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WO2021005922A1 - 振動装置 - Google Patents

振動装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021005922A1
WO2021005922A1 PCT/JP2020/021772 JP2020021772W WO2021005922A1 WO 2021005922 A1 WO2021005922 A1 WO 2021005922A1 JP 2020021772 W JP2020021772 W JP 2020021772W WO 2021005922 A1 WO2021005922 A1 WO 2021005922A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vibrating
diaphragm
vibrator
view
vibrating device
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/021772
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
橋本　順一
遠藤　潤
大寺　昭三
豊 石浦
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2021530527A priority Critical patent/JPWO2021005922A1/ja
Priority to CN202090000643.5U priority patent/CN217615844U/zh
Publication of WO2021005922A1 publication Critical patent/WO2021005922A1/ja

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Definitions

  • the present invention relates to a vibration device that generates vibration.
  • a tactile presentation device has been proposed for a touch pad or the like, which transmits vibration when the user touches it so that the user can feel that he / she is operating through the touch pad or the like.
  • Patent Document 1 proposes a tactile presentation device that gives tactile feedback to a user by using a piezoelectric film.
  • the tactile presentation device described in Patent Document 1 includes a vibrating portion and a second vibrating portion that vibrates together with the vibrating portion.
  • an object of the present invention is to provide a vibration device that improves the amplitude.
  • the vibrating device is connected to a flat plate-shaped vibrating plate, a vibrator connected to the main surface of the vibrating plate, and vibrates in the surface direction of the vibrating plate, and is arranged at least a part around the vibrating plate.
  • the vibrator is provided with a cushioning material connected to and connected to a housing for fixing the vibration plate, and when the vibrator vibrates, the vibrator moves in the opposite phase to the vibration plate. And.
  • the oscillator moves in the opposite phase to the diaphragm.
  • the diaphragm moves to the right.
  • the center of gravity of the vibrator moves to the left, and the center of gravity of the diaphragm moves to the right.
  • the center of gravity of the oscillator and the diaphragm as a whole does not move significantly. If the center of gravity of the vibrator and the diaphragm as a whole moves significantly, an elastic force is generated in the cushioning material, and the amplitude of the diaphragm decreases.
  • the vibrating device since the movement of the center of gravity is suppressed, the elastic force generated in the cushioning material is also suppressed. Therefore, the vibrating device can increase the amplitude.
  • the amplitude can be improved.
  • FIG. 1A is a perspective view of the vibrating device 100 according to the first embodiment as viewed from the back side
  • FIG. 1B is an exploded perspective view of the vibrating device 100.
  • FIG. 2A is a perspective view in which the diaphragm 3 is connected to the vibrator 1
  • FIG. 2B is an exploded perspective view in which the diaphragm 3 is connected to the vibrator 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line II shown in FIG. 1 (A).
  • FIG. 4A is a perspective view of the oscillator 1
  • FIG. 4B is an exploded perspective view of the oscillator 1.
  • 5 (A) is a plan view of the oscillator 1, and FIG.
  • FIG. 5 (B) is a sectional view of the oscillator 1 II-II.
  • FIG. 6A is a schematic view showing the configuration of the vibration unit 106 including the drive circuit 170 of the piezoelectric film 12, and
  • FIG. 6B is a plan view of the oscillator 1.
  • FIG. 7 is a graph showing the displacement of the diaphragm 3 with respect to the Young's modulus of the cushion material 4 in the vibration device 100.
  • FIG. 8A is a schematic cross-sectional view of the vibrating device 100 showing a case where the vibrator 1 and the vibrating plate 3 vibrate in the same phase, and FIG. 8B shows the vibrator 1 and the vibrating plate 3 being reversed.
  • FIG. 9 (A) is an exploded perspective view of the vibrating device 111 according to the modified example 1 of the vibrating device 100
  • FIG. 9 (B) is an exploded perspective view of the vibrating device 112 according to the modified example 2 of the vibrating device 100.
  • FIG. 10 is a graph showing the displacement of the diaphragm 3 with respect to the Young's modulus of each cushion material in the vibrating device 100, the vibrating device 111, and the vibrating device 112.
  • FIG. 11A is a perspective view of the vibrating device 200 according to the second embodiment as viewed from the back side
  • FIG. 11B is an exploded perspective view of the vibrating device 200.
  • FIG. 12 (A) is a perspective view of the vibrator 21 of the vibrating device 200
  • FIG. 12 (B) is an exploded perspective view of the vibrator 21
  • 13 (A) is an enlarged side view of a part of FIG. 12 (A)
  • FIG. 13 (B) is a perspective view of the electromagnet 22.
  • 14 (A) is a schematic cross-sectional view cut along the line III-III shown in FIG. 11 (A), and FIG. 14 (B) shows a case where the vibrator 21 and the diaphragm 3 vibrate in the same phase.
  • FIG. 14 (C) is a schematic cross-sectional view of the vibrating device 200, showing a case where the vibrator 21 and the diaphragm 3 vibrate in opposite phases.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the vibrator 211 according to the first modification of the vibration device 200.
  • FIG. 16A is a perspective view of the vibrating device 300 according to the third embodiment as viewed from the back side, and FIG. 16B is an exploded perspective view of the vibrating device 300.
  • FIG. 17A is a perspective view of the vibrator 71 of the vibrating device 300, and FIG. 17B is an exploded perspective view of the vibrator 71.
  • FIG. 1A is a perspective view of the vibrating device 100 according to the first embodiment as viewed from the back side
  • FIG. 1B is an exploded perspective view of the vibrating device 100
  • FIG. 2A is a perspective view in which the diaphragm 3 is connected to the vibrator 1
  • FIG. 2B is an exploded perspective view in which the diaphragm 3 is connected to the vibrator 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II shown in FIG. 1 (A). 1 (A), 1 (B), and 3 show a state of being arranged in a holder 5 which is a housing of an electronic device.
  • FIGS. 1A is a perspective view of the vibrating device 100 according to the first embodiment as viewed from the back side
  • FIG. 1B is an exploded perspective view of the vibrating device 100.
  • FIG. 2A is a perspective view in which the diaphragm 3 is connected to the vibrator 1
  • FIG. 2B is an exploded perspective view in which the diaphra
  • the width direction (horizontal direction) of the vibrating device 100 is defined as the X-axis direction
  • the length direction (vertical direction) is defined as the Y-axis direction
  • the thickness direction will be described as the Z-axis direction. In each figure, wiring is omitted for convenience of explanation except for a part.
  • FIG. 3 shows the support portion 13 as a spring.
  • the vibrating device 100 of the present embodiment includes a diaphragm 3, an oscillator 1, a holder 5, and a cushioning material 4.
  • the diaphragm 3 is a flat plate having a first main surface 18 and a second main surface 19.
  • the first main surface 18 and the second main surface 19 have a rectangular shape in a plan view.
  • the second main surface 19 receives a user's touch operation, for example, when the vibrating device 100 is arranged in the housing of the electronic device.
  • the cushion material 4 has a rectangular shape in a plan view.
  • the cushion material 4 includes an opening 16.
  • the opening 16 has a rectangular shape in a plan view.
  • the opening 16 is formed in an area larger than that of the vibrator 1 in a plan view.
  • the oscillator 1 is located inside the opening 16 in a plan view.
  • the cushion material 4 is arranged so as to surround the vibrator 1.
  • the cushion material 4 may not be arranged so as to surround the vibrator 1.
  • the cushion material 4 may be arranged at least in a part around the vibrator 1.
  • the diaphragm 3 is connected to the holder 5 via the cushion material 4.
  • the cushion material 4 is made of a material that is soft to some extent so as not to hinder the movement of the diaphragm 3. The hardness of the cushion material will be described in detail later.
  • the cushioning material 4 is an example of the "cushioning material” in the present invention.
  • the holder 5 is an example of the “housing” in the present invention.
  • the oscillator 1 is connected to the first main surface 18 of the diaphragm 3.
  • the oscillator 1 is connected to the diaphragm 3 via a spacer 17.
  • the vibrator 1 is connected by the spacer 17 so as to be separated from the diaphragm 3 by the thickness of the spacer 17 in the Z-axis direction.
  • the oscillator 1 is unlikely to come into contact with the diaphragm 3 even if it vibrates in the Y-axis direction.
  • the vibrator 1 is connected to a drive circuit (not shown) and constitutes a vibration unit described later together with the diaphragm 3 and the vibration plate 3.
  • FIG. 4 (A) is a perspective view of the oscillator 1
  • FIG. 4 (B) is an exploded perspective view of the oscillator 1.
  • 5 (A) is a plan view of the oscillator 1
  • FIG. 5 (B) is a sectional view of the oscillator 1 II-II.
  • the oscillator 1 includes a frame-shaped member 10, a piezoelectric film 12, a support portion 13, a vibrating portion 14, and a connecting member 15.
  • the frame-shaped member 10 has a rectangular shape in a plan view.
  • the frame-shaped member 10 has a rectangular opening 11.
  • the openings 11 consist of two first openings 11A arranged at both ends of the frame-shaped member 10 in the Y-axis direction and two second openings 11B arranged at both ends in the X-axis direction.
  • the first opening 11A has a rectangular shape and has a long shape along the X-axis direction of the frame-shaped member 10.
  • the second opening 11B is a rectangular opening that is long along the Y-axis direction of the frame-shaped member 10. Further, both ends of the second opening 11B in the Y-axis direction are further extended in a rectangular shape toward the central axis of the frame-shaped member 10 (line II-II in FIG. 5A).
  • the vibrating portion 14 has a rectangular shape in a plan view and is arranged inside the opening 11.
  • the area of the vibrating portion 14 is smaller than the area of the opening 11.
  • the support portion 13 connects the vibrating portion 14 and the frame-shaped member 10, and supports the vibrating portion 14 on the frame-shaped member 10.
  • the support portion 13 has a long rectangular shape along the X-axis direction of the frame-shaped member 10, and holds the vibrating portion 14 at both ends of the vibrating portion 14 in the Y-axis direction. That is, the length of the support portion 13 in the direction orthogonal to the direction in which the piezoelectric film 12 expands and contracts is longer than the length in the direction in which the piezoelectric film 12 expands and contracts.
  • the frame-shaped member 10, the vibrating portion 14, and the supporting portion 13 are made of the same member (for example, acrylic resin, PET, polycarbonate, glass epoxy, FRP, metal, glass, etc.). That is, the frame-shaped member 10, the vibrating portion 14, and the supporting portion 13 are formed by punching one rectangular plate member along the shapes of the first opening 11A and the second opening 11B.
  • the frame-shaped member 10, the vibrating portion 14, and the supporting portion 13 may be separate members, but can be easily manufactured by being formed of the same member. Alternatively, by being formed of the same member, it is not necessary to use another member such as rubber (a member having creep deterioration) to support the vibrating portion 14, and the vibrating portion 14 can be stably held for a long period of time. ..
