特開 2024-135014 振動発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135014

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】振動発生装置

(51)【国際特許分類】

   B06B 1/06 20060101AFI20240927BHJP

   H10N 30/20 20230101ALI20240927BHJP

   H10N 30/87 20230101ALI20240927BHJP

   H10N 30/06 20230101ALI20240927BHJP

   H10N 30/05 20230101ALI20240927BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20240927BHJP

   H04R 17/00 20060101ALN20240927BHJP

【ＦＩ】

B06B1/06 Z

H10N30/20

H10N30/87

H10N30/06

H10N30/05

G06F3/01 560

H04R17/00 332Y

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045501

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】石井 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】福島 岳行

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 由香里

(72)【発明者】

【氏名】清水 寛之

(72)【発明者】

【氏名】濤川 雄一

【テーマコード（参考）】

5D019

5D107

5E555

【Ｆターム（参考）】

5D019AA21

5D019AA25

5D019EE01

5D107AA02

5D107AA13

5D107BB08

5D107CC04

5E555AA08

5E555BA16

5E555BA38

5E555BA88

5E555BA90

5E555BB16

5E555BB38

5E555BB40

5E555BC01

5E555DA23

5E555DA24

5E555DD06

5E555EA14

5E555FA00

(57)【要約】

【課題】小型化かつ高出力化することが可能な振動発生装置を提供する。
【解決手段】振動発生装置は、圧電体層と、前記圧電体層を挟む第１電極および第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することで前記第１電極および前記第２電極が前記圧電体層を挟む方向に伸縮する複数の圧電素子１０と、前記方向において、前記複数の圧電素子を並列に挟む第１部材および第２部材を備え、前記第１部材と前記第２部材とは前記複数の圧電素子を前記方向に押圧する筐体と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電体層と、前記圧電体層を挟む第１電極および第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することで前記第１電極および前記第２電極が前記圧電体層を挟む方向に伸縮する複数の圧電素子と、
前記方向において、前記複数の圧電素子を並列に挟む第１部材および第２部材を備え、前記第１部材と前記第２部材とは前記複数の圧電素子を前記方向に押圧する筐体と、
を備える振動発生装置。

【請求項2】

前記第１部材から突出する突出部に設けられたねじ山と前記第２部材に設けられた穴に設けられたねじ山とを嵌め合わせることにより、前記第１部材と前記第２部材とは前記圧電素子を押圧する請求項１に記載の振動発生装置。

【請求項3】

前記複数の圧電素子は、前記突出部を囲むように配置される請求項２に記載の振動発生装置。

【請求項4】

前記複数の圧電素子は、前記突出部の平面形状における中心を中心に略回転対称に設けられている請求項３に記載の振動発生装置。

【請求項5】

前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記複数の圧電素子を収納し、前記方向に貫通する複数の開口を有する第３部材を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の振動発生装置。

【請求項6】

前記複数の開口内の各々において、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方と前記圧電素子との間に設けられ、少なくとも一部が前記開口から突出した第４部材を備える請求項５に記載の振動発生装置。

【請求項7】

前記第４部材のヤング率は、前記複数の圧電素子のヤング率より大きい請求項６に記載の振動発生装置。

【請求項8】

前記複数の開口内の各々において、前記圧電素子の一部は、開口から前記第１部材側および前記第２部材側に突出する請求項５に記載の振動発生装置。

【請求項9】

前記複数の開口の少なくとも１つは、開口の内面に設けられ、前記複数の圧電素子に電気的に接続するケーブルが収納される第１溝を有し、
前記第３部材は、前記第１部材側の面および前記第２部材側の面の少なくとも一方の面に設けられ、前記ケーブルが収納され、前記第１溝と連結された第２溝を有する請求項５に記載の振動発生装置。

【請求項10】

前記圧電体層、前記第１電極および前記第２電極は各々複数設けられ、前記複数の第１電極および前記第２電極は前記方向において互い違いに設けられ、前記複数の圧電体層の１つは、前記複数の第１電極のうち１つと前記複数の第２電極のうち１つに前記方向において挟まれる請求項１から４のいずれか一項に記載の振動発生装置。

