WO2019021815A1 - Vibrating apparatus and method for driving the same - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vibration device in which a piezoelectric vibration element is fixed to an elastic plate such as a metal plate and a method of driving the same.
- Patent Document 1 discloses an example of such a vibration device.
- an elastic plate is used which is bent so as to have a U-shape when the metal plate is viewed from the side.
- the elastic plate has a plate-shaped fixed portion on one side and a plate-shaped vibrating portion on the other side via the bending portion.
- the vibrating device of Patent Document 1 operates as a vibrator.
- Patent Document 2 discloses a piezoelectric vibration sounding device in which a piezoelectric diaphragm is supported by a cantilever. A weight is attached to the tip of the piezoelectric diaphragm.
- This piezoelectric vibration sounding device generates bodily sensation vibration or a buzzer sound by the vibration of the piezoelectric diaphragm.
- a drive voltage of 1 kHz to 10 kHz is applied, the front end of the piezoelectric diaphragm hardly vibrates due to the weight of the weight, and therefore, the state is almost the same as the state supported by the double support. In this state, the piezoelectric diaphragm resonates to generate a buzzer sound.
- Patent Document 1 The vibration device of Patent Document 1 is described as a vibration device that can be miniaturized. However, Patent Document 1 does not describe at all a configuration for generating a sound.
- An object of the present invention is to provide a vibrating device which can easily generate sounds of a plurality of desired frequencies and can be miniaturized.
- Another object of the present invention is to provide a method of driving a vibration device which can easily generate sounds of a plurality of desired frequencies.
- the vibration device is a first elastic member having a first flat plate portion including a tip portion, a connecting portion connected to the first flat plate portion, and a joint portion connected to the connecting portion.
- a second elastic plate including a plate and a second flat plate portion joined to the joint portion of the first elastic plate and facing the first flat plate portion of the first elastic plate;
- a piezoelectric vibrating element provided on a surface of the first flat plate portion of the first elastic plate on the second elastic plate side, and a piezoelectric vibration element attached to the tip end of the first elastic plate
- the first elastic plate is configured to be able to generate sounds of a plurality of types of frequencies by the vibration of the bending mode, and only the first flat plate portion is generated by the bending mode.
- the first elastic plate is at a frequency different from the frequency of the harmonics when vibrating. As it is possible to generate sound by vibrating the music mode, the first flat plate portion and the connecting portion is formed.
- an input signal is externally inputted to the piezoelectric vibration element of the vibration device configured according to the present invention, and the first elasticity is changed by changing the frequency of the input signal.
- the vibrations of the board simultaneously generate sounds of different heights.
- the vibration device of the present invention it is possible to easily generate sounds of a plurality of types of desired frequencies, and to achieve size reduction.
- the driving method of the vibration device of the present invention it is possible to easily generate sounds of a plurality of types of desired frequencies.
- FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a vibration device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a side cross-sectional view of the vibration device according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is an exploded perspective view of the vibration device according to the first embodiment of the present invention.
- Fig.4 (a) is a side view of the piezoelectric vibration element in the 1st Embodiment of this invention
- FIG.4 (b) is a top view of the piezoelectric vibration element in 1st Embodiment.
- FIG. 5 is a view showing the relationship between the frequency of vibration and the sound pressure in the first elastic plate of the vibration device according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a vibration device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a side cross-sectional view of the vibration device according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is an exploded perspective view of the
- FIG. 6 is a schematic view for explaining the first vibration mode in the present invention.
- FIG. 7 is a schematic view for explaining a second vibration mode in the present invention.
- FIG. 8 is a perspective view of a first elastic plate and a second elastic plate in a first modified example of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a perspective view of a first elastic plate and a second elastic plate in a second modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a vibration device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a side sectional view of the vibration device according to the first embodiment.
- FIG. 3 is an exploded perspective view of the vibration device according to the first embodiment.
- the vibration device 1 shown in FIGS. 1 to 3 can be used for a notification function by vibration of a portable electronic device, a notification function by sound, and the like.
- the vibration device 1 has a first elastic plate 2 a.
- the first elastic plate 2a has a first end 2a4 and a second end 2a5.
- the first end 2a4 is a tip in the present invention.
- the direction connecting the first end 2a4 and the second end 2a5 is the longitudinal direction of the first elastic plate 2a.
- the vibration device 1 is configured such that the first elastic plate 2a vibrates in the first vibration mode and the second vibration mode in the bending mode. This makes it possible to easily generate sounds of a plurality of types of frequencies. The details will be described later.
- the vibration device 1 has a second elastic plate 2b connected to the second end 2a5 side of the first elastic plate 2a. More specifically, the first elastic plate 2a has a first bonding portion 2a3 as a bonding portion in the present invention, which is located on the second end 2a5 side. In the first joint portion 2a3, the first elastic plate 2a is joined to the second elastic plate 2b.
- the second elastic plate 2b has a third end 2b4 and a fourth end 2b5.
- the second elastic plate 2b has a second bonding portion 2b3 located on the fourth end 2b5 side.
- the second elastic plate 2b is joined to the first elastic plate 2a at the second joint portion 2b3.
- the direction connecting the third end 2 b 4 and the fourth end 2 b 5 is the longitudinal direction of the second elastic plate 2 b.
- the longitudinal direction of the first elastic plate 2a and the second elastic plate 2b is not limited to the above.
- the first elastic plate 2a is made of SUS304
- the second elastic plate 2b is made of SUS301.
- the first elastic plate 2a and the second elastic plate 2b may be made of other elastic material such as metal or synthetic resin other than the above.
- the first elastic plate 2a and the second elastic plate 2b are preferably made of metal such as stainless steel. Thereby, it is possible to further suppress the reduction in the strength of vibration in the first elastic plate 2a and the second elastic plate 2b.
- the first elastic plate 2a has a first flat plate portion 2a1, a connecting portion 2a2 and the first joint portion 2a3 located between the first end 2a4 and the second end 2a5.
- the first flat plate portion 2a1 is planar.
- the tip of the first flat plate portion 2a1 is located at the first end 2a4.
- the connecting portion 2a2 connects the first flat plate portion 2a1 and the first joint portion 2a3.
- the tip of the first joint 2a3 is located at the second end 2a5.
- the second elastic plate 2b has a second flat plate portion 2b1 located between the third end 2b4 and the fourth end 2b5, and the second bonding portion 2b3.
- the second flat plate portion 2b1 is planar.
- the first flat plate portion 2a1 of the first elastic plate 2a and the second flat plate portion 2b1 of the second elastic plate 2b are opposed to each other.
- the first elastic plate 2a is bent toward the second elastic plate 2b in the connecting portion 2a2.
- the connecting portion 2a2 extends from the first flat plate portion 2a1 toward the second elastic plate 2b.
- the first bonding portion 2a3 extends from the connecting portion 2a2 in a direction away from the first end 2a4.
- the first bonding portion 2a3 has a surface extending in parallel to the second flat plate portion 2b1 of the second elastic plate 2b. In the plane, the first joint portion 2a3 is joined to the second elastic plate 2b.
- the first elastic plate 2a and the second elastic plate 2b are preferably joined by welding. Thereby, the bonding strength can be effectively enhanced.
- the said welding can be performed by irradiation of a laser beam etc., for example.
- joining of the 1st elastic board 2a and the 2nd elastic board 2b is not limited above, For example, you may be fulfilled by the metal for brazing materials, an adhesive agent, etc.
- the connecting portion 2 a 2 is located between the dashed dotted line A and the dashed dotted line B. Both ends of the connecting portion 2a2 are curved. Note that at least one of both end portions of the connection portion 2a2 may be bent so as to have a corner portion.
- the piezoelectric vibrating element 3 is provided on the first flat plate portion 2a1 of the first elastic plate 2a. More specifically, the piezoelectric vibration element 3 is provided on the surface of the first flat plate portion 2a1 on the side of the second elastic plate 2b.