  • the piezoelectric film 12 is connected to the frame-shaped member 10 and the vibrating portion 14.
  • the piezoelectric film 12 is an example of a film that deforms in the plane direction when a voltage is applied.
  • the piezoelectric film 12 has a long rectangular shape along the Y-axis direction of the frame-shaped member 10 in a plan view.
  • the piezoelectric film 12 is made of, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF).
  • the piezoelectric film 12 may be made of a chiral polymer.
  • the chiral polymer for example, L-type polylactic acid (PLLA) or D-type polylactic acid (PDLA) is used.
  • the electronic device provided with the vibrating member in this example can be vibrated in the same manner under any humidity environment.
  • PLLA is used for the piezoelectric film 12
  • PLLA is a highly permeable material
  • the electrode and the vibrating part added to the PLLA are transparent materials, the internal state of the device can be visually recognized. It will be easier.
  • PLLA is not pyroelectric, it can vibrate in the same manner under any temperature environment.
  • the piezoelectric film 12 is made of PLLA, the piezoelectric film 12 is cut so that each outer periphery is approximately 45 ° with respect to the stretching direction to have piezoelectricity.
  • the first end 121 of the piezoelectric film 12 in the Y-axis direction is connected to the first end 101 of the frame-shaped member 10 in the Y-axis direction.
  • the second end 122 of the piezoelectric film 12 is connected to the vibrating portion 14 closer to the second end 142 than the first end 141 in the Y-axis direction.
  • the second end 122 of the piezoelectric film 12 may be connected to the vibrating portion 14 closer to the first end 141 than the second end 142 in the Y-axis direction. In this case, since the piezoelectric film 12 can secure the length in the Y-axis direction, the output can be increased.
  • the piezoelectric film 12 is connected to the frame-shaped member 10 and the vibrating portion 14 via the connecting member 15.
  • the frame-shaped member 10 has a long rectangular shape along the X-axis direction of the frame-shaped member 10 in a plan view.
  • the connecting member 15 has a certain thickness, and connects the piezoelectric film 12 and the vibrating portion 14 at a position separated to some extent so that the piezoelectric film 12 does not come into contact with the vibrating portion 14.
  • the electrodes (not shown) provided on both main surfaces of the piezoelectric film 12 do not come into contact with the vibrating portion 14, so that even if the piezoelectric film 12 expands and contracts and the vibrating portion 14 vibrates, the electrodes are not scraped. ..
  • the connecting member 15 is made of, for example, metal, PET, polycarbonate (PC), polyimide, ABS resin, or the like.
  • the connecting member 15 connects the piezoelectric film 12 and the vibrating portion 14 (and the piezoelectric film 12 and the frame-shaped member 10) with an adhesive or the like.
  • the piezoelectric film 12 is connected to the frame-shaped member 10 and the vibrating portion 14 via the connecting member 15 in a state where a certain amount of tension is applied.
  • the piezoelectric film 12 is deformed in the plane direction when a voltage is applied. Specifically, the piezoelectric film 12 expands and contracts in the Y-axis direction when a voltage is applied. As the piezoelectric film 12 expands and contracts in the Y-axis direction, the vibrating portion 14 vibrates in the Y-axis direction.
  • FIG. 6A is a schematic view showing the configuration of the vibration unit 106 including the drive circuit 170 of the piezoelectric film 12.
  • FIG. 6B is a plan view of the oscillator 1.
  • the vibration unit 106 includes a piezoelectric film 12, a vibration unit 14, and a drive circuit 170.
  • the drive circuit 170 expands and contracts the piezoelectric film 12 when a user applies a voltage to the piezoelectric film 12 via an operator such as a switch.
  • the piezoelectric film 12 has flat electrodes formed on both main surfaces.
  • the drive circuit 170 expands and contracts the piezoelectric film 12 by applying a voltage to the planar electrodes. For example, when the drive circuit 170 applies a negative voltage to the piezoelectric film 12 and the piezoelectric film 12 contracts, the vibrating portion 14 moves in the Y-axis direction (FIG. 6 (B)) as shown in FIG. 6 (B). Displace to the right inside).
  • the plane electrode may be made of any material, but for example, aluminum or copper nickel is used. Copper nickel is resistant to corrosion, is soft (low elastic modulus), and has a small change in elastic modulus due to temperature changes. Therefore, copper nickel does not hinder the expansion and contraction of the piezoelectric film 12, and is suitable as a highly durable electrode.
  • the drive circuit 170 applies a positive voltage to the piezoelectric film 12, the piezoelectric film 12 stretches.
  • the piezoelectric film 12 is fixed in a tensioned state. Therefore, when the piezoelectric film 12 is stretched, the vibrating portion 14 is displaced in the direction opposite to that when the piezoelectric film 12 is contracted due to the applied tension.
  • the vibrator 1 vibrates means “the vibrating part 14 vibrates”
  • the direction in which the vibrator 1 vibrates means “the direction in which the vibrating part 14 moves”. is there.
  • the oscillator 1 is connected to the diaphragm 3 via a spacer 17. Therefore, the vibration of the vibrator 1 is transmitted to the diaphragm 3 via the spacer 17.
  • the diaphragm 3 also vibrates in conjunction with each other along the Y-axis direction. Therefore, the vibrator 1 vibrates when the vibrating portion 14 vibrates in the opening 11 of the frame-shaped member 10 in the plane direction, that is, along the Y-axis direction.
  • FIG. 7 is a graph showing the displacement of the diaphragm 3 with respect to the Young's modulus of the cushion material 4.
  • FIG. 7 is a simulation of the displacement amplitude of the diaphragm 3 by changing the Young's modulus of the cushion material 4 when a constant voltage is applied to the piezoelectric film 12.
  • the diaphragm 3 vibrates with a relatively large amplitude.
  • the vibrator 1 vibrates in the opposite phase to the diaphragm 3.
  • the Young's modulus of the cushion material 4 is greater than approximately 1.0 ⁇ 10 6 Pa, the amplitude of the vibration plate 3 is suddenly reduced.
  • the vibrator 1 vibrates in the same phase with respect to the diaphragm 3.
  • the cushion material 4 becomes harder as the Young's modulus increases, and is therefore less likely to be deformed.
  • the cushion material 4 becomes softer as the Young's modulus decreases, so that it becomes more easily deformed. That is, when the cushion material 4 is soft, the amplitude of the diaphragm 3 becomes large.
  • FIG. 8A is a schematic cross-sectional view of the vibrating device 100 showing a case where the vibrator 1 and the vibrating plate 3 vibrate in the same phase, and FIG. 8B shows the vibrator 1 and the vibrating plate 3 being reversed. It is a schematic cross-sectional view of the vibrating apparatus 100 which showed the case of vibrating in a phase.
  • both the oscillator 1 and the diaphragm 3 move to the left.
  • the center of gravity of the vibrator 1 and the diaphragm 3 as a whole moves largely to the left.
  • the movement of the center of gravity of the vibrator 1 and the entire diaphragm 3 is transmitted to the cushion material 4 connected to the diaphragm 3.
  • an elastic force is generated in the cushion material 4, and a force for returning the diaphragm 3 to its original state acts. Therefore, the amplitude of the diaphragm 3 becomes small.
  • the oscillator 1 and the diaphragm 3 vibrate in a vibration form having opposite phases.
  • the vibrator 1 and the diaphragm 3 vibrate in a vibration form having opposite phases, for example, as shown in FIG. 8 (B)
  • the vibrator 1 moves to the left
  • the diaphragm 3 moves to the right.
  • the center of gravity of the vibrator 1 moves to the left
  • the center of gravity of the diaphragm 3 moves to the right. Since the center of gravity of the vibrator 1 and the diaphragm 3 as a whole is balanced on the left and right, they do not move significantly from the position before the vibration.
  • the movement of the center of gravity of the vibrator 1 and the entire diaphragm 3 is transmitted to the cushion material 4 connected to the diaphragm 3.
  • an elastic force is generated in the cushion material 4, and a force for returning the diaphragm 3 to its original state acts.
  • the vibrating device 100 can keep the amplitude large.
  • the vibration device 100 can increase the amplitude when the cushion material 4 has a predetermined rigidity and the vibrations of the vibrator 1 and the diaphragm 3 are out of phase.
  • the piezoelectric film is shown as an example of the "film that deforms in the plane direction by applying a voltage", but the "film that deforms in the plane direction by applying a voltage” is limited to the piezoelectric film. is not.
  • Other examples of the "film that deforms in the plane direction when a voltage is applied” include an electrostrictive film, an electret film, a composite film, and an electroactive polymer film.
  • the electroactive film is a film that generates stress by being electrically driven or a film that is deformed to generate displacement.
  • the frame-shaped member 10 and the vibrating portion 14 do not have to be rectangular in a plan view.
  • the frame-shaped member 10 and the vibrating portion 14 may have a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like.
  • FIG. 9 (A) is an exploded perspective view of the vibrating device 111 according to the modified example 1 of the vibrating device 100
  • FIG. 9 (B) is an exploded perspective view of the vibrating device 112 according to the modified example 2 of the vibrating device 100. is there.
  • Regarding the description of the vibrating device 111 and the vibrating device 112 only the configuration different from the vibrating device 100 according to the first embodiment will be described, and the rest will be omitted.
  • the vibrating device 111 has a cushion material 41 and a cushion material 42.
  • the cushion material 41 and the cushion material 42 have a rectangular shape having a long plan view in the X-axis direction, and are arranged along both ends of the diaphragm 3 in the Y-axis direction.
  • the vibrating device 111 shortens the length of the cushion material in the Y-axis direction, and is arranged only at both ends of the diaphragm 3 in the Y-axis direction. Therefore, the cushioning materials 41 and 42 of the vibrating device 111 can hold the diaphragm 3 while increasing the amplitude of the diaphragm 3.
  • the vibrating device 112 has four cushion materials 43, a cushion material 44, a cushion material 45, and a cushion material 46.
  • the four cushion materials 43, the cushion material 44, the cushion material 45, and the cushion material 46 have a rectangular shape in a plan view, and are arranged at the four corners of the diaphragm 3, respectively.
  • the ratio of the area of the cushion material to the vibrating device 111 when viewed in a plan view is smaller than that of the cushion material 4 of the vibrating device 100. Further, the ratio of the area of the cushion material to the vibrating device 112 when viewed in a plan view is smaller than that of the cushion material 41 and the cushion material 42 of the vibrating device 111.
  • the cushion material used in each vibrating device had the same thickness and material.
  • FIG. 10 is a graph showing the displacement of the diaphragm 3 with respect to the Young's modulus of each cushion material in the vibrating device 100, the vibrating device 111, and the vibrating device 112.
  • FIG. 10 shows the simulation results of the vibrating device 111 and the vibrating device 112 added to FIG. 7.
  • the vibrating device 111 can obtain a large amplitude of the diaphragm 3 up to a range in which the Young's modulus of the cushion material (cushion materials 41, 42) is higher than that of the vibrating device 100.
  • the vibrating device 112 can obtain a large amplitude of the diaphragm 3 up to a range in which the Young's modulus of the cushion material (cushion material 43 to 46) is higher than that of the vibrating device 111.
  • the vibrating device can output a large amplitude of the diaphragm 3 up to a range in which the Young's modulus of the cushion material is higher.
  • changing the area of the cushion material with respect to the vibrating device when viewed in a plan view affects the amplitude of the diaphragm 3 in the same manner as changing the rigidity of the cushion material. Therefore, the amplitude of the vibrating device can be adjusted by the ratio of the area of the cushion material to the vibrating device when viewed in a plan view.
  • FIG. 11A is a perspective view of the vibrating device 200 according to the second embodiment as viewed from the back side
  • FIG. 11B is an exploded perspective view of the vibrating device 200
  • 12 (A) is a perspective view of the vibrator 21 of the vibrating device 200
  • FIG. 12 (B) is an exploded perspective view of the vibrator 21.
  • Regarding the description of the vibrating device 200 only the configuration different from that of the vibrating device 100 according to the first embodiment will be described, and the rest will be omitted.
  • the vibrating device 200 includes a diaphragm 3, an oscillator 21, a cushioning material 4, and a holder 5.
  • the vibrating device 200 is different from the vibrating device 100 in that the vibrator 21 is provided instead of the vibrator 1.
  • the vibrator 21 includes an electromagnet 22, a frame-shaped member 20, a support portion 23, a vibrating portion 24, and a fixing portion 26.
  • the fixing portion 26 includes an electromagnet fixing member 25 and a diaphragm fixing member 27. The fixing portion 26 fixes the electromagnet 22 and the frame-shaped member 20, respectively.
  • the diaphragm fixing member 27 has a rectangular shape when viewed.
  • the diaphragm fixing member 27 has a rectangular opening 47.
  • the diaphragm fixing member 27 includes an electromagnet fixing member 25 at one end in the Y-axis direction.
  • the electromagnet 22 is fixed to the fixing portion 26 by the electromagnet fixing member 25.
  • the frame-shaped member 20 is fixed to the fixing portion 26 by the diaphragm fixing member 27.
  • the diaphragm fixing member 27 and the electromagnet fixing member 25 are made of the same member (for example, acrylic resin, PET, polycarbonate, glass epoxy, FRP, metal, glass, etc.).
  • the frame-shaped member 20 has a rectangular shape in a plan view.
  • the frame-shaped member 20 has a rectangular opening 31.
  • the openings 31 include a first opening 31A arranged at one end of the frame-shaped member 20 in the Y-axis direction, two second openings 31B arranged at both ends in the X-axis direction, and a frame-shaped member. It is composed of a third opening 31C arranged at the other end of 20 in the Y-axis direction.
  • the first opening 31A and the third opening 31C are rectangular and have a long shape along the X-axis direction of the frame-shaped member 10.
  • both ends of the third opening 31C in the X-axis direction are further extended in a rectangular shape toward the central axis of the frame-shaped member 20 (line BB in FIG. 11B).
  • the second opening 31B is a rectangular opening that is long along the Y-axis direction of the frame-shaped member 10.
  • the vibrating portion 24 has a rectangular shape in a plan view and is arranged inside the opening 31.
  • the area of the vibrating portion 24 is smaller than the area of the opening 31.
  • the vibrating portion 24 is partially bent in the Z-axis direction on the side where the electromagnet 22 is arranged. That is, a part of the vibrating portion 24 is orthogonal to the vibrating direction (Y-axis direction) of the vibrating portion 24.
  • the facing portion 28 is a plane of the vibrating portion 24 that is orthogonal to the Y-axis direction.
  • the facing portion 28 is located at a position facing the end surface 53 of the electromagnet 22.
  • the electromagnet 22 is arranged at a position overlapping the third opening 31C in a plan view.
  • Three electromagnets 22 are arranged.
  • the electromagnets 22 are arranged side by side along the X-axis direction so that the end surface 53 of the electromagnet 22 and the facing portion 28 are parallel to each other.
  • the number of electromagnets 22 is not limited to three.
  • the oscillator 21 may include one, two, or four or more electromagnets 22.
  • the support portion 23 connects the vibrating portion 24 and the frame-shaped member 20, and supports the vibrating portion 24 to the frame-shaped member 20.
  • the support portion 23 has a long rectangular shape along the X-axis direction of the frame-shaped member 20, and holds the vibrating portion 24 at both ends of the vibrating portion 24 in the Y-axis direction. That is, the length of the support portion 23 in the direction orthogonal to the direction in which the vibrating portion 24 vibrates (X-axis direction) is longer than the length in the direction in which the vibrating portion 24 vibrates (Y-axis direction).
  • four support portions 23 are provided near the four corners of the vibrating portion 24, but the number of the supporting portions 23 is one to three or five or more, and any of the surroundings of the vibrating portion 24. It may be provided in the crab.
  • the frame-shaped member 20, the vibrating portion 24, and the supporting portion 23 are formed of the same member (for example, metal). That is, the frame-shaped member 20, the vibrating portion 24, and the supporting portion 23 are formed from one rectangular plate member.
  • the frame-shaped member 20, the vibrating portion 24, and the supporting portion 23 may be separate members.
  • the facing portion 28 may be formed by connecting another member to the vibrating portion 24. The facing portion 28 may not be formed. In this case, the vibrating portion 24 is made of metal, and one end of the vibrating portion 24 becomes the facing portion 28.
  • FIG. 13 (A) is an enlarged side view of a part of FIG. 12 (A), and FIG. 13 (B) is a perspective view of the electromagnet 22.
  • FIG. 13A omits the fixing portion 26.
  • FIG. 14 (A) is a schematic cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 11 (A).
  • FIG. 14B is a schematic cross-sectional view of the vibrating device 200 showing a case where the vibrator 21 and the diaphragm 3 vibrate in the same phase.
  • FIG. 14C is a schematic cross-sectional view of the vibrating device 200 showing a case where the vibrator 21 and the diaphragm 3 vibrate in opposite phases.
  • 14 (A) to 14 (C) show the support portion 23 as a spring.
  • the facing portion 28 includes a magnet 29.
  • the magnet 29 is arranged so as to cover the facing portion 28 on the side facing the end surface 53 of the electromagnet 22 in the facing portion 28.
  • the magnet 29 is arranged so that the north pole and the south pole are arranged along the Y-axis direction.
  • the surface of the magnet 29 facing the electromagnet 22 is the north pole
  • the surface of the magnet 29 in contact with the facing portion 28 is the south pole.
  • the surface of the magnet 29 facing the electromagnet 22 may be the south pole
  • the surface of the magnet 29 facing the electromagnet 22 may be the north pole.
  • the electromagnet 22 is arranged so as to maintain a slight gap 54 between the magnet 29 and the end surface 53 of the electromagnet 22.
  • the electromagnet 22 is non-contact with the magnet 29.
  • the surface of the magnet 29 facing the electromagnet 22 is formed in the same area as the facing portion 28. That is, the magnet 29 is arranged on the entire surface of the facing portion 28. As a result, the magnetic force generated by the electromagnet 22 is transmitted to the plane of the facing portion 28 facing the electromagnet 22. Therefore, the magnetic force generated by the electromagnet 22 is efficiently transmitted to the vibrating unit 24.
  • the magnet 29 does not have to cover the entire surface of the facing portion 28, and may be arranged in a part of the facing portion 28. Further, when the facing portion 28 is made of a magnetic material, the magnet 29 may not be provided.
  • the electromagnet 22 includes a core member 51 and a conductor portion 52.
  • the core member 51 has a columnar shape.
  • the cross section of the core member 51 is circular, but the cross section of the core member 51 may be an ellipse, or a rectangle or polygon with rounded corners.
  • the material of the core member 51 is preferably a metal such as iron or a material having a high magnetic permeability such as ferrite.
  • the conductor portion 52 is a linear conductor whose outer circumference is insulatingly coated.
  • the center of the conductor portion 52 is wound around the core member 51.
  • the conductor portion 52 forms a coil. Both ends of the conductor portion 52 are drawn out from the core member 51 and connected to a drive circuit (not shown).
  • the vibrator 21 is connected to the diaphragm 3. Further, the oscillator 21 is connected to a drive circuit (not shown) and constitutes a vibration unit together with the diaphragm 3.
  • the electromagnet 22 When an alternating current is applied to the core member 51 by a drive circuit (not shown), the electromagnet 22 generates a magnetic field. The north and south poles generated at both ends of the electromagnet 22 are periodically switched according to the frequency of alternating current.
  • the end face 53 of the magnet 29 facing the electromagnet 22 is the north pole. Therefore, when an N pole is generated on the end surface 53 of the electromagnet 22 facing the magnet 29, the electromagnet 22 and the magnet 29 repel each other. Therefore, the vibrating unit 24 moves in the direction away from the electromagnet 22 (to the left in FIG. 14A) along the Y-axis direction.
  • the S pole is generated on the end face 53, the electromagnet 22 and the magnet 29 come close to each other. Therefore, the vibrating unit 24 moves in the direction approaching the electromagnet 22 (to the right in FIG. 14A) along the Y-axis direction. Therefore, the vibrating unit 24 vibrates along the Y-axis direction according to the frequency of the alternating current.
  • the vibrator 21 vibrates along the Y-axis direction.
  • the oscillator 21 is connected to the diaphragm 3. Therefore, the vibration of the vibrator 21 is transmitted to the diaphragm 3. Therefore, when the vibrator 21 vibrates, the diaphragm 3 also vibrates in conjunction with each other along the Y-axis direction.
  • the oscillator 21 and the diaphragm 3 vibrate in a vibration form having opposite phases.
  • the vibrator 21 and the diaphragm 3 vibrate in a vibration form having opposite phases, for example, as shown in FIG. 14C
  • the vibrator 21 moves to the right
  • the diaphragm 3 moves to the left.
  • the center of gravity of the vibrator 21 moves to the right
  • the center of gravity of the diaphragm 3 moves to the left.
  • the center of gravity of the vibrator 21 and the diaphragm as a whole does not move significantly from the position before the vibration.
  • the vibrating device 200 can increase the amplitude.
  • the electromagnet 22 vibrates the vibrating portion 24 in a non-contact state with the magnet 29. Therefore, the electromagnet 22 is not expanded or contracted by vibration. Therefore, the electromagnet 22 is not plastically deformed, and the vibrating device 200 is strong against impact.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the vibrator 211 according to the first modification of the vibrating device 200. Regarding the description of the modification 1 of the vibrating device 200, only the configuration different from that of the vibrating device 200 according to the second embodiment will be described, and the rest will be omitted. Further, FIG. 15 shows a state in which the vibrator 211 is connected to the diaphragm 3.
