WO2008058899A1 - Vibrationssystem - Google Patents

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WO2008058899A1
WO2008058899A1 PCT/EP2007/062091 EP2007062091W WO2008058899A1 WO 2008058899 A1 WO2008058899 A1 WO 2008058899A1 EP 2007062091 W EP2007062091 W EP 2007062091W WO 2008058899 A1 WO2008058899 A1 WO 2008058899A1
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WO
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arm
vibration system
resonator
actuator
piezoelectric actuator
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PCT/EP2007/062091
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Athenstaedt
Heinz Florian
Igor Kartashev
Klaus Reichmann
Original Assignee
Epcos Ag
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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
    • B06B1/06—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
    • B06B1/0603—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 using a piezoelectric bender, e.g. bimorph

Definitions

  • a vibration system is known from the document DE 69633037 T2 and US 5,229,744.
  • An object to be solved is to specify a further vibration system that is particularly reliable.
  • the invention relates to a vibration system with an electromechanical resonator having at least two resonance frequencies, which can be controlled by an electric generator.
  • the generator is provided for generating electrical signals in the range of the resonance frequencies (vibration frequencies) of the electromechanical resonator.
  • the generator is preferably provided for generating electrical signals at the resonant frequencies of the electromechanical resonator.
  • the vibration of clearly distinguishable frequencies allows the user of a portable mobile device in which the vibration system is integrated to distinguish between two incoming calls associated with different vibration frequencies.
  • An electromechanical resonator is understood to mean a resonator having at least one mechanically movable component and at least one electromechanical component mechanically coupled thereto, which can be electrically driven.
  • the electromechanical component preferably comprises a piezoelectric material in which, due to a Piezo effect mechanical deformations can be caused.
  • the resonator preferably comprises a vibratable first arm and a coupled thereto first piezoelectric actuator, which is controllable by the electric generator.
  • the actuator can be attached to the arm, for example by gluing.
  • the piezoelectric actuator serves as an exciter for mechanical vibrations of the resonator.
  • the actuator comprises at least one piezoelectric layer which is arranged between two electrodes.
  • the polarization axis of the piezoelectric layer is preferably aligned perpendicular to the electrodes.
  • various acoustic modes can be excited. For example, vibrations in the thickness direction of the piezoelectric layer can be excited. However, it is also possible to excite vibrations in a lateral plane, preferably in a longitudinal direction, in which the arm extends.
  • the arm is preferably in the form of a flat strip. But it can also be any other form such.
  • the arm comprises an oscillatable main surface and a transversely arranged to this flexible coupling region which is fixed to a support.
  • the arm may be bent or angled to form the coupling region.
  • the oscillatable main surface is preferably arranged parallel to the surface of the carrier to which the coupling region is attached.
  • the support to which the vibrating arm of the vibration system is attached may For example, be the circuit board or the housing of a portable mobile device.
  • a depression for receiving part of the coupling region of the arm is arranged in the carrier.
  • the arm can also be bent or bent several times such that the coupling region can be fastened to the carrier by means of a fastening element such as a screw.
  • the coupling region is preferably arranged at the first end of the arm, with its second end being free.
  • the resonator comprises at least one resonator, in one variant a plurality of resonators, each resonator having its own arm and a separate piezoactuator connected to this arm.
  • the resonators are preferably constructed similarly and arranged on a common carrier. The structure of a first resonator will be explained below.
  • the first resonator includes a first arm and, in a variant, a first weight attached to the first arm.
  • the first weight is preferably arranged at the free end of the first arm.
  • the first actuator is arranged between the first arm and the carrier in one embodiment. It may alternatively be attached to the first arm and spaced from the carrier. Preferably, the major surfaces of the actuator and the arm are facing each other.
  • the actuator and the coupled thereto portion of the oscillatable arm together form a bimorph element.
  • the mechanical deformations of the actuator which is electrically induced be transferred to the swinging arm.
  • the periodic deformations of the actuator at the resonant frequency of the resonator cause the arm to vibrate.
  • the resonator comprises a second piezoelectric actuator.
  • the first arm is preferably arranged between the first and the second actuator.
  • the first arm is preferably electrically conductive and made for example of a metal sheet.