- the piezoelectric vibrating element 3 is fixed to the first elastic plate 2 a using a suitable adhesive such as a thermosetting resin-based adhesive.
- the piezoelectric vibrating element 3 has a rectangular plate shape.
- FIG. 4A is a side view of the piezoelectric vibration element in the first embodiment.
- FIG. 4B is a plan view of the piezoelectric vibration element in the first embodiment.
- the piezoelectric vibrating element 3 has a piezoelectric layer 4.
- the piezoelectric layer 4 has a first main surface 4a and a second main surface 4b opposed to the first main surface 4a.
- the piezoelectric vibrating element 3 is fixed to the first elastic plate from the side of the first main surface 4a.
- the first electrode 5a and the second electrode 5b are provided on the second main surface 4b of the piezoelectric layer 4.
- a third electrode 5c is provided on the first major surface 4a so as to face the first electrode 5a with the piezoelectric layer 4 interposed therebetween.
- the third electrode 5 c is electrically connected to the second electrode 5 b by a via hole electrode or a connection electrode (not shown) via the side surface of the piezoelectric layer 4.
- the piezoelectric layer 4 As a material for forming the piezoelectric layer 4, an appropriate piezoelectric ceramic such as PZT-based ceramic can be used.
- the first electrode 5a, the second electrode 5b and the third electrode 5c are made of an appropriate metal or alloy.
- the configuration of the piezoelectric vibration element 3 is not particularly limited in the present invention.
- the piezoelectric vibrating element 3 expands and contracts in the in-plane direction.
- the first elastic plate 2a shown in FIG. 2 vibrates in the bending mode.
- the vibration of the first elastic plate 2a is transmitted to the second elastic plate 2b via the first bonding portion 2a3.
- the vibration device 1 is mounted from the second elastic plate 2b side.
- the vibration of the vibration device 1 propagates from the second elastic plate 2 b to the outside.
- a mass addition member 8 is attached to the first end 2a4 side of the first elastic plate 2a.
- the first elastic plate 2a is located near the first end 2a4 and has a mounting portion 2a6 to which the mass addition member 8 is attached.
- the mass addition member 8 is welded to the mounting portion 2a6.
- the mass addition member 8 may be joined to the attachment portion 2a6 by, for example, an adhesive.
- the tip mass of the pendulum consisting of the first elastic plate 2a can be increased, and the vibration of the vibration device 1 can be increased.
- the mass addition member 8 can also adjust the resonance frequency of the vibration device 1.
- the mass addition member 8 is made of an appropriate metal, a synthetic material of metal and resin, a ceramic or the like.
- the mass addition member 8 is preferably made of a dense metal such as tungsten because of its high mass addition action.
- a circuit board 6 as a circuit unit is provided on the second flat plate portion 2 b 1 of the second elastic plate 2 b. More specifically, the circuit board 6 is provided on the surface of the second flat plate portion 2b1 on the side of the first elastic plate 2a.
- an appropriate substrate material made of a glass epoxy substrate or a synthetic resin such as polyimide can be used for the circuit board 6.
- the circuit board 6 is provided with at least a part of a drive circuit for supplying power to and driving the piezoelectric vibrating element 3.
- the circuit board 6 is electrically connected to the piezoelectric vibrating element 3 by the flexible printed wiring board 7.
- the flexible printed wiring board 7 is configured using a resin film having flexibility, such as thermosetting polyimide. A conductive adhesive, solder or the like can be used to connect the circuit board 6 and the piezoelectric vibrating element 3 to the flexible printed wiring board 7.
- the flexible printed wiring board 7 has a wiring connecting portion 7 d which connects a portion connected to the circuit board 6 and a portion connected to the piezoelectric vibrating element 3.
- the flexible printed wiring board 7 has external connection parts 7a1 and 7a2.
- the flexible printed wiring board 7 includes a first wiring portion 7b to which the circuit board 6 is connected, a second wiring portion 7c to which the piezoelectric vibrating element 3 is connected, a first wiring portion 7b and a second wiring portion 7c. And the wiring connection portion 7d to be connected.
- the flexible printed wiring board 7 is bent at the wiring connection portion 7 d such that the same main surfaces of the first wiring portion 7 b and the second wiring portion 7 c face each other.
- the circuit portion is not limited to the circuit board 6.
- the circuit portion may form at least a part of a circuit for driving the piezoelectric vibrating element 3.
- the circuit unit may be formed of a wiring element or the like.
- the configuration of connection between the circuit portion and the piezoelectric vibrating element 3 is not particularly limited.
- the circuit portion and the piezoelectric vibrating element 3 may be connected by a lead wire or the like.
- the vibration device 1 may not necessarily have a circuit unit. In this case, the piezoelectric vibration element 3 may be driven by an input signal from the outside.
- the vibration device 1 has a cover member 9.
- the cover member 9 is provided to accommodate the first elastic plate 2 a to which the piezoelectric vibration element 3 and the mass addition member 8 are attached.
- the cover member 9 includes a top plate 9a and a first side surface 9b, a second side surface 9c, and a third side surface 9d, one end of which is connected to the top plate 9a. And a fourth side portion 9e.
- the first side face 9 b and the third side face 9 d face each other.
- the second side surface portion 9c and the fourth side surface portion 9e face each other.
- the first side surface 9b is located on the first end 2a4 side of the first elastic plate 2a.
- the third side surface 9d is located on the second end 2a5 side.
- the cover material 9 does not need to have at least one of the 1st side part 9b and the 3rd side part 9d.
- the cover material 9 is made of an appropriate metal or synthetic resin.
- metal is desirable because of its excellent mechanical strength. More preferably, stainless steel is desirable because of its excellent corrosion resistance.
- the features of this embodiment are as follows. 1)
- the first elastic plate 2a is configured to be able to generate sounds of a plurality of types of frequencies by the vibration of the bending mode. 2) At a frequency different from the frequency of the harmonics when only the first flat plate portion 2a1 vibrates in the bending mode, the first elastic plate 2a can generate sound by vibrating in the bending mode.
- the first flat plate portion 2a1 and the connecting portion 2a2 are configured. More specifically, the first elastic plate 2a is configured to vibrate in the first vibration mode and the second vibration mode in the bending mode. As a result, sounds of a plurality of desired frequencies can be easily generated, and miniaturization can be promoted. This is explained below.
- FIG. 5 is a view showing the relationship between the frequency of vibration and the sound pressure in the first elastic plate of the vibration device according to the first embodiment.
- the sound pressure is high at 2 kHz and 4 kHz.
- the first elastic plate is configured to be able to adjust the resonance frequency in the first vibration mode and the resonance frequency in the second vibration mode.
- the resonant frequency in the first vibration mode is 2 kHz.
- the resonant frequency in the second vibration mode is 4 kHz.
- FIG. 6 is a schematic view for explaining the first vibration mode.
- FIG. 7 is a schematic view for explaining the second vibration mode. 6 and 7, the vibration mode is schematically shown by integrating the first elastic plate and the mass addition member.
- the fundamental mode in this embodiment refers to the fundamental mode of the first elastic plate to which a mass addition member is added.
- the first vibration mode is a vibration mode in which only the first flat plate portion 2a1 of the first elastic plate 2a bends and vibrates.
- the first elastic plate 2a generates sound by harmonics by vibrating in the first vibration mode.
- the connecting portion 2a2 hardly vibrates.
- the first elastic plate 2a vibrates only in the first vibration mode, it is difficult to set both 2 kHz and its doubled 4 kHz as the resonance frequency, for example.
- the first flat plate portion 2a1 and the connecting portion 2a2 of the first elastic plate 2a are configured so as to be able to vibrate also in the second vibration mode shown in FIG.
- the second vibration mode is a vibration mode in which the connecting portion 2a2 is bent and vibrated in addition to the first flat plate portion 2a1.
