상기 진동판에 고정된 추와,
    상기 진동판의 두께 방향의 다른쪽 면 상에 고정된 압전 진동 소자로 이루어지는 압전 진동 디바이스로서,
    상기 대좌가 금속으로 이루어지고,
    상기 진동판의 상기 양단부가 상기 대좌에 용접되어 있고,
    상기 진동판은 상기 대좌에 용접된 상기 양단부와 상기 압전 진동 소자 사이에, 상기 용접에 의해 발생한 응력을 흡수하도록 변형되는 변형부를 각각 일체로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형부는 용접에 의해 발생한 응력을 흡수하도록 상기 두께 방향의 한쪽으로 볼록해지고 또한 상기 두께 방향의 다른쪽으로 오목해지는 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 변형부를 상기 두께 방향으로 절단했을 때의 단면 형상은 원호상 또는 U자상을 나타내고 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 변형부를 상기 두께 방향으로 절단했을 때의 단면 형상은 V자상을 나타내고 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변형부는 상기 진동판의 길이 방향 및 상기 두께 방향과 직교하는 폭방향의 양측으로 개구되는 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추는 금속으로 형성되어 있고,
    상기 압전 진동 소자의 상기 길이 방향의 치수는 상기 추의 상기 진동판에 대하여 고정하는 부분의 상기 길이 방향의 치수보다 길고,
    상기 진동판의 중앙부에는 상기 폭방향에 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 상기 두께 방향의 한쪽으로 연장되는 한 쌍의 협지부가 일체로 형성되어 있고,
    상기 한 쌍의 협지부가 상기 추에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 추는 상기 진동판의 상기 한쪽 면과 접촉하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동판의 상기 한쪽 면과 상기 추 사이에 상기 금속 및 상기 진동판보다 연질의 완충재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 완충재는 실리콘계 접착제인 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 완충재는 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 압전 진동 소자는 에폭시계의 접착제에 의해 상기 진동판에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동 발생 디바이스.
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