专利名称：：压电致动器及电子装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种利用压电元件产生振动的压电致动器以及使用该压电致动器的电子装置。
背景技术：
：通常，因为易于操作使得电磁致动器用作诸如扬声器等的声学元件的驱动源。电磁致动器包括永磁体和语音线圈，并且通过磁体对定子磁路的作用而产生振动。而电磁场扬声器通过有机膜等的低刚性振动板的振动产生声音，所述有机膜的低刚性振动板被固定到电磁致动器的振动部分。另外，近年来对便携式电话和个人计算机的需求日益增加，与之相关，对小型且节约功率的致动器的需求也日益增加。但是，由于电磁致动器在其操作过程中需要对语音线圈施加大电流，所以在节约功率的能力方面存在问题，并且从结构的观点也不易于减小尺寸和厚度。此外，为了防止由于从语音线圈泄漏的磁通产生不良影响，当电磁致动器被应用于电子装置时必须电磁地屏蔽电磁致动器。从这方面看，电磁致动器不适于用在小型电子装置例如便携式电话中。而且，尺寸上的减小会使语音线圈由较细电线制成，结果导致电线阻抗的增加也会烧坏语音线圈。考虑到上述问题，已经利用诸如压电陶瓷等的压电元件而研发出压电致动器，其中压电元件具有的特征是尺寸小、重量轻、功率节约能力以及无磁通泄漏等，当用于驱动源时，该压电致动器作为能够代替电磁致动器的薄振动部件。压电致动器通过压电元件的运动产生机械振动，并且包括(例如)被接合到基座上的压电陶瓷元件(简单称为压电元件)。将参照图1和图2描述压电致动器的基本构造。图l是示出传统压电致动器的构造的透视图，图2是示意性地示出图1的压电致动器如何振动的截面图。如图1所示，压电致动器550包括压电元件510，由压电陶瓷制成；基座524，压电元件510被固定到该基座524上；以及框架状支撑构件527，用于支撑基座524的外周缘。当将AC电压施加到压电元件510上时，压电元件510执行膨胀/收缩运动。如图2所示，基座524根据膨胀/收縮运动而按照凸起模式(由实线表示)变形或者按照凹入模式(由虚线表示)变形。这样，基座524在附图中沿竖直方向振动，其中接合区域524a作为固定端部，而基座中心作为腹(belly)。仅供参考，虽然压电致动器的优点在于尺寸和厚度方面的减小，但是另一方面，与电磁致动器相比其作为声学元件表现出的性能较差。这归结于，与电磁致动器相比，压电元件的刚性大并无法提供足够平均的振幅。换句话讲，这是因为由于致动器具有小的振幅而使声学元件的声压也被减小。另一方面，JP-61-168971陽A和JP-2000-140759-A公开了这样一种构造，通过变形相对容易的梁来支撑基座的外周缘，以增加致动器的振幅。此外，对于相同的效果，JP-2001-17917-A公开了一种用于利用板簧来提供大振幅的技术，所述板簧通过沿着基座的圆周对其周缘区域进行切口而形成。JP-2001-339791-A也公开了一种用于加宽频率特性的技术，即，通过用弯曲支撑构件来将基座外周缘与支撑构件接合起来。
发明内容但是，在JP-A-61-168971-A、JP-2000-140759-A和JP-2001-17917-A中描述的压电致动器根本上主要用作包含在便携式电话等中的振动器，完全没有考虑到用于再现音乐等，像诸如扬声器的声学元件。换句话说，当它们被用作振动器时，振幅可仅在特定频率上简单地扩展，而当它们被用作扬声器时，即使它们的频率特性也必须考虑在内。尤其是，它们必须被构造成在期望频带(例如从lkHz到10kHz)的预定级或者更高级提供声压。另一方面，JP-2001-339791-A目的在于在压电陶瓷的厚度方向和径向方向两个方向上都产生位移，其构造是用于限制压电陶瓷的基座与弯曲支撑构件接合在一起。利用这种弯曲支撑构件，可以分散特征点的应力和衰减比，减小变形并延伸频率特性的波段，但是由于在径向和厚度方向都出现振动，所以在声音传播方向上振动削弱。为此，必须构造出提供预定等级的声压级。当作为声学元件将频率特性考虑其中时，简单地增加致动器的振幅是不够的，而且希望使得振动方式更加接近图6B中所示的活塞型(在稍后的描述中将再次详细描述)。本发明的目的在于提供一种压电致动器和电子装置，该压电致动器和电子装置能够提供大振幅并能够在宽频带上再现声音。为了解决上述问题，本发明的压电致动器包括压电元件，用于根据电场条件执行膨胀/收縮运动；基座，所述压电元件粘附到基座的至少一个表面上；以及支撑构件，用于支撑所述压电元件和所述基座，其中，所述压电元件和所述基座根据所述压电元件的膨胀/收縮运动在所述压电元件的厚度方向上振动。压电致动器的特征在于，所述基座通过刚性小于所述基座的振动膜而连接到所述支撑构件。在这样构造的本发明的压电致动器中，基座通过比基座刚性低的振动膜连接到支撑构件，与基座部分相比，基座和支撑构件之间的连接(振动膜部分)易于变形，从而振幅得到改善。此外，这种连接(振动膜部分)变形的灵敏度意味着振动会在这部分变大，因此，与传统构造相比，可以使得振动模式更接近活塞型(类似于电磁制动器的振动模式)。此外，由于在掉落的情况下发生的碰撞被介于基座和支撑构件之间的振动膜所吸收，所以掉落的稳定性很高，并且应用于便携式装置等中也是可行的。在这方面，本发明的压电致动器包括如上所述的振动膜，声音可以通过使这种振动膜振动而产生。换句话说，本发明的压电致动器本身可用作声学元件，而不需要额外的振动膜等。如上所述，根据本发明的压电致动器，由于粘附有压电元件的基座以及支撑构件通过刚性比基座低的振动膜而被接合，所以可以产生大振幅的振动，并且当该压电致动器被用作声学元件时，可以在较宽的频带上再现声音。图l是显示传统压电致动器的构造的透视图，该压电致动器具有直接连接到支撑构件上的基座的外部周缘。图2是示意性地示出图1的压电致动器的振动模式的竖向截面图。图3是示出第一实施例的压电致动器的构造的分解透视图。图4是图3的压电致动器的竖向截面图。图5A是用于描述压电致动器的工作原理的图示。图5B是用于描述压电致动器的工作原理的图示。图6A是用于描述屈曲型(flexiontype)压电致动器的振动模式的示意性图示。图6B是用于描述活塞型(pistontype)屈曲压电致动器的振动模式的示意性图示。图7是显示第二实施例的压电致动器的构造的示意性图示。图8是显示悬臂结构中的振动膜插入部分(vibrationfilminterveningsection)的示意性图不。图9是显示悬臂结构中的振动膜插入部分的示意性图示。图10是显示用于计算振动膜插入部分的偏转量的压电致动器的示意性图示。图11A是显示第三实施例的压电致动器的构造的分解透视图。图11B是显示第三实施例的压电致动器的构造的竖向的截面图。图12是显示第四实施例的压电致动器的构造的俯视图。图13是显示第五实施例的压电致动器的构造的俯视图。图14是显示用于图13的压电致动器中的基座件的俯视图。图15是显示第五实施例的压电致动器的另一示例性构造的俯视图。图16是显示第五实施例的压电致动器的另一示例性构造的俯视图。图17是显示第六实施例的压电致动器的构造的俯视图。图18是显示第七实施例的压电致动器的构造的竖向截面图。图19是显示第八实施例的压电致动器的构造的竖向截面图。图20是用于描述多层压电元件的分解透视图，可以使用该多层压电元件来代替单层压电元件。图21是用于描述平均振动速度振幅的测量点的图示。图22A是显示示例1的压电致动器的构造的俯视图。图22B是示例1的压电致动器的构造的竖向截面图。图23是显示对比示例1的压电致动器的构造的竖向截面图。图24A是显示示例2的压电致动器的构造的俯视图。图24B是显示示例2的压电致动器的构造的竖向截面图。图25A是显示示例3的压电致动器的构造的俯视图。图25B是显示示例3的压电致动器的构造的竖向截面图。图26A是显示示例4的压电致动器的构造的俯视图。图26B是显示示例4的压电致动器的构造的竖向截面图。图27是显示示例5的压电致动器的构造的竖向截面图。图28是显示示例6的压电致动器的构造的竖向截面图。图29是显示示例7的压电致动器的构造的竖向截面图。图30是显示示例8的压电致动器的构造的俯视图。图31是显示示例10的压电致动器的构造的俯视图。图32是显示示例11的压电致动器的构造的竖向截面图。图33是显示对比示例2的压电致动器的构造的竖向截面图。