[发明专利]压电致动器及电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用压电元件产生振动的压电致动器以及使用该 压电致动器的电子装置。

背景技术

通常，因为易于操作使得电磁致动器用作诸如扬声器等的声学元 件的驱动源。电磁致动器包括永磁体和语音线圈，并且通过磁体对定 子磁路的作用而产生振动。而电磁场扬声器通过有机膜等的低刚性振 动板的振动产生声音，所述有机膜的低刚性振动板被固定到电磁致动 器的振动部分。

另外，近年来对便携式电话和个人计算机的需求日益增加，与之 相关，对小型且节约功率的致动器的需求也日益增加。但是，由于电 磁致动器在其操作过程中需要对语音线圈施加大电流，所以在节约功 率的能力方面存在问题，并且从结构的观点也不易于减小尺寸和厚度。 此外，为了防止由于从语音线圈泄漏的磁通产生不良影响，当电磁致 动器被应用于电子装置时必须电磁地屏蔽电磁致动器。从这方面看， 电磁致动器不适于用在小型电子装置例如便携式电话中。而且，尺寸 上的减小会使语音线圈由较细电线制成，结果导致电线阻抗的增加也 会烧坏语音线圈。

考虑到上述问题，已经利用诸如压电陶瓷等的压电元件而研发出 压电致动器，其中压电元件具有的特征是尺寸小、重量轻、功率节约 能力以及无磁通泄漏等，当用于驱动源时，该压电致动器作为能够代 替电磁致动器的薄振动部件。压电致动器通过压电元件的运动产生机 械振动，并且包括(例如)被接合到基座上的压电陶瓷元件(简单称 为压电元件)。

将参照图1和图2描述压电致动器的基本构造。图1是示出传统压电 致动器的构造的透视图，图2是示意性地示出图1的压电致动器如何振 动的截面图。

如图1所示，压电致动器550包括：压电元件510，由压电陶瓷制成； 基座524，压电元件510被固定到该基座524上；以及框架状支撑构件 527，用于支撑基座524的外周缘。当将AC电压施加到压电元件510上时， 压电元件510执行膨胀/收缩运动。如图2所示，基座524根据膨胀/收缩 运动而按照凸起模式(由实线表示)变形或者按照凹入模式(由虚线 表示)变形。这样，基座524在附图中沿竖直方向振动，其中接合区域 524a作为固定端部，而基座中心作为腹(belly)。

仅供参考，虽然压电致动器的优点在于尺寸和厚度方面的减小， 但是另一方面，与电磁致动器相比其作为声学元件表现出的性能较差。 这归结于，与电磁致动器相比，压电元件的刚性大并无法提供足够平 均的振幅。换句话讲，这是因为由于致动器具有小的振幅而使声学元 件的声压也被减小。另一方面，JP-61-168971-A和JP-2000-140759-A公 开了这样一种构造，通过变形相对容易的梁来支撑基座的外周缘，以 增加致动器的振幅。

此外，对于相同的效果，JP-2001-17917-A公开了一种用于利用板 簧来提供大振幅的技术，所述板簧通过沿着基座的圆周对其周缘区域 进行切口而形成。JP-2001-339791-A也公开了一种用于加宽频率特性的 技术，即，通过用弯曲支撑构件来将基座外周缘与支撑构件接合起来。

发明内容

但是，在JP-A-61-168971-A、JP-2000-140759-A和JP-2001-17917-A 中描述的压电致动器根本上主要用作包含在便携式电话等中的振动 器，完全没有考虑到用于再现音乐等，像诸如扬声器的声学元件。换 句话说，当它们被用作振动器时，振幅可仅在特定频率上简单地扩展， 而当它们被用作扬声器时，即使它们的频率特性也必须考虑在内。尤 其是，它们必须被构造成在期望频带(例如从1kHz到10kHz)的预定级 或者更高级提供声压。

另一方面，JP-2001-339791-A目的在于在压电陶瓷的厚度方向和径 向方向两个方向上都产生位移，其构造是：用于限制压电陶瓷的基座 与弯曲支撑构件接合在一起。利用这种弯曲支撑构件，可以分散特征 点的应力和衰减比，减小变形并延伸频率特性的波段，但是由于在径 向和厚度方向都出现振动，所以在声音传播方向上振动削弱。为此， 必须构造出提供预定等级的声压级。

当作为声学元件将频率特性考虑其中时，简单地增加致动器的振 幅是不够的，而且希望使得振动方式更加接近图6B中所示的活塞型(在 稍后的描述中将再次详细描述)。

本发明的目的在于提供一种压电致动器和电子装置，该压电致动 器和电子装置能够提供大振幅并能够在宽频带上再现声音。