  • the electrically conductive arm has the advantage that it is used for the electrical contacting of an outer electrode of the piezoactuator, i. H. as an electrical supply line to the actuator, can be used.
  • conductive contact elements such as screws, an electrical contact between the arm and another electrical conductor is possible.
  • the vibration system includes a first resonator formed by the arm, the piezoelectric actuator, and optionally the weight. It is possible to excite the first resonator at its fundamental frequency, which coincides with the first resonant frequency of the vibration system. In addition, this resonator can be excited with a harmonic oscillation which is an integer multiple of the fundamental frequency.
  • the vibration frequency at which the first actuator operates is preferably equal to or near the first resonant frequency of the vibration system (within the bandwidth of the first resonator).
  • the first resonator comprises, in an advantageous embodiment, a second arm.
  • the first actor is between the first and second arm arranged.
  • the first ends of the first and second arms are connected together by means of a flexible connecting piece which can be fastened to a carrier.
  • the preferably similar structure having oscillating arms and the connector together form a kind of tuning fork, the arms are preferably against each other vibratory.
  • the vibration system comprises in a variant a second resonator whose resonant frequency is different from that of the first resonator.
  • the quotient of the two resonance frequencies is chosen to be integer in a variant.
  • the second resonance frequency is a harmonic of the first resonance frequency.
  • the quotient of the two resonance frequencies is in a further variant a fractional number.
  • a beat frequency which can be used as a third characteristic frequency, for example, to distinguish incoming calls.
  • the second resonator is preferably constructed substantially the same as the first resonator.
  • the second resonator includes a second oscillatable arm, a second piezoelectric actuator coupled thereto, and optionally a second weight attached to the second arm.
  • the second piezoelectric actuator preferably has the characteristics of the first actuator, but is preferably operated at a different frequency.
  • the description of the first arm and for the second weight the description of the first weight applies in a corresponding manner.
  • the arms are preferably of each other different lengths. The weights can also differ from each other.
  • the first and second actuators are controlled in a preferred variant by a generator.
  • the generator may also include a first generator part connected to the first actuator and a second generator part connected to the second actuator.
  • the first generator part generates signals at a first frequency and the second generator part generates signals at a second frequency.
  • a vibration system with an electromechanical resonator which has a rockable arm and an electrically controlled piezoelectric actuator coupled thereto.
  • the arm has a main surface and a coupling region arranged transversely thereto, which is fastened to a carrier.
  • Figure IA shows a vibration system with a swingable arm and a piezoelectric actuator, which is arranged between the arm and a carrier;
  • FIG. 1B shows a vibration system with two oscillatable arms and a piezoactuator arranged between them;
  • FIGS. 2A, 2B show different views of a vibration system with two electromechanical resonators;
  • Figure 3 shows a vibration system with an arm which is arranged between two piezoelectric actuators.
  • FIG. 1A shows a vibration system with an electromechanical resonator which comprises a swingable arm 2, for example made of sheet metal, a piezoactuator 1 and a weight 3 attached to the free end of the arm.
  • the arm 2 is angled, with its angled portion 20 secured in the carrier 4 and its parallel to the surface of the carrier aligned main surface is oscillatable.
  • the piezoactuator 1 is arranged between the main surface of the arm 2 and the surface of the carrier 4, preferably in the vicinity of the angled region 20.
  • One electrode of the piezoelectric actuator 1 is preferably fixedly connected to the arm 2, for example adhesively bonded, soldered or welded.
  • the piezoelectric actuator 1 comprises two outer electrodes 11, 12 and a body 10 arranged between them, which has at least one piezoelectric layer. Between two piezo-layers, an inner electrode is then arranged, which is conductively connected to the corresponding outer electrode.
  • the internal electrodes are preferably aligned perpendicular to the external electrodes.
  • the electrodes of the piezoelectric actuator 1 are connected to a voltage source - the generator 7 - connected.
  • the resonator comprises a second arm 2a, to whose free end a second weight 3a is attached.
  • the arms 2, 2 a are connected to one another by means of a connecting piece fastened to the carrier 4 and are capable of oscillating relative to one another.