- the resonant frequency in the second vibration mode is different from the resonant frequency in the first vibration mode.
- the first elastic plate 2a can generate a sound by vibrating in the second vibration mode even at a frequency different from the frequency at which the sound can be generated in the first vibration mode.
- the dimension along the direction in which each portion of the first elastic plate 2a extends is taken as the length of each portion.
- the resonance frequency of the second vibration mode can be lowered as the length of the connecting portion 2a2 is increased.
- the resonance frequency of the second vibration mode can be lowered as the thickness of the connecting portion 2a2 is reduced.
- the resonance frequency of the second vibration mode can be easily adjusted by the connecting portion 2a2.
- the resonance frequency of the second vibration mode may be adjusted to a frequency other than an integral multiple of the resonance frequency of the first vibration mode. That is, in the present invention, the frequency different from the frequency of the harmonic in the case where only the first flat plate portion vibrates in the bending mode may be a frequency other than the multiple of the fundamental mode in the bending mode.
- the length and thickness of the first flat plate portion 2a1 of the first elastic plate 2a and the connecting portion 2a2 may be adjusted. Therefore, it is possible to easily generate sounds of a plurality of types of desired frequencies. In addition, since it is not necessary to provide a resonance space in which sound resonates in order to perform frequency adjustment, miniaturization can be promoted.
- frequencies other than 2 kHz and 4 kHz also cause the sound pressure to increase.
- sound can be generated by vibration at a plurality of types of frequencies other than the frequency of the multiple of the fundamental mode. Therefore, various notification functions can be performed.
- a notification function by vibration can also be performed.
- a node of vibration be located at the attachment portion 2a6 in vibration of the first elastic plate 2a that generates sound.
- the node of the vibration in the vibration of the first elastic plate 2a at 2 kHz in the first vibration mode, it is preferable that the node of the vibration be located at the attachment portion 2a6.
- a node of the vibration in the vibration of the first elastic plate 2a at 4 kHz in the second vibration mode, it is preferable that a node of the vibration be located at the attachment portion 2a6.
- the first flat plate portion 2a1 of the first elastic plate 2a and the second flat plate portion 2b1 of the second elastic plate 2b face each other. Thereby, the miniaturization of the vibration device 1 can be effectively promoted.
- the vibration device 1 since the vibration device 1 includes the mass addition member 8 attached to the attachment portion 2a6 of the first elastic plate 2a, the vibration of the vibration device 1 can be increased. Therefore, the size of the vibration device 1 required for suitably performing the notification function can be reduced, and the miniaturization of the vibration device 1 can be further advanced.
- the mass addition member 8 of the present embodiment has a first main surface 8A located on the first elastic plate 2a side and a second main surface located on the second elastic plate 2b side. And 8B.
- the first major surface 8A of the mass addition member 8 has a step-like shape. More specifically, the first main surface 8A includes a third flat plate portion 8a, a fourth flat plate portion 8b, and a fifth flat plate portion 8c which are connected with each other via a step.
- the mass addition member 8 is attached to the attachment portion 2a6 of the first elastic plate 2a in the fourth flat plate portion 8b. More specifically, in the first elastic plate 2a, the first end 2a4 is disposed near the step. The fourth flat plate portion 8b and the fifth flat plate portion 8c are also connected via another step. The tip of the piezoelectric vibrating element 3 is disposed near the other step. In the present embodiment, the flexible printed wiring board 7 is stacked on the piezoelectric vibrating element 3 so as to reach the above-described tip end of the piezoelectric vibrating element 3.
- the height of the step between the third flat plate portion 8a and the fourth flat plate portion 8b is equal to the thickness of the first flat plate portion 2a1 of the first elastic plate 2a.
- the height of the step between the fourth flat plate portion 8 b and the fifth flat plate portion 8 c is equal to the total thickness of the piezoelectric vibrating element 3 and the flexible printed wiring board 7.
- the third flat plate portion 8a is an inclined surface. At least a part of the second main surface 8B is also an inclined surface. Thereby, as the distance from the first end 2a4 of the first elastic plate 2a is increased, the thickness of the mass addition member 8 (the first main surface 8A of the mass addition member 8 and the second main surface 8B of the mass addition member 8) Distance with) is getting thinner. As a result, when the first elastic plate 2 a vibrates, the mass addition member 8 hardly collides with the second elastic plate 2 b and the top plate portion 9 a of the cover member 9. Therefore, the miniaturization can be promoted and the vibration can be increased.
- the shape of the mass addition member 8 is not limited to the above.
- the flexible printed wiring board 7 has an external connection portion 7 a 1 and an external connection portion 7 a 2 electrically connected to the outside.
- the external connection portion 7 a 1 and the external connection portion 7 a 2 protrude sideward than the second elastic plate 2 b and the cover member 9. Therefore, electrical connection with the outside can be easily performed.
- the form of the electrical connection with the exterior in the vibration apparatus 1 is not limited above.
- the piezoelectric vibration element 3 is driven by the circuit board 6 shown in FIG.
- the circuit board 6 is configured to change the frequency of the input signal input to the piezoelectric vibrating element 3.
- sounds of different heights can be generated simultaneously or continuously by the vibration of the first elastic plate 2a, and the notification function and the like can be diversified.
- the vibration apparatus 1 can generate the sound of multiple types of frequency including 2 kHz and 4 kHz. Therefore, the combination of sounds of different heights can be diversified, and the notification function and the like can be further diversified. Note that the timing of generating a sound and the strength of the sound may be changed by the circuit board 6.
- an input signal is inputted from the outside to the piezoelectric vibration element 3 and the frequency of the input signal is changed to generate sounds of different heights according to the vibration of the first elastic plate 2a. May be generated simultaneously.
- a driving method of the vibration device of the present invention a driving method may be employed in which sounds of different heights are continuously generated by changing the frequency of an input signal from the outside. Note that the timing of generating a sound and the strength of the sound may be changed by inputting an input signal from the outside. According to this driving method, it is possible to easily generate sounds of a plurality of desired frequencies. Even when the vibration device 1 does not have the circuit board 6 or when the circuit substrate 6 does not input an input signal for the vibration device 1 to generate a sound to the piezoelectric vibration element 3, the notification function etc. are diversified. be able to.
- the flexural rigidity of the second elastic plate 2b shown in FIG. 2 is preferably higher than the flexural rigidity of the first elastic plate 2a.
- bending rigidity means the property which shows the difficulty of performing bending deformation of an object, when force is added to an object. High bending stiffness means that bending deformation is difficult.
- the second elastic plate 2b since the second elastic plate 2b has higher bending rigidity than the first elastic plate 2a, the second elastic plate 2b is not easily bent by the vibration of the first elastic plate 2a. Therefore, the intensity of the vibration propagated to the second elastic plate 2b is not easily attenuated. Therefore, even if the thickness and size of the device are reduced, the reduction in vibration intensity is unlikely to occur, and the notification function by the vibration can be suitably performed.
- the thickness of the second elastic plate 2b is thicker than the thickness of the first elastic plate 2a. Furthermore, the material of the second elastic plate 2b has higher bending rigidity than the material of the first elastic plate 2a. Thereby, the bending rigidity of the 2nd elastic board 2b is higher than the bending rigidity of the 1st elastic board 2a.
- the first elastic plate 2a and the second elastic plate 2b may be made of the same material.
- the bending rigidity of the second elastic plate 2b can be made higher than the bending rigidity of the first elastic plate 2a by making the thickness or the like different.
- the thicknesses of the first elastic plate 2a and the second elastic plate 2b may be the same.
- the bending rigidity of the second elastic plate 2b can be made higher than the bending rigidity of the first elastic plate 2a by changing the material or the like.
- the portion where the first elastic plate 2a and the second elastic plate 2b are joined is the second end 2a5 of the first elastic plate 2a and the fourth end 2b5 of the second elastic plate 2b. It is preferable to include at least one of them. Thereby, miniaturization of the vibration device 1 can be promoted. However, as in the present embodiment, it is more preferable that the portion to which the first elastic plate 2a and the second elastic plate 2b are joined includes both the second end 2a5 and the fourth end 2b5. preferable. Thereby, the miniaturization of the vibration device 1 can be further advanced.
- vibration devices according to first and second modified examples of the first embodiment are shown.
- the vibration devices according to the first and second modifications similarly to the vibration device 1 of the first embodiment, sounds of a plurality of desired frequencies can be easily generated, and Miniaturization can be promoted.
- FIG.8 and FIG.9 only the structure of the 1st elastic board of a vibrating device and a 2nd elastic board is shown.
- FIG. 8 is a perspective view of a first elastic plate and a second elastic plate in a first modified example of the first embodiment.
- the present modification differs from the first embodiment in that the thickness of the second flat plate portion 12b1 of the second elastic plate 12b is thinner than the thickness of the second bonding portion 12b3. Since the thickness of the second flat plate portion 12b1 is smaller than the thickness of the second bonding portion 12b3, the mass addition member hardly collides with the second elastic plate 12b during vibration. Therefore, it is hard to produce the fall of the intensity of vibration accompanying size reduction and thickness reduction.
- FIG. 9 is a perspective view of a first elastic plate and a second elastic plate in a second modified example of the first embodiment.
- the present modification differs from the first embodiment in that in the first elastic plate 22a, the first bonding portion 22a3 extends from the connecting portion 22a2 in a direction approaching the first end 22a4. More specifically, the first bonding portion 22a3 has a surface extending parallel to the second flat plate portion 2b1 of the second elastic plate 2b. The first bonding portion 22a3 is bonded to the second elastic plate 2b at the surface. The first bonding portion 22a3 has a portion overlapping the first flat plate portion 22a1 in plan view. Therefore, the miniaturization of the vibration device can be promoted.
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Abstract
所望とする複数種の周波数の音を容易に発生させることができ、かつ小型化を進めることができる、振動装置を提供する。 振動装置1は、第1の平板部2a1と、第1の連結部2a2と、接合部2a3とを有する第1の性板2aと、接合部2a3に接合されており、第1の平板部2a1に対向している第2の平板部2b1を有する第2の弾性板2bと、第1の弾性板2aの第1の平板部2a1に設けられた圧電振動素子3と、第1の弾性板2aに取り付けられた質量付加部材8とを備える。第1の弾性板2aが屈曲モードの振動により複数種の周波数の音を発生させることができるように構成されており、第1の平板部2a1のみが屈曲モードにより振動する場合の高調波の周波数とは異なる周波数において、第1の弾性板2aが屈曲モードにより振動することによって音を発生させることができるように、第1の平板部2a1及び連結部2a2が構成されている。Provided is a vibrating device that can easily generate sounds of a plurality of desired frequencies and can be miniaturized. The vibration device 1 is joined to the first sex plate 2a having the first flat plate portion 2a1, the first connecting portion 2a2 and the joining portion 2a3, and the joining portion 2a3, and the first flat plate portion 2a1 A second elastic plate 2b having a second flat plate portion 2b1 opposed to each other, a piezoelectric vibration element 3 provided on the first flat plate portion 2a1 of the first elastic plate 2a, and the first elastic plate 2a And a mass addition member 8 attached to the The first elastic plate 2a is configured to be able to generate sounds of a plurality of types of frequencies by the vibration of the bending mode, and the frequency of harmonics when only the first flat plate portion 2a1 vibrates in the bending mode The first flat plate portion 2a1 and the connecting portion 2a2 are configured such that sound can be generated by the vibration of the first elastic plate 2a in the bending mode at a frequency different from that of the first flat plate portion 2a1.
Description
本発明は、金属板などの弾性板に圧電振動素子が固定されている振動装置及びその駆動方法に関する。 The present invention relates to a vibration device in which a piezoelectric vibration element is fixed to an elastic plate such as a metal plate and a method of driving the same.
従来、着信を報知する目的などに用いられる振動装置として、種々の振動装置が提案されている。下記の特許文献1には、このような振動装置の一例が開示されている。特許文献1に記載の振動装置では、金属板を側面から見てU字状の形状となるように曲げ加工された、弾性板が用いられている。この弾性板は、屈曲部を介して一方側が板状の固定部、他方側が板状の振動部とされている。特許文献1の振動装置はバイブレータとして動作する。
Conventionally, various vibrating devices have been proposed as vibrating devices used for the purpose of notifying an incoming call.
下記の特許文献2には、圧電振動板が片持ち梁で支持された圧電振動発音装置が開示されている。圧電振動板の先端には錘が取り付けられている。この圧電振動発音装置は、圧電振動板の振動により、体感振動やブザー音を発生させる。1kHz~10kHzの駆動電圧を印加した場合には、錘の重さにより圧電振動板の先端はほぼ振動しないため、両持ちにより支持された状態とほぼ同じ状態となる。この状態において圧電振動板が共振し、ブザー音を発生させる。
近年、振動装置の小型化が求められている。特許文献1の振動装置は、小型化を進め得る振動装置として記載されている。しかしながら、特許文献1には、音を発生させる構成については何ら記載されていない。
In recent years, downsizing of the vibration device has been required. The vibration device of
他方、特許文献2に記載のような圧電振動板を有する圧電振動発音装置では、圧電振動板の基本モードやその高調波の周波数における振動により音を発生させることが考えられる。ここで、圧電振動発音装置においては、2kHzや4kHzの音を発生させることを求められることが多い。しかしながら、従来の圧電振動発音装置などにおいては、基本モードの3倍波や5倍波などの周波数を共振周波数とすることはできたが、上記のような特定の倍数以外の周波数を共振周波数とすることは困難であった。そのため、2kHz及び4kHzの音を1つの圧電振動発音装置により発生させることは困難であった。上記要求を満たす場合、例えば、音を共鳴させる共鳴空間に工夫が施されたケースなどを別途用意する必要があった。上記のようなケースを用いる場合、小型化は困難となる。
On the other hand, in a piezoelectric vibration sounding device having a piezoelectric diaphragm as described in
本発明の目的は、所望とする複数種の周波数の音を容易に発生させることができ、かつ小型化を進めることができる、振動装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vibrating device which can easily generate sounds of a plurality of desired frequencies and can be miniaturized.
本発明の他の目的は、所望とする複数種の周波数の音を容易に発生させることができる、振動装置の駆動方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method of driving a vibration device which can easily generate sounds of a plurality of desired frequencies.
本発明に係る振動装置は、先端部を含む第1の平板部と、前記第1の平板部に連なっている連結部と、前記連結部に連なっている接合部と、を有する第1の弾性板と、前記第1の弾性板の前記接合部に接合されており、前記第1の弾性板の前記第1の平板部に対向している第2の平板部を有する第2の弾性板と、前記第1の弾性板の前記第1の平板部における前記第2の弾性板側の面に設けられている圧電振動素子と、前記第1の弾性板の前記先端部側に取り付けられている質量付加部材とを備え、前記第1の弾性板が、屈曲モードの振動により複数種の周波数の音を発生させることができるように構成されており、前記第1の平板部のみが屈曲モードにより振動する場合の高調波の周波数とは異なる周波数において、前記第1の弾性板が屈曲モードにより振動することによって音を発生させることができるように、前記第1の平板部及び前記連結部が構成されている。 The vibration device according to the present invention is a first elastic member having a first flat plate portion including a tip portion, a connecting portion connected to the first flat plate portion, and a joint portion connected to the connecting portion. A second elastic plate including a plate and a second flat plate portion joined to the joint portion of the first elastic plate and facing the first flat plate portion of the first elastic plate; A piezoelectric vibrating element provided on a surface of the first flat plate portion of the first elastic plate on the second elastic plate side, and a piezoelectric vibration element attached to the tip end of the first elastic plate And a mass addition member, wherein the first elastic plate is configured to be able to generate sounds of a plurality of types of frequencies by the vibration of the bending mode, and only the first flat plate portion is generated by the bending mode. The first elastic plate is at a frequency different from the frequency of the harmonics when vibrating. As it is possible to generate sound by vibrating the music mode, the first flat plate portion and the connecting portion is formed.