【請求項11】

前記圧電素子に、前記電圧として、１５０Ｈｚ以上かつ１０００Ｈｚ以下の周波数を有する搬送波を１Ｈｚ以上かつ１００Ｈｚ以下の周波数を有する信号波により振幅変調させた変調波を供給する駆動装置を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の振動発生装置。

【請求項12】

前記圧電素子に、前記電圧として、１０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚ以下の周波数を有する搬送波を５０Ｈｚ以上かつ１０００Ｈｚ以下の周波数を有する信号波により振幅変調させた変調波を供給する駆動装置を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の振動発生装置。

【請求項13】

前記圧電素子に、前記電圧として、１０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚ以下の周波数を有する第１搬送波を、１５０Ｈｚ以上かつ１０００Ｈｚ以下である周波数を有する第２搬送波を１Ｈｚ以上かつ１００Ｈｚ以下である周波数を有する信号波で振幅変調された第１変調波で、振幅変調された第２変調波を供給する駆動装置を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の振動発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動発生装置に関し、圧電素子を有する振動発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電気信号を音波に変換するトランスデューサのように振動発生装置に圧電素子を用いることが知られている。振動発生装置として振動板を有するランジュバン型振動子を用いることが知られている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－３１４３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電磁駆動式の振動発生装置は、高周波駆動が難しい。また、高出力化が可能であるが大型化する。振動発生装置が振動板を有する場合、振動板を小さくすると出力が低下する。振動板を有さない構造では、小型化が可能となるが高出力化が難しい。このように、振動発生装置の小型化と高出力化を両立することが難しい。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、小型化かつ高出力化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、圧電体層と、前記圧電体層を挟む第１電極および第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することで前記第１電極および前記第２電極が前記圧電体層を挟む方向に伸縮する複数の圧電素子と、前記方向において、前記複数の圧電素子を並列に挟む第１部材および第２部材を備え、前記第１部材と前記第２部材とは前記複数の圧電素子を前記方向に押圧する筐体と、を備える振動発生装置である。

【0007】

上記構成において、前記第１部材から突出する突出部に設けられたねじ山と前記第２部材に設けられた穴に設けられたねじ山とを嵌め合わせることにより、前記第１部材と前記第２部材とは前記圧電素子を押圧する構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記複数の圧電素子は、前記突出部を囲むように配置される構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記複数の圧電素子は、前記突出部の平面形状における中心を中心に略回転対称に設けられている構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記複数の圧電素子を収納し、前記方向に貫通する複数の開口を有する第３部材を備える構成とすることができる。

【0011】

前記複数の開口内の各々において、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方と前記圧電素子との間に設けられ、少なくとも一部が前記開口から突出した第４部材を備える構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記第４部材のヤング率は、前記複数の圧電素子のヤング率より大きい構成とすることができる。

【0013】

上記構成において、前記複数の開口内の各々において、前記圧電素子の一部は、開口から前記第１部材側および前記第２部材側に突出する構成とすることができる。

【0014】

上記構成において、前記複数の開口の少なくとも１つは、開口の内面に設けられ、前記複数の圧電素子に電気的に接続するケーブルが収納される第１溝を有し、前記第３部材は、前記第１部材側の面および前記第２部材側の面の少なくとも一方の面に設けられ、前記ケーブルが収納され、前記第１溝と連結された第２溝を有する構成とすることができる。

【0015】

上記構成において、前記圧電体層、前記第１電極および前記第２電極は各々複数設けられ、前記複数の第１電極および前記第２電極は前記方向において互い違いに設けられ、前記複数の圧電体層の１つは、前記複数の第１電極のうち１つと前記複数の第２電極のうち１つに前記方向において挟まれる構成とすることができる。

【0016】

上記構成において、前記圧電素子に、前記電圧として、１５０Ｈｚ以上かつ１０００Ｈｚ以下の周波数を有する搬送波を１Ｈｚ以上かつ１００Ｈｚ以下の周波数を有する信号波により振幅変調させた変調波を供給する駆動装置を備える構成とすることができる。

【0017】

上記構成において、前記圧電素子に、前記電圧として、１０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚ以下の周波数を有する搬送波を５０Ｈｚ以上かつ１０００Ｈｚ以下の周波数を有する信号波により振幅変調させた変調波を供給する駆動装置を備える構成とすることができる。