  • the piezoelectric actuator 1 is disposed between the arms 2, 2a and preferably electrically insulated from them by means of intermediate elements 21.
  • a side surface of the piezoelectric actuator 1 adjoins the angled region 20 of the arm 2 in the variant presented in FIG.
  • a gap is provided in Fig. IB between the actuator and the connector.
  • the device according to the figure IB with unequal length arms and / or unequal weights.
  • the first arm of the device is associated with the first resonant frequency and its second arm is associated with the second resonant frequency.
  • the first device is associated with the first resonance frequency and the second device is associated with the second resonance frequency.
  • the arms 2, 2a of the respective device are preferably the same length and the weights 3, 3a the same size.
  • FIG. 2A shows a cross section and in FIG. 2B a plan view of this vibration system.
  • the vibration system comprises a first resonator which, in contrast to the variant shown in FIG. 1A, does not have an angled region, but is fastened to a projection of the carrier 4.
  • the piezoelectric actuator 1 is attached to the main surface of the arm 2. Also in the embodiment according to FIG. 1A, the piezoactuator can be fastened to the main surface of the arm 2.
  • the vibration system shown in FIGS. 2A, 2B furthermore comprises a second electromechanical resonator, which has essentially the same construction as the first resonator.
  • the second resonator comprises a swingable second arm 2a, for example made of sheet metal, a second piezoelectric actuator 1a and a second weight 3a attached to the free end of the second arm 2a.
  • the length of the second arm 2a is smaller than that of the first arm 2.
  • the second resonator 1a, 2a, 3a preferably has a resonance frequency (the mechanical vibration) different from that of the first resonator 1, 2, 3.
  • the piezo actuators 1, 1a oscillate under the action of an electrical signal, preferably in the longitudinal direction of the respective arm 2, 2a with mutually different frequencies.
  • FIG. 3 shows a variant in which the arm 2 is arranged between two piezoactuators 1, 1a.
  • the polarization directions of the piezo actuators 1, Ia are preferably directed opposite to each other.
  • the polarization directions of the piezoactuators 1, 1a may, however, also be the same when the piezoactuators are in phase opposition, i. H. with a phase shift of 180 ° can be driven.
  • the piezo actuators 1, Ia can have a plurality of internal electrodes, which are connected to external electrodes of the respective actuator.
  • the deflection of the respective arm is preferably a few micrometers.
  • the vibration frequencies may be in the range 50-200 Hz, for example.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

Es wird ein Vibrationssystem (1, 2, 3, 4, 1a, 2a, 3a) mit einem mindestens zwei Resonanzfrequenzen aufweisenden elektromechanischen Resonator angegeben, der durch einen elektrischen Generator steuerbar ist. Der Generator ist zur Erzeugung von elektrischen Signalen im Bereich der Resonanzfrequenzen des elektromechanischen Resonators vorgesehen.

Description

Beschreibung
VibrationsSystem
Ein Vibrationssystem ist aus der Druckschrift DE 69633037 T2 und US 5,229,744 bekannt.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein weiteres Vibrationssystem anzugeben, das besonders zuverlässig ist.
Es wird ein Vibrationssystem mit einem mindestens zwei Resonanzfrequenzen aufweisenden elektromechanischen Resonator angegeben, der durch einen elektrischen Generator steuerbar ist. Der Generator ist zur Erzeugung von elektrischen Signalen im Bereich der Resonanzfrequenzen (Vibrationsfrequenzen) des elektromechanischen Resonators vorgesehen. Der Generator ist vorzugsweise zur Erzeugung von elektrischen Signalen bei den Resonanzfrequenzen des elektromechanischen Resonators vorgesehen .
Die Vibration mit klar voneinander unterscheidbaren Frequenzen erlaubt beispielsweise dem Benutzer eines tragbaren Mobilfunkgerätes, in dem das Vibrationssystem integriert ist, zwischen zwei eingehenden Anrufen zu unterscheiden, die unterschiedlichen Vibrationsfrequenzen zugeordnet sind.
Unter einem elektromechanischen Resonator versteht man einen Resonator mit mindestens einer mechanisch beweglichen Komponente und mindestens einer mechanisch mit dieser gekoppelten elektromechanischen Komponente, die elektrisch angetrieben werden kann. Die elektromechanische Komponente umfasst vorzugsweise ein piezoelektrisches Material, in dem aufgrund ei- nes Piezoeffektes mechanische Deformationen hervorgerufen werden können.
Der Resonator umfasst vorzugsweise einen schwingfähigen ersten Arm und einen mit diesem gekoppelten ersten piezoelektrischen Aktor, der durch den elektrischen Generator steuerbar ist. Der Aktor kann am Arm beispielsweise durch Klebung befestigt sein.
Der piezoelektrische Aktor dient als Erreger für mechanische Schwingungen des Resonators. Der Aktor umfasst mindestens eine piezoelektrische Schicht, die zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. Die Polarisationsachse der Piezoschicht ist vorzugsweise senkrecht zu den Elektroden ausgerichtet. In der piezoelektrischen Schicht können verschiedene akustische Moden angeregt werden. Beispielsweise können Schwingungen in der Dickenrichtung der Piezoschicht angeregt werden. Es können aber auch Schwingungen in einer Lateralebene, vorzugsweise in einer Längsrichtung angeregt werden, in der sich der Arm erstreckt.
Der Arm ist vorzugsweise in Form eines flachen Streifens ausgebildet. Er kann aber auch eine beliebige andere Form wie z. B. die einer dünnen, biegsamen Platte aufweisen.
In einer vorteilhaften Variante umfasst der Arm eine schwingfähige Hauptfläche und einen quer zu dieser angeordneten biegsamen Koppelbereich, der an einem Träger befestigt ist. Der Arm kann zur Bildung des Koppelbereichs verbogen oder abgewinkelt sein. Die schwingfähige Hauptfläche ist vorzugsweise parallel zur Oberfläche des Trägers angeordnet, an der der Koppelbereich befestigt ist. Der Träger, an dem der schwingfähige Arm des Vibrationssystems befestigt ist, kann bei- spielsweise die Leiterplatte oder das Gehäuse eines tragbaren Mobilfunkgerätes sein.
In einer vorteilhaften Variante ist im Träger eine Vertiefung zur Aufnahme eines Teils des Koppelbereichs des Arms angeordnet. Der Arm kann auch derart gebogen oder mehrfach abgewinkelt sein, dass der Koppelbereich mittels eines Befestigungselements wie beispielsweise einer Schraube am Träger befestigt werden kann. Der Koppelbereich ist vorzugsweise am ersten Ende des Arms angeordnet, wobei sein zweites Ende frei ist .
Der Resonator umfasst mindestens einen Resonator, in einer Variante mehrere Resonatoren, wobei jedem Resonator ein eigener Arm und ein eigener, mit diesem Arm verbundener Piezoak- tor zugeordnet ist. Die Resonatoren sind vorzugsweise ähnlich aufgebaut und an einem gemeinsamen Träger angeordnet. Nachstehend wird der Aufbau eines ersten Resonators erläutert.
Der erste Resonator umfasst einen ersten Arm und in einer Variante ein erstes Gewicht, das am ersten Arm befestigt ist. Das erste Gewicht ist vorzugsweise am freien Ende des ersten Arms angeordnet.
Der erste Aktor ist in einer Ausführungsform zwischen dem ersten Arm und dem Träger angeordnet. Er kann alternativ am ersten Arm befestigt und vom Träger beabstandet sein. Vorzugsweise sind die Hauptflächen des Aktors und des Arms zueinander gewandt.
Der Aktor und der an ihn gekoppelte Bereich des schwingfähigen Arms bilden zusammen ein bimorphes Element. Die mechanischen Deformationen des Aktors, die elektrisch hervorgerufen werden, werden auf den schwingfähigen Arm übertragen. Die periodischen Deformationen des Aktors bei der Resonanzfrequenz des Resonators bringen den Arm zum Schwingen.
Der Resonator umfasst in einer vorteilhaften Variante einen zweiten piezoelektrischen Aktor. Der erste Arm ist vorzugsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Aktor angeordnet.
Der erste Arm ist vorzugsweise elektrisch leitfähig und beispielsweise aus einem Metallblech gefertigt. Der elektrisch leