JP7781652B2 - Vibration device - Google Patents
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Description
本開示は、振動デバイスに関する。 This disclosure relates to a vibration device.
従来の振動デバイスとして、例えば特許文献1に記載の振動デバイスがある。この振動デバイスは、圧電素子と、配線部材とを備えている。圧電素子は、長方形状の主面を有する圧電素体と、主面上に配置された外部電極とを有している。配線部材は、外部電極上に位置し、当該外部電極と電気的に接続されている。配線部材は、圧電素体の主面に直交する方向から見て、主面と重なる長方形状の第1領域を有している。第1領域は、外部電極を覆うように圧電素子に接合された第2領域を含んでいる。直交方向から見て、第2領域は、第1の領域のいずれか一つの角部寄りに配置されている。 An example of a conventional vibration device is the vibration device described in Patent Document 1. This vibration device includes a piezoelectric element and a wiring member. The piezoelectric element has a piezoelectric body with a rectangular main surface and an external electrode arranged on the main surface. The wiring member is located on the external electrode and is electrically connected to the external electrode. When viewed from a direction perpendicular to the main surface of the piezoelectric body, the wiring member has a rectangular first region that overlaps with the main surface. The first region includes a second region that is bonded to the piezoelectric element so as to cover the external electrode. When viewed from the perpendicular direction, the second region is arranged near one of the corners of the first region.
上述のような振動デバイスは、例えばスピーカ、ブザーなどの音響デバイスとして用いられている。このため、用途に応じた特定の周波数帯域での音響特性のフラット化が求められている。 Vibration devices such as those described above are used as acoustic devices such as speakers and buzzers. For this reason, there is a demand for flat acoustic characteristics in specific frequency bands depending on the application.
本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、特定の周波数帯域での音響特性のフラット化を実現できる振動デバイスを提供することを目的とする。 This disclosure has been made to solve the above problem, and aims to provide a vibration device that can achieve flat acoustic characteristics in a specific frequency band.
本開示の一側面に係る振動デバイスは、圧電素子を含む圧電部と、圧電部を保持する筐体と、圧電部に電気的に接続された配線部材と、を備え、筐体は、圧電部を第1面側に保持する保持壁面と、保持壁面によって仕切られた第1面側の第1の空間形成部及び第1面と反対の第2面側の第2の空間形成部と、を有し、第1の空間形成部は、外部に繋がる第1の開口部を有し、第2の空間形成部は、第1の開口部とは独立して外部に繋がる第2の開口部を有している。 A vibration device according to one aspect of the present disclosure comprises a piezoelectric portion including a piezoelectric element, a housing that holds the piezoelectric portion, and a wiring member electrically connected to the piezoelectric portion. The housing has a holding wall that holds the piezoelectric portion on a first surface side, and a first space-forming portion on the first surface side and a second space-forming portion on a second surface side opposite the first surface, which are separated by the holding wall surface. The first space-forming portion has a first opening that connects to the outside, and the second space-forming portion has a second opening that connects to the outside independently of the first opening.
この振動デバイスでは、圧電部が配置された保持壁面での振動を、第1の空間形成部の第1の開口部及び第2の空間形成部の第2の開口部からそれぞれ独立して出力できる。このため、第1の空間形成部及び第2の空間形成部の空間体積、第1の開口部及び第2の開口部の開口形状・開口の向きなどを調整することで、音響特性の調整や出力の指向性を容易に調整できる。したがって、この振動デバイスでは、用途に応じた特定の周波数帯域での音響特性のフラット化を実現できる。 In this vibration device, vibrations on the holding wall surface on which the piezoelectric portion is arranged can be output independently from the first opening of the first space-forming portion and the second opening of the second space-forming portion. Therefore, by adjusting the spatial volume of the first space-forming portion and the second space-forming portion, and the opening shape and orientation of the first opening and the second opening, it is possible to easily adjust the acoustic characteristics and output directivity. Therefore, this vibration device can achieve flattening of acoustic characteristics in specific frequency bands depending on the application.
第2の空間形成部は、保持壁面の法線方向から見て、第1の空間形成部を囲むように形成されていてもよい。この場合、第2の空間形成部の空間体積を十分に確保でき、音響特性の更なるフラット化が図られる。 The second space forming portion may be formed so as to surround the first space forming portion when viewed from the normal direction of the retaining wall surface. In this case, the spatial volume of the second space forming portion can be sufficiently secured, further flattening the acoustic characteristics.
保持壁面は、金属によって構成されていてもよい。この場合、圧電部の振動を第1の空間形成部及び第2の空間形成部に効率的に伝達することができ、音響特性の更なるフラット化が図られる。 The retaining wall surface may be made of metal. In this case, the vibration of the piezoelectric portion can be efficiently transmitted to the first space forming portion and the second space forming portion, further flattening the acoustic characteristics.
第2の空間形成部は、保持壁面と対向する対向壁面を有していてもよい。この場合、圧電部の振動を第2の空間形成部に一層効率的に伝達することができ、音響特性の更なるフラット化が図られる。 The second space forming portion may have an opposing wall surface that faces the holding wall surface. In this case, vibrations from the piezoelectric portion can be transmitted to the second space forming portion more efficiently, further flattening the acoustic characteristics.