本発明に係る振動装置の駆動方法では、本発明に従い構成された振動装置の前記圧電振動素子に、外部から入力信号を入力し、該入力信号の周波数を変化させることにより、前記第1の弾性板の振動によって異なる高さの音を同時に発生させる。 In the method of driving a vibration device according to the present invention, an input signal is externally inputted to the piezoelectric vibration element of the vibration device configured according to the present invention, and the first elasticity is changed by changing the frequency of the input signal. The vibrations of the board simultaneously generate sounds of different heights.
本発明に係る振動装置によれば、所望とする複数種の周波数の音を容易に発生させることができ、かつ小型化を進めることができる。 According to the vibration device of the present invention, it is possible to easily generate sounds of a plurality of types of desired frequencies, and to achieve size reduction.
本発明に係る振動装置の駆動方法によれば、所望とする複数種の周波数の音を容易に発生させることができる。 According to the driving method of the vibration device of the present invention, it is possible to easily generate sounds of a plurality of types of desired frequencies.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。 It is to be noted that each embodiment described in the present specification is illustrative, and that partial replacement or combination of configurations is possible between different embodiments.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る振動装置の外観を示す斜視図である。図2は、第1の実施形態に係る振動装置の側面断面図である。図3は、第1の実施形態に係る振動装置の分解斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a vibration device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side sectional view of the vibration device according to the first embodiment. FIG. 3 is an exploded perspective view of the vibration device according to the first embodiment.
図1~図3に示す振動装置1は、携帯型電子機器の振動による報知機能や音による報知機能などに用いることができる。図2に示すように、振動装置1は、第1の弾性板2aを有する。第1の弾性板2aは、第1の端部2a4及び第2の端部2a5を有する。なお、第1の端部2a4は本発明における先端部である。本実施形態では、平面視において、第1の端部2a4と第2の端部2a5とを結ぶ方向が、第1の弾性板2aの長手方向である。
The
本実施形態の振動装置1は、第1の弾性板2aが、屈曲モードにおける第1の振動モード及び第2の振動モードによって振動するように構成されている。これにより、複数種の周波数の音を容易に発生させることができる。なお、詳細は後述する。
The
振動装置1は、第1の弾性板2aの第2の端部2a5側に接続されている第2の弾性板2bを有する。より具体的には、第1の弾性板2aは、第2の端部2a5側に位置している、本発明における接合部としての第1の接合部2a3を有する。第1の接合部2a3において、第1の弾性板2aは第2の弾性板2bに接合されている。
The
第2の弾性板2bは、第3の端部2b4及び第4の端部2b5を有する。第2の弾性板2bは、第4の端部2b5側に位置している第2の接合部2b3を有する。第2の弾性板2bは、第2の接合部2b3において第1の弾性板2aに接合されている。本実施形態では、第3の端部2b4と第4の端部2b5とを結ぶ方向が、第2の弾性板2bの長手方向である。なお、第1の弾性板2a及び第2の弾性板2bにおける長手方向は上記に限定されない。
The second
本実施形態では、第1の弾性板2aはSUS304からなり、第2の弾性板2bはSUS301からなる。なお、第1の弾性板2a及び第2の弾性板2bは、上記以外の金属や合成樹脂などの、弾性を有する他の材料からなっていてもよい。もっとも、本実施形態のように、第1の弾性板2a及び第2の弾性板2bはステンレス鋼などの金属からなることが好ましい。それによって、第1の弾性板2a及び第2の弾性板2bにおける、振動の強度の低下をより一層抑制することができる。
In the present embodiment, the first
第1の弾性板2aは、第1の端部2a4及び第2の端部2a5の間に位置している第1の平板部2a1、連結部2a2及び上記第1の接合部2a3を有する。第1の平板部2a1は平面状である。第1の平板部2a1の先端部が上記第1の端部2a4に位置する。連結部2a2は、第1の平板部2a1と第1の接合部2a3とを接続している。第1の接合部2a3の先端部が第2の端部2a5に位置する。
The first
他方、第2の弾性板2bは、第3の端部2b4及び第4の端部2b5の間に位置している第2の平板部2b1と、上記第2の接合部2b3とを有する。第2の平板部2b1は平面状である。第1の弾性板2aの第1の平板部2a1と、第2の弾性板2bの第2の平板部2b1とは対向している。
On the other hand, the second
第1の弾性板2aは、連結部2a2において、第2の弾性板2b側に曲がっている。第1の弾性板2aにおいては、連結部2a2が第1の平板部2a1から第2の弾性板2b側に向かって延びている。第1の接合部2a3は、第1の端部2a4から遠ざかる方向に、連結部2a2から延びている。第1の接合部2a3は、第2の弾性板2bの第2の平板部2b1に平行に延びている面を有する。該面において、第1の接合部2a3は第2の弾性板2bに接合されている。第1の弾性板2aと第2の弾性板2bとは、溶接により接合されていることが好ましい。それによって、接合強度を効果的に高めることができる。
The first
上記溶接は、例えば、レーザー光の照射などにより行うことができる。なお、第1の弾性板2a及び第2の弾性板2bの接合は、上記には限定されず、例えば、ろう材用金属や接着剤などにより果たされていてもよい。
The said welding can be performed by irradiation of a laser beam etc., for example. In addition, joining of the 1st
図2に示すように、連結部2a2は、一点鎖線A及び一点鎖線Bの間に位置する。連結部2a2の両端部は湾曲している。なお、連結部2a2の両端部の内の少なくとも一方が、角部を有するように屈曲していてもよい。
As shown in FIG. 2, the connecting
第1の弾性板2aの第1の平板部2a1に、圧電振動素子3が設けられている。より具体的には、第1の平板部2a1における第2の弾性板2b側の面に圧電振動素子3が設けられている。圧電振動素子3は、熱硬化性樹脂系接着剤などの適宜の接着剤を用いて第1の弾性板2aに固定されている。圧電振動素子3は、矩形板状の形状を有する。
The piezoelectric vibrating
図4(a)は、第1の実施形態における圧電振動素子の側面図である。図4(b)は、第1の実施形態における圧電振動素子の平面図である。 FIG. 4A is a side view of the piezoelectric vibration element in the first embodiment. FIG. 4B is a plan view of the piezoelectric vibration element in the first embodiment.