  • the oscillator 211 is connected to the first main surface 18 of the diaphragm 3.
  • the vibrator 211 includes an electromagnet 62, a frame-shaped member 60, a support portion 63, a vibrating portion 64, a magnet 65, and a fixing portion 66.
  • the frame-shaped member 60 includes a flat plate portion 91 and a protruding portion 92.
  • the flat plate portion 91 is connected to the first main surface 18 of the diaphragm 3.
  • the projecting portion 92 projects from the flat plate portion 91 into the vibrator 211 along the Z-axis direction.
  • the protrusions 92 are formed at two positions at intervals along the Y-axis direction.
  • the fixed portion 66 has a rectangular parallelepiped box shape with one side open. The open side of the fixed portion 66 is connected to the flat plate portion 91 so as to cover the edge portion of the flat plate portion 91.
  • the vibrating portion 64 is arranged between the two protruding portions 92.
  • Each of the support portions 63 is bridged between the end portion of the vibrating portion 64 and the protruding portion 92. That is, the support portion 63 connects the vibrating portion 64 and the protruding portion 92, and supports the vibrating portion 64 on the protruding portion 92.
  • the support portion 63 is a coil-shaped tension spring. Therefore, the support portion 63 supports the vibrating portion 64 between the projecting portions 92 while maintaining the tension.
  • the support portion 63 may be a spring other than the coiled tension spring.
  • the support portion 63 may be, for example, a linear spring or a compression spring.
  • the support portion 63 may be any as long as it supports the vibrating portion 64 between the protruding portions 92 while maintaining tension, and the arrangement and number of the vibrating portions 64 can be appropriately changed. As a result, the vibrating unit 64 can vibrate along the Y-axis direction.
  • the magnet 65 is connected to the vicinity of the center of the vibrating portion 64 in a plan view.
  • the magnet 65 is arranged so that the S pole and the N pole are aligned along the Y-axis direction.
  • the south pole of the magnet 65 is on the left side of the paper in FIG. 15, and the north pole of the magnet 65 is on the right side of the paper in FIG.
  • the electromagnet 62 is arranged at a position facing the magnet 65 of the fixing portion 66.
  • the axial direction of the electromagnet 62 is the Z-axis direction.
  • the electromagnet 62 is connected to a drive circuit (not shown).
  • the electromagnet 62 When an alternating current is applied to the electromagnet 62 by a drive circuit (not shown), the electromagnet 62 generates a magnetic field. The north and south poles generated at both ends of the electromagnet 62 are periodically switched according to the frequency of alternating current. When an north pole is generated on the surface of the electromagnet 62 facing the magnet 65, the north pole of the magnet 65 moves away from the electromagnet 62, and the south pole of the magnet 65 approaches the electromagnet 62. Therefore, the magnet 65 moves to the left of the paper surface in FIG. 15 along the Y-axis direction.
  • FIG. 16A is a perspective view of the vibrating device 300 according to the third embodiment as viewed from the back side
  • FIG. 16B is an exploded perspective view of the vibrating device 300
  • FIG. 17A is a perspective view of the vibrator 71 of the vibrating device 300
  • FIG. 17B is an exploded perspective view of the vibrator 71.
  • Regarding the description of the vibrating device 300 only the configuration different from that of the vibrating device 100 according to the first embodiment will be described, and the rest will be omitted.
  • the vibrating device 300 includes a diaphragm 3, an oscillator 71, a cushioning material 4, and a holder 5.
  • the vibrating device 200 differs from the vibrating device 100 in that the vibrator 71 is provided instead of the vibrator 1.
  • the oscillator 71 includes a wire rod 72, a frame-shaped member 70, a support portion 73, a vibrating portion 74, a first fixing member 76, and a second fixing member 77. Be prepared.
  • the frame-shaped member 70 has a rectangular shape in a plan view.
  • the frame-shaped member 70 has a rectangular opening 75.
  • the opening 75 is formed substantially in the center of the frame-shaped member 70 in a plan view.
  • the opening 75 has a long shape along the Y-axis direction of the frame-shaped member 70.
  • the frame-shaped member 70 includes a first fixing member 76 near the center of one end surface in the Y-axis direction of the opening 75 in the X-axis direction.
  • the first fixing member 76 has a tubular shape.
  • the vibrating portion 74 has a rectangular shape in a plan view and is arranged inside the opening 75.
  • the area of the vibrating portion 74 is smaller than the area of the opening 75.
  • the vibrating portion 74 includes a second fixing member 77 at one end in the Y-axis direction.
  • the second fixing member 77 has a tubular shape.
  • the second fixing member 77 is provided on the side of the end of the vibrating portion 74 that is far from the side where the first fixing member 76 is provided, but the first fixing member of the ends of the vibrating portion 74 is provided. It may be provided on the side closer to the side where 76 is provided.
  • the frame-shaped member 70 and the vibrating portion 74 are made of the same member (for example, acrylic resin, PET, polycarbonate, glass epoxy, FRP, metal, glass, etc.). That is, the frame-shaped member 70 and the vibrating portion 74 are formed by punching one rectangular plate member along the shapes of the opening 75 and the vibrating portion 74.
  • the frame-shaped member 70 and the vibrating portion 74 may be separate members, but can be easily manufactured by being formed of the same member.
  • the support portion 73 connects the vibrating portion 74 and the frame-shaped member 70, and supports the vibrating portion 74 to the frame-shaped member 70.
  • Each of the support portions 73 is bridged at one end near the four corners of the vibrating portion 74 and at the other end facing the four corners of the vibrating portion 74 of the frame-shaped member 70.
  • the support portion 73 is a coil-shaped tension spring. Therefore, the support portion 73 supports the vibrating portion 74 on the frame-shaped member 70 in a state where the tension is maintained.
  • the support portion 73 may be a spring other than the coiled tension spring.
  • the support portion 73 may be, for example, a linear spring or a compression spring. Further, the support portion 73 may be any as long as it supports the vibrating portion 74 to the frame-shaped member 70 in a state where the tension is maintained, and the arrangement location and number can be appropriately changed.
  • the wire rod 72 has a linear shape and has a first end 81 and a second end 82.
  • the first end 81 is fixed by the first fixing member 76.
  • the second end 82 is fixed by the second fixing member 77.
  • the first end 81 is fixed to the frame-shaped member 70, and the second end 82 is fixed to the vibrating portion 74.
  • the wire rod 72 is fixed in a tensioned state. Therefore, the wire rod 72 is arranged along the Y-axis direction.
  • the first end 81 is fixed by the first fixing member 76 by applying pressure from the outside together with the first fixing member 76 while being passed through the internal space of the tubular first fixing member 76.
  • the second end 82 is also fixed by the second fixing member 77 by the same method as the first end 81.
  • the first fixing member 76 and the second fixing member 77 may be any as long as they fix the first end 81 and the second end 82, and are not limited to the tubular shape.
  • the wire rod 72 includes a shape memory material 78 and a lead wire 79.
  • the shape memory material 78 has a linear shape. Since the wire rod 72 is fixed by the first fixing member 76 and the second fixing member 77 in a tensioned state, the shape memory material 78 is also in a tensioned state. As a result, the shape memory material 78 is arranged along the Y-axis direction.
  • the shape memory material 78 is made of a shape memory alloy that deforms in the length direction when a voltage is applied.
  • the shape memory material 78 is deformed in the Y-axis direction by applying a voltage.
  • the shape memory material 78 is not limited to a linear shape as long as it deforms in the Y-axis direction.
  • the shape memory material 78 may have a coiled shape, for example. Further, since the shape memory material 78 is a shape memory alloy and has high strength, it has strong impact resistance.
  • the lead wire 79 is a linear member drawn from both ends of the shape memory material 78.
  • the lead wire 79 is insulatingly coated on the outer peripheral surface other than the portion connected to the shape memory material 78 or the like.
  • the frame-shaped member 70 and the vibrating portion 74 are made of metal, the frame-shaped member 70 and the vibrating portion 74 are coated with an insulating material. As a result, a short circuit due to contact with both ends of the shape memory material 78 can be prevented.
  • the frame-shaped member 70 may be a conductor if a short circuit does not occur due to contact between both ends of the shape memory material 78.
  • the lead wire 79 drawn out from the second fixing member 77 side is arranged along the shape memory material 78, and is pulled out together with the lead wire 79 drawn out from the first fixing member 76 side.
  • the lead wire 79 drawn out to the outside is connected to a drive circuit (not shown).
  • the drive circuit applies a voltage to the shape memory material 78 via the lead wire 79.
  • a voltage is applied to the shape memory material 78, a current flows and heat is generated.
  • the shape memory material 78 loosens the linear shape stored by heat. As a result, the shape memory material 78 extends in the Y-axis direction.
  • the shape memory material 78 stops generating heat.
  • the shape memory material 78 is cooled by stopping heat generation, it returns to its original straight shape. As a result, the shape memory material 78 returns to its original length in the Y-axis direction.
  • the shape memory material 78 repeatedly generates heat and cools by applying an AC voltage, and expands and contracts along the Y-axis direction.
  • the wire rod 72 including the shape memory material 78 is connected to the vibrating portion 74. Therefore, the vibrating portion 74 vibrates along the Y-axis direction due to the expansion and contraction of the shape memory material 78.
  • the vibrator 71 vibrates when the vibrating portion 74 vibrates in the opening 75 of the frame-shaped member 70 in the plane direction, that is, along the Y-axis direction.
  • the diaphragm 3 also vibrates in conjunction with each other along the Y-axis direction.
  • the vibrator 71 moves in a phase opposite to that of the diaphragm 3.
  • the description that the vibrator 71 and the diaphragm 3 vibrate in a vibration form having opposite phases will be omitted because they are the same as those of the vibrating device 100.
  • the vibrating device 300 can maintain a large amplitude like the vibrating device 100.
  • Electromagnet 3 ... Diaphragm 4,41,42,43,44,45,46 ... Cushion material 5 ... Holder 10,20,60,70, ... Frame-shaped member 11,31,75 ... opening 11A ... first opening 11B ... second opening 12 ... piezoelectric film 13, 23, 63, 73 ... supporting portion 14, 24, 64, 74 ... vibrating portion 15 ... connecting member 16 ... opening 17 ... spacer 18 ... first 1 Main surface 19 ... Second main surface 22 ... Electromagnet 25 ... Electromagnet fixing members 26, 66 ... Fixing part 27 ... Diaphragm fixing member 28 ... Opposing part 29 ... Magnet 31A ... First opening 31B ... Second opening 31C ... Third Opening 51 ...