対向壁面は、金属によって構成されていてもよい。この場合、圧電部の振動を第2の空間形成部に一層効率的に伝達することができ、音響特性の更なるフラット化が図られる。 The opposing wall surface may be made of metal. In this case, vibrations from the piezoelectric portion can be transmitted to the second space-forming portion more efficiently, resulting in even flatter acoustic characteristics.
筐体は、異なる2つ以上の材料を組み合わせることによって構成されていてもよい。この場合、音響特性の調整が更に容易なものとなる。 The housing may be constructed by combining two or more different materials, making it even easier to adjust the acoustic characteristics.
第2の空間形成部による空間体積は、第1の空間形成部による空間体積以上となっていてもよい。このような構成により、音響特性の更なるフラット化が図られる。 The spatial volume created by the second space forming portion may be equal to or greater than the spatial volume created by the first space forming portion. This configuration further flattens the acoustic characteristics.
第1の開口部と第2の開口部とは、互いに異なる方向に開口していてもよい。これにより、出力の指向性の調整が容易なものとなる。 The first opening and the second opening may open in different directions. This makes it easier to adjust the output directivity.
本開示によれば、特定の周波数帯域での音響特性のフラット化を実現できる。 This disclosure makes it possible to achieve flat acoustic characteristics in specific frequency bands.
以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る振動デバイスの好適な実施形態について詳細に説明する。
[第1実施形態]
Hereinafter, preferred embodiments of a vibration device according to one aspect of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]
図1は、本開示の第1実施形態に係る振動デバイスを示す斜視図である。振動デバイス1Aは、例えばスピーカ、ブザーなどとして用いられる音響デバイスである。振動デバイス1Aは、図1に示すように、圧電部2と、筐体3と、配線部材4とを備えて構成されている。 Figure 1 is a perspective view showing a vibration device according to a first embodiment of the present disclosure. Vibration device 1A is an acoustic device used, for example, as a speaker or buzzer. As shown in Figure 1, vibration device 1A is configured to include a piezoelectric portion 2, a housing 3, and a wiring member 4.
圧電部2は、圧電素子5を含んで構成されている。圧電素子5は、圧電素体及び一対の外部電極を備えている。圧電素子5は、厚さ方向に扁平な直方体形状をなしている。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている形状、角部及び稜線部が丸められている形状も含まれ得る。圧電素体は、複数の圧電体層の積層体によって構成されている。各圧電体層は、圧電セラミックなどの圧電材料によって形成されている。圧電セラミック材料としては、例えば、PZT[Pb(Zr、Ti)O3]、PT(PbTiO3)、PLZT[(Pb,La)(Zr、Ti)O3]、又はチタン酸バリウム(BaTiO3)などが挙げられる。 The piezoelectric unit 2 includes a piezoelectric element 5. The piezoelectric element 5 includes a piezoelectric body and a pair of external electrodes. The piezoelectric element 5 has a rectangular parallelepiped shape that is flat in the thickness direction. The rectangular parallelepiped shape may include a shape in which the corners and ridges are chamfered or a shape in which the corners and ridges are rounded. The piezoelectric body is formed by a laminate of multiple piezoelectric layers. Each piezoelectric layer is formed of a piezoelectric material such as a piezoelectric ceramic. Examples of piezoelectric ceramic materials include PZT [Pb(Zr,Ti) O3 ], PT ( PbTiO3 ), PLZT [(Pb,La)(Zr,Ti) O3 ], and barium titanate ( BaTiO3 ).
各圧電体層は、例えば上述した圧電セラミックを含むセラミックグリーンシートの焼結体によって構成されている。実際の圧電素体では、各圧電体層は、各圧電体層の間の境界が認識できない程度に一体化されている。圧電素体内には、複数の内部電極(不図示)が配置されている。各内部電極は、導電性材料によって形成されている。導電性材料としては、例えばAg、Pd、Ag-Pd合金などが挙げられる。 Each piezoelectric layer is composed of a sintered ceramic green sheet containing, for example, the piezoelectric ceramic described above. In an actual piezoelectric element, the piezoelectric layers are integrated to the extent that the boundaries between the layers are indistinguishable. Multiple internal electrodes (not shown) are arranged within the piezoelectric element. Each internal electrode is made of a conductive material. Examples of conductive materials include Ag, Pd, and Ag-Pd alloys.
圧電部2は、圧電素子5に振動板を組み合わせたものであってもよい。振動板は、例えば金属材料からなる板状の部材である。振動板を構成する金属材料としては、例えばNi-Fe合金、Ni、黄銅、ステンレス鋼などが挙げられる。振動板は、例えば矩形状をなしている。振動板は、圧電素子5の底面(筐体3側の面)側に配置され、例えば接着材、両面テープなどを用いて圧電素子5及び筐体3に固定され得る。 The piezoelectric section 2 may be a combination of a piezoelectric element 5 and a diaphragm. The diaphragm is a plate-shaped member made of, for example, a metal material. Examples of metal materials that can be used to make the diaphragm include Ni-Fe alloy, Ni, brass, and stainless steel. The diaphragm is, for example, rectangular. The diaphragm is placed on the bottom surface (the surface facing the housing 3) of the piezoelectric element 5 and can be fixed to the piezoelectric element 5 and housing 3 using, for example, adhesive, double-sided tape, etc.
筐体3は、圧電部2を保持する部材である。筐体3は、例えば樹脂材料の成型体によって形成され、全体として扁平な直方体形状をなしている。筐体3を構成する樹脂材料としては、例えばABS樹脂、PBT樹脂、PPS樹脂、LCP樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂などが挙げられる。筐体3は、圧電部2を保持する保持壁面11と、保持壁面11の縁部において圧電部2を囲むように設けられた複数の側壁面12とを備えている。 The housing 3 is a member that holds the piezoelectric portion 2. The housing 3 is formed, for example, from a molded body of a resin material, and has an overall flat rectangular parallelepiped shape. Examples of resin materials that can be used to form the housing 3 include ABS resin, PBT resin, PPS resin, LCP resin, acrylic resin, and vinyl chloride resin. The housing 3 has a holding wall surface 11 that holds the piezoelectric portion 2, and multiple side wall surfaces 12 that are arranged around the edges of the holding wall surface 11 to surround the piezoelectric portion 2.
配線部材4は、圧電部2と外部装置とを電気的に接続する部材である。配線部材4は、例えばフレキシブルプリント基板(FPC)である。配線部材4の一端は、圧電素子5の一対の外部電極のそれぞれに電気的に接続されている。配線部材4の一端と圧電素子5の外部電極との接続には、例えば異方導電性接着材を用いることができる。配線部材4の他端(不図示)は、外部装置に電気的に接続されている。 The wiring member 4 is a member that electrically connects the piezoelectric portion 2 to an external device. The wiring member 4 is, for example, a flexible printed circuit (FPC). One end of the wiring member 4 is electrically connected to each of a pair of external electrodes of the piezoelectric element 5. An anisotropic conductive adhesive, for example, can be used to connect one end of the wiring member 4 to the external electrodes of the piezoelectric element 5. The other end of the wiring member 4 (not shown) is electrically connected to an external device.
続いて、図1及び図2を参照し、上述した筐体3の構成及び圧電部2の配置構成について更に詳細に説明する。図2は、図1に示した振動デバイスの断面図である。図2では、説明の便宜上、配線部材4(及び後述の切欠部18)を省略している。 Next, the configuration of the housing 3 and the arrangement of the piezoelectric portion 2 will be described in more detail with reference to Figures 1 and 2. Figure 2 is a cross-sectional view of the vibration device shown in Figure 1. For ease of explanation, the wiring member 4 (and the notch 18 described below) have been omitted from Figure 2.
図1及び図2に示すように、筐体3は、上述した保持壁面11及び側壁面12と、対向壁面13とを備えて構成されている。保持壁面11は、平面視において長方形状をなし、一対の長辺11A,11B及び一対の短辺11C,11Dを有している。保持壁面11は、当該保持壁面11の厚さ方向に、第1面15Aと、第1面15Aの反対側の第2面15Bとを有している。上述した圧電部2は、保持壁面11の第1面15Aに固定されている。 As shown in Figures 1 and 2, the housing 3 is configured to include the above-mentioned holding wall surface 11, side wall surface 12, and opposing wall surface 13. The holding wall surface 11 is rectangular in plan view, with a pair of long sides 11A, 11B and a pair of short sides 11C, 11D. The holding wall surface 11 has, in the thickness direction of the holding wall surface 11, a first surface 15A and a second surface 15B opposite to the first surface 15A. The above-mentioned piezoelectric part 2 is fixed to the first surface 15A of the holding wall surface 11.
本実施形態では、圧電部2は、平面視において、長方形状をなし、一対の長辺2A,2B及び一対の短辺2C,2Dを有している。圧電部2の平面形状は、圧電部2が圧電素子5のみで構成される場合には、圧電素子5の平面形状であり、圧電部2が圧電素子5と振動板とで構成される場合には、振動板の平面形状である。圧電部2は、保持壁面11の第1面15Aの略中央に配置されている。圧電部2の長辺2A,2Bは、保持壁面11の長辺11A,11B側を向いており、圧電部2の短辺2C,2Dは、保持壁面11の短辺11C,1D側を向いている。 In this embodiment, the piezoelectric portion 2 has a rectangular shape in a plan view, with a pair of long sides 2A, 2B and a pair of short sides 2C, 2D. The planar shape of the piezoelectric portion 2 is the planar shape of the piezoelectric element 5 when the piezoelectric portion 2 is composed only of the piezoelectric element 5, and is the planar shape of the diaphragm when the piezoelectric portion 2 is composed of the piezoelectric element 5 and a diaphragm. The piezoelectric portion 2 is disposed approximately in the center of the first surface 15A of the retaining wall surface 11. The long sides 2A, 2B of the piezoelectric portion 2 face the long sides 11A, 11B of the retaining wall surface 11, and the short sides 2C, 2D of the piezoelectric portion 2 face the short sides 11C, 11D of the retaining wall surface 11.