図4(a)に示すように、圧電振動素子3は、圧電体層4を有する。圧電体層4は、第1の主面4aと、第1の主面4aと対向している第2の主面4bとを有する。圧電振動素子3は、第1の主面4a側から第1の弾性板に固定されている。
As shown in FIG. 4A, the piezoelectric vibrating
図4(b)中の破線で示すように、圧電体層4の第2の主面4b上に、第1の電極5aと第2の電極5bとが設けられている。図4(a)に示すように、第1の電極5aと圧電体層4を介して対向するように、第3の電極5cが第1の主面4a上に設けられている。第3の電極5cは、ビアホール電極または圧電体層4の側面を経由した接続電極(図示せず)により、第2の電極5bに電気的に接続されている。
As indicated by the broken line in FIG. 4B, the
圧電体層4を構成する材料としては、PZT系セラミックスのような適宜の圧電セラミックスを用いることができる。第1の電極5a、第2の電極5b及び第3の電極5cは、適宜の金属もしくは合金からなる。もっとも、本発明において圧電振動素子3の構成は特に限定されない。
As a material for forming the
圧電振動素子3の第1の電極5a及び第3の電極5c間に交流電界を印加することにより、圧電振動素子3が面内方向に伸縮する。それに伴って、図2に示す第1の弾性板2aは屈曲モードにより振動する。第1の弾性板2aの振動は、第1の接合部2a3を介して第2の弾性板2bに伝搬する。ここで、振動装置1は、第2の弾性板2b側から搭載される。振動装置1の振動は、第2の弾性板2bから外部に伝搬する。第1の弾性板2aの振動の周波数を、人が振動を感知し得る周波数とすることにより、振動による報知機能などが果たされる。他方、第1の弾性板2aの振動の周波数を、可聴域の周波数とすることにより、人が感知し得る音を発生させることができ、音による報知機能などが果たされる。
By applying an alternating electric field between the
図2に示すように、第1の弾性板2aの第1の端部2a4側には、質量付加部材8が取り付けられている。なお、第1の弾性板2aは、第1の端部2a4付近に位置しており、質量付加部材8が取り付けられている取り付け部2a6を有する。本実施形態においては、質量付加部材8は取り付け部2a6に溶接されている。なお、質量付加部材8は、例えば、接着剤などにより取り付け部2a6に接合されていてもよい。
As shown in FIG. 2, a
質量付加部材8を加えることで、第1の弾性板2aからなる振り子の先端質量を大きくし、振動装置1の振動を大きくすることができる。質量付加部材8により、振動装置1の共振周波数を調整することもできる。質量付加部材8は、適宜の金属または、金属と樹脂の合成材料、セラミックスなどからなる。好ましくは、質量付加作用が高いため、質量付加部材8はタングステンなどの密度の高い金属からなることが望ましい。
By adding the
図2及び図3に示すように、回路部としての回路基板6が、第2の弾性板2bの第2の平板部2b1に設けられている。より具体的には、回路基板6は、第2の平板部2b1における第1の弾性板2a側の面上に設けられている。回路基板6には、ガラスエポキシ基板やポリイミドなどの合成樹脂からなる適宜の基板材料を用いることができる。この回路基板6には、上記圧電振動素子3に給電し、駆動するための駆動回路の少なくとも一部が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
回路基板6は、圧電振動素子3に、フレキシブルプリント配線板7により電気的に接続されている。フレキシブルプリント配線板7は、熱硬化性ポリイミドなどの柔軟性を有する樹脂フィルムを用いて構成されている。回路基板6及び圧電振動素子3と、フレキシブルプリント配線板7との接続には、導電性接着剤や、半田などを用いることができる。フレキシブルプリント配線板7は、回路基板6に接続されている部分と圧電振動素子3に接続されている部分とを連結している配線連結部7dを有する。ここで、フレキシブルプリント配線板7は、外部接続部7a1,7a2を有する。さらに、フレキシブルプリント配線板7は、回路基板6が接続される第1配線部7bと、圧電振動素子3が接続される第2配線部7cと、第1配線部7b及び第2配線部7cを接続する上記配線連結部7dとを有する。第1配線部7bと第2配線部7cとの同一主面が対向するように、フレキシブルプリント配線板7は、配線連結部7dにおいて折り曲げられている。
The
なお、回路部は回路基板6には限定されない。回路部は、圧電振動素子3を駆動するための回路の少なくとも一部を形成していればよい。例えば、回路部は、配線エレメントなどからなっていてもよい。また、回路部と圧電振動素子3との接続の構成も特に限定されない。例えば、リード線などにより回路部と圧電振動素子3とが接続されていてもよい。振動装置1は、回路部を必ずしも有しなくともよい。この場合には、外部からの入力信号により圧電振動素子3を駆動させればよい。
The circuit portion is not limited to the
振動装置1は、カバー材9を有する。カバー材9は、圧電振動素子3及び質量付加部材8が取り付けられた第1の弾性板2aを収納するように設けられている。
The
図1に示すように、カバー材9は、天板部9aと、天板部9aに一方端が連ねられている第1の側面部9b、第2の側面部9c、第3の側面部9d及び第4の側面部9eとを有する。第1の側面部9bと第3の側面部9dとは互いに対向し合っている。第2の側面部9cと第4の側面部9eとは互いに対向し合っている。
As shown in FIG. 1, the
第1の側面部9bは第1の弾性板2aの第1の端部2a4側に位置している。第3の側面部9dは第2の端部2a5側に位置している。なお、カバー材9は、第1の側面部9b及び第3の側面部9dの内の少なくとも一方を有していなくともよい。
The
カバー材9は、適宜の金属もしくは合成樹脂からなる。好ましくは、機械的強度に優れているため、金属が望ましい。より好ましくは、防錆性に優れているためステンレス鋼が望ましい。
The
本実施形態の特徴は、以下の点にある。1)第1の弾性板2aが、屈曲モードの振動により複数種の周波数の音を発生させることができるように構成されている。2)第1の平板部2a1のみが屈曲モードにより振動する場合の高調波の周波数とは異なる周波数において、第1の弾性板2aが屈曲モードにより振動することによって音を発生させることができるように、第1の平板部2a1及び連結部2a2が構成されている。より具体的には、第1の弾性板2aは、屈曲モードにおける上記第1の振動モード及び上記第2の振動モードにより振動するように構成されている。それによって、所望とする複数種の周波数の音を容易に発生させることができ、かつ小型化を進めることができる。これを以下において説明する。
The features of this embodiment are as follows. 1) The first
上述したように、従来、振動装置においては、基本モードの3倍波や5倍波などの、特定の倍数以外の周波数を共振周波数とすることは困難であった。そのため、2kHz及び4kHzの音を1つの振動装置によって発生させることは困難であった。 As described above, conventionally, in the vibration device, it has been difficult to use a frequency other than a specific multiple, such as the third or fifth harmonic of the fundamental mode, as the resonance frequency. Therefore, it was difficult to generate sounds of 2 kHz and 4 kHz by one vibration device.
図5は、第1の実施形態に係る振動装置の第1の弾性板における振動の周波数と音圧との関係を示す図である。 FIG. 5 is a view showing the relationship between the frequency of vibration and the sound pressure in the first elastic plate of the vibration device according to the first embodiment.
本実施形態においては、図5に示すように、2kHz及び4kHzにおいて音圧が高いことがわかる。第1の弾性板は、第1の振動モードにおける共振周波数及び第2の振動モードにおける共振周波数をそれぞれ調整できるように構成されている。第1の振動モードにおける共振周波数は2kHzである。第2の振動モードにおける共振周波数は4kHzである。それによって、本実施形態では、1つの振動装置1により2kHz及び4kHzの音を発生させることができる。このように、第1の振動モードにおける共振周波数及び第2の振動モードにおける共振周波数をそれぞれ調整することにより、所望とする複数種の周波数の音を発生させることができる。下記の図6及び図7を用いて、第1の振動モード及び第2の振動モードの詳細を説明する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, it can be seen that the sound pressure is high at 2 kHz and 4 kHz. The first elastic plate is configured to be able to adjust the resonance frequency in the first vibration mode and the resonance frequency in the second vibration mode. The resonant frequency in the first vibration mode is 2 kHz. The resonant frequency in the second vibration mode is 4 kHz. Thereby, in the present embodiment, it is possible to generate sounds of 2 kHz and 4 kHz by one
図6は、第1の振動モードを説明するための模式図である。図7は、第2の振動モードを説明するための模式図である。なお、図6及び図7においては、第1の弾性板と質量付加部材とを一体として模式的に振動モードを示している。本実施形態における基本モードとは、質量付加部材を加えた第1の弾性板の基本モードをいう。 FIG. 6 is a schematic view for explaining the first vibration mode. FIG. 7 is a schematic view for explaining the second vibration mode. 6 and 7, the vibration mode is schematically shown by integrating the first elastic plate and the mass addition member. The fundamental mode in this embodiment refers to the fundamental mode of the first elastic plate to which a mass addition member is added.