图34是显示装配有根据本发明的压电致动器的便携式电话的示例的正视图。图35是显示设置为对比示例4的传统型声学元件的构造的截面图。图36是用于描述示例19的压电致动器的竖向截面图。具体实施方式以下，将参照附图描述本发明的实施例。在以下描述的每个实施例的构造中，相同结构部件用相同参考标号表示，并且省略重复的描述。(第一实施例)图3是该实施例的压电致动器的分解透视图，图4是图3的压电致动器的竖向截面图。如图3和图4所示，该实施例的压电致动器50包括压电元件10，用作振动的驱动源；基座20，用于支撑压电元件10;以及振动膜30，用于支撑基座20，其构造是压电元件、基座和振动膜在构造中按照顺序层压。压电元件IO、基座20和振动膜30都具有圆形的轮廓，并且这三个构件被(同心地)布置成使得它们以相同点为中心。振动膜30的外部周缘连接到支撑构件45并由支撑构件45支撑，该支撑构件45以圆形框架状形成。更具体地讲，压电元件10包括具有彼此平行相对的两个主表面10a和10b的压电板(压电陶瓷)，上电极层和下电极层(都没有被示出)分别形成在压电板的主表面10a和10b上。虽然压电板的极化方向没有特定限制，但是在该实施例中，是沿竖直方向(压电元件的厚度方向)向上的，如图所示。当AC电压被施加到上电极层和下电极层以施加交替电场时，如此构造的压电元件10执行沿径向的膨胀/收縮运动(径向膨胀运动)，从而其两个主表面10a和10b同时膨胀或者收縮。换句话说，压电元件IO进行运动以重复主表面膨胀的第一变形模式和主表面收縮的第二变形模式。基座20具有将压电元件10的膨胀/收縮运动转换为竖直方向的振动的功能，如图所示。基座20由有弹力的材料(弹性材料)形成，并且刚性低于包括压电元件的陶瓷材料的材料可以广泛用作基座的材料，例如金属材料(诸如铝合金、磷青铜、钛或者钛合金)或者树脂材料(诸如环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺或者聚碳酸酯)等。压电元件10的主表面10b(下电极层)被固定到基座20的顶表面，从而基座20限制压电元件10。在图3中，基座20的粘附有压电元件10的区域被显示为限制区域20a，剩余区域(围绕限制区域20a的区域)被显示为非限制区域20b。振动膜30是用于增加压电致动器的振动幅度的膜构件，其刚性小于基座20的刚性。当将基座20的材料与振动膜30结合时，例如，基座20可以是金属材料，而振动膜30可以是树脂材料(例如，聚氨酯、PTE、聚乙烯等)。可替换地，基座20和振动膜30可以由相同材料制成，并且通过使振动膜30的厚度相对较薄，可以使得振动膜30具有相对较低的刚性。在这方面，在以上所列那些之外，振动膜30可以是纸、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylenetelephthalate)等。在为树脂材料的情况下振动膜30的厚度可以(例如)等于或者大于5/mi并且等于或者小于500/xm。尤其是，当振动膜30是平面片材时，厚度优选可以等于或者大于30/mi并且等于或者小于180/mi。另外，当压电致动器被用作声学元件时，有机膜等被经常粘附到压电致动器的振动部分(例如，基座20等)以产生声音。另一方面，在该实施例中，除了振动膜的本身的功能之外，振动膜30还被附加地设置为用于增加振幅。换句话说，振动膜30不仅具有传统声学元件中振动膜的功能同时还具有增加致动器振动幅度的功能。在这方面，想要利用梁的设置来增加振幅的传统构造(例如，JP-61-168971A)不同于本发明的构造。根据本发明的构造，由于设置了振动膜而能够产生较大的声压。然而，对于声学元件的设计，共振频率彼此不同的多个压电致动器可以粘附到共同振动膜上，以产生单个声学元件。这样，它们可以相互补偿声压级较低的波段，从而能够实现在较宽的频率范围提供大声压的声学元件。基座45是形成压电致动器的外壳的一部分的构件，并且其材料没有特定的限制，可以是树脂材料或者金属材料。在这方面，为了接合压电元件10和基座20，并且为了接合基座20和振动膜30，可以使用例如环氧基粘结剂。虽然粘结层在厚度方面没有特定的限制，但是厚度优选是(例如)20/mi或者更少，这是因为过厚的粘结层将吸收较大的振动能量，可能无法提供足够的振幅。如图4所示，压电致动器50被构造成将压电元件10固定到基座20的顶表面上，基座20由支撑构件45通过振动膜30支撑。在这方面，压电致动器50与基座直接由支撑构件支撑的传统构造(见图1)不同。根据该实施例的构造，由于基座20以这种方式通过振动膜30而被支撑，所以与传统构造相比，可以产生较大的振幅，而且，振动模式与活塞型接近(稍后参照图6B进行描述)。以下，将与使压电致动器产生振动的机构一起参照图5A和图5B进行描述。首先，当预定电压(电场)在没有电压被施加到压电元件的中性状态被施加到压电元件IO(见图4)时，压电元件IO在其区域膨胀的方向上变形，如图5A中的箭头p所示。这里，由于压电元件10的底表面(主表面10b)受到基座20的限制，所以由于这种限制效果而在压电元件10的顶表面和底表面之间出现变形量的差别，这就导致了凸起变形模式，如图所示。在这种变形模式中，压电元件10和基座20以及支撑基座20的振动膜30弯曲成如图所示向上凸起的状态。随后，当压电元件被施加与上述相反的电场时，压电元件10此时在其区域减小的方向上变形，如图5B中箭头q所示。由于基座20的限制效果而在压电元件10的顶表面和底表面之间出现变形量的差别，这就导致了凹入变形模式，如图所示。在这种变形模式中，与上述情况相反，压电元件、基座和振动膜弯曲成如图所示向下凹入的状态。如上所述，该实施例的压电致动器50交替重复凸起型变形模式和凹入型变形模式，导致压电元件IO、限制构件20和振动膜30沿竖直方向振动。当该实施例的致动器与传统致动器(见图1)相比时，它们的共同之处在于压电元件10的运动被传递到基座20，激发出在竖直方向上的振动。但是，对于构造方面，它们的不同之处在于该实施例的致动器具有通过振动膜30支撑的基座20(和压电元件10)，从而由于该差别而产生以下有益效果。尤其是，振动膜30更易于变形，这是因为与基座20相比其由相对低的刚性材料制成。因此，根据该实施例，与基座20的外部周缘直接由支撑构件45支撑的传统构造相比，可以产生较大的振幅。而且，在该实施例的构造中，振动膜30(见图4)被设置成沿水平方向(即，与压电元件IO的主表面平行)延伸。结果，这样较少地出现由于振动膜30的增加而使整个致动器的尺寸增加的问题。而且，该实施例采用圆形的压电元件10。由于与矩形元件相比圆形的压电元件10的能量功效在其执行径向延伸运动时较高，所以这种构造能够当施加相同电压时产生较大的驱动力。然后，当这种较大的驱动力传送到振动膜时，压电致动器的振动量增加。而且，在圆形元件的情况下，由于从其中心到外部周界边缘的距离是相同的，所以当振动传递到梁时产生的应力被均匀地分布，这样就有利地导致较高的能量功效和振幅的增加。而且，由于压电元件10、基座20和振动膜30呈同心地排列，所以不均匀振动等会较少发生。接下来，将给出压电致动器的振动模式和频率特性之间的关系的描述。在上述的JP陽61-168971陽A、JP-2000-140759-A和JP-2001-17917-A等中已经公开了将压电致动器用作声学元件本身。但是，在这些公布的装置中声学元件是蜂鸣器和振动器。当仅用作振动器时，声压可以被简单地改善，但是当用作扬声器时，甚至还要考虑到其频率特性时必须对压电致动器的振动模式进行研究。图6A显示了图1和图2中所示的传统压电致动器的振动模式，图6B显示了压电致动器(参照例如稍后描述的图35)的振动模式。如图6A所示，传统压电致动器呈现出振幅在中心处达到最大的屈曲型振动模式。另一方面，电磁致动器呈现出活塞型振动模式，在该模式中，由A20标记的中央区域(作为示例)保持基本平坦的状态，这个中央区域A20在竖直方向上往复运动，如图所示。为了改善作为声学元件的频率特性，已知的是优选使得振动模式尽可能地接近活塞型。接下来，将给出对屈曲型运动和活塞型运动的特征的描述。由传统的压电致动器产生的屈曲型运动的振动模式呈现山形，其中，压电陶瓷的中心与最大位移屈曲点匹配。