【0018】

上記構成において、前記圧電素子に、前記電圧として、１０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚ以下の周波数を有する第１搬送波を、１５０Ｈｚ以上かつ１０００Ｈｚ以下である周波数を有する第２搬送波を１Ｈｚ以上かつ１００Ｈｚ以下である周波数を有する信号波で振幅変調された第１変調波で、振幅変調された第２変調波を供給する駆動装置を備える構成とすることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、小型化かつ高出力化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、実施例１に係る振動発生装置の斜視図である。

【図2】図２は、実施例１に係る振動発生装置の断面図である。

【図3】図３は、実施例１に係る振動発生装置の解体断面図である。

【図4】図４（ａ）は、実施例１における第３部材の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図5】図５（ａ）は、実施例１における第３部材に圧電素子に接続されるケーブルを設けた平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図6】図６は、実施例１における圧電素子の断面図である。

【図7】図７は、実施例２に係る振動発生装置の断面図である。

【図8】図８は、実施例２における第３部材の断面図である。

【図9】図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１および２における第１部材の別の例を示す断面図である。

【図10】図１０は、実施例４において、駆動装置が圧電素子に供給する信号を示す図である。

【図11】図１１は、実施例４の変形例１において、駆動装置が圧電素子に供給する信号を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照し実施例について説明する。

【実施例0022】

振動子の機械振動のＱ値（Quality Factor）特性を向上させることにより、振動板を用いなくても振動発生装置の高出力化が可能となる。実施例１では、筐体の機械振動のＱ値を向上させることが可能であり、かつ高出力化が可能な振動発生装置について説明する。

【0023】

図１は、実施例１に係る振動発生装置の斜視図である。図２は、実施例１に係る振動発生装置の断面図である。図３は、実施例１に係る振動発生装置の解体断面図である。第１部材２０と第２部材２５が第３部材３０を挟む方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。図２および図３のＣは中心線である。

【0024】

図１から図３に示すように、実施例１の振動発生装置１００では、筐体１５は、第１部材２０、第２部材２５および第３部材３０を備えている。第１部材２０と第３部材３０との間には、平板部材２３が設けられ、第２部材２５と第３部材３０との間には、平板部材２８が設けられている。第１部材２０の－Ｚ側の面には、－Ｚ方向に突出する棒状の突出部２１が設けられている。第２部材２５には、突出部２１の先端が嵌合する穴２６が設けられている。突出部２１の先端には雄ねじとなるねじ山２２が設けられ、穴２６の内面には雌ねじとなるねじ山２７が設けられている。ねじ山２２と２７とを嵌め合わせることにより第１部材２０と第２部材２５とは、接合される。

【0025】

第３部材３０、平板部材２３および２８には、突出部２１が貫通する開口３１、２４および２９がそれぞれ設けられている。突出部２１は、第３部材３０、平板部材２３および２８とは接合しておらず、開口３１、２４および２９内を自由に移動できる。第１部材２０、第２部材２５、第３部材３０、平板部材２３および２８の平面形状は円形状である。第１部材２０、第２部材２５、第３部材３０、平板部材２３および２８の平面形状の中心は略一致する。突出部２１、穴２６、開口２４、２９および３１の平面形状は円形状である。第１部材２０、第２部材２５、第３部材３０、平板部材２３および２８の平面形状の中心と、突出部２１、穴２６、開口２４、２９および３１の平面形状の中心とは略一致する。

【0026】

図４（ａ）は、実施例１における第３部材の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図４（ｂ）では、第３部材３０に加え、平板部材２３および２８を図示している。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、第３部材３０および開口３１の平面形状は円形状であり、第３部材３０と開口３１の円形状の中心は中心線Ｃと略一致している。第３部材３０は、開口３２を有している。開口３２の平面形状は略四角形である。開口３２は３個設けられている。開口３２内には圧電素子１０が設けられている。１つの開口３２内には、圧電素子１０として、２個の圧電素子１０ａおよび１０ｂが設けられている。圧電素子１０ａおよび１０ｂはＺ方向に積層されている。圧電素子１０ａおよび１０ｂは、開口３２には接合されておらず、開口３２内を自由に移動できる。開口３２の内面にはＺ方向に延伸する溝３３および３４が設けられている。第３部材３０の＋Ｚ側の面には平面視において円周状の溝３５、３６、直線状の溝３７および３８が設けられている。

【0027】

圧電素子１０ａの＋Ｚ側の面は第３部材３０の＋Ｚ側の面より＋Ｚに突出し、圧電素子１０ｂの－Ｚ側の面は第３部材３０の－Ｚ側の面より－Ｚに突出する。圧電素子１０ａの＋Ｚ側の面は平板部材２３に接し、圧電素子１０ｂの－Ｚ側の面は平板部材２８に接する。図２および図３において、突出部２１と穴２６のねじを締めることで、第１部材２０は平板部材２３を介し圧電素子１０ａを矢印５０ａのように－Ｚ方向に押圧する。第２部材２５は平板部材２８を介し圧電素子１０ｂを矢印５０ｂのように＋Ｚ方向に押圧する。１つの開口３１において、圧電素子１０ａおよび１０ｂを押圧する応力は、例えば５×１０^６Ｐａ以上である。

【0028】

図５（ａ）は、実施例１における第３部材に圧電素子に接続されるケーブルを設けた平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図５（ａ）に示すように、第３部材３０の＋Ｚ側の面に設けられた円周状の溝３５および３６は、開口３２に接している。溝３５と３６とを接続し、かつ第３部材３０の外側まで延伸する直線状の溝３７が設けられている。溝３５と３６とを接続し、かつ第３部材３０の外側まで延伸する直線状の溝３８が設けられている。

【0029】

図５（ｂ）に示すように、開口３２内の溝３３ａおよび３３ｂは、Ｚ方向に延伸している。圧電素子１０ａおよび１０ｂの一端にケーブル１２が並列に接続され、圧電素子１０ａおよび１０ｂの他端にケーブル１３が並列に接続されている。なお、圧電素子１０ａの一端と１０ｂの一端とを接続するケーブル、銅箔またはメッシュ線等を設け、圧電素子１０ａの一端に１本のケーブル１２を接合し、圧電素子１０ａの他端と１０ｂの他端とを接続するケーブル、銅箔またはメッシュ線等を設け、圧電素子１０ａの他端に１本のケーブル１３を接合してもよい。

【0030】

ケーブル１２および１３は、溝３３ａおよび３３ｂ内をそれぞれＺ方向に延伸する。図５（ａ）および図５（ｂ）のように、ケーブル１２は溝３３と３６とが連結した箇所を介し溝３３から溝３５内を通過する。ケーブル１３は溝３３と３５とが連結した箇所を介し溝３３から溝３６内を通過する。３個の開口３２内の圧電素子１０に接続される３本のケーブル１２は、溝３５から３８を介し第３部材３０の外側に導出される。３個の開口３２内の圧電素子１０に接続される３本のケーブル１３は、溝３６から３７を介し第３部材３０の外側に導出される。ケーブル１２および１３は駆動装置６２に接続される。

【0031】

第１部材２０、第２部材２５、第３部材３０、平板部材２３および２８の材料は、例えば金属または樹脂である。第１部材２０、第２部材２５、平板部材２３および２８は、硬い材料が好ましく、例えばステンレス鋼またはアルミニウムである。第３部材３０は、圧電素子１０の移動を制限するための部材のため、樹脂等の柔らかい材料でもよい。第１部材２０、第２部材２５、第３部材３０、平板部材２３および２８の平面形状における直径は、例えば２０ｍｍである。突出部２１、穴２６の平面形状の直径は例えば５ｍｍである。開口２４、２９および３１の平面形状の直径は例えば５．５ｍｍである。第１部材２０、第２部材２５、第３部材３０、平板部材２３および２８のＺ方向の高さは、例えばそれぞれ３０ｍｍ、８ｍｍ、５．８ｍｍ、１ｍｍおよび１ｍｍである。第１部材２０、第２部材２５、第３部材３０、平板部材２３および２８の材料、形状および寸法、並びに溝３３～３８の形状は適宜設計できる。