図6に示すように、第1の振動モードは、第1の弾性板2aにおける第1の平板部2a1のみが屈曲振動する振動モードである。第1の弾性板2aは、第1の振動モードにより振動することによって、高調波により音を発生させる。第1の振動モードにおいては、連結部2a2はほぼ振動しない。第1の弾性板2aが第1の振動モードのみによって振動する場合には、例えば、2kHzと、その2倍である4kHzとを両方とも共振周波数とすることは困難である。
As shown in FIG. 6, the first vibration mode is a vibration mode in which only the first flat plate portion 2a1 of the first
本実施形態においては、図7に示す第2の振動モードによっても振動することができるように、第1の弾性板2aの第1の平板部2a1及び連結部2a2が構成されている。第2の振動モードは、第1の平板部2a1に加えて連結部2a2も屈曲振動する振動モードである。第2の振動モードにおける共振周波数は、第1の振動モードにおける共振周波数と異なる。このように、第1の弾性板2aは、第1の振動モードにより音を発生し得る周波数とは異なる周波数においても、第2の振動モードにより振動することによって音を発生させることができる。
In the present embodiment, the first flat plate portion 2a1 and the connecting portion 2a2 of the first
ここで、第1の弾性板2aの各部分が延びる方向に沿う寸法を各部分の長さとする。連結部2a2の長さを長くするほど、第2の振動モードの共振周波数を低くすることができる。他方、連結部2a2の厚みを薄くするほど、第2の振動モードの共振周波数を低くすることができる。このように、連結部2a2により、第2の振動モードの共振周波数を容易に調整することができる。なお、第2の振動モードの共振周波数を、第1の振動モードの共振周波数の整数倍以外の周波数に調整することもできる。すなわち、本発明においては、第1の平板部のみが屈曲モードにより振動する場合の高調波の周波数とは異なる周波数が、屈曲モードにおける基本モードの倍数の周波数以外の周波数であってもよい。
Here, the dimension along the direction in which each portion of the first
本実施形態においては、所望の周波数の音を発生させるために、第1の弾性板2aの第1の平板部2a1及び連結部2a2の長さ及び厚みを調整すればよい。よって、所望とする複数種の周波数の音を容易に発生させることができる。加えて、周波数調整を行うための、音が共鳴する共鳴空間を設けることを要しないため、小型化を進めることができる。
In the present embodiment, in order to generate sound of a desired frequency, the length and thickness of the first flat plate portion 2a1 of the first
ところで、図5に示すように、2kHz及び4kHz以外においても、音圧が高くなる周波数が存在することがわかる。このように、本実施形態においては、基本モードの倍数の周波数以外の複数種の周波数における振動により音を発生させることができる。よって、多様な報知機能を果たすことができる。 By the way, as shown in FIG. 5, it can be seen that frequencies other than 2 kHz and 4 kHz also cause the sound pressure to increase. Thus, in the present embodiment, sound can be generated by vibration at a plurality of types of frequencies other than the frequency of the multiple of the fundamental mode. Therefore, various notification functions can be performed.
なお、本実施形態の振動装置1においては、例えば、第1の弾性板2aを250Hzにおいて屈曲モードにより振動させることによって、振動による報知機能も果たすことができる。
In addition, in the
図6に示すように、音を発生させる第1の弾性板2aの振動において、振動の節が取り付け部2a6に位置することが好ましい。例えば、本実施形態においては、第1の振動モードよる2kHzにおける第1の弾性板2aの振動において、振動の節が取り付け部2a6に位置していることが好ましい。同様に、図7に示すように、第2の振動モードによる4kHzにおける第1の弾性板2aの振動において、振動の節が取り付け部2a6に位置していることが好ましい。それによって、質量付加部材8が取り付け部2a6から剥離し難く、振動装置1の信頼性を高めることができる。
As shown in FIG. 6, in vibration of the first
図2に示すように、第1の弾性板2aの第1の平板部2a1及び第2の弾性板2bの第2の平板部2b1は互いに対向し合っている。それによって、振動装置1の小型化を効果的に進めることができる。加えて、振動装置1は、第1の弾性板2aの取り付け部2a6に取り付けられている質量付加部材8を有するため、振動装置1の振動を大きくすることができる。よって、報知機能を好適に果たすために要する振動装置1の大きさを小さくすることができ、振動装置1の小型化をより一層進めることができる。
As shown in FIG. 2, the first flat plate portion 2a1 of the first
ここで、本実施形態の質量付加部材8は、第1の弾性板2a側に位置している第1の主面8Aと、第2の弾性板2b側に位置している第2の主面8Bとを有する。質量付加部材8の第1の主面8Aは、階段状の形状を有する。より具体的には、上記第1の主面8Aは、段差を介して連ねられている第3の平板部8a、第4の平板部8b及び第5の平板部8cを有する。
Here, the
質量付加部材8は、第4の平板部8bにおいて、第1の弾性板2aの取り付け部2a6に取り付けられている。より具体的には、第1の弾性板2aは、上記段差近くに第1の端部2a4が配置されている。第4の平板部8bと第5の平板部8cも、別の段差を介して連ねられている。圧電振動素子3の先端部が上記別の段差近くに配置されている。なお、本実施形態においては、圧電振動素子3の上記先端部に至るように、圧電振動素子3にフレキシブルプリント配線板7が積層されている。
The
第3の平板部8aと第4の平板部8bとの段差の高さは、第1の弾性板2aの第1の平板部2a1の厚みと同等とされている。第4の平板部8bと第5の平板部8cとの段差の高さは、圧電振動素子3及びフレキシブルプリント配線板7の厚みの合計と同等とされている。それによって、振動装置1の小型化をより一層進めることができる。
The height of the step between the third
第3の平板部8aは傾斜面となっている。第2の主面8Bも、少なくとも一部が傾斜面となっている。それによって、第1の弾性板2aの第1の端部2a4から遠ざかるにつれて、質量付加部材8の厚み(質量付加部材8の第1の主面8Aと質量付加部材8の第2の主面8Bとの距離)が薄くなっている。これにより、第1の弾性板2aの振動に際し、質量付加部材8が第2の弾性板2b及びカバー材9の天板部9aに衝突し難い。よって、小型化を進め、かつ振動を大きくすることができる。なお、質量付加部材8の形状は上記に限定されない。
The third
図1に示すように、フレキシブルプリント配線板7は、外部に電気的に接続される外部接続部7a1及び外部接続部7a2を有する。外部接続部7a1及び外部接続部7a2は、第2の弾性板2b及びカバー材9よりも側方にはみ出している。よって、外部との電気的接続を容易に行うことができる。なお、振動装置1における外部との電気的接続の形態は上記に限定されない。
As shown in FIG. 1, the flexible printed
本実施形態においては、上述したように、図2に示す回路基板6により圧電振動素子3が駆動される。回路基板6は、圧電振動素子3に入力する入力信号の周波数を変化させるように構成されている。それによって、第1の弾性板2aの振動によって異なる高さの音を同時に、または連続して発生させることができ、報知機能などを多様化することができる。なお、振動装置1は、2kHz及び4kHzを含む複数種の周波数の音を発生させることができる。よって、異なる高さの音の組み合わせを多様化することができ、報知機能などをより一層多様化することができる。なお、回路基板6により、音を発生させるタイミングや音の強弱を変化させてもよい。
In the present embodiment, as described above, the
本発明の振動装置の駆動方法としては、圧電振動素子3に、外部から入力信号を入力し、該入力信号の周波数を変化させることにより、第1の弾性板2aの振動によって異なる高さの音を同時に発生させる駆動方法であってもよい。また、本発明の振動装置の駆動方法として、外部からの入力信号の周波数を変化させることにより、異なる高さの音を連続して発生させる駆動方法であってもよい。なお、外部から入力信号を入力することにより、音を発生させるタイミングや音の強弱を変化させてもよい。この駆動方法によれば、所望とする複数種の周波数の音を容易に発生させることができる。振動装置1が回路基板6を有しない場合や、振動装置1が音を発生させるための入力信号を回路基板6が圧電振動素子3に入力しない場合であっても、報知機能などを多様化することができる。
In the method of driving the vibration device according to the present invention, an input signal is inputted from the outside to the
図2に示す第2の弾性板2bの曲げ剛性は、第1の弾性板2aの曲げ剛性よりも高いことが好ましい。なお、曲げ剛性とは、物体に力が加わったとき、物体の曲げ変形のし難さを示す性質をいう。曲げ剛性が高いとは、曲げ変形し難いことをいう。本実施形態では、第2の弾性板2bの方が第1の弾性板2aよりも曲げ剛性が高いため、第2の弾性板2bは第1の弾性板2aの振動により屈曲し難い。そのため、第2の弾性板2bに伝搬した振動の強度が減衰し難い。従って、薄型化及び小型化を進めても、振動の強度の低下が生じ難く、振動による報知機能を好適に果たすことができる。