虽然大的振幅可以产生在中心，但是位移在靠近固定端部的附近被相对地逐渐削弱。另一方面，活塞运动的振动模式呈现具有接近固定端部的最大变曲点(maximuminflectionpoint)60的梯形，如图6B所示，并且特征在于，振动主要出现在接近固定端部处。比较这两种振动模式中的振动位移量，屈曲型运动在声波辐射平面中的最大振动的量方面胜于活塞型运动，而活塞型运动在声波辐射平面中的平均振动量方面胜于屈曲型运动，在固定端部处位移的量大。在这方面，由于声压通常被体积排量限定在辐射平面，所以当平均振动量越大时声压越大，从而为了提高声压级，优选地促进活塞型振动模式。在这方面，活塞型运动和屈曲型运动可以由平均位移量与最大位移量的比率来限定，其中，当该比率在由平均振动量/最大振动量表示的等式(在实施例5的计算中详细描述)中接近1时，促进活塞型模式。根据该实施例的构造，如图4所示，粘附有基座20的区域是对应于A20的区域，其外部是刚性明显小于区域A20(即，更易于变形)的连接区域A30。因此，由于连接区域A30呈现出相对大的变形，所以总体上振动模式可以更接近活塞型。此外，围绕着粘附有基座的区域的区域A30由刚性较低的材料制成，该事实表示，与基座20直接连接到支撑构件上的传统构造相比，振动板(指的是基座和振动膜的层压)的共振频率变低。然后，较低共振频率导致如下所述的声学元件的频率特性的改善。在声学元件中，通常认为相对困难的是在等于或者小于共振频率f0的频率上产生足够大的声音，为此，经常采用的构造是仅利用共振频率fO之后的频带作为可再生声音。具体地讲，特别简单地讲，当压电致动器的共振频率fO存在于高频带(例如，2kHz)中时，声学元件可以仅在等于或者高于2kHz的频带中产生声音。另一方面，再现由便携式电话等产生的音乐所需的频带优选从lkHz到10kHz。因此，具有在lkHz或者更低的共振频率f0的压电致动器适于便携式电话等，像该实施例一样，优点在于尺寸减小的致动器具有高的实用价值。但是，由于压电致动器使用刚性高的陶瓷作为压电元件，所以振动部分的共振频率变高，并且压电致动器具有不适于产生低的声音的特性。在这方面，可以预期需要增加元件的尺寸，从而减小压电元件的表观刚性以降低共振频率。但是，如先前所述，由于压电致动器经常被装配在例如便携式电话的小型电子装置中，所以，作为示例，从同时防止增加装置尺寸的观点看，优选构造成易于产生低声音而不改变元件尺寸。综上所述，为了在便携式电话等中产生较宽频带的音乐，可以说重点在于将压电致动器的共振频率f0设置在低于共振频率f0的点。然后，为了取得更低的共振频率fo，需要有效地减小振动板的刚性。根据该实施例的构造，由于用于将基座20连接到支撑构件45的构件是刚性低于基座的振动膜30，所以与传统构造相比共振频率降低了。这样，该实施例的压电致动器可以在宽频范围上产生足够的振幅，并且当其被用作声学元件时可以实现良好的频率特性。除了以上所述，该实施例的压电致动器具有以下优点。第一，可以通过适当地改变基座20的形状和材料特性以及振动膜30的形状和材料特性来容易地调节压电致动器的振动特性。具体地讲，由于可以调节基座的形状和振动膜的厚度，而不用改变外壳的尺寸(支撑构件的尺寸)，所以支撑构件可以被用作公用构件，这样还具有减少制造成本的优点。此外，通常，通过将压电元件制造得较薄来有助于压电致动器共振频率的减小，然而，根据本发明，可以通过调整振动膜的材料来简单地减小共振频率，并且即使使用了相对厚的压电元件也可以通过调节支撑构件和限制构件之间的间隔来减小共振频率。通常，为了制作薄的压电元件，由于在烧结等过程中会出现的破裂，使得成本相对增加。另一方面，根据本发明，因为不需要设置这种压电元件，所以能够限制制造成本。根据本发明的压电致动器还能够被用作电子装置的声源(例如，便携式电话、笔记本型个人计算机和小型游戏装置等)。另外，传统地，使用陶瓷作为压电元件的压电致动器通常具有这样的方面，艮P，压电元件极易在掉落时受到损坏。另一方面，通常用户在使用中由于失误而掉落如上所述的便携式电子装置，从这方面考虑，传统上考虑压电致动器不适宜用于便携式装置。但是，在本发明的压电致动器中，即使压电致动器被掉落，由于固定有压电元件的基座20和支撑构件45通过刚性低的振动膜30被支撑，所以可通过振动膜30的衰减效果吸收冲击，因此，使压电致动器较不易受到损坏。所以，压电致动器可以适于用在便携式电子装置中。(第二实施例)在本发明的压电致动器中，可以按照下面的方式计算基座的外部周缘与支撑构件内部周缘之间的振动膜插入部分A的挠曲量(flectionamount)S(m)。在这方面，基座的外部周缘与支撑构件内部周缘之间的振动膜插入部分A，即振动膜插入部分A(30a)是包括位于基座20的外部周缘20a与支撑构件45的内部周缘45a之间的振动膜的插入位置，如图7所示，振动膜插入部分A的挠曲量5(m)从下面的计算等式(1)计算得到。将给出计算本发明中的振动膜插入部分A的挠曲量S(m)的方法的描述。下面将描述的计算等式(1)是应用于呈悬臂结构(如图8所示)的振动膜插入部分A的等式。这里，悬臂结构是这样的结构，其中，振动膜插入部分A的一端结合到支撑构件45以形成固定端82，而另一端是自由端83，如图8所示。然后，通过将定义的负载W施加到该自由端83的前端，可以计算出挠曲量S。此外，在计算等式(1)中，L是振动膜插入部分A到压电元件IO的径向方向的长度；h是振动膜的厚度；E是振动膜材料的纵向弹性模量(modulusofdirectelasticity)(见图9)。然后，在该实施例中，负载W可以选择为IN(N/m2)，梁状的振动膜插入部分A的宽度是0.001m，以便于进行计算。在这方面，考虑到具有开口的环形平面状，主要计算在本发明压电致动器形状的振动膜插入部分A的挠曲量S，将参照图IIA和图11B稍后描述，但是在计算等式(l)中，在假设振动膜的厚度、材料的纵向弹性模量和振动膜插入部分A的长度L的变化成指数地发挥作用同时由于平面区域造成的影响是很小的情况下来计算挠曲量s，从而即使当平面形状是矩形时也可以进行估算，在该实施例中，矩形的宽度b等于0.001m。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>(等式1)L:在基座外部周缘与支撑构件的内部周缘之间的振动膜插入部分的长度(m);E:振动膜的材料的纵向弹性模量(N/m2);W:负载(N);I:转动惯量(m4);<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>等式2)b:振动膜插入部分的宽度(m)=0.001;h:振动膜的厚度(m)。以下，作为示例，计算图IO中所示形状的振动膜插入部分A的挠曲量S。分别将0.001m(lmm)代入振动膜插入部分A的长度L中；4.0x10s(N/m2)代入到振动膜(材料:聚氨脂(urethane))的纵向弹性模量中；将8x10—5(m)(80/mi)代入到振动膜的厚度h中；将O.OOlm(lmm)代入到作为定义值的宽度b中；将l(N)代入到作为定义值的负载W中，计算出的挠曲量S是0.0195(m)。在该实施例的压电致动器中，通过选择使挠曲量S(m)落入到0.001到5的范围中，可以获得活塞型振动模式。通过调整使振动膜插入部分A的挠曲量S(为振动的节点)落入到预定范围内，使得当出现振动时，应力集中在弹簧(spring)、振动膜或者弹簧座(20)外部周缘的接点(20c)上，从而出现最大变曲点位置(见图6B)。由于这样最大变曲点形成在固定端附近，所以促进活塞型振动模式。另一方面，当挠曲量S小于0.001时，应力集中在支撑构件45的外部周缘和压电陶瓷的中心，最大变曲点出现在陶瓷的中心，从而导致屈曲型振动模式。另一方面，当挠曲量S大于5时，在出现振动时应力集中在基座20的周缘，但是由于振动膜的刚性低，所以传播到振动膜的被产生量削弱，不能产生足够的振动位移，并且其振动模式是仅在压电陶瓷附近出现屈曲运动的自由端型屈曲运动。如上所述，通过调节振动膜插入部分A的挠曲量5使其落入预定范围内，可以促进活塞型运动模式。与具有山形运动模式的传统压电致动器相比，在声音辐射平面中的平均振动量大，因此声压级高，从而可以实现成为用于声学元件的压电致动器。