側壁面12は、保持壁面11の一方の長辺11Aの縁部及び一対の短辺11C,11Dの縁部にそれぞれ設けられている。側壁面12は、保持壁面11の第1面15A側の3つの第1の側壁面12Aと、保持壁面11の第2面15B側の3つの第2の側壁面12Bとを有している。3つの第1の側壁面12A及び保持壁面11は、第1面15A側の第1の空間形成部16Aを構成している。3つの第2の側壁面12B、保持壁面11、及び対向壁面13は、第2面15B側の第2の空間形成部16Bを構成している。第1の空間形成部16Aと第2の空間形成部16Bとは、保持壁面11によって仕切られている。 The side wall surfaces 12 are provided on the edge of one long side 11A and the edge of a pair of short sides 11C and 11D of the retaining wall surface 11. The side wall surface 12 has three first side wall surfaces 12A on the first surface 15A side of the retaining wall surface 11 and three second side wall surfaces 12B on the second surface 15B side of the retaining wall surface 11. The three first side wall surfaces 12A and the retaining wall surface 11 form a first space forming portion 16A on the first surface 15A side. The three second side wall surfaces 12B, the retaining wall surface 11, and the opposing wall surface 13 form a second space forming portion 16B on the second surface 15B side. The first space forming portion 16A and the second space forming portion 16B are separated by the retaining wall surface 11.
第1の空間形成部16Aでは、保持壁面11の第1面15Aに保持された圧電部2は、長辺11B側を除く3方向から第1の側壁面12Aで囲まれた状態となっている。保持壁面11の第1面15Aからの第1の側壁面12Aの高さは、圧電部2の厚さよりも大きくなっている。これにより、筐体3には、圧電部2の周囲に一定の体積の振動空間が形成されている。 In the first space forming portion 16A, the piezoelectric part 2 held on the first surface 15A of the holding wall surface 11 is surrounded by the first side wall surface 12A from three directions excluding the long side 11B side. The height of the first side wall surface 12A from the first surface 15A of the holding wall surface 11 is greater than the thickness of the piezoelectric part 2. As a result, a vibration space of a certain volume is formed around the piezoelectric part 2 in the housing 3.
第1の空間形成部16Aは、外部に繋がる第1の開口部S1を有している。第1の開口部S1の形成にあたって、本実施形態では、3つの第1の側壁面12Aの頂面12aに両面テープなどの接合部材が配置される。当該接合部材を介することで、図2に示すように、振動デバイス1Aを外部装置Kに取り付けることができる。この場合、外部装置K側から近い順に、第1の空間形成部16A、第2の空間形成部16Bが配置されることとなる。 The first space forming portion 16A has a first opening S1 that connects to the outside. In this embodiment, to form the first opening S1, a joining member such as double-sided tape is placed on the top surfaces 12a of the three first side wall surfaces 12A. Using this joining member, the vibration device 1A can be attached to an external device K, as shown in FIG. 2. In this case, the first space forming portion 16A and the second space forming portion 16B are arranged in order from closest to the external device K.
振動デバイス1Aを外部装置Kに取り付けた状態では、第1の側壁面12Aの頂面12a側が外部装置Kで塞がれる。これにより、保持壁面11と、保持壁面11の短辺11C,11D側の2つの第1の側壁面12A,12Aと、外部装置Kとによって、保持壁面11の長辺11B側に長方形状の第1の開口部S1が画成される。第1の開口部S1は、振動デバイス1Aを外部装置に取り付けた状態において、圧電部2による振動を外部に取り出す取出口として機能する。 When the vibration device 1A is attached to an external device K, the top surface 12a of the first side wall surface 12A is blocked by the external device K. As a result, a rectangular first opening S1 is defined on the long side 11B of the holding wall surface 11 by the holding wall surface 11, the two first side wall surfaces 12A, 12A on the short sides 11C, 11D of the holding wall surface 11, and the external device K. When the vibration device 1A is attached to an external device, the first opening S1 functions as an outlet for extracting vibrations generated by the piezoelectric portion 2 to the outside.
第1の空間形成部16Aにおいて、保持壁面11の長辺11A側の第1の側壁面12Aの頂面12aには、矩形の切欠部18(図1参照)が設けられている。振動デバイス1Aを外部装置Kに取り付けた状態では、この切欠部18を通すことで配線部材4を筐体3の外部に引き出すことができる。 In the first space forming portion 16A, a rectangular cutout 18 (see Figure 1) is provided on the top surface 12a of the first side wall surface 12A on the long side 11A side of the holding wall surface 11. When the vibration device 1A is attached to an external device K, the wiring member 4 can be pulled out to the outside of the housing 3 by passing it through this cutout 18.
第2の空間形成部16Bでは、圧電部2が配置されない第2面15Bは、長辺11B側を除く3方向から第2の側壁面12Bで囲まれた状態となっている。また、第2の側壁面12Bの頂面側は、対向壁面13によって塞がれている。これにより、筐体3には、圧電部2の周囲の振動空間に対して独立した振動空間が形成されている。すなわち、第2の空間形成部16Bによって形成される振動空間は、第1の空間形成部16Aによって形成される振動空間に対して非連通となっている。 In the second space forming portion 16B, the second surface 15B on which the piezoelectric portion 2 is not disposed is surrounded by the second side wall surface 12B on three sides excluding the long side 11B side. The top side of the second side wall surface 12B is also blocked by the opposing wall surface 13. This creates a vibration space in the housing 3 that is independent of the vibration space around the piezoelectric portion 2. In other words, the vibration space formed by the second space forming portion 16B is not connected to the vibration space formed by the first space forming portion 16A.
本実施形態では、保持壁面11の第2面15Bからの第2の側壁面12Bの高さは、保持壁面11の第1面15Aからの第1の側壁面12Aの高さ以上となっている。したがって、第2の空間形成部16Bによる空間体積(振動空間の体積)は、第1の空間形成部16Aによる空間体積(振動空間の体積)以上となっている。 In this embodiment, the height of the second side wall surface 12B from the second surface 15B of the retaining wall surface 11 is equal to or greater than the height of the first side wall surface 12A from the first surface 15A of the retaining wall surface 11. Therefore, the spatial volume (volume of the vibration space) defined by the second space forming portion 16B is equal to or greater than the spatial volume (volume of the vibration space) defined by the first space forming portion 16A.
第2の空間形成部16Bは、第1の開口部S1とは独立して外部に繋がる第2の開口部S2を有している。第2の開口部S2は、保持壁面11と、保持壁面11の短辺11C,11D側の2つの第2の側壁面12B,12Bと、対向壁面13とによって、保持壁面11の長辺11B側に長方形状に画成されている。第2の開口部S2は、第1の開口部S1とは別に、圧電部2による振動を外部に取り出す取出口として機能する。 The second space forming portion 16B has a second opening S2 that is independent of the first opening S1 and connects to the outside. The second opening S2 is defined in a rectangular shape on the long side 11B side of the holding wall surface 11 by the holding wall surface 11, two second side wall surfaces 12B, 12B on the short side 11C, 11D sides of the holding wall surface 11, and the opposing wall surface 13. The second opening S2 functions as an outlet, separate from the first opening S1, for extracting vibrations generated by the piezoelectric portion 2 to the outside.
以上のような振動デバイス1Aでは、圧電部2が配置された保持壁面11での振動を、第1の空間形成部16Aの第1の開口部S1及び第2の空間形成部16Bの第2の開口部S2からそれぞれ独立して出力できる。このため、第1の空間形成部16A及び第2の空間形成部16Bの空間体積、第1の開口部S1及び第2の開口部S2の開口形状・開口の向きなどを調整することで、音響特性の調整や出力の指向性を容易に調整できる。したがって、振動デバイス1Aでは、用途に応じた特定の周波数帯域での音響特性のフラット化を実現できる。 In the vibration device 1A described above, vibrations on the holding wall surface 11 on which the piezoelectric portion 2 is arranged can be output independently from the first opening S1 of the first space forming portion 16A and the second opening S2 of the second space forming portion 16B. Therefore, by adjusting the spatial volume of the first space forming portion 16A and the second space forming portion 16B, and the opening shape and opening orientation of the first opening S1 and the second opening S2, the acoustic characteristics and output directivity can be easily adjusted. Therefore, the vibration device 1A can achieve flat acoustic characteristics in specific frequency bands depending on the application.
振動デバイス1Aでは、第2の空間形成部16Bは、保持壁面11と対向する対向壁面13を有している。このような対向壁面13の配置により、圧電部2の振動を第2の空間形成部16Bに一層効率的に伝達することができ、音響特性の更なるフラット化が図られる。また、振動デバイス1Aでは、第2の空間形成部16Bによる空間体積は、第1の空間形成部16Aによる空間体積以上となっている。このような構成により、音響特性の更なるフラット化が図られる。
[第2実施形態]
In the vibration device 1A, the second space forming portion 16B has an opposing wall surface 13 that faces the holding wall surface 11. This arrangement of the opposing wall surface 13 allows the vibration of the piezoelectric portion 2 to be transmitted to the second space forming portion 16B more efficiently, thereby further flattening the acoustic characteristics. Furthermore, in the vibration device 1A, the spatial volume of the second space forming portion 16B is equal to or larger than the spatial volume of the first space forming portion 16A. This configuration further flattens the acoustic characteristics.
Second Embodiment
図3は、本開示の第2実施形態に係る振動デバイスの断面図である。図3に示すように、第2実施形態に係る振動デバイス1Bは、第2の空間形成部16Bが、保持壁面11の法線方向から見て、第1の空間形成部16Aを囲むように形成されている点で、第1実施形態と異なっている。 Figure 3 is a cross-sectional view of a vibration device according to a second embodiment of the present disclosure. As shown in Figure 3, the vibration device 1B according to the second embodiment differs from the first embodiment in that the second space forming portion 16B is formed to surround the first space forming portion 16A when viewed from the normal direction of the holding wall surface 11.
具体的には、振動デバイス1Bでは、第2の空間形成部16Bを構成する短辺11C,11D側の2つの第2の側壁面12B,12B間の間隔が、第1の空間形成部16Aを構成する短辺11C,11D側の2つの第1の側壁面12A,12A間の間隔よりも大きくなっている。また、対向壁面13からの第2の側壁面12Bの高さは、第1実施形態における第2の側壁面12Bの高さに、保持壁面11の厚さと第1の側壁面12Aの高さとを加えたものとなっている。この結果、第2の空間形成部16Bによって形成される振動空間は、第1の側壁面12Aと第2の側壁面12Bとの間にも形成され、保持壁面11の短辺11C,11Dを結ぶ方向に第1の空間形成部16Aを挟むように拡張されている。 Specifically, in the vibration device 1B, the distance between the two second side wall surfaces 12B, 12B on the short sides 11C, 11D side that constitute the second space forming portion 16B is greater than the distance between the two first side wall surfaces 12A, 12A on the short sides 11C, 11D side that constitute the first space forming portion 16A. Furthermore, the height of the second side wall surface 12B from the opposing wall surface 13 is the height of the second side wall surface 12B in the first embodiment plus the thickness of the retaining wall surface 11 and the height of the first side wall surface 12A. As a result, the vibration space formed by the second space forming portion 16B is also formed between the first side wall surface 12A and the second side wall surface 12B, and is expanded to sandwich the first space forming portion 16A in the direction connecting the short sides 11C, 11D of the retaining wall surface 11.
このような振動デバイス1Bにおいても、振動デバイス1Aと同様、圧電部2が配置された保持壁面11での振動を、第1の空間形成部16Aの第1の開口部S1及び第2の空間形成部16Bの第2の開口部S2からそれぞれ独立して出力できる。したがって、用途に応じた特定の周波数帯域での音響特性のフラット化を実現できる。また、振動デバイス1Bでは、第2の空間形成部16Bが、保持壁面11の法線方向から見て、第1の空間形成部16Aを囲むように形成されている。このため、第2の空間形成部16Bの空間体積を十分に確保でき、音響特性の更なるフラット化が図られる。
[第3実施形態]
In the vibration device 1B, similar to the vibration device 1A, vibrations at the holding wall surface 11 on which the piezoelectric portion 2 is arranged can be output independently from the first opening S1 of the first space forming portion 16A and the second opening S2 of the second space forming portion 16B. Therefore, it is possible to achieve flattening of acoustic characteristics in a specific frequency band according to the application. Furthermore, in the vibration device 1B, the second space forming portion 16B is formed to surround the first space forming portion 16A when viewed from the normal direction of the holding wall surface 11. Therefore, it is possible to ensure a sufficient spatial volume of the second space forming portion 16B, thereby further flattening of acoustic characteristics.
[Third embodiment]
図4は、本開示の第3実施形態に係る振動デバイスの断面図である。図4に示すように、第3実施形態に係る振動デバイス1Cは、筐体3が異なる2つ以上の材料を組み合わせることによって構成されている点で、第1実施形態と異なっている。 Figure 4 is a cross-sectional view of a vibration device according to a third embodiment of the present disclosure. As shown in Figure 4, the vibration device 1C according to the third embodiment differs from the first embodiment in that the housing 3 is made of a combination of two or more different materials.
より具体的には、振動デバイス1Cでは、保持壁面11及び対向壁面13が金属によって構成され、第1の側壁面12A及び第2の側壁面12Bが樹脂によって構成されている。保持壁面11及び対向壁面13を構成する金属材料としては、例えばステンレス、アルミニウム、42Ni合金などが挙げられる。保持壁面11を構成する金属材料と、対向壁面13を構成する金属材料とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。第1の側壁面12A及び第2の側壁面12Bを構成する樹脂材料としては、第1実施形態と同様に、例えばABS樹脂、PBT樹脂、PPS樹脂、LCP樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂などが挙げられる。第1の側壁面12Aを構成する樹脂材料と、第2の側壁面12Bを構成する樹脂材料とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。 More specifically, in the vibration device 1C, the retaining wall surface 11 and the opposing wall surface 13 are made of metal, and the first side wall surface 12A and the second side wall surface 12B are made of resin. Examples of metal materials that make up the retaining wall surface 11 and the opposing wall surface 13 include stainless steel, aluminum, and 42Ni alloy. The metal material that makes up the retaining wall surface 11 and the metal material that makes up the opposing wall surface 13 may be the same or different. As in the first embodiment, examples of resin materials that make up the first side wall surface 12A and the second side wall surface 12B include ABS resin, PBT resin, PPS resin, LCP resin, acrylic resin, and vinyl chloride resin. The resin material that makes up the first side wall surface 12A and the resin material that makes up the second side wall surface 12B may be the same or different.
このような振動デバイス1Cにおいても、振動デバイス1Aと同様、圧電部2が配置された保持壁面11での振動を、第1の空間形成部16Aの第1の開口部S1及び第2の空間形成部16Bの第2の開口部S2からそれぞれ独立して出力できる。したがって、用途に応じた特定の周波数帯域での音響特性のフラット化を実現できる。 In this vibration device 1C, as in the vibration device 1A, vibrations on the holding wall surface 11 on which the piezoelectric portion 2 is arranged can be output independently from the first opening S1 of the first space forming portion 16A and the second opening S2 of the second space forming portion 16B. Therefore, it is possible to achieve flat acoustic characteristics in a specific frequency band depending on the application.