  • Core member 52 ... Conductor portion 62 ... Electromagnet 65 ... Magnet 72 ... Wire material 76 ... First fixing member 77 ... Second fixing member 78 ... Shape storage material 79 ... Conducting wire 81 ... First end 82 ... Second end 91 ... Flat plate portion 92 ... Protruding portion 100, 111, 112, 200, 300 ... Vibration device

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Abstract

平板状の振動板（３）と、前記振動板（３）の主面に接続され、前記振動板（３）の面方向に振動する振動子（１）と、前記振動子（１）の周囲の少なくとも一部に配置され、前記振動板（３）に接続され、かつ前記振動板（３）を固定する筐体に接続される緩衝材（４）と、を備え、前記振動子（１）が振動する時、前記振動子（１）は、前記振動板（３）に対して逆位相に動く。

Description

振動装置
　本発明は、振動を発生させる振動装置に関する。
　近年、タッチパッド等において、利用者が触れた際に振動を伝えることで、利用者にタッチパッド等を通じて操作をしていることを実感させる触覚提示装置が提案されている。
　例えば、特許文献１には、圧電フィルムを用いて触覚フィードバックを利用者に与える触覚提示装置が提案されている。特許文献１に記載の触覚提示装置は、振動部と、振動部とともに振動する第２振動部と、を備える。
特許第６２３７９５９号公開公報
　振動装置においては、振動する部分の振幅を向上させることが望まれる。
　そこで、本発明の目的は、振幅を向上させる振動装置を提供することにある。
　振動装置は、平板状の振動板と、前記振動板の主面に接続され、前記振動板の面方向に振動する振動子と、前記振動子の周囲の少なくとも一部に配置され、前記振動板に接続され、かつ前記振動板を固定する筐体に接続される緩衝材と、を備え、前記振動子が振動する時、前記振動子は、前記振動板に対して逆位相に動くことを特徴とする。
　この振動装置において、振動子は振動板に対して逆位相に動く。例えば、振動子が左に移動する時、振動板は右に移動する。この時、振動子の重心は左に移動し、振動板の重心は右に移動する。振動子及び振動板全体としての重心は、大きく移動しない。仮に、振動子及び振動板全体としての重心が大きく移動すると、緩衝材に弾性力が生じ、振動板の振幅が減少する。しかし、本発明に係る振動装置は、重心の移動が抑えられるため、緩衝材に生じる弾性力も抑えられる。従って、振動装置は、振幅を大きくできる。
　上記振動装置によれば、振幅を向上させることができる。
図１（Ａ）は第１実施形態に係る振動装置１００を裏側から見た斜視図であり、図１（Ｂ）は振動装置１００の分解斜視図である。 図２（Ａ）は、振動子１に振動板３を接続した斜視図であり、図２（Ｂ）は、振動子１に振動板３を接続した分解斜視図である。 図３は、図１（Ａ）に示すＩ－Ｉ線で切断した模式断面図である。 図４（Ａ）は、振動子１の斜視図であり、図４（Ｂ）は、振動子１の分解斜視図である。 図５（Ａ）は振動子１の平面図であり、図５（Ｂ）は、振動子１のＩＩ－ＩＩ断面図である。 図６（Ａ）は、圧電フィルム１２の駆動回路１７０を含む振動ユニット１０６の構成を示す概略図であり、図６（Ｂ）は、振動子１の平面図である。 図７は、振動装置１００におけるクッション材４のヤング率に対する振動板３の変位を示すグラフである。 図８（Ａ）は、振動子１及び振動板３が同位相で振動する場合を示した振動装置１００の模式断面図であり、図８（Ｂ）は、振動子１及び振動板３が逆位相で振動する場合を示した振動装置１００の模式断面図である。 図９（Ａ）は、振動装置１００の変形例１に係る振動装置１１１の分解斜視図であり、図９（Ｂ）は、振動装置１００の変形例２に係る振動装置１１２の分解斜視図である。 図１０は、振動装置１００、振動装置１１１及び振動装置１１２における各クッション材のヤング率に対する振動板３の変位を示すグラフである。 図１１（Ａ）は第２実施形態に係る振動装置２００を裏側から見た斜視図であり、図１１（Ｂ）は振動装置２００の分解斜視図である。 図１２（Ａ）は、振動装置２００の振動子２１の斜視図であり、図１２（Ｂ）は、振動子２１の分解斜視図である。 図１３（Ａ）は、図１２（Ａ）の一部を拡大した側面図であり、図１３（Ｂ）は、電磁石２２の斜視図である。 図１４（Ａ）は、図１１（Ａ）に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した模式断面図であり、図１４（Ｂ）は、振動子２１及び振動板３が同位相で振動する場合を示した振動装置２００の模式断面図であり、図１４（Ｃ）は、振動子２１及び振動板３が逆位相で振動する場合を示した振動装置２００の模式断面図である。 図１５は、振動装置２００の変形例１に係る振動子２１１の模式断面図である。 図１６（Ａ）は第３実施形態に係る振動装置３００を裏側から見た斜視図であり、図１６（Ｂ）は振動装置３００の分解斜視図である。 図１７（Ａ）は、振動装置３００の振動子７１の斜視図であり、図１７（Ｂ）は、振動子７１の分解斜視図である。
　図１（Ａ）は第１実施形態に係る振動装置１００を裏側から見た斜視図であり、図１（Ｂ）は振動装置１００の分解斜視図である。図２（Ａ）は、振動子１に振動板３を接続した斜視図であり、図２（Ｂ）は、振動子１に振動板３を接続した分解斜視図である。図３は、図１（Ａ）に示すＩ－Ｉ線で切断した断面図である。図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図３は、電子機器の筐体であるホルダ５に配置した状態を示す。以下各図面では、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、振動装置１００の幅方向（横方向）をＸ軸方向とし、長さ方向（縦方向）をＹ軸方向とし、厚み方向をＺ軸方向として説明する。なお、各図は、一部を除いて説明の便宜上、配線を省略して示している。また、図３は、支持部１３をばねとして示す。
　図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、本実施形態の振動装置１００は、振動板３、振動子１、ホルダ５、及びクッション材４を備える。
　振動板３は、第１主面１８及び第２主面１９を有する平板である。第１主面１８及び第２主面１９は、平面視して矩形状である。第２主面１９は、例えば振動装置１００を電子機器の筐体に配置した場合に、ユーザのタッチ操作を受け付ける。
　クッション材４は、平面視した形状が長方形状である。クッション材４は、開口部１６を備える。開口部１６は、平面視して長方形状である。開口部１６は、平面視して振動子１より大きい面積に形成されている。振動子１は、平面視して開口部１６の内側に位置する。言い換えると、クッション材４は、振動子１を取り囲むように配置されている。なお、クッション材４は、振動子１を取り囲むように配置されていなくてもよい。例えば、クッション材４は、振動子１の周囲の少なくとも一部に配置されていればよい。
　振動板３は、クッション材４を介して、ホルダ５に接続される。クッション材４は、振動板３の動きを阻害しないようにある程度柔らかい素材で構成される。クッション材の硬度については、後に詳細に説明する。なお、クッション材４は、本発明における「緩衝材」の一例である。ホルダ５は、本発明における「筐体」の一例である。
　図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、振動子１は、振動板３の第１主面１８に接続されている。振動子１は、スペーサ１７を介して振動板３に接続されている。図３に示すように、振動子１は、スペーサ１７により、スペーサ１７のＺ軸方向の厚み分だけ振動板３から離れるように接続されている。これにより、振動子１は、Ｙ軸方向に振動しても振動板３と接触し難い。また、振動子１は、不図示の駆動回路に接続され、振動板３及とともに後で説明する振動ユニットを構成する。
　図４（Ａ）は、振動子１の斜視図であり、図４（Ｂ）は、振動子１の分解斜視図である。図５（Ａ）は振動子１の平面図であり、図５（Ｂ）は、振動子１のＩＩ－ＩＩ断面図である。
　図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る振動子１は、枠状部材１０、圧電フィルム１２、支持部１３、振動部１４、及び接続部材１５を備える。
　枠状部材１０は、平面視した形状が長方形状である。枠状部材１０は、長方形状の開口１１を有する。ただし、この例では、開口１１は、枠状部材１０のＹ軸方向の両端に配置された２つの第１開口１１Ａと、Ｘ軸方向の両端に配置された２つの第２開口１１Ｂと、からなる。第１開口１１Ａは、長方形状であり、枠状部材１０のＸ軸方向に沿って長い形状となっている。第２開口１１Ｂは、枠状部材１０のＹ軸方向に沿って長い長方形状の開口である。また、第２開口１１ＢのＹ軸方向の両端は、枠状部材１０の中心軸（図５（Ａ）中のＩＩ－ＩＩ線）に向かってさらに長方形状に延長されている。
　振動部１４は、平面視して長方形状であり、開口１１の内側に配置されている。振動部１４の面積は、開口１１の面積より小さくなっている。
　支持部１３は、振動部１４と枠状部材１０とを接続し、振動部１４を枠状部材１０に支持する。この例では、支持部１３は、枠状部材１０のＸ軸方向に沿って長い長方形状であり、振動部１４のＹ軸方向の両端部で、振動部１４を保持する。つまり、支持部１３は、圧電フィルム１２が伸縮する方向に直交する方向の長さが、圧電フィルム１２が伸縮する方向に沿った長さよりも長い。
　この例では、枠状部材１０、振動部１４、及び支持部１３は、同一部材（例えば、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ガラスエポキシ、ＦＲＰ、金属、又はガラス等）で形成されている。つまり、枠状部材１０、振動部１４、及び支持部１３は、１枚の長方形状の板部材を、第１開口１１Ａ及び第２開口１１Ｂの形状に沿って打抜き加工することで形成される。枠状部材１０、振動部１４、及び支持部１３は、それぞれ別の部材であってもよいが、同一部材で形成されることで、容易に製造することができる。又は、同一部材で形成されることで、振動部１４の支持にゴム等の別の部材（クリープ劣化のある部材）を用いる必要がなく、長期間安定して振動部１４を保持することができる。
　圧電フィルム１２は、枠状部材１０及び振動部１４に接続される。圧電フィルム１２は、電圧を加えると面方向に変形するフィルムの一例である。圧電フィルム１２は、平面視して枠状部材１０のＹ軸方向に沿って長い長方形状である。圧電フィルム１２は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる。他にも、圧電フィルム１２は、キラル高分子からなる態様であってもよい。キラル高分子は、例えば、Ｌ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）又はＤ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ）等を用いる。
　圧電フィルム１２にＰＶＤＦを用いた場合、ＰＶＤＦは耐水性があるため、この例における振動部材を備えた電子機器をどのような湿度環境下においても同じような振動をさせることができる。
　また、圧電フィルム１２にＰＬＬＡを用いた場合、ＰＬＬＡは透過性の高い材料であるため、ＰＬＬＡに付加する電極及び振動部が透明な材料であれば、機器の内部状況を視認できるため、製造し易くなる。また、ＰＬＬＡは、焦電性が無いため、どのような温度環境下においても同じような振動をさせることができる。
　圧電フィルム１２は、仮にＰＬＬＡで構成される場合、延伸方向に対して各外周辺が略４５°となるように裁断することで、圧電性を持たせる。
　圧電フィルム１２のＹ軸方向の第１端１２１は、枠状部材１０のＹ軸方向の第１端１０１に接続される。圧電フィルム１２の第２端１２２は、振動部１４のＹ軸方向の第１端１４１より第２端１４２に近い側に接続される。なお、圧電フィルム１２の第２端１２２は、振動部１４のＹ軸方向の第２端１４２より第１端１４１に近い側に接続されていてもよい。この場合、圧電フィルム１２は、Ｙ軸方向の長さを確保できるため、出力を大きくすることができる。
　図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、圧電フィルム１２は、接続部材１５を介して、枠状部材１０及び振動部１４に接続される。枠状部材１０は、平面視して枠状部材１０のＸ軸方向に沿って長い長方形状である。接続部材１５は、ある程度の厚みがあり、圧電フィルム１２を振動部１４に接触させないように、ある程度離れた位置で、圧電フィルム１２と振動部１４とを接続させる。これにより、圧電フィルム１２の両主面に設けられた不図示の電極が振動部１４に接触しないため、圧電フィルム１２が伸縮して振動部１４が振動したとしても、電極が削られることがない。
　接続部材１５は、例えば、金属、ＰＥＴ、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリイミド、又はＡＢＳ樹脂などからなる。接続部材１５は、接着剤等で圧電フィルム１２と振動部１４と（及び圧電フィルム１２と枠状部材１０と）を接続する。圧電フィルム１２は、ある程度のテンションが掛けられた状態で、接続部材１５を介して枠状部材１０及び振動部１４に接続される。
　圧電フィルム１２は、電圧を印加すると面方向に変形する。具体的には、圧電フィルム１２は、電圧を印加するとＹ軸方向に伸縮する。圧電フィルム１２がＹ軸方向に伸縮することにより、振動部１４は、Ｙ軸方向に振動する。
　図６（Ａ）は、圧電フィルム１２の駆動回路１７０を含む振動ユニット１０６の構成を示す概略図である。図６（Ｂ）は、振動子１の平面図である。
　図６（Ａ）に示すように、振動ユニット１０６は、圧電フィルム１２、振動部１４、及び駆動回路１７０を備える。駆動回路１７０は、利用者がスイッチ等の操作子を介して圧電フィルム１２に電圧を印加した場合、圧電フィルム１２を伸縮させる。
　圧電フィルム１２は、両主面に平面電極が形成されている。駆動回路１７０は、平面電極に電圧を印加することで、圧電フィルム１２を伸縮させる。例えば、駆動回路１７０が、圧電フィルム１２に負の電圧を印加して、圧電フィルム１２が収縮する場合、図６（Ｂ）に示すように、振動部１４がＹ軸方向（図６（Ｂ）中の右方向）に変位する。なお、平面電極は、どの様な材料であってもよいが、例えばアルミニウムまたは銅ニッケルを用いる。銅ニッケルは、腐食し難く、柔らかく（弾性率が低く）、かつ温度変化による弾性率の変化も小さい。そのため、銅ニッケルは、圧電フィルム１２の伸縮を阻害せず、耐久性の高い電極として好適である。
　また、駆動回路１７０が圧電フィルム１２に正の電圧を印加すると、圧電フィルム１２は伸張する。
　圧電フィルム１２は、テンションが掛けられた状態で固定されている。このため、圧電フィルム１２が伸長する時は、掛けられたテンションによって振動部１４は収縮時と逆方向に変位する。なお、本実施形態において、「振動子１が振動する」は「振動部１４が振動する」と、「振動子１が振動する方向」は「振動部１４が動く方向」と、それぞれ同じ意味である。
　振動子１は、スペーサ１７を介して振動板３に接続されている。このため、振動子１の振動は、スペーサ１７を介して振動板３へ伝わる。振動子１が振動すると、振動板３も連動してともにＹ軸方向に沿って振動する。従って、振動部１４が枠状部材１０の開口１１内で面方向に、すなわちＹ軸方向に沿って振動することにより、振動子１が振動する。
　図７は、クッション材４のヤング率に対する振動板３の変位を示すグラフである。図７は、圧電フィルム１２に一定の電圧を印加する場合に、クッション材４のヤング率を変更することによる振動板３の変位振幅をシミュレーションしたものである。
　図７に示すように、クッション材４のヤング率が概ね１．０×１０６Ｐａ以下の場合、振動板３は、比較的大きい振幅で振動する。この場合、振動子１は、振動板３に対して逆位相で振動する。これに対して、クッション材４のヤング率が概ね１．０×１０６Ｐａより大きい場合、振動板３の振幅は、急激に小さくなる。この場合、振動子１は、振動板３に対して同位相で振動する。クッション材４は、ヤング率が高くなるほど硬くなるため、変形し難い。逆にクッション材４は、ヤング率が低くなるほど柔らかくなるため、変形し易くなる。すなわち、クッション材４が柔らかい場合、振動板３の振幅は大きくなる。
　図８（Ａ）は、振動子１及び振動板３が同位相で振動する場合を示した振動装置１００の模式断面図であり、図８（Ｂ）は、振動子１及び振動板３が逆位相で振動する場合を示した振動装置１００の模式断面図である。
　振動子１及び振動板３が同位相となる振動形態で振動する場合、例えば、図８（Ａ）に示すように、振動子１及び振動板３が共に左に移動する。この場合、振動子１及び振動板３全体としての重心が大きく左に移動する。振動子１及び振動板３全体の重心の移動は、振動板３に接続しているクッション材４に伝わる。これにより、クッション材４に弾性力が生じ、振動板３を元に戻そうとする力が働く。そのため、振動板３の振幅が小さくなる。
　これに対して、本実施形態において振動子１及び振動板３は逆位相となる振動形態で振動する。振動子１及び振動板３が逆位相となる振動形態で振動すると、例えば、図８（Ｂ）に示すように、振動子１が左に移動する時、振動板３は右に移動する。この時、振動子１の重心は左に移動し、振動板３の重心は右に移動する。振動子１及び振動板３全体としての重心は、左右でバランスがとれるため、振動前の位置から大きく移動しない。振動子１及び振動板３全体の重心の移動は、振動板３に接続しているクッション材４に伝わる。これにより、クッション材４に弾性力が生じ、振動板３を元に戻そうとする力が働く。この場合、振動子１及び振動板３全体の重心は大きく移動しないため、クッション材４に生じる弾性力は小さく、振動板３を元に戻そうとする力も小さい。従って、振動装置１００は、振幅を大きく保つことができる。
　このように、クッション材４が所定の剛性を有することによって、振動子１及び振動板３の振動が逆位相となると、振動装置１００は、振幅を大きくできる。
　なお、本実施形態では、「電圧を加えることで面方向に変形するフィルム」の一例として圧電フィルムを示したが、「電圧を加えることで面方向に変形するフィルム」は、圧電フィルムに限るものではない。「電圧を加えることで面方向に変形するフィルム」は、他にも、例えば電歪フィルム、エレクトレットフィルム、コンポジットフィルム、又は電気活性高分子フィルム等がある。なお、電気活性フィルムとは、電気的駆動によって応力を発生するフィルム又は変形して変位を発生するフィルムである。具体的には、電歪フィルム、コンポジット材料（圧電セラミックスを樹脂モールドした材料）、電気駆動型エラストマー、又は液晶エラストマー等がある。
　なお、枠状部材１０及び振動部１４は、平面視して長方形状である必要はない。枠状部材１０及び振動部１４は、多角形状、円形状、又は楕円形状等であってもよい。
　図９（Ａ）は、振動装置１００の変形例１に係る振動装置１１１の分解斜視図であり、図９（Ｂ）は、振動装置１００の変形例２に係る振動装置１１２の分解斜視図である。なお、振動装置１１１及び振動装置１１２の説明については、第１実施形態に係る振動装置１００と異なる構成についてのみ説明を行い、後は省略する。
　図９（Ａ）に示すように、振動装置１１１は、クッション材４１及びクッション材４２を有する。クッション材４１及びクッション材４２は、平面視した形状がＸ軸方向に長い長方形状であり、振動板３のＹ軸方向の両端に沿って配置されている。クッション材は、振動方向に平行な方向（Ｙ軸方向）の長さを短くするほど振動板３の振動を阻害し難くなる。振動装置１１１は、クッション材のＹ軸方向の長さを短くし、振動板３のＹ軸方向の両端にのみ配置している。そのため、振動装置１１１のクッション材４１，４２は、振動板３の振幅を大きくしつつ、振動板３を保持することができる。
　図９（Ｂ）に示すように、振動装置１１２は、４つのクッション材４３、クッション材４４、クッション材４５、及びクッション材４６を有する。４つのクッション材４３、クッション材４４、クッション材４５、及びクッション材４６は、平面視した形状が長方形状であり、それぞれ振動板３の四隅に配置されている。
　平面視したときの振動装置１１１に対するクッション材の面積の比は、振動装置１００のクッション材４と比べて小さい。また、平面視したときの振動装置１１２に対するクッション材の面積の比は、振動装置１１１のクッション材４１及びクッション材４２と比べて小さい。なお、各振動装置におけるクッション材は、厚み及び素材の同一なものを用いた。
　図１０は、振動装置１００、振動装置１１１及び振動装置１１２における各クッション材のヤング率に対する振動板３の変位を示すグラフである。図１０は、図７に振動装置１１１及び振動装置１１２のシミュレーション結果を加えたものである。
　図１０に示すように、振動装置１１１は、振動装置１００と比べてクッション材（クッション材４１，４２）のヤング率がより高い範囲まで、大きな振動板３の振幅が得られる。振動装置１１２は、振動装置１１１比べてクッション材（クッション材４３～４６）のヤング率がより高い範囲まで大きな振動板３の振幅が得られる。すなわち、平面視したときの振動装置に対するクッション材の面積の比が小さくなるほど、振動装置は、クッション材のヤング率のより高い範囲まで、大きな振動板３の振幅を出力することができる。このように、平面視したときのクッション材の振動装置に対する面積を変えることは、クッション材の剛性を変えることと同様に、振動板３の振幅に影響を及ぼす。従って、振動装置の振幅は、平面視したときの振動装置に対するクッション材の面積の比により調節することができる。
　図１１（Ａ）は第２実施形態に係る振動装置２００を裏側から見た斜視図であり、図１１（Ｂ）は振動装置２００の分解斜視図である。図１２（Ａ）は、振動装置２００の振動子２１の斜視図であり、図１２（Ｂ）は、振動子２１の分解斜視図である。なお、振動装置２００の説明については、第１実施形態に係る振動装置１００と異なる構成についてのみ説明を行い、後は省略する。
　図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、振動装置２００は、振動板３、振動子２１、クッション材４、及びホルダ５を備える。振動装置２００は、振動子１の代わりに振動子２１を備える点で振動装置１００と異なる。
　図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように、振動子２１は、電磁石２２、枠状部材２０、支持部２３、振動部２４、及び固定部２６を備える。固定部２６は、電磁石固定部材２５及び振動板固定部材２７を備える。固定部２６は、電磁石２２及び枠状部材２０をそれぞれ固定する。
　振動板固定部材２７は、面視した形状が長方形状である。振動板固定部材２７は、長方形状の開口４７を有する。振動板固定部材２７は、Ｙ軸方向の一端に電磁石固定部材２５を備える。電磁石２２は、電磁石固定部材２５によって、固定部２６に固定されている。枠状部材２０は、振動板固定部材２７によって、固定部２６に固定されている。なお、振動板固定部材２７及び電磁石固定部材２５は、同一部材（例えば、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ガラスエポキシ、ＦＲＰ、金属、又はガラス等）で形成されている。
　枠状部材２０は、平面視した形状が長方形状である。枠状部材２０は、長方形状の開口３１を有する。ただし、この例では、開口３１は、枠状部材２０のＹ軸方向の一端に配置された第１開口３１Ａと、Ｘ軸方向の両端に配置された２つの第２開口３１Ｂと、枠状部材２０のＹ軸方向の他端に配置された第３開口３１Ｃと、からなる。第１開口３１Ａ及び第３開口３１Ｃは、長方形状であり、枠状部材１０のＸ軸方向に沿って長い形状となっている。また、第３開口３１ＣのＸ軸方向の両端は、枠状部材２０の中心軸（図１１（Ｂ）中のＢ－Ｂ線）に向かってさらに長方形状に延長されている。第２開口３１Ｂは、枠状部材１０のＹ軸方向に沿って長い長方形状の開口である。
　振動部２４は、平面視して長方形状であり、開口３１の内側に配置されている。振動部２４の面積は、開口３１の面積より小さくなっている。また、振動部２４は、電磁石２２の配置された側において、Ｚ軸方向へ一部曲げられている。すなわち、振動部２４の一部は、振動部２４の振動する方向（Ｙ軸方向）に対して直交する。対向部２８は、振動部２４のうちＹ軸方向に対して直交する面とする。対向部２８は、電磁石２２の端面５３と対向する位置にある。
　振動子２１において、電磁石２２は、平面視して第３開口３１Ｃと重なる位置に配置されている。電磁石２２は、３つ配置されている。各電磁石２２は、電磁石２２の端面５３と対向部２８とが平行になるようにＸ軸方向に沿って並んで配置されている。なお、電磁石２２の数は、３つに限定されない。例えば、振動子２１は、１つ、２つ、又は４つ以上の電磁石２２を備えていてもよい。
　支持部２３は、振動部２４と枠状部材２０とを接続し、振動部２４を枠状部材２０に支持する。この例では、支持部２３は、枠状部材２０のＸ軸方向に沿って長い長方形状であり、振動部２４のＹ軸方向の両端部で、振動部２４を保持する。つまり、支持部２３は、振動部２４が振動する方向に直交する方向（Ｘ軸方向）の長さが、振動部２４が振動する方向（Ｙ軸方向）に沿った長さよりも長い。なお、本実施形態において支持部２３は、振動部２４の四隅付近に４つ設けられているが、支持部２３は、１から３つ、又は５つ以上であり、振動部２４の周囲のいずれかに設けられていてもよい。
　この例では、枠状部材２０、振動部２４、及び支持部２３は、同一部材（例えば、金属）で形成されている。つまり、枠状部材２０、振動部２４、及び支持部２３は、１枚の長方形状の板部材から形成される。枠状部材２０、振動部２４、及び支持部２３は、それぞれ別の部材であってもよい。また、対向部２８は、振動部２４に対して別の部材を接続することによって形成されてもよい。なお、対向部２８は、形成されていなくてもよい。この場合、振動部２４は金属で形成され、振動部２４の一端が対向部２８となる。
　図１３（Ａ）は、図１２（Ａ）の一部を拡大した側面図であり、図１３（Ｂ）は、電磁石２２の斜視図である。図１３（Ａ）は、固定部２６を省略して示す。図１４（Ａ）は、図１１（Ａ）に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した模式断面図である。図１４（Ｂ）は、振動子２１及び振動板３が同位相で振動する場合を示した振動装置２００の模式断面図である。図１４（Ｃ）は、振動子２１及び振動板３が逆位相で振動する場合を示した振動装置２００の模式断面図である。なお、図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）は、支持部２３をばねとして示す。
　図１３（Ａ）に示すように、対向部２８は、磁石２９を備える。磁石２９は、対向部２８において電磁石２２の端面５３と対向する側に対向部２８を覆うように配置されている。磁石２９は、Ｎ極とＳ極とがＹ軸方向に沿って並ぶように配置される。ここで、磁石２９の電磁石２２と対向する面はＮ極であり、磁石２９の対向部２８と接する面はＳ極である。なお、磁石２９の電磁石２２と対向する面はＳ極であり、磁石２９の対向部２８と接する面はＮ極であってもよい。
　電磁石２２は、磁石２９に対して、電磁石２２の端面５３との間に僅かな隙間５４を保つように配置されている。電磁石２２は、磁石２９に対して非接触である。
　電磁石２２と対向する磁石２９の面は、対向部２８と同じ面積に形成されている。すなわち、対向部２８の全面に磁石２９が配置されている。これにより、電磁石２２が発生する磁力は、電磁石２２と対向する対向部２８の平面に伝わる。従って、電磁石２２が発生する磁力は、効率よく振動部２４に伝わる。なお、磁石２９は対向部２８の全面を覆う必要は無く、対向部２８の一部に配置されていてもよい。また、対向部２８が磁性材料からなる場合は、磁石２９がなくてもよい。
　図１３（Ｂ）に示すように、電磁石２２は、芯部材５１及び導体部５２を備える。芯部材５１は、円柱状である。なお、芯部材５１の断面は円であるが、芯部材５１の断面は楕円、又は角を丸めた長方形もしくは多角形でもよい。芯部材５１の材質は、鉄等の金属、又はフェライト等のような透磁率の高い材料が望ましい。
　導体部５２は、外周を絶縁コートされた線状の導体である。導体部５２の中央は、芯部材５１の周囲に巻き付けられている。これにより、導体部５２は、コイルを形成する。導体部５２の両端は芯部材５１から引き出され、不図示の駆動回路と接続されている。
　図１４（Ａ）に示すように、振動子２１は、振動板３に接続されている。また、振動子２１は、不図示の駆動回路に接続され、振動板３及とともに振動ユニットを構成する。
　不図示の駆動回路が芯部材５１に交流を印加すると、電磁石２２は磁界を生じる。電磁石２２の両端に生じるＮ極とＳ極は、交流の周波数に応じて周期的に入れ替わる。磁石２９の電磁石２２と対向する端面５３はＮ極である。このため、電磁石２２の磁石２９と対向する端面５３にＮ極が生じると、電磁石２２と磁石２９とは互いに反発する。このため、振動部２４は、Ｙ軸方向に沿って電磁石２２から遠ざかる方向（図１４（Ａ）中の左方向）へ移動する。逆に、端面５３にＳ極が生じると、電磁石２２と磁石２９とは互いに近づく。このため、振動部２４は、Ｙ軸方向に沿って電磁石２２に近づく方向（図１４（Ａ）中の右方向）へ移動する。従って、振動部２４は、交流の周波数に応じてＹ軸方向に沿って振動する。
　このように、振動部２４が枠状部材１０の開口１１内で面方向に、すなわちＹ軸方向に沿って振動することにより、振動子２１がＹ軸方向に沿って振動する。振動子２１は、振動板３に接続されている。このため、振動子２１の振動は、振動板３へ伝わる。従って、振動子２１が振動すると、振動板３も連動してともにＹ軸方向に沿って振動する。
　振動子２１及び振動板３が共に同位相となる振動形態で振動する場合、例えば、図１４（Ｂ）に示すように、振動子２１及び振動板３が共に右に移動する。このため、振動子２１及び振動板３全体としての重心が大きく右に移動する。これにより、クッション材４に弾性力が生じ、振動板３を元に戻そうとする力が働く。そのため、振動板３の振幅が小さくなる。
　これに対して、本実施形態においては、振動子２１及び振動板３は逆位相となる振動形態で振動する。振動子２１及び振動板３が逆位相となる振動形態で振動すると、例えば、図１４（Ｃ）に示すように、振動子２１が右に移動する時、振動板３は左に移動する。この時、振動子２１の重心は右に移動し、振動板３の重心は左に移動する。振動子２１及び振動板全体としての重心は、振動前の位置から大きく移動しない。振動子２１及び振動板３全体の重心は大きく移動しないため、クッション材４に生じる弾性力は小さく、振動板３を元に戻そうとする力も小さい。従って、振動装置２００は、振幅を大きくできる。
　また、電磁石２２は、磁石２９に対して非接触な状態で振動部２４を振動させる。このため、電磁石２２は、振動によって伸縮されない。従って、電磁石２２は、塑性変形することなく、振動装置２００は、衝撃に対して強い。
　図１５は、振動装置２００の変形例１に係る振動子２１１の模式断面図である。なお、振動装置２００の変形例１の説明については、第２実施形態に係る振動装置２００と異なる構成についてのみ説明を行い、後は省略する。また、図１５は、振動子２１１を振動板３に接続した状態を示す。
　図１５に示すように、振動子２１１は、振動板３の第１主面１８に接続されている。振動子２１１は、電磁石６２、枠状部材６０、支持部６３、振動部６４、磁石６５、及び固定部６６を備える。
　枠状部材６０は、平板部９１及び突出部９２を備える。平板部９１は、振動板３の第１主面１８に接続している。突出部９２は、平板部９１から振動子２１１内部へＺ軸方向に沿って突出する。突出部９２は、Ｙ軸方向に沿って間隔をあけて２か所に形成されている。固定部６６は、一面が開いた直方体の箱状である。固定部６６の開いた一面は、平板部９１の縁部分を覆うように平板部９１に接続している。振動部６４は、２つの突出部９２の間に配置される。