(第三实施例)本发明的压电致动器不限于上述实施例中所示的这些，而可以具有如图11A、图11B所示的构造。图11A是显示第三实施例的压电致动器的构造的分解透视图，图11B是该压电致动器的竖向截面图。图llA和图llB的压电致动器51采用在其中间形成有开口31a的振动膜31。该构造的其余部分与第一实施例类似。开口31a是圆形，并且形成为与压电元件10和基座20同心。由于形成开口31a，所以基座20仅围绕着其后表面(附图中所显示的底表面)的外周缘由振动膜31支撑。用另一种方式阐述，基座20的后表面具有暴露状态的、与开口31a对应的区域。如上所述构造的该实施例的压电致动器51也按照与利用压电元件10作为驱动源的前述实施例类似的方式执行振动操作。这里，基座20被构造成仅围绕着其外周缘被支撑，并且开口31a的区域没有受到振动膜31限制，从而基座20更易于屈曲和变形，这导致了致动器振幅的进一步增加。此外，这样，振动板(指的是基座和振动膜的层压)的表观刚性变小的事实意味着致动器的共振频率变小，这是优选的，其原因在于声学元件的频率特性得到改善。在如上所述的开口31a产生的有益效果方面，可以说开口31a的区域越大，基座20越易于屈曲和变形，这就导致了致动器的共振频率更低。在这方面，开口31a的形状不限于圆形，而可以是矩形或者多边形。此外，替代上述实施例中的单个开口，可以设置多个开口。(第四实施例)本发明的致动器不限于前述实施例中的所示那些，而是可以具有如图12所示的构造。图12中所示的压电致动器52使用按照正方形形状形成的压电元件ll。该构造的其余部分与第一实施例类似。压电元件11仅在第一实施例的压电元件10的轮廓形状上做了修改，其材料和基本结构与第一实施例类似。例如，压电元件ll与前述实施例的类似之处在于上电极层和下电极层分别形成在压电板的顶表面和底表面上。因此，在本发明中，压电元件在轮廓形状方面没有特定的限制，可以是圆形(见图3)或者矩形(见图12)。此外，压电元件可以是椭圆形或者多边形。具体地讲，正方形元件对称很好，与圆形的压电元件类似，因此，当执行膨胀/收縮运动(径向膨胀运动)时提供高的能量效率，从而与矩形元件相比能够产生更大的驱动力。然后，利用这种大驱动力，可以产生足够的振幅。此外，矩形元件的优点在于制造成本，这是因为与圆形元件相比其呈现出较高的生产效率，并且容易制造。(第五实施例)本发明的致动器不限于前述实施例中的所示那些，而是可以具有如图13和图14所示的构造。图13是显示第五实施例的压电致动器的构造的俯视图，图14是显示用于该压电致动器中的基座件的俯视图。如图13和图14所示，在压电致动器53A中，在基座21A的外周缘侧形成多个梁21a。该构造的其余部分与第一实施例类似。多个梁21a沿着具有圆形轮廓的主体部分21b的外周边缘形成。所有的梁21a形状相同，并且从主体部分21b的中心沿着径向向外径向延伸。基座21A是单个构件，主体部分21b与梁21a形成一体。虽然没有显示，但是梁21a在与主体部分21b相同表面中笔直地延伸。基座21A的材料与第一实施例中相同，主体部分21b的轮廓形状与压电元件10的轮廓形状相同。压电元件10的下电极层接合到主体部分21b的顶表面上，而压电元件10受到基座21A限制。梁21a的数量没有特别限制。图15中所示的压电致动器53B形成有四个梁21a，而图16中所示的致动器53C形成有十二个梁21a。在压电致动器53A-53C的任意一个中，梁21a以相等间隔形成(目的是要相对于圆周方向在梁之间限定相同间隔)。此外，每个梁21a可具有不变的梁宽度W21，如图14等所示，或者可以呈锥形以使得梁宽度W21朝着梁的前端逐渐变小。再次参照图13和图14。形成有如上所述梁21a的基座21A按照与第一实施例相似的方式通过粘结剂接合到振动膜30的表面上。在这种状态下，梁21a的前端与支撑构件45的内部周缘不接触(换句话说，在梁21a的前端和支撑构件的内部周缘之间限定预定间隔)。即使是包括如上所述梁21a的压电致动器53A-53C在它们的操作原理上也与第一实施例类似。具体地讲，当AC电场被施加到压电元件IO的上电极层和下电极层时，压电元件10执行膨胀/收縮运动。根据电场的方向，压电元件10的膨胀/收縮运动交替地重复，从而由于基座21A的限制效果而激发振动。在这种情况下，主体部分21b在竖直方向振动，并且其运动被传递到多个梁21a。由于梁21a的前端没有直接连接到支撑构件45，而是通过振动膜30连接到支撑构件45，所以预期得到与第一实施例一样的效果，即通过振动膜30取得振幅增加的效果。具体地讲，在梁21a附近的区域，与没有形成梁的基座相比，基座21A的表观刚性减小，梁具有由虚线21b'指示的圆形所限定的外径。因此，基座的外部周缘更易于变形，并且可以被更大地引起振动膜的振动，从而压电致动器的振幅更大地增加。在该实施例的致动器中，由于梁的变形相对较大，而压电主体支撑部分的变形相对较小，所以更容易产生如图6B所示的活塞型振动模式，而不是图6A中所示的振动模式。为此，压电元件可以主要在竖直方向上往复运动，而不会对压电主体产生很大的变形或者扭曲。可替换地，在如上所述的构造中，梁21a和主体部分21b可以设置为单独的构件，并且进一步地，这两种构件21a和21b可以由不同的材料制成或者可以由相同的材料制成。此外，当基座21A由单个片状构件制成时，其可以通过压制冲压而成。(第六实施例)此外，本发明的致动器不限于前述实施例中的所示那些，而是可以具有如图17所示的构造。在这方面，图17省略了压电元件10的显示。图17中所示的压电致动器54使用正方形支撑构件46，因此，振动膜32也具有矩形的轮廓形状。该构造的其余部分与第一实施例类似。即使振动膜32是这样的矩形，也可以按照前述类似的方式产生从通过振动膜32将基座20连接到支撑构件46中得来的本发明有益效果。使用了矩形的振动膜32，就可以有效地利用用于设置压电致动器的区域，理由如下。例如，考虑到由图17中虚线所指示的圆形振动膜30和该实施例的振动膜32。振动膜30和32的尺寸的关系为振动膜30的轮廓内切振动膜32的轮廓。当压电致动器被置于电子装置等中时，通常设置矩形区域，该矩形区域通常作为电子装置中的放置空间。在这种情况下，无论使用的是具有振动膜30的圆形轮廓的致动器还是使用的是具有振动膜32的矩形轮廓的致动器，在电子装置中所需要的放置空间基本是相同的。考虑到这点，在使用相同放置空间的两个压电致动器中，能够增加振动膜32的面积的该实施例的压电致动器54具有更多的优点其能够实现更高的声压级。在这方面，当矩形振动膜32与圆形振动膜30相比时，振动膜32具有更宽面积的振动膜，即由阴影指示的四个区域32a，并且对应于这种增加，声压级得到改善。(第七实施例)此外，本发明的致动器不限于前述实施例中的所示的那些，而是可以具有如图18所示的构造。图18中所示的压电致动器55使用包括弯曲部分33b的振动膜33。该构造的其余部分与第一实施例类似。振动膜33包括用于支撑基座20的后表面的平坦的中央部分33a和形成在中央部分33a的外侧的弯曲部分33b。虽然省略了显示，但是中央部分33a的轮廓形状从上面观看呈圆形，而弯曲部分33b的轮廓形状呈环形，并且与中央部分33a同心。当弯曲部分33b按照这种方式形成时，增加了连接区域A30中的振动膜的行程，从而减小了振动膜的刚性。结果，振动膜更易于变形，共振频率被降低，并且较大的振幅可以被产生。上述"弯曲部分"是具有呈三维弯曲的振动膜的一部分的结构。因此，除了图18中所示的截面中呈半圆形的弯曲部分33b之外，"弯曲部分"还包括(例如)波形延伸的截面结构。虽然第三至第六实施例采用了没有形成开口的振动膜30和32，但是不限于此。例如，振动膜32和33(见图17和图18)可以形成有开口，如第二实施例中所描述的。此外，当然，每个实施例的部件(包第七实施例)可以适当地与另一个实施例结合。(第八实施例)虽然上面的描述中已经给出了压电元件10被固定到基座的一个表面上的示例性构造，但是本发明的压电致动器不限于此。本发明的压电致动器可以装配有双压电晶片型压电元件ll，如图19所示。双压电晶片型压电元件ll包括分别粘附(与第一实施例类似)到基座20的两个表面上的压电元件11A和压电元件11B。如此被构造的压电元件ll交替这种操作，当一个压电元件11A膨胀时另一个压电元件IIB收縮，以及当一个压电元件11B膨胀时，另一个压电元件11A收縮。根据这种构造，与如上所述的一片型压电元件相比，可以产生较大的驱动力。在双压电晶片型压电元件ll中，当压电元件11A和11B中的一个膨胀而另一个收縮时(换句话说，当它由彼此执行相反操作的两个元件构成时)，每个压电元件的极化方向没有特定的限制。例如，两个压电元件的极化方向可以按照相同的方向(例如，如附图中所示的向上方向)布置。在这方面，当使用双压电晶片型元件时，可以采用形成有开口的振动膜31'，如图19所示。可替换地，可以使用没有开口的振动膜30，其中压电元件11B可以粘附到压电元件11A的相对侧上，振动膜介于两个压电元件之间(见稍后描述的示例5)。进一步描述压电元件，压电元件本身可以是层压结构。这将参照图20进行描述。图20中所示的压电元件12是多层状的结构，该结构包括按照五层层压的压电板13a-13e，该压电板由压电材料制成。在压电板之间均形成一个电极层(导电层)14a-14d。压电板13a-13e的每个的极化方向彼此相反，并且电场的方向也被形成为交替相反。根据这种层压结构的压电元件12，由于在电极层之间产生高电场强度，所以通过多个层压的压电板来提高整个压电元件的驱动力。例如可以使用图20中所示的压电元件12来代替图3中所示的压电元件10。示例利用下面的示例和对比示例l-4做出本发明的压电致动器的特性评估，以评估本发明的效果。评估的项目显示如下。(评估l)共振频率的测量当施加1V的AC电压时测量共振频率。(评估2)最大振动速度振幅在共振过程中施加1V的AC电压时测量最大的振动速度振幅Vmax(见图6A和图6B)。(评估3)平均振动速度振幅如图21所示，在沿着压电元件的纵向均匀分布的20个测量点处测量振动速度振幅，并计算这些振幅的平均值。(评估4)计算振动膜插入部分的挠曲量S。按照下面的等式计算挠曲量S。在下面的等式中，计算是按照选择的负载是lN(N/m2)，宽度b是0.001m(等式2)做出的(见第二实施例的详细的计算方法)。S=(W.L3)/(3'E'I)……(等式1)L:在基座外部周缘与支撑构件内部周缘之间的振动膜插入部分的长度(m);E:振动膜的材料的纵向弹性模量(N/m2);W:负载(N);I:转动惯量(m4);转动惯量(I)1=(b'h3)/12......(等式2)b:振动膜插入部分的宽度(m)=0.001;h:振动膜的厚度(m)。(评估5)振动模式如图6A和图6B所示，"振动速度比"由最大速度振幅Vmax除以平均振动速度振幅Vm来定义，基于此振动速度比的值来识别振动模式。具体地讲，当振动速度比小时，屈曲运动(山形运动)的结果如图6A所示，而当振动速度比大时，往复运动(活塞型运动)的结果如图6B所示，从而在该示例中，阈值被设置为振动速度比=0.8，其中当振动速度比小于0.8时，识别为屈曲运动，而当等于或者大于0.8时识别为活塞型运动。(评估6)声压级的测量当施加1V的AC电压时，通过设置在距离元件预定距离位置上的麦克风来测量声压级。除非有其它注释，否则该预定距离为10cm。(评估7)掉落和碰撞测试装配有压电致动器的便携式电话从50cm处竖直自然掉落五次，以进行掉落碰撞稳定性测试。具体地讲，在掉落和碰撞测试之后可以从视觉上确认例如破裂等的破坏，在该测试之后进一步测量声压特性。结果，声压级的差(指的是在该测试之前的声压级与在该测试之后的声压级之间的差别)等于或者小于3dB是合格的(0)，等于或者大于3dB是不合格的(x)。在这方面，根据以下描述的每个示例的压电致动器的结构(形状和材料等)以及评估的结果显示在表1和表2中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>(示例1)作为示例l，第一实施例(见图3和图4)的压电致动器50制造有粘附到基座的顶表面上的压电元件10，如图22A和图22B所示。虽然没有本质的区别，但是振动膜30在该示例中粘附到支撑构件45的底表面上。每个部件的特定构造如下。压电元件10:8/mi厚度的上电极层和下电极层分别形成在压电板的两个表面上，压电板的外径二cD16mm，厚度-50/mi(0.05mm)基座20:使用磷青铜，其外径二018mm,厚度=30/11(0.03mm)振动膜30:使用由聚氨脂制成的膜，其外径二①22mm，厚度40ym支撑构件45:使用SUS304，其外径0)22mm，框架伸出部分的内径二021mm，厚度4.5mm压电元件10、基座20、振动膜30和支撑构件45布置成同心排列。压电板使用陶瓷基锆钛酸铅，而电极层使用银/钯合金(重量比为70%:30%)。通过印刷电路基板方法制造压电元件，其中，压电板在大气下在IIO(TC被烧结两个小时，随后，压电材料层被极化。压电元件10与基座20的粘附、基座20与振动膜30的粘附以及支撑构件45与振动膜30的粘附都是利用环氧基粘结剂完成的。(结果)共振频率898Hz最大振动速度振幅275mm/s振动速度比0.81振动模式活塞型声压级82dB掉落碰撞稳定性O从上述结果清楚的是，根据该示例的压电致动器，共振频率低至lkHz并且振幅大，从而证明采用的是活塞型振动模式。此外，压电致动器(支撑构件45的厚度)大约是1.5mm厚，在厚度方面显著减小。作为参考，在该示例中，压电元件的厚度tlO等于50/xm，基座的厚度t20等于30/mi，从而它们的比计算为t20/tl0=0.6。但是，在本发明的压电致动器中，该比t20/tl0不限于此，而是可以等于或者大于0.2并小于2.0(0.2^20/tl0<2.0)。作为示例，对于厚度50/mi的压电元件，基座的厚度可以是100/mi。(对比示例1)作为对比示例1，传统的压电致动器制造有直接接合到支撑构件上的基座外部周缘，如图23所示。该压电致动器550具有与图1中所示的构造相似的构造。在这方面，制成压电元件510、基座520和支撑构件545的材料与前述的示例1的压电元件10、基座20和支撑构件45的材料相同。每个部件的特定构造如下。压电元件510:与示例1的压电元件10相同基座520:外径(D21mm(厚度和材料与示例1的基座20的厚度和材料相同)支撑构件545:与示例1的支撑构件45相同压电元件510、基座520和支撑构件530布置成同心排列(结果)共振频率1418Hz最大振动速度振幅47mm/s振动速度比0.31振动模式屈曲型掉落碰撞稳定性X(示例2)作为示例2，如图24A和图24B所示，制造第二实施例类型的压电致动器51(也见图IIA和图11B)。在该示例的压电致动器51中，振动膜31形成有开口31a。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例1相同基座20:与示例1相同振动膜30:外径二021mm，内径(开口的直径)=017mm，(厚度和材料与示例1的振动膜30的厚度和材料相同)支撑构件45:与示例l相同开口31a形成在振动膜31的中央(结果)共振频率847Hz最大振动速度振幅295mm/s振动速度比0.84振动模式活塞型声压级84dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明共振频率再次低于示例1，并且振幅更大。(示例3)作为示例3，如图25A和图25B所示，制造第四实施例类型的压电致动器(也见图13)。该示例的压电致动器53A具有设置在基座21A上的八个梁21a。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例1相同基座21A:厚度和材料与示例1的基座20相同梁21a:以相同间隔径向布置的八个梁，其中每个梁21a具有2mm(固定宽度)的梁宽和lmm的长度主体部分21b:外径二(D18mm振动膜30:与示例l相同支撑构件45:与示例1相同(结果)共振频率812Hz最大振动速度振幅348mm/s振动速度比0.82振动模式活塞型声压级85dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明共振频率再次低于示例1，并且振幅更大。