激励器 与相关申请相互参照
本申请要求在2003年10月27日提交的号码为2003-365507和在2004年9月10日提交的号码为2004-263399的日本专利申请的优先权，对它们的全部描述在此引入作为参考。
【技术领域】
本发明涉及用于小型终端设备，如移动电话或类似设备的激励器(actuator)。
背景技术
传统上，已经开发了双晶或单晶类型等等的激励器。例如，公知的单晶类型的激励器包括固定器和横梁，把横梁的中央部分粘接固定在固定器上。该横梁具有称作垫片的金属片和在垫片的一个表面上形成的压电层。在压电层的厚度方向上对其施加交流信号电压使其在压电层的纵向上扩展和压缩，因此对横梁激励挠性振动。
还公知，在双晶类型的激励器中，压电层形成在金属体的反面上。
还公知，双晶类型地激励器被设置成用发夹状的回弹固定元件固定横梁，其中多个具有压电和电极层的分层结构形成在垫片的反面上。
在这些激励器中，通过采用一种结构，其中用沿着压电层的端面延伸的电极层连接同极性的上、下电极层，从而简化了多个电极层和信号输入端子之间的布线机构，这意味着减小生产成本并由于结构的简化而提高可靠性。
另一方面，例如，用户经常意外地将小型移动装置，如移动电话掉落在地板上。在这种情况下，有必要给小型移动装置以足够的强度以便它不会损坏。
如果上述激励器中每一个都被安装在移动电话中作为扬声器，当移动电话从大约1.5米的高度自由掉落到混凝上地面上时，激励器就必须具有足够的强度以便横梁不会由于掉落的撞击在横梁中产生的过大幅度的挠性振动而损坏。
然而，存在一个问题，在上述单晶或双晶类型的挠性振动型激励器中因为压电层由易碎陶瓷制成并且横梁具有拉长形状等等，所以横梁很容易损坏。
另一方面，传统的双晶型激励器在金属体两面上都有的分层结构形成，在这样的激励器中存在的问题是一个或多个凹陷是在沿着压电层的端面延伸的电极层上形成的没必要的延伸部分，该电极层是用来连接上、下同极性电极层的，并且该凹陷与垫片接触从而产生短路故障。为了防止短路故障，必须把用于垫片的材料变为树脂或类似物质。这导致选择材料的有限的灵活性。
【发明内容】
因此，本发明的一个目的是提供一种激励器，它具有从外部施加的撞击强度很难损坏的结构。
本发明的另一个目的是提供一种多分层型的激励器，它具有即便使用金属垫片在电极层之间也难以产生短路故障的结构。
为了实现这些目的，就本发明一方面来说激励器包括包含振动部件的横梁，包含容纳横梁的空间和固定该横梁的固定部件的固定机构，给横梁提供激励功率的馈电端子，和在固定机构中提供的接触机构，设置该接触机构以防止当巨大的撞击施加在横梁上时横梁的振动部件过度挠曲。
该横梁包括电镀体和在电镀体的至少一个面上形成的分层结构。该分层结构具有压电层和电极层，它们互相层叠。
该接触机构具有在固定机构中提供的与横梁的至少一部分接触的限制结构。
该限制结构限制横梁在其厚度方向上移动。
多个压电层和多个电极层在分层结构的厚度方向上层叠，一些电极层在槽口处互相连接，该槽口在压电层末端的电镀体一端上形成并具有小于电镀体的宽度。
【附图说明】
图1是显示本发明一个实施例中的激励器结构的截面图。
图2是只把图1所示的固定部件分解出来显示的部分分解截面图。
图3是显示图1所示的横梁结构的俯视图。
图4是沿着图1中的A-A线作出的截面图。
图5是显示本发明另一个实施例中的横梁的俯视图。
图6是沿着图5中的B-B线作出的截面图。
图7是显示在接触机构的另一个实施例中的结构的部分截面图。
图8是显示在接触机构的又一个实施例中的结构的部分截面图。
图9是显示在接触机构的又一个实施例中的结构的部分截面图。
图10是显示在接触机构的又一个实施例中的结构的部分截面图。
图11是显示在接触机构的又一个实施例中的结构的部分截面图。
【具体实施方式】
下面参考附图详细描述本发明的几个优选实施例。
图1描述了本发明一个实施例中的激励器的结构。该激励器包括固定机构，例如，壳体1和附接在壳体1内的横梁2，如图1所示。在该实施例中，该壳体1由电绝缘树脂制成，它的外形是长方体形状。多个横梁2，例如，在该实施例中提供两个横梁2和2(见图3)。横梁2和2中每一个都由拉长的矩形元件构成。
横梁2和2中每一个都包括电镀体3和分层结构4，后者包含在电镀体3的至少一个表面上形成的压电层和电极层。在该实施例中，该分层结构4提供在电镀体3的反面上，例如，如图1、2和4所示，其正反两面都有。
该壳体1具有在壳体1的纵向上延伸的空间5和5，它们被布置得彼此间隔开，并且被设置以容纳横梁2和2。
横梁2和2中每一个的一端，例如左端，插入在空间5和5中每一个之内形成的固定部件6中，并通过粘着层7固定到固定部件6上。另外，除了粘着层7，还可以通过胶带、在固定部件6中横梁2的压入配合或使横梁2靠在固定部件6上的横梁2反面的气压粘结来实现横梁2到固定部件6上的固定。由此，横梁2的一端固定在壳体1上并且横梁2的另一端是未固定的，每个横梁2都以这种方式形成悬臂。
壳体1具有中部1a，上部1b，它们被布置成把一个横梁2夹在中部1a和上部1b之间，和下部1c，它被布置成把另一个横梁2夹在中部1a和下部1c之间，当上、中和下部按顺序堆叠起来把横梁2和2夹在其间之后，通过在这几部分里提供的未显示的通孔中插入的螺钉和把这些螺钉拧入的螺母来扣紧上、中和下部1b、1a和1c。
在壳体1上给横梁2和2提供了端子10，端子10具有螺旋弹簧11，其螺纹前缘被布置成通过由电绝缘树脂制成的壳体1和粘着层6和6与分层结构接触(见图2)。参考数字12表示连接到壳体1上以便支撑螺旋弹簧11的帽。
接着，参考图3和4进一步详细解释每个横梁2的结构。
电镀体3包括由金属片制成的垫片，金属片比如该实施例中的不锈钢。包括在垫片3的反面上形成的电极层和压电层的分层结构4中每一个都具有接地电极层20、在接地电极层20上层叠的第一压电层30、在第一压电层30上层叠的第一电极层21、在第一电极层21上层叠的第二压电层31、在第二压电层31上层叠的第二电极层22、在第二电极层22上层叠的第三压电层32和在第三压电层32上层叠的第三电极层23。第三电极层23形成横梁2最上面的电极层。
而且，每个垫片3的左端从由树脂制成的壳体1的左端向外突出从而形成接地端子13。地电位从接地端子13(见图1至4)通过垫片3提供到与垫片3表面接触的接地电极层20。
该接地电极层20通过在第一和第二压电层30和31的端面上形成的金属层与第一电极层21连接。类似地，与馈电端子10(图1和2)连接的最上面的电极层23通过在第二和第三压电层31和32的端面上形成的金属层与第二电极层22连接。
对于第一压电层30，地电位提供在它的下部或邻近垫片3的一边，并且信号电压提供在它的上部或远离垫片3的一边。类似地，对于第三压电层32，地电位提供在它的下部，并且信号电压提供在它的上部。相反地，对于第二压电层31，信号电压提供在它的下部，地电位提供在它的上部。另外，相对于第一和第三压电层30和32倒置的电失真的极性是预先指定给第二压电层31的。
结果，通过在馈电端子上施加的信号电压，在每个分层结构中的第一、第二和第三压电层30、31和32都在相同方向上扩展和压缩以便相互加强。以这种方式，具有相同极性的多个电极层在多个层叠起来的压电层的末端相互连接，该结构使得通过馈电和接地这对端子在相同方向上扩展和压缩每个横梁中的多个压电层是有可能的，因此用来提供信号电压的结构被大大简化，并且可靠性大大提高。以这种方式，未固定端，换句话说，横梁2和2中每一个的振动部件在信号电压从馈电端子提供到分层结构的时候被振动。
另外，在该实施例中，构造如上所述的激励器以便安装在移动电话或类似装置中作为扬声器。然而，应当指出该激励器用于各种装置而不限于上述实施例。
当大的撞击施加给横梁2和2时，在壳体1内提供用于防止横梁过度挠曲的接触机构。
该接触机构包含在壳体1中提供的与横梁2和2中每一个的至少一部分接触的限制结构。
在一个范例中，该限制结构限制横梁在横梁的厚度方向上移动。在另一个范例中，该限制结构限制横梁在横梁的宽度方向上移动。
在一个实施例中，该接触机构包括至少一个曲面部分50，其中与横梁2相对的空间5的内表面从固定横梁的固定部件向壳体1右端逐渐变大，换句话说，平滑地形成每个空间5的内壁从而与横梁的外表面逐渐分开(见图1和2)。曲面部分50正在形成与横梁2的表面相对的内表面，即，横梁的正反两面都与对应曲面中的每一个相对。因此，由曲面部分50限制横梁2和2的过度移动。该接触机构可以包括锥面部分以代替曲面部分50。
由于从外部施加的巨大的撞击强度而在每个横梁2中出现过度挠曲的时候，设置曲面50的大小以便每个横梁2的正反面和/或侧面中至少一部分与每个空间5的曲面部分50沿着横梁2的纵向或沿着宽度方向或者任意的在一个地方或多个地方上邻接。这种巨大的撞击强度是出现在激励器本身或其中安装有激励器的终端设备，如移动电话掉落到地板表面上的时候，等等。
基于每个横梁挠曲的变形量与依照固有振动的变形量类似，该固有振动是当由无载重量均匀分配的负载施加给悬臂时产生的，而不与依照通常的挠性振动的变形量类似，该挠性振动是通过提供电信号给包括压电层和电极层的分层结构而产生的。然而，在这种情况下，根据撞击强度的量值设置无载和重力加速度要很多次。用与贯穿其全长的横梁的表面全部接触这种方式精确地形成每个曲面50的形状是没有必要的，每个曲面50都是在壳体1里每个空间的内壁上形成的，可以设置该曲面以便横梁的表面与曲面在一个地方或多个地方接触。当横梁与曲面接触时，接触位置越多导致撞击越分散，因而在接触位置上毁坏难以产生。
在每个固定部件6和每个横梁2的空间5的每个内表面之间，在空间5的每个内壁上形成台阶25(见图2)。台阶25被设置成离横梁2的外表面有数值不到大约100微米的间隔，横梁2处于静止和平行状态。
在该实施例中，把台阶25的尺寸设置为大约80微米的数值。通过以这种方式形成台阶，横梁2在执行横梁的挠性振动时与台阶25的内壁表面接触，该振动一直由从馈电端子10上提供的电信号来执行，因此有可能避免音质恶化的问题。
参考图3和4，在分层结构4的固定部件旁边横梁2端部的垫片3上形成半圆形槽口26。形成槽口26作为一种用于避免在压电层的端面上延伸的电极层的一个或多个凹陷与相邻的相反极性的电极层接触并发生短路故障的机构。当电极层为了接触上、下同极电极层而沿着压电层的端面延伸时，该凹陷形成为不必要的延伸部分。
在图4所示的范例中，在为了连接最上面的电极层23和第一电极层21而在第二和第三压电层31和32的端面上形成的金属层上，该金属层是通过导电材料的施用或类似工艺形成的，有延伸到第一压电层30的端面和底面的不必要的凹陷产生。在这种情形下，如果不提供槽口26，该凹陷部分就与保持在地电位的垫片3的表面接触并处于短路状态。通过以这种方式形成槽口26，有可能有效地避免短路故障的产生。
图5和6描述了根据本发明的横梁的另一个实施例中的结构。
在该实施例中，在固定部件6旁边横梁2的端部上形成圆形开口27以取代图3和4中所示的槽口26。因为该实施例在其他方面与图3和4所示的实施例相同，所以重复的描述省略了。
图7描述了在接触机构的又一个实施例中的结构。
在该实施例中，该激励器具有在与每个横梁2相对的壳体1里的空间5的内表面上形成的锥形面，即，空间5的内表面与横梁2的正反两面或侧面相对，并且空间5的内表面包括在弯曲或锥形表面中至少一个上形成的多个凸起或台阶60，它们沿着横梁2的纵向间隔开。如果其中安装有激励器的装置掉落的时候在横梁2上施加了巨大的撞击强度使得在横梁2中发生过度挠曲，横梁2就与多个凸起或台阶60的拐角61中的任何多个拐角接触。由此，阻碍横梁2的过度挠曲并防止横梁2损坏。
图8描述了在接触机构的又一个实施例中的结构。
在该实施例中，激励器具有在与每个横梁2的正反面或侧面相对的壳体1里的空间5的内表面上形成的至少一个弯曲或锥形表面，有在弯曲或锥形表面中至少一个上形成的多个矩形凸起63，它们被布置成沿着横梁2的纵向、宽度方向或任意方向互相间隔开，还有形成的多个矩形凹槽64，在多个凸起之间沿着横梁2的宽度方向延伸。如果其中安装有激励器的装置掉落的时候在横梁2上施加了巨大的撞击强度使得在横梁2中发生过度挠曲，横梁2就与多个凸起63中的任何多个凸起接触。由此，阻碍横梁2的过度挠曲并防止横梁2损坏。
图9描述了在接触机构的又一个实施例中的结构。
在该实施例中，激励器具有在与每个横梁2的正反面或侧面相对的壳体里的空间5的内表面上形成的锥形面，有在锥形面中至少一个上形成的多个梯形凸起65，它们沿着横梁2的纵向间隔开，还有形成的多个V字形凹槽66，在凹槽66之间沿着横梁2的宽度方向延伸。如果其中安装有激励器的装置掉落的时候在横梁2上施加了巨大的撞击强度使得在横梁2中发生过度挠曲，横梁2就与凸起65中的任何多个凸起接触。由此，制止横梁2的过度挠曲并防止横梁2损坏。
图10描述了在接触机构的又一个实施例中的结构。
在该实施例中，激励器具有锥形面中的至少一个，锥形面包括多个三角形高峰67和低谷68并形成与每个横梁2的正反面或侧面相对的壳体1中的空间5，还有形成锥形面中至少一个的多个三角形高峰67和低谷68，它们沿着横梁2的纵向间隔开。如果其中安装有激励器的装置掉落的时候在横梁2上施加了巨大的撞击强度使得在横梁2中发生过度挠曲，横梁2就与多个高峰67的边缘中的任何多个边缘接触。由此，阻碍横梁2的过度挠曲并防止横梁2损坏。
图11描述了在接触机构的又一个实施例中的结构。
在该实施例中，激励器具有在与横梁2的正反两面或侧面相对的壳体里的空间5的内表面上形成的锥形面，还有形成锥形面中至少一个的多个缓坡高峰69和低谷70，它们沿着横梁2的纵向、宽度方向或任意间隔开。如果其中安装有激励器的装置掉落的时候在横梁2上施加了巨大的撞击强度使得在横梁2中发生过度挠曲，横梁2就与多个高峰69的边缘中的任何多个边缘接触。由此，阻碍横梁2的过度挠曲并防止横梁2损坏。
上述中，通过范例显示了横梁和壳体在一个地方或多个地方以线或面接触的情况。然而，也有可能构造成在壳体的平坦的内表面上提供多个条状元件，其中每一个都具有合适的高度和尖锐的前端部分，因此在弯曲横梁和每个条状元件之间形成点接触。
而且，举例说明由金属片构造横梁的垫片的情况。然而，也有可能使用其他材料，如CFRP(碳纤维加固塑料)作为垫片的材料。
还举例说明两个横梁2和2。然而，可以使用一个或三个横梁。
举例说明固定横梁2一端的悬臂结构。然而，可以将本发明应用于固定横梁纵向上的横梁中央部分这样的结构。
而且，举例说明这样的结构，将横梁固定到固定部件是通过粘着来实现的。然而，也有可能采用其他合适的固定方法，如用胶带取代粘着从而将横梁固定到固定部件，将横梁压入配合到固定部件中，气压粘结，以及通过用螺钉和螺母向上和向下扣紧介于上部1b和中部1a之间、中部1a和下部1c之间的横梁的正反两面来固定他们。
另外，举例说明把激励器安装在移动电话或类似装置中作为扬声器的情况，但也可以把它用作合适的电子装置的扬声器，合适的电子装置如其他合适的移动终端设备、膝上型电脑或显示器。
根据该激励器，首先，因为整个横梁都包含在壳体内，所以避免了横梁的一部分，如其前端部分与其他相邻部件等等直接碰撞，并避免了从外部施加给横梁的撞击强度使得横梁产生过度挠曲而造成的损坏。
其次，通过横梁的表面与壳体的内表面接触来限制从外部施加的撞击强度使得横梁产生过度挠曲得到的变形量。因为横梁表面和壳体内表面的接触部位分布在多个位置上，如沿着横梁的纵向或横向或者任意的，所以在接触它们时撞击强度被分散到多个接触的地方，这就有效地避免了当撞击强度集中在一个接触的地方时产生的损坏。
尽管已经描述了本发明的优选实施例，但本发明不限于这些实施例。对这些实施例可进行各种修改和变化。