【0032】

図６は、実施例１における圧電素子の断面図である。図６に示すように、圧電素子１０ａおよび１０ｂは、複数の圧電体層４１からなる圧電体４０、複数の第１電極４２および複数の第２電極４４を備えている。複数の圧電体層４１は、Ｚ方向に積層されている。圧電体層４１、第１電極４２および第２電極４４は、ＸＹ平面に広がる平板状である。複数の第１電極４２および複数の第２電極４４はＺ方向において互い違いに設けられている。１つの圧電体層４１は、Ｚ方向において１つの第１電極４２と１つの第２電極４４とに挟まれている。圧電体４０の－Ｘ側の側面に外部電極４３が設けられ、圧電体４０の＋Ｘ側の側面に外部電極４５が設けられている。複数の第１電極４２は外部電極４３に電気的に接続する。複数の第２電極４４は外部電極４５に電気的に接続する。外部電極４３と４５との間に電圧を印加することで、逆圧電効果により、圧電体４０は、矢印５２のようにＺ方向に伸縮する。このように、第１電極４２および第２電極４４に電圧を印加することで、第１電極４２および第２電極４４の積層方向に伸縮する振動モードを縦変位型モードまたはｄ３３モードという。

【0033】

圧電体４０は、第１領域４６、第２領域４７および第３領域４８を備えている。第１領域４６および第２領域４７は、Ｚ方向に交互に設けられている。第３領域４８は、Ｚ方向において最も外側の第１領域４６の外に設けられている。第１領域４６は、Ｚ方向において第１電極４２と第２電極４４とが一定間隔で交互に設けられた領域である。第１領域４６における圧電体層４１の積層数は一例として５０層である。第２領域４７および第３領域４８は、第１電極４２および第２電極４４が設けられていない領域である。第２領域４７は設けられていなくてもよい。第２領域４７を設けることで信頼性が向上する場合もある。

【0034】

圧電体層４１の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、チタン酸バリウム系材料（ＢａＴｉＯ_３、ＢａはＣａでもよく、ＴｉはＺｒでもよい）、チタン酸ビスマス系材料（ＢｉＴｉＯ_３、Ｂｉの一部がＮａでもよい）、ニオブ酸アルカリ系材料（ＮａＮｂＯ_３、ＮａはＬｉまたはＫでもよい）を用いることができる。第１電極４２、第２電極４４、外部電極４３および４５の材料としては、例えばＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、ＮｉおよびＡｕ等の金属を用いることができる。圧電素子１０ａおよび１０ｂは、表面に第１電極４２および第２電極４４が形成された圧電体シートを積層し、焼結することにより形成される焼結体からなるチップである。圧電素子１０ａおよび１０ｂは例えば直方体であり、圧電素子１０ａおよび１０ｂのＸ方向およびＹ方向の幅は一例として３．５ｍｍ、Ｚ方向の高さは一例として３ｍｍである。

【0035】

圧電素子１０ａおよび１０ｂにおける±Ｚ側の表面におけるＺ方向の変位量ΔＺ、圧電体層４１の積層数をＮ、第１電極４２と第２電極４４との間に印加される電圧をＶ、逆圧電定数に関連した定数をｄ３３すると、ΔＺ＝ｄ３３×Ｖ×Ｎである。よって、圧電体層４１の積層数Ｎを多くすることで変位量ΔＺが大きくなる。しかし、製造上の制約などにより、１つの圧電素子１０ａまたは１０ｂにおける積層数Ｎを多くすることができない場合がある。このような場合には、第３部材３０の開口３２内に圧電素子１０ａおよび１０ｂをＺ方向に積層することができる。これにより、圧電素子１０ａおよび１０ｂの合計の変位量を大きくできる。Ｚ方向に積層される圧電素子１０ａおよび１０ｂの個数は１個でもよいし３個以上でもよい。

【0036】

第１部材２０と第２部材２５とが圧電素子１０ａおよび１０ｂを押圧することで、筐体１５が圧電素子１０ａおよび１０ｂを押圧しない場合に比べ、Ｑ値が向上する。このような現象は、圧電素子１０ａおよび１０ｂとして、横変位型モードの圧電素子を用いた場合には得られない現象であり、発明者らがはじめて発見した現象である。なお、横変位型モードとは、第１電極４２と第２電極４４の積層方向に対し圧電素子１０ａおよび１０ｂの振動方向が直交するモードである。

【0037】

実施例１によれば、図６に示すように、Ｚ方向において第１電極４２と第２電極４４とが圧電体層４１を挟み、第１電極４２と第２電極４４との間に電圧を印加することでＺ方向に伸縮する圧電素子１０ａおよび１０ｂを用いる。図１から図４（ｂ）のように、筐体１５は、Ｚ方向において複数の圧電素子１０を並列に挟む第１部材２０および第２部材２５を備える。第１部材２０と第２部材２５とは複数の圧電素子１０をＺ方向に押圧する。このように、縦変位型の圧電素子１０を筐体１５が押圧することで、筐体１５の機械振動のＱ値が向上する。よって、振動板を有さない小型の振動発生装置においても高出力化が可能となる。さらに、第１部材２０と第２部材２５とは複数の圧電素子１０を並列に押圧することで、より高出力化が可能となる。

【0038】

図２および図３のように、第１部材２０と第２部材２５とは、第１部材２０から突出する突出部２１に設けられたねじ山２２と第２部材２５に設けられた穴２６に設けられたねじ山２７とを嵌め合わせることにより、圧電素子１０を押圧する。これにより、大きい力で安定的に圧電素子１０を押圧できる。また、複数の圧電素子１０に加わる圧力のばらつきを抑制できる。よって、共振周波数のばらつき等を抑制できる。

【0039】

図４（ａ）のように、複数の圧電素子１０は、突出部２１を囲むように配置される。これにより、複数の圧電素子１０に加わる圧力のばらつきを抑制できる。特に、複数の圧電素子１０は、突出部２１の平面形状における中心を中心に略回転対称に設けられている。これにより、複数の圧電素子１０に加わる圧力のばらつきを抑制できる。並列に設けられる圧電素子１０の個数は２個または４個以上でもよい。複数の圧電素子１０に均等に応力を加えるためには、並列に設けられる圧電素子１０の個数は３個が好ましい。なお、回転対称（略回転対称）とは、幾何学的な回転対称でなくてもよい。例えば、中心線Ｃと圧電素子１０の中心との距離は、±１０％の範囲でばらついていてもよい。また、圧電素子１０の周方向の位置は、中心線Ｃと圧電素子１０の中心との距離に対し１０％程度ばらついていてもよい。

【0040】

図１から図４（ａ）のように、第３部材３０は、第１部材２０と第２部材２５との間に設けられている。第３部材３０は、複数の圧電素子１０を収納し、Ｚ方向に貫通する複数の開口３２を有する。これにより、圧電素子１０がＸ方向およびＹ方向に移動することを抑制できる。第３部材３０は設けられていなくてもよい。

【0041】

図４（ｂ）のように、複数の開口３２内において、開口３２内に設けられた圧電素子１０の一部は、開口３２から第１部材２０側および第２部材２５側に突出する。これにより、第１部材２０および第２部材２５は複数の圧電素子１０を均等に押圧することができる。平板部材２３および２８は設けられておらず、第１部材２０および第２部材２５は直接複数の圧電素子１０を押圧してもよい。

【0042】

図５（ａ）および図５（ｂ）のように、第３部材３０の開口３２の内面に溝３３ａおよび３３ｂ（第１溝）が設けられている。第３部材３０の第１部材２０側の面および第２部材２５側の面の少なくとも一方の面に溝３５～３８（第２溝）が設けられている。溝３３ａおよび３３ｂと、溝３５および３６と、はそれぞれ連結されている。ケーブル１２および１３は圧電素子１０ａおよび１０ｂに電気的に接続されている。ケーブル１２は、溝３３ａ、３５および３８に収納され、ケーブル１３は、溝３３ｂ、３６および３７に収納されている。これにより、第１部材２０と第２部材２５とが圧電素子１０を押圧するときに、ケーブル１２および１３が押圧されることを抑制できる。

【0043】

図６のように、圧電素子１０ａおよび１０ｂにおいて、複数の第１電極４２および複数の第２電極４４はＺ方向において互い違いに設けられ、複数の圧電体層４１の１つは、複数の第１電極４２のうち１つと複数の第２電極４４のうち１つにＺ方向において挟まれる。このような構造により、Ｚ方向の変位量をより大きくでき、振動発生装置の特性をより向上できる。

【実施例0044】

図７は、実施例２に係る振動発生装置の断面図である。図８は、実施例２における第３部材の断面図である。図８では、第３部材３０に加え、平板部材２３および２８を図示している。図７および図８に示すように、実施例２の振動発生装置１０２では、第３部材３０のＺ方向の高さが実施例１の第３部材３０の高さより大きい。第３部材３０の高さは、例えば９．８ｍｍである。開口３２内に圧電素子１０を挟むように支持部材１６ａおよび１６ｂが設けられている。支持部材１６ａの＋Ｚ側の面は第３部材３０の＋Ｚ側の面より＋Ｚに突出し、支持部材１６ｂの－Ｚ側の面は第３部材３０の－Ｚ側の面より－Ｚに突出する。支持部材１６ａの＋Ｚ側の面は平板部材２３に接し、支持部材１６ｂの－Ｚ側の面は平板部材２８に接する。突出部２１と穴２６のねじを締めることで、第１部材２０は、平板部材２３および支持部材１６ａを介し圧電素子１０ａを矢印５０ａのように－Ｚ方向に押圧する。第２部材２５は、平板部材２８および支持部材１６ｂを介し圧電素子１０ｂを矢印５０ｂのように＋Ｚ方向に押圧する。その他の構成は実施例１と同じであり、説明を省略する。

【0045】

実施例１では、１つの平板部材２３が複数の圧電素子１０を押圧し、１つの平板部材２８が複数の圧電素子１０を押圧する。圧電素子１０の高さにばらつきがあると、複数の圧電素子１０に加わる応力が均一でなくなる場合がある。

【0046】

そこで、実施例２によれば、支持部材１６ａ（第４部材）は、複数の開口３２内において、第１部材２０と圧電素子１０との間に設けられ、少なくとも一部が開口３２から突出する。支持部材１６ｂ（第４部材）は、複数の開口３２内において、第２部材２５と圧電素子１０との間にそれぞれ設けられ、少なくとも一部が開口３２から突出する。このように、複数の開口３２内に支持部材１６ａおよび１６ｂを各々設けることで、複数の圧電素子１０に高さのばらつきがあっても、圧電素子１０に加わる応力を均一化できる。支持部材１６ａおよび１６ｂの少なくとも一方が設けられていればよい。平板部材２８は設けられておらず、第１部材２０および第２部材２５は直接支持部材１６ａおよび１６ｂを押圧してもよい。

【0047】

支持部材１６ａおよび１６ｂのヤング率は、圧電体４０のヤング率より大きい。これにより、圧電素子１０に加わる応力を均一化できる。圧電体４０としてＰＺＴを用いた場合、ＰＺＴのヤング率は約６０ＧＰａである。これに対し、支持部材１６ａおよび１６ｂとしてステンレスを用いた場合、ステンレスのヤング率は約１２０ＧＰａである。また、アルミニウムのヤング率は約７０ＧＰａである。支持部材１６ａおよび１６ｂのヤング率は、圧電体４０のヤング率の１．２倍以上が好ましく、１．５倍以上がより好ましい。

【0048】

図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１および２における第１部材の別の例を示す断面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、第１部材２０の上面に孔２６ａが設けられ、孔２６ａ内にねじ山２７ａが設けられている。図９（ａ）の第１部材２０の突出部２１のＺ方向における長さは、孔２６ａのＺ方向における深さ以下である。これにより、図９（ａ）の第１部材２０の突出部２１を図９（ｂ）の第１部材２０の孔２６ａにはめ込み、図９（ａ）のねじ山２２と図９（ｂ）のねじ山２７ａとを嵌め合わせることで、図９（ａ）と図９（ｂ）との第１部材２０を接合することができる。これにより、第１部材２０の質量を変えることができ、筐体１５の共振周波数を変えることができる。例えば、図９（ａ）と図９（ｂ）の第１部材２０を接合して筐体１５に用いると、共振周波数が低くなり、低周波の振動に有利である。図９（ｂ）の第１部材２０のみを筐体１５に用いると、共振周波数が高くなり、高周波の振動におけるＱ値が高くなる。よって、高周波の振動に有利となる。また、振動発生装置を音響装置に用いる場合に、第１部材２０の質量を変えることで音質の制御が可能となる。図９（ｂ）の第１部材２０のみを用いると、振動発生装置の低背化が可能となる。第１部材２０の質量を増加させることが求められる場合に、図９（ａ）の第１部材２０を図９（ｂ）の第１部材２０に接合することができる。２個の第１部材２０を接合する例を説明したが、３個以上の第１部材２０を接合してもよい。