(示例4)作为示例4，如图26A和图26B所示，制造压电致动器。该示例的压电致动器53D被构造为前述示例3的示例性变型，并且包括形成有开口31a的振动膜31，而不是振动膜30。该构造的其余部分与第三示例相同。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例l相同(与示例3相同)基座21A:与示例3相同振动膜31:外径二(D22mm，内径(开口的直径)=(D15mm，(厚度和材料与示例1的振动膜30的厚度和材料相同)支撑构件45:与示例1相同开口31a形成在振动膜31的中央(结果)共振频率809Hz最大振动速度振幅367mm/s振动速度比0.81振动模式活塞型声压级86dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明共振频率再次低于示例3，并且振幅更大。(示例5)作为示例5，如图27所示，制造双压电晶片型压电致动器56C。通过在示例1的压电致动器50(见图22A和图22B)的振动膜30的后表面上设置额外的压电元件IOB，将该示例的压电致动器56C修改为双压电晶片型。具体地讲，压电元件10B被粘附到基座20的底侧，振动膜30介于二者之间，如图所示。每个部件的特定构造如下。压电元件10A:与示例1的压电元件10相同压电元件10B:基本构造与压电元件IO相同(但是，被构造成执行与压电元件IOA相反的操作)基座20:与示例1相同振动膜30:与示例l相同支撑构件45:与示例1相同(结果)共振频率927Hz最大振动速度振幅468mm/s振动速度比0.87振动模式活塞型声压级88dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明共振频率较低，并且振幅大于示例1。(示例6)作为示例6，如图28所示，制造第七实施例类型的压电致动器(也见图19)。在该示例的压电致动器56A中，开口穿透振动膜而形成，压电元件IIA和IIB直接粘附到基座20的两个表面。每个部件的特定构造如下。压电元件11A:与示例1的压电元件IO相同压电元件11B:基本构造与压电元件IO相同(但是，被构造成执行与压电元件IIA相反的操作)基座20:与示例1相同振动膜31:与示例2相同(形成有开口)支撑构件45:与示例1相同(结果)共振频率901Hz最大振动速度振幅487mm/s振动速度比0.86振动模式活塞型声压级88dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明共振频率较低，并且振幅大于示例1。(示例7)作为示例7，如图29所示，制造压电致动器56B。在该示例的压电致动器56B中，用包括梁的基座来代替前述示例6的压电致动器56A的基座。具体地讲，额外的压电元件11B被粘附到示例4(见图26A和图26B)中所示的致动器53D的基座21A的后表面上，以设置压电元件ir。每个部件的特定构造如下。压电元件11A:与示例1的压电元件IO相同压电元件11B:基本构造与压电元件IO相同(但是，被构造成执行与压电元件IIA相反的操作)基座21A:与示例4相同振动膜31:与示例4相同支撑构件45:与示例1相同(结果)共振频率905Hz最大振动速度振幅502mm/s振动速度比0.83振动模式活塞型运动声压级89dB掉落碰撞稳定性o从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明共振频率较低，并且振幅大于示例1。(示例8)作为示例8，如图30所示，制造第六实施例类型的压电致动器(也见图18)。该实例的压电致动器55改变了示例1的压电致动器的振动膜的形状。具体地讲，在基座的外部周缘与支撑构件的内部周缘之间的间隙中设置弯曲部分33b。该构造的其余部分与示例1的压电致动器相同。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例1相同基座20:与示例l相同振动膜33:外径①21mm，框架延伸部分的内径二017mm，(厚度和材料与示例1的膜30的厚度和材料相同)弯曲部分33b:曲率半径r-6mm支撑构件45:与示例1相同(结果)共振频率886Hz最大振动速度振幅517mm/s振动速度比0.81振动模式活塞型声压级90dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明共振频率进一步低于示例1，并且振幅更大。(示例9)按照下面的方式制造压电致动器(未显示)作为示例9。该压电致动器对示例1的压电致动器50的基座20的尺寸进行縮小(虽然没有显示，但是为了区别，其被称为"基座20'")。该构造的其余部分与示例1的压电致动器相同。具有了縮小尺寸的基座，与示例1相比，支撑构件与限制构件之间的间隔距离变长。每个部件的特定构造如下。对于该构造，见图22A和图22B。压电元件10:与示例1相同基座20':外径二①16mm(縮小2mm)(厚度和材料与示例l相同)振动膜30:与示例1相同支撑构件45:与示例1相同(结果)共振频率852Hz最大振动速度振幅291mm/s振动速度比0.84振动模式活塞型声压级83dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，像该示例一样，可以通过改变支撑构件与限制构件之间的间隔距离来调节共振频率，并且证明共振频率进一步低于示例1，并且振幅更大。(示例10)如图31所示，制造压电致动器作为示例10。在该示例的压电致动器53B中，示例3的基座上的梁的数量被改变(从八改变为四)。该构造的其余部分与示例3的压电致动器相同。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例3相同基座厚度和材料与示例3相同梁21a:以相同间隔径向布置四个梁，(这些梁本身的形状与示例3相同)主体部分21b:与示例3相同振动膜30:与示例1相同支撑构件45:与示例1相同(结果)共振频率784Hz最大振动速度振幅352mm/s振动速度比0.82振动模式活塞型声压级85dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明共振频率较低，并且振幅较大。(示例11)如图32所示，制造压电致动器作为示例11。在该示例的压电致动器53C中，示例3的基座上的梁的数量被改变(从八改变为12)。该构造的其余部分与示例3的压电致动器相同。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例3相同基座厚度和材料与示例3相同梁21a:以相同间隔径向布置12个梁，(这些梁本身的形状与示例3相同)主体部分21b:与示例3相同振动膜30:与示例1相同支撑构件45:与示例1相同(结果)共振频率853Hz最大振动速度振幅321mm/s振动速度比0.81振动模式活塞型声压级84dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明共振频率较低，并且振幅较大。(示例12)作为示例12，按照以下方式制造压电致动器(未显示)。在该压电致动器中，改变了示例1的压电致动器50中的振动膜的材料(从聚氨脂改变为PET)。该构造的其余部分与示例1的压电致动器相同。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例1相同基座20:与示例3相同振动膜31:形状与示例l相同。使用50/mi厚度的PET支撑构件45:与示例1相同(结果)共振频率912Hz最大振动速度振幅341mm/s振动速度比0.80振动模式活塞型运动声压级83dB掉落碰撞稳定性o从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明在与示例1相似的程度上共振频率低，并且振幅大。(示例13)作为示例13，按照以下方式制造压电致动器(未显示)。在该压电致动器中，改变了示例1中的压电致动器50的基座20的材料，PET膜被用作振动膜30。该构造的其余部分与示例1的压电致动器相同。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例1相同基座20:形状与示例l相同。使用40/xm厚度的42合金振动膜30:使用50/mi厚度的PET支撑构件45:与示例1相同(结果)共振频率871Hz最大振动速度振幅281mm/s振动速度比0.S2振动模式活塞型声压级82dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明在与示例1相似的程度上共振频率低，并且振幅大。(对比示例2)作为对比示例2，如图33所示，制造压电致动器550'。该压电致动器包括对比示例1(见图23)的致动器的基座520的后表面上的振动膜530(与示例1中的膜30相同)。因此，除了振动膜530之外的构造与对比示例完全相同。(结果)共振频率1498Hz声压级65dB接下来，将参照示例14-16和对比示例3，给出声学元件装配在便携式电话中的示例的描述。(示例14:便携式电话1)如图34中所示的便携式电话70被设置为示例14，示例1的压电致动器50(见图22A和图22B)被装配在这个外壳中。具体地讲，压电致动器50被粘附到便携式电话的扬声器部分71的外壳的内表面上。(评估)通过设置在距离该元件10cm位置上的麦克风来测量声压级和频率特性。此外，进行掉落和碰撞测试。(结果)共振频率795Hz声压级82dB频率特性显示出平滑的特性掉落和碰撞测试即使在掉落五次之后压电元件中没有裂纹出现。在测试之后，声压级被测量为84dB。(示例15:便携式电话2)作为示例15，示例3的压电致动器53A(见图25A和图25B)按照与前述实施例相似的方式被装配到便携式电话70中。评估与前述实施例类似。(结果)共振频率855Hz声压级84dB频率特性显示出平滑的特性掉落和碰撞测试即使在掉落五次之后压电元件中没有裂纹出现。在测试之后，声压级被测量为84dB。(对比示例3:便携式电话3)作为对比示例3，对比示例2的压电致动器550'(见图33)按照与前述实施例相似的方式被装配到便携式电话70中。(评估)通过设置在距离该元件10cm位置上的麦克风来测量声压级和频率特性。此外，进行掉落和碰撞测试。(结果)共振频率1520Hz声压级66dB频率特性显示出频繁改变的特性掉落和碰撞测试在掉落两次之后压电元件中出现裂纹，此时，声压级被测量为50dB或者更低。(对比示例4:电磁制动器)作为对比示例4，如图35所示，制造电磁声学元件。图35中所示的声学元件包括永磁体191、音圈193和振动板192，其中，通过将电流经由电端子194施加于音圈施而产生磁力，在所产生的磁力的作用下通过使振动板192重复进行吸附和排斥而产生声音。该声学元件的外形是圆形，外形等于(D20mm，厚度等于4.0mm。(评估)对于如此构造的声学元件，通过设置在距离该元件30cm位置上的麦克风来测量声压级和频率特性。(结果)共振频率-810Hz声压级二83dB(示例16:PC)装配有示例1的压电致动器的笔记本型个人计算机(未显示)被制造为示例16。具体地讲，与便携式电话的情况相同，压电致动器50被粘附到个人计算机的外壳的内表面上。(评估)通过设置在距离该元件30cm位置上的麦克风来测量声压级和频率特性。还进行掉落和碰撞测试。(结果)共振频率816Hz声压级81dB掉落和碰撞测试即使在掉落五次之后压电元件中没有裂纹出现。在测试之后，声压级被测量为89dB。(示例17)以下所示的压电致动器被制造为示例17。该压电致动器是示例1的压电致动器50的尺寸减小。每个部件的特定构造如下。压电元件10:外径Q12mm(减少了4mm)，厚度和材料与示例1相同基座20:外径二a)14mm(减少了4mm),厚度和材料与示例1相同振动膜30:外径018mm(减少了4mm)，厚度和材料与示例1相同支撑构件45:外径二①18mm(减少了4mm)，内径二016mm，厚度和材料与示例1相同(结果)共振频率841Hz最大振动速度振幅312mm/s振动速度比0.82振动模式活塞型声压级83dB掉落碰撞稳定性O从以上清楚的是，根据该示例的压电致动器，证明在与示例1相似的程度上共振频率低，并且振幅大。(结论)采用示例1-13的压电致动器的声学元件显示出与对比示例4(电磁制动器)接近的频率特性。另一方面，在对比示例3的传统压电致动器中，很强的锯齿状出现在频率特性曲线图上。从这个方面证明了，根据本发明的声学元件的频率特性得到改善。具体地讲，在任意一个示例中，共振频率fO低于对比示例的共振频率f0，从这方面证明，根据本发明的声学元件的频带增加了。此外，在应用于便携式电话的示例14和15中，与对比示例3相比共振频率较低且声压级也得到改善。(示例18:验证膜厚度相关性)虽然已经如示例l-17地通过改变每个构件的形状和材料等验证了本发明的有益效果，但还将分步骤地描述仅改变压电元件10、基座20和振动膜30之中一个构件的形状的结果。首先，作为示例18，在保持压电元件10和基座20的厚度不变的同时按照各种方式改变振动膜(膜)30的厚度。在这方面，除了振动膜30之外的结构部件与示例1的结构部件相同，评估条件也与示例1的相同。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例l相同(8/mi厚度的上电极层和下电极层分别形成在50/mi厚的压电板的两个表面上)基座20:与示例l相同(厚度=30^11)振动膜30:以与示例l相似的方式使用聚氨脂，厚度按照各种方式从30/mi改变到200/mi支撑构件45:与示例1相同当改变振动膜30的厚度时，共振频率fO和声压级的结果显示在表3中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage46</column></row><table>从表3的结果可以看到，例如，(a)当有利于低声音区域的再现而将致动器设计成具有大约lkHz(包括1015Hz)或者更低的共振频率时，可以使用表中A-l至A-4所示的条件。示出振动膜厚度t30与基座厚度t20的比作为以下方式的基础。具体地讲，相对于固定为30/xm的基座厚度t20，膜的厚度t30可以等于或者小于110/mi(30/mi-110/xm)，以另一方式陈述，(振动膜厚度t30/基座厚度t20)的值可以等于或者小于110;(mi/30/xm=3.67或者更小。可替换地，当有利于声压(b)而将致动器设计成提供SOdB或者更高的声压级时，可以使用A-2至A-5所示的条件。示出振动膜厚度t30与基座厚度t20的比作为基础，(振动膜厚度t30/基座厚度t20)的值可以在2.0到5.33的范围内。此外，将前述a和b组合作为(c)时，当致动器被设计成具有大约lkHz或者更低的共振频率并且提供80dB或者更低的声压级时，可以使用A-2至A-4所示的条件。换句话说，(振动膜厚度t30/基座厚度t20)的值可以在2.0到3.67的范围内。(示例19:验证轮廓形状相关性)接下来，作为示例19，在不改变振动膜30的轮廓形状的同时按照各种方式唯一地改变圆形基座20的外径，从而对圆形基座20进行验证。在该示例中，仅基座20的轮廓形状被改变，而基座20之外的结构部件与示例1的结构部件相同，评估条件也与示例1相同。如图36所示，X2表示压电元件10的外部周缘与基座20的外部周缘之间的距离，Xl表示基座20的外部周缘与膜30的外部周缘(与支撑构件的内部周缘相同)之间的距离。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例1相同(外径z016mm)基座20:外径被改变以使得距离XI从0.25mm到2.0mm振动膜30:与示例l相同(外径二021mm)支撑构件45:与示例1相同表4显示了当基座20的轮廓形状被逐渐改变时的共振频率f0和声压级的结果。<table>tableseeoriginaldocumentpage48</column></row><table>从表4的结果可以看到，例如，(a)当有利于低声音区域的再现而将致动器设计成具有大约1kHz(包括1001Hz)或者更低的共振频率时，可以使用表中B-3至B-8所示的条件。另一方面，(b)当有利于声压级而想要设计具有80dB或者更高的致动器时，可以使用表中B-2至B-7所示的条件。(示例20:用于验证振动膜的挠曲量的试验)作为示例20，对振动膜插入部分A的挠曲量与声学特性之间的关系做出验证。在以下的示例20a-20c中，单独改变振动膜的材料、振动膜插入部分A的长度以及振动膜的厚度，以验证振动膜插入部分A的挠曲量与运动模式之间的关系。(示例20a)示例20a仅改变振动膜的材料，除了振动膜材料之外都与示例2相同，评估条件也与示例2相同。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例2相同(外径二(D16mm)基座20:与示例2相同振动膜31:改变为具有4.0xl()8-13.0xlO'G(N/m2)范围中的杨氏模量的材料振动膜的形状与示例2相同支撑构件45:与示例2相同表5显示了当振动膜材料被改变时挠曲量和振动模式之间的关系，以及共振频率FO和声压级的结果。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage49</column></row><table>示例20b改变支撑构件45和圆形基座20的外径并且改变振动膜插入部分A的长度L。在该示例中，振动膜插入部分A的长度L被改变，除了基座20和振动膜30之外的结构部件都与示例2的结构部件相同，评估条件也与示例2相同。如图36所示，调节压电元件10的外部周缘与基座20的外部周缘之间的距离X2，改变振动膜插入部分A的长度L。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例2相同(外径a)16mm)基座20:改变外径以使得振动膜插入部分A在0.05mm到2.0mm的范围内振动膜31:振动膜插入部分A的长度从0.05mm改变到2.0mm支撑构件45:与示例2相同表6显示了当振动膜插入部分A的长度L被改变时挠曲量S、振动模式、共振频率fO和声压级的结果。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage50</column></row><table>(示例20c)该实例20c仅改变振动膜的厚度。在该示例中，单独改变振动膜的厚度，除了振动膜之外的结构部件与示例2的结构部件相同，评估条件也与示例2相同。每个部件的特定构造如下。压电元件10:与示例2相同(外径二①16mm)基座20:与示例2相同(外径二018mm)振动膜31:振动膜的厚度被改变以使得厚度在5/mi到lmm的范围内，与示例2相同(外径二(I)21mm)支撑构件45:与示例2相同表7显示了当振动膜的厚度被改变时挠曲量S、振动模式、共振频率fO和声压级的结果。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage51</column></row><table>从表5的结果可以看到，为了使压电致动器的振动模式改变到活塞运动型，可以将振动膜插入部分A的挠曲量5调节为等于或者小于0.0016。例如，(a)当有利于低声音区域的再现而将致动器设计成具有大约1kHz(包括1001Hz)或者更低的共振频率时，可以使用表中C-l至C-3所示的条件。另一方面，(b)当有利于声压级而想要设计具有80dB或者更高的致动器时，可以使用表中C-l至C-7所示的条件。如上所述，在根据本发明的压电致动器中，可以通过调节振动膜插入部分A的挠曲量S来调节运动模式，从而能够实现良好的声学特性。此外，通过挠曲量S的调节，可以将共振频率和声压级调节到期望值。从表6的结果可以看到，为了使压电致动器的振动模式改变到活塞运动型，可以将振动膜插入部分A的挠曲量S调节为等于或者小于0.0025。例如，(a)当有利于低声音区域的再现而将致动器设计成具有大约lkHz(包括1001Hz)或者更低的共振频率时，可以使用表中D-5至D-6所示的条件。另一方面，(b)当有利于声压级而想要设计具有80dB或者更高的致动器时，可以使用表中D-3至D-6所示的条件。从表7的结果可以看到，例如，(a)当有利于低声音区域的再现而将致动器设计成具有大约lkHz(包括1001Hz)或者更低的共振频率时，可以使用表中E-3至E-7所示的条件。另一方面，(b)当有利于声压级而想要设计具有80dB或者更高的致动器时，可以使用表中E-3至E-9所示的条件。总结表5-7的结果，通过将振动膜插入部分A的挠曲量5调节在0.001到5的范围内，可以将振动模式设置成活塞型，从而可以实现良好的声学特性和高的声压级。此外，通过挠曲量S的调节可以调节共振频率。这样，通过利用振动膜的厚度、振动膜插入部分A的长度L以及振动膜的材料来控制挠曲量S而实现的调节共振频率和声压特性的能力表示能够容易地进行声学设计，提供高的使用价值。权利要求1.一种压电致动器，包括压电元件，用于根据电场条件执行膨胀/收缩运动；基座，所述压电元件粘附到所述基座的至少一个表面上；以及支撑构件，用于支撑所述压电元件和所述基座，其中，所述压电元件和所述基座根据所述压电元件的膨胀/收缩运动而在所述压电元件的厚度方向上振动，所述压电致动器的特征在于所述基座通过刚性小于所述基座的振动膜连接到所述支撑构件。2.如权利要求l所述的压电致动器，其中，所述基座包括限制部分，所述限制部分是其上粘附有所述压电元件的区域；以及非限制部分，所述非限制部分是围绕所述限制部分的区域。3.如权利要求l所述的压电致动器，其中，在所述振动膜中的其上布置有所述基座的区域的至少一部分中形成有开口。4.如权利要求1所述的压电致动器，其中在所述支撑构件的内部周缘与所述基座的外部周缘之间形成振动膜插入部分，并且通过下面的等式1计算出的所述振动膜插入部分A的挠曲量5在0.001到5的范围内S=(W'L3)/(3.E.I).......(等式1)其中，L:所述振动膜插入部分的长度(m)，E:所述振动膜的材料的纵向弹性模量(N/m2)，W:负载(N)，以及I:转动惯量(m4)，其中，所述转动惯量(I)通过下面的等式2计算1=(b'h3)/12……(等式2)其中，b:所述振动膜插入部分的宽度=0.001(m)，h:所述振动膜的厚度(m)。5.如权利要求1所述的压电致动器，其中，多个梁形成在所述基座的外部周缘，以在与其上粘附有所述压电元件的表面平行的平面中向外延伸。6.如权利要求4所述的压电致动器，其中，所述多个梁按照彼此相等的间隔排列。7.如权利要求l所述的压电致动器，其中，通过在所述振动膜的设置有所述基座的区域的外部周缘部分沿着厚度方向三维地弯曲所述振动膜，形成弯曲部分。8.如权利要求l所述的压电致动器，其中，所述振动膜是树脂材料，所述树脂材料是聚氨脂、PET和聚乙烯膜中的一种。9.如权利要求l所述的压电致动器，其中，所述振动膜由具有比所述基座小的弹性模量的材料制成。10.如权利要求1所述的压电致动器，进一步包括所述压电元件之外的压电元件，以构造双压电晶片型元件。11.如权利要求1所述的压电致动器，其中，所述压电元件具有层压结构，所述层压结构包括交替层压的压电材料层和电极层。12.如权利要求1所述的压电致动器，其中，所述压电元件或者所述基座具有圆形轮廓形状。13.如权利要求1所述的压电致动器，其中，所述压电元件具有正方形轮廓形状。14.如权利要求1所述的压电致动器，其中，所述振动膜具有矩形轮廓形状。15.如权利要求12所述的压电致动器，其中，所述振动膜也具有圆形轮廓形状，所述压电元件、所述基座和所述振动膜按照同心排列被布置。16.—种电子装置，所述电子装置包括根据权利要求1至15中任一项所述的压电致动器作为声学元件。全文摘要本发明的压电致动器(50)包括压电元件(10)，用于根据电场条件执行膨胀/收缩运动；基座(20)，压电元件(10)粘附到基座的至少一个表面上；以及支撑构件(45)，用于支撑压电元件(10)和基座(20)，其中，压电元件(10)和基座(20)根据压电元件(10)的膨胀/收缩运动而上下振动。基座(20)通过刚性小于基座(20)的振动膜(30)连接到支撑构件(45)。文档编号H04R7/16GK101336562SQ20068005189公开日2008年12月31日申请日期2006年12月26日优先权日2005年12月27日发明者佐佐木康弘,大西康晴,村田行雄,森右京,高桥尚武申请人:日本电气株式会社