振動デバイス1Cでは、筐体3が異なる2つ以上の材料を組み合わせることによって構成されている。このため、音響特性の調整が更に容易なものとなる。また、振動デバイス1Cでは、保持壁面11及び対向壁面13が金属によって構成されている。これにより、圧電部2の振動を第2の空間形成部16Bに一層効率的に伝達することができ、音響特性の更なるフラット化が図られる。 In the vibration device 1C, the housing 3 is constructed by combining two or more different materials. This makes it even easier to adjust the acoustic characteristics. Furthermore, in the vibration device 1C, the holding wall surface 11 and the opposing wall surface 13 are constructed from metal. This allows the vibration of the piezoelectric portion 2 to be transmitted to the second space forming portion 16B even more efficiently, further flattening the acoustic characteristics.
なお、図4の例では、保持壁面11及び対向壁面13の双方が金属によって構成されているが、保持壁面11及び対向壁面13の一方が金属によって形成され、他方が樹脂によって形成されていてもよい。また、第1の側壁面12A及び第2の側壁面12Bの少なくとも一方が金属によって形成されていてもよい。
[変形例]
4, both the retaining wall surface 11 and the opposing wall surface 13 are made of metal, but one of the retaining wall surface 11 and the opposing wall surface 13 may be made of metal and the other may be made of resin. Also, at least one of the first side wall surface 12A and the second side wall surface 12B may be made of metal.
[Modification]
本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記各実施形態では、第2の空間形成部16Bによって形成される振動空間は空洞となっているが、当該振動空間に樹脂などの充填材を充填してもよい。充填材を構成する樹脂材料としては、例えばABS樹脂、PBT樹脂、PPS樹脂、LCP樹脂などが挙げられる。充填材を多くした場合には共振周波数が低くなり、充填材を少なくした場合には共振周波数が高くなる。したがって、充填材の充填具合により、音響特性を更に精細に調整することが可能となる。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments. For example, in each of the above-described embodiments, the vibration space formed by the second space forming portion 16B is hollow, but the vibration space may be filled with a filler material such as resin. Examples of resin materials that make up the filler include ABS resin, PBT resin, PPS resin, and LCP resin. Increasing the amount of filler lowers the resonance frequency, and decreasing the amount of filler raises the resonance frequency. Therefore, it is possible to adjust the acoustic characteristics more precisely by adjusting the amount of filler.
上記各実施形態では、第1の開口部S1及び第2の開口部S2がいずれも同方向(保持壁面11の長辺11B側)に開口しているが、第1の開口部S1及び第2の開口部S2は、互いに異なる方向に開口していてもよい。この場合、出力の指向性の調整が容易なものとなる。例えば図5に示すように、第1の開口部S1が保持壁面11の長辺11B側に開口する一方で、第2の開口部S2が保持壁面11の短辺11C側に開口していてもよい。図5の例とは反対に、第2の開口部S2が保持壁面11の短辺11D側に開口していてもよい。
また、例えば図6に示すように、第1の開口部S1が保持壁面11の長辺11B側に開口する一方で、第2の開口部S2が保持壁面11の長辺11A側に開口していてもよい。図5及び図6では、第1実施形態に係る振動デバイス1Aの構成の変形例を例示しているが、第1の開口部S1及び第2の開口部S2を互いに異なる方向に開口させる構成は、第2実施形態に係る振動デバイス1B及び第3実施形態に係る振動デバイス1Cに適用することもできる。
[音響特性の評価試験]
In each of the above embodiments, the first opening S1 and the second opening S2 both open in the same direction (toward the long side 11B of the holding wall surface 11). However, the first opening S1 and the second opening S2 may open in different directions. In this case, it is easier to adjust the output directivity. For example, as shown in FIG. 5 , the first opening S1 may open toward the long side 11B of the holding wall surface 11, while the second opening S2 may open toward the short side 11C of the holding wall surface 11. Contrary to the example in FIG. 5 , the second opening S2 may open toward the short side 11D of the holding wall surface 11.
6, the first opening S1 may open to the long side 11B of the holding wall surface 11, while the second opening S2 may open to the long side 11A of the holding wall surface 11. Although Fig. 5 and Fig. 6 illustrate modified examples of the configuration of the vibration device 1A according to the first embodiment, the configuration in which the first opening S1 and the second opening S2 open in different directions from each other can also be applied to the vibration device 1B according to the second embodiment and the vibration device 1C according to the third embodiment.