The flexural rigidity of the second
本実施形態では、第2の弾性板2bの厚みは第1の弾性板2aの厚みよりも厚い。さらに、第2の弾性板2bの材料は、第1の弾性板2aの材料よりも曲げ剛性が高い。これにより、第2の弾性板2bの曲げ剛性は、第1の弾性板2aの曲げ剛性よりも高い。
In the present embodiment, the thickness of the second
第1の弾性板2a及び第2の弾性板2bは同じ材料からなっていてもよい。この場合には、厚みなどを異ならせることにより、第2の弾性板2bの曲げ剛性を第1の弾性板2aの曲げ剛性よりも高くすることができる。あるいは、第1の弾性板2a及び第2の弾性板2bの厚みが同じであってもよい。この場合には、材料などを異ならせることにより、第2の弾性板2bの曲げ剛性を第1の弾性板2aの曲げ剛性よりも高くすることができる。
The first
第1の弾性板2aと第2の弾性板2bとが接合されている部分が、第1の弾性板2aの第2の端部2a5及び第2の弾性板2bの第4の端部2b5の内の少なくとも一方を含むことが好ましい。それによって、振動装置1の小型化を進めることができる。もっとも、本実施形態のように、第1の弾性板2a及び第2の弾性板2bが接合されている部分が、第2の端部2a5及び第4の端部2b5の両方を含むことがより好ましい。それによって、振動装置1の小型化をより一層進めることができる。
The portion where the first
下記の図8及び図9において、第1の実施形態の第1の変形例及び第2の変形例に係る振動装置を示す。第1の変形例及び第2の変形例に係る振動装置においては、第1の実施形態の振動装置1と同様に、所望とする複数種の周波数の音を容易に発生させることができ、かつ小型化を進めることができる。なお、図8及び図9では、振動装置の第1の弾性板及び第2の弾性板の構成のみを示す。
In the following FIGS. 8 and 9, vibration devices according to first and second modified examples of the first embodiment are shown. In the vibration devices according to the first and second modifications, similarly to the
図8は、第1の実施形態の第1の変形例における第1の弾性板及び第2の弾性板の斜視図である。 FIG. 8 is a perspective view of a first elastic plate and a second elastic plate in a first modified example of the first embodiment.
本変形例は、第2の弾性板12bの第2の平板部12b1の厚みが、第2の接合部12b3の厚みよりも薄い点において、第1の実施形態と異なる。第2の平板部12b1の厚みは第2の接合部12b3の厚みよりも薄いため、振動に際し、質量付加部材が第2の弾性板12bに、より一層衝突し難い。従って、小型化及び薄型化に伴う振動の強度の低下が生じ難い。
The present modification differs from the first embodiment in that the thickness of the second flat plate portion 12b1 of the second
図9は、第1の実施形態の第2の変形例における第1の弾性板及び第2の弾性板の斜視図である。 FIG. 9 is a perspective view of a first elastic plate and a second elastic plate in a second modified example of the first embodiment.
本変形例は、第1の弾性板22aにおいて、連結部22a2から、第1の接合部22a3が第1の端部22a4に近づく方向に延びている点で、第1の実施形態と異なる。より具体的には、第1の接合部22a3は、第2の弾性板2bの第2の平板部2b1に平行に延びている面を有する。第1の接合部22a3は、該面において第2の弾性板2bに接合されている。第1の接合部22a3は、平面視において、第1の平板部22a1と重なっている部分を有する。よって、振動装置の小型化を進めることができる。
The present modification differs from the first embodiment in that in the first
1…振動装置
2a…第1の弾性板
2a1…第1の平板部
2a2…連結部
2a3…第1の接合部
2a4,2a5…第1,第2の端部
2a6…取り付け部
2b…第2の弾性板
2b1…第2の平板部
2b3…第2の接合部
2b4,2b5…第3,第4の端部
3…圧電振動素子
4…圧電体層
4a,4b…第1,第2の主面
5a~5c…第1~第3の電極
6…回路基板
7…フレキシブルプリント配線板
7a1,7a2…外部接続部
7b,7c…第1,第2配線部
7d…配線連結部
8…質量付加部材
8A,8B…第1,第2の主面
8a~8c…第3~第5の平板部
9…カバー材
9a…天板部
9b~9e…第1~第4の側面部
12b…第2の弾性板
12b1…第2の平板部
12b3…第2の接合部
22a…第1の弾性板
22a1…第1の平板部
22a2…連結部
22a3…第1の接合部
22a4…第1の端部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の弾性板の前記接合部に接合されており、前記第1の弾性板の前記第1の平板部に対向している第2の平板部を有する第2の弾性板と、
前記第1の弾性板の前記第1の平板部における前記第2の弾性板側の面に設けられている圧電振動素子と、
前記第1の弾性板の前記先端部側に取り付けられている質量付加部材と、
を備え、
前記第1の弾性板が、屈曲モードの振動により複数種の周波数の音を発生させることができるように構成されており、
前記第1の平板部のみが屈曲モードにより振動する場合の高調波の周波数とは異なる周波数において、前記第1の弾性板が屈曲モードにより振動することによって音を発生させることができるように、前記第1の平板部及び前記連結部が構成されている、振動装置。 A first elastic plate having a first flat plate portion including a distal end portion, a connecting portion connected to the first flat plate portion, and a joint portion connected to the connecting portion;
A second elastic plate joined to the joint portion of the first elastic plate, and having a second flat plate portion facing the first flat plate portion of the first elastic plate;
A piezoelectric vibrating element provided on a surface on the second elastic plate side of the first flat plate portion of the first elastic plate;
A mass addition member attached to the tip end side of the first elastic plate;
Equipped with
The first elastic plate is configured to be able to generate sounds of a plurality of types of frequencies by the vibration of the bending mode,
The first elastic plate vibrates in the bending mode so that sound can be generated by the vibration in the bending mode at a frequency different from the frequency of the harmonic when the first flat plate portion vibrates in the bending mode. A vibrating device comprising a first flat plate portion and the connecting portion.
前記接合部が、前記先端部から遠ざかる方向に、前記連結部から延びており、前記接合部が、前記第2の弾性板の前記第2の平板部に平行に延びている面を有し、かつ該面において前記第2の弾性板に接合されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の振動装置。 In the first elastic plate, the connection portion extends from the first flat plate portion toward the second elastic plate.
The joint portion extends from the connection portion in a direction away from the tip end, and the joint portion has a surface extending parallel to the second flat plate portion of the second elastic plate. The vibration device according to any one of claims 1 to 4, which is joined to the second elastic plate at the surface.
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