　支持部６３はそれぞれ、振動部６４の端部と突出部９２との間に架け渡されている。すなわち、支持部６３は、振動部６４と突出部９２とを接続し、振動部６４を突出部９２に支持する。支持部６３は、コイル状の引っ張りバネである。このため、支持部６３は、振動部６４をテンションの保たれた状態で、突出部９２間に支持している。なお、支持部６３は、コイル状の引っ張りバネ以外のばねでもよい。支持部６３は、例えば、直線状のバネでもよく、圧縮バネでもよい。また、支持部６３は、振動部６４をテンションの保たれた状態で突出部９２間に支持するものであればよく、振動部６４における配置や数は、適宜変更することができる。これにより、振動部６４は、Ｙ軸方向に沿って振動できる。
　磁石６５は、平面視して振動部６４の中央付近に接続されている。磁石６５は、Ｙ軸方向に沿ってＳ極とＮ極とが並ぶように配置される。この例において、磁石６５のＳ極は、図１５の紙面左側であり、磁石６５のＮ極は、図１５の紙面右側である。電磁石６２は、固定部６６の磁石６５と対向する位置に配置されている。電磁石６２の軸方向はＺ軸方向である。電磁石６２は、不図示の駆動回路と接続される。
　不図示の駆動回路が電磁石６２に交流を印加すると、電磁石６２は磁界を生じる。電磁石６２の両端に生じるＮ極とＳ極は、交流の周波数に応じて周期的に入れ替わる。電磁石６２の磁石６５と対向する面にＮ極が生じると、磁石６５のＮ極は電磁石６２から遠ざかり、磁石６５のＳ極は電磁石６２に近づく。このため、磁石６５は、Ｙ軸方向に沿って図１５の紙面左方向へ移動する。逆に、電磁石６２の磁石６５と対向する面にＳ極が生じると、磁石６５のＮ極は電磁石６２に近づき、磁石６５のＳ極は電磁石６２から遠ざかる。このため、磁石６５は、Ｙ軸方向に沿って図１５の紙面右方向へ移動する。これにより、振動部６４は、交流の周波数に応じてＹ軸方向に沿って振動する。従って、振動子２１１は、振動子２１と同様に振動するため、振動装置２００と同様の効果が得られる。
　図１６（Ａ）は第３実施形態に係る振動装置３００を裏側から見た斜視図であり、図１６（Ｂ）は振動装置３００の分解斜視図である。図１７（Ａ）は、振動装置３００の振動子７１の斜視図であり、図１７（Ｂ）は、振動子７１の分解斜視図である。なお、振動装置３００の説明については、第１実施形態に係る振動装置１００と異なる構成についてのみ説明を行い、後は省略する。
　図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すように、振動装置３００は、振動板３、振動子７１、クッション材４、及びホルダ５を備える。振動装置２００は、振動子１の代わりに振動子７１を備える点で振動装置１００と異なる。
　図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示すように、振動子７１は、線材７２、枠状部材７０、支持部７３、振動部７４、第１固定部材７６、及び第２固定部材７７を備える。
　枠状部材７０は、平面視した形状が長方形状である。枠状部材７０は、長方形状の開口７５を有する。ただし、この例では、開口７５は、平面視して枠状部材７０の概ね中央に形成されている。開口７５は、枠状部材７０のＹ軸方向に沿って長い形状となっている。枠状部材７０は、開口７５におけるＹ軸方向の一端面のＸ軸方向中央付近に、第１固定部材７６を備える。第１固定部材７６は、筒状の形状である。
　振動部７４は、平面視して長方形状であり、開口７５の内側に配置されている。振動部７４の面積は、開口７５面積より小さくなっている。振動部７４は、Ｙ軸方向の一端に第２固定部材７７を備える。第２固定部材７７は、筒状の形状である。なお、第２固定部材７７は、振動部７４の端部のうち第１固定部材７６が設けられている側から遠い側に設けられているが、振動部７４の端部のうち第１固定部材７６が設けられている側から近い側に設けられていてもよい。
　この例では、枠状部材７０及び振動部７４は、同一部材（例えば、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ガラスエポキシ、ＦＲＰ、金属、又はガラス等）で形成されている。つまり、枠状部材７０及び振動部７４は、１枚の長方形状の板部材を、開口７５及び振動部７４の形状に沿って打抜き加工することで形成される。枠状部材７０及び振動部７４は、それぞれ別の部材であってもよいが、同一部材で形成されることで、容易に製造することができる。
　支持部７３は、振動部７４と枠状部材７０とを接続し、振動部７４を枠状部材７０に支持する。支持部７３はそれぞれ、一端が振動部７４の４隅付近に、他端が枠状部材７０のうち振動部７４の４隅付近と向かい合う箇所に架け渡されている。支持部７３は、コイル状の引っ張りバネである。このため、支持部７３は、振動部７４をテンションの保たれた状態で、枠状部材７０に支持する。なお、支持部７３は、コイル状の引っ張りバネ以外のばねでもよい。支持部７３は、例えば、直線状のバネでもよく、圧縮バネでもよい。また、支持部７３は、振動部７４をテンションの保たれた状態で枠状部材７０に支持するものであればよく、配置箇所や数は、適宜変更することができる。
　線材７２は、直線形状で、第１端８１及び第２端８２を有する。第１端８１は、第１固定部材７６で固定される。第２端８２は、第２固定部材７７で固定される。これにより、第１端８１は枠状部材７０に、第２端８２は振動部７４に、それぞれ固定される。線材７２は、張力がかかった状態で固定されている。従って、線材７２は、Ｙ軸方向に沿って配置される。
　第１端８１は、筒状の第１固定部材７６の内部空間に通された状態で第１固定部材７６ごと外部から圧をかけることにより、第１固定部材７６で固定する。第２端８２も、第１端８１と同様な方法により第２固定部材７７で固定する。なお、第１固定部材７６及び第２固定部材７７は、第１端８１及び第２端８２を固定するものであればよく、筒状には限定されない。
　線材７２は、形状記憶材７８と、導線７９と、を備える。形状記憶材７８は、直線形状である。線材７２は第１固定部材７６と第２固定部材７７とで張力がかかった状態で固定されているため、形状記憶材７８も、張力がかかった状態である。これにより、形状記憶材７８は、Ｙ軸方向に沿って配置されている。
　形状記憶材７８は、電圧を加えることで長さ方向に変形する形状記憶合金からなる。形状記憶材７８は、電圧を加えることでＹ軸方向に変形する。なお、形状記憶材７８は、Ｙ軸方向に変形するものであればよく直線状には限定されない。形状記憶材７８は、例えば、コイル状の形状であってもよい。また、形状記憶材７８は、形状記憶合金であり強度が強いため、耐衝撃性に強い。
　導線７９は、形状記憶材７８の両端から引き出されている線状の部材である。導線７９は、形状記憶材７８等と接続されている部分以外の外周面を絶縁コートされている。枠状部材７０及び振動部７４が金属で形成されている場合、枠状部材７０及び振動部７４は、絶縁材でコーティングされる。これにより、形状記憶材７８の両端と接触することによる短絡が防止できる。なお、形状記憶材７８の両端の接触による短絡が生じない場合、枠状部材７０は導体であってもよい。
　第２固定部材７７側から引き出された導線７９は、形状記憶材７８に沿うように配置され、第１固定部材７６側から引き出された導線７９とともに外部に引き出されている。外部に引き出された導線７９は、不図示の駆動回路と接続される。
　不図示の駆動回路は、導線７９を介して形状記憶材７８に電圧を印加する。形状記憶材７８は、電圧が印加されると電流が流れて発熱する。形状記憶材７８は、熱により記憶していた直線形状がゆるむ。これにより、形状記憶材７８は、Ｙ軸方向に延びる。形状記憶材７８は、電圧の印加を止めると、発熱が止まる。形状記憶材７８は、発熱が止まることにより冷却すると、元の直性形状に戻る。これにより、形状記憶材７８は、Ｙ軸方向に対して元の長さに戻る。
　形状記憶材７８は、交流電圧の印加により発熱と冷却とが繰り返され、Ｙ軸方向に沿って伸縮する。形状記憶材７８を備える線材７２は、振動部７４と接続している。従って、振動部７４は、形状記憶材７８の伸縮により、Ｙ軸方向に沿って振動する。
　振動部７４が枠状部材７０の開口７５内で面方向に、すなわちＹ軸方向に沿って振動することにより、振動子７１が振動する。振動子７１が振動すると、振動板３も連動してともにＹ軸方向に沿って振動する。振動装置３００において、振動子７１は、振動板３に対して逆位相に動く。振動子７１及び振動板３が逆位相となる振動形態で振動する説明は、振動装置１００と同様であるため省略する。これにより、振動装置３００は、振動装置１００と同様に、振幅を大きく保つことができる。
　最後に、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１，２１，７１，２１１…振動子
３…振動板
４，４１，４２，４３，４４，４５，４６…クッション材
５…ホルダ
１０，２０，６０，７０，…枠状部材
１１，３１，７５…開口
１１Ａ…第１開口
１１Ｂ…第２開口
１２…圧電フィルム
１３，２３，６３，７３…支持部
１４，２４，６４，７４…振動部
１５…接続部材
１６…開口部
１７…スペーサ
１８…第１主面
１９…第２主面
２２…電磁石
２５…電磁石固定部材
２６，６６…固定部
２７…振動板固定部材
２８…対向部
２９…磁石
３１Ａ…第１開口
３１Ｂ…第２開口
３１Ｃ…第３開口
５１…芯部材
５２…導体部
６２…電磁石
６５…磁石
７２…線材
７６…第１固定部材
７７…第２固定部材
７８…形状記憶材
７９…導線
８１…第１端
８２…第２端
９１…平板部
９２…突出部
１００，１１１，１１２，２００，３００…振動装置

Claims (5)

  1. 　平板状の振動板と、
    　前記振動板の主面に接続され、前記振動板の面方向に振動する振動子と、
    　前記振動子の周囲の少なくとも一部に配置され、前記振動板に接続され、かつ前記振動板を固定する筐体に接続される緩衝材と、
    　を備え、
    　前記振動子が振動する時、前記振動子は、前記振動板に対して逆位相に動く、
    　振動装置。
  2. 　前記振動子は、圧電フィルムにより振動する、
    　請求項１に記載の振動装置。
  3. 　前記振動子は、電磁石により振動する、
    　請求項１に記載の振動装置。
  4. 　前記振動子は、形状記憶合金により振動する、
    　請求項１に記載の振動装置。
  5. 　前記振動子は、
    　　第１端及び第２端を有し、電圧を加えることで長さ方向に変形する前記形状記憶合金を有する線材と、
    　　前記線材の前記第１端に接続され、開口を有する枠状部材と、
    　　前記線材の前記第２端に接続され、平面視して前記開口の面積よりも面積が小さく、前記線材が前記長さ方向に変形することにより、前記長さ方向に振動する振動部と、
    　　前記振動部と前記枠状部材とを接続し、前記振動部を前記枠状部材に支持する支持部と、
    　を備える、
    　請求項４に記載の振動装置。
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