[Evaluation test of acoustic characteristics]
本開示に係る振動デバイスの音響特性の評価試験について説明する。本評価試験では、実施例及び比較例の振動デバイスについて、出力される音圧の周波数特性を測定した。実施例として、第1実施形態と同等の構成を有する振動デバイスのサンプル(実施例1)と、第2実施形態と同等の構成を有する振動デバイスのサンプル(実施例2)とを用意した。また、比較例として、筐体が第1の空間形成部のみを有する振動デバイスのサンプルを用意した。 An evaluation test of the acoustic characteristics of the vibration device according to the present disclosure will now be described. In this evaluation test, the frequency characteristics of the output sound pressure were measured for the vibration devices of the example and comparative example. As the example, a sample of a vibration device having a configuration equivalent to that of the first embodiment (Example 1) and a sample of a vibration device having a configuration equivalent to that of the second embodiment (Example 2) were prepared. Additionally, as a comparative example, a sample of a vibration device whose housing only has a first space forming portion was prepared.
図7は、実施例1及び比較例の振動デバイスの音響特性の評価試験結果を示すグラフである。また、図8は、実施例2及び比較例の振動デバイスの音響特性の評価試験結果を示すグラフである。図7及び図8では、横軸を周波数(Hz)とし、縦軸を音圧(dBA/10cm)とした。図7及び図8に示すように、比較例では、高周波側ほど音圧が徐々に高くなっているが、5000Hz~10000Hzの間に音圧レベルの谷(ギャップ)が生じていることが分かる。 Figure 7 is a graph showing the results of an evaluation test of the acoustic characteristics of the vibration devices of Example 1 and the comparative example. Furthermore, Figure 8 is a graph showing the results of an evaluation test of the acoustic characteristics of the vibration devices of Example 2 and the comparative example. In Figures 7 and 8, the horizontal axis represents frequency (Hz) and the vertical axis represents sound pressure (dBA/10 cm). As shown in Figures 7 and 8, in the comparative example, the sound pressure gradually increases toward the higher frequency side, but it can be seen that a valley (gap) in the sound pressure level occurs between 5,000 Hz and 10,000 Hz.
これに対し、図7に示すように、実施例1では、5000Hz~10000Hzの間の音圧レベルの谷(ギャップ)が解消され、当該範囲における音響特性がフラット化されていることが分かる。また、図8に示すように、実施例2では、10000Hz近辺での音圧レベルの谷(ギャップ)が解消され、当該範囲における音響特性がフラット化されていることが分かる。以上の結果から、本開示に係る振動デバイスの構成が用途に応じた特定の周波数帯域での音響特性のフラット化に寄与することが確認できた。 In contrast, as shown in Figure 7, in Example 1, the valley (gap) in the sound pressure level between 5,000 Hz and 10,000 Hz is eliminated, and the acoustic characteristics in that range are flattened. Furthermore, as shown in Figure 8, in Example 2, the valley (gap) in the sound pressure level near 10,000 Hz is eliminated, and the acoustic characteristics in that range are flattened. These results confirm that the configuration of the vibration device disclosed herein contributes to flattening the acoustic characteristics in specific frequency bands depending on the application.
1A~1C…振動デバイス、2…圧電部、3…筐体、4…配線部材、5…圧電素子、11…保持壁面、13…対向壁面、15A…第1面、15B…第2面、16A…第1の空間形成部、16B…第2の空間形成部、S1…第1の開口部、S2…第2の開口部。 1A-1C...Vibration device, 2...Piezoelectric portion, 3...Housing, 4...Wiring member, 5...Piezoelectric element, 11...Retaining wall surface, 13...Opposite wall surface, 15A...First surface, 15B...Second surface, 16A...First space forming portion, 16B...Second space forming portion, S1...First opening, S2...Second opening.
Claims (7)
前記圧電部を保持する筐体と、
前記圧電部に電気的に接続された配線部材と、を備え、
前記筐体は、前記圧電部を第1面側に保持する保持壁面と、前記保持壁面によって仕切られた前記第1面側の第1の空間形成部及び前記第1面と反対の第2面側の第2の空間形成部と、を有し、
前記第1の空間形成部は、外部に繋がる第1の開口部を有し、前記第2の空間形成部は、前記第1の開口部とは独立して外部に繋がる第2の開口部を有し、
前記第1の空間形成部は、前記保持壁面と交差する方向に延びる第1の側壁面を有し、前記第2の空間形成部は、前記保持壁面と交差する方向に延びると共に、前記第1の側壁面を囲む第2の側壁面を有し、
前記第2の空間形成部によって形成される振動空間は、前記第1の側壁面と前記第2の側壁面との間に位置する部分を含む振動デバイス。 a piezoelectric portion including a piezoelectric element;
a housing that holds the piezoelectric portion;
a wiring member electrically connected to the piezoelectric portion,
the housing has a holding wall surface that holds the piezoelectric portion on a first surface side, and a first space forming portion on the first surface side and a second space forming portion on a second surface side opposite to the first surface, which are partitioned by the holding wall surface;
the first space forming portion has a first opening connected to the outside, and the second space forming portion has a second opening connected to the outside independently of the first opening ,
the first space forming portion has a first side wall surface extending in a direction intersecting with the holding wall surface, and the second space forming portion has a second side wall surface extending in a direction intersecting with the holding wall surface and surrounding the first side wall surface;
A vibration device , wherein the vibration space formed by the second space forming portion includes a portion located between the first side wall surface and the second side wall surface .
The vibration device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the first opening and the second opening are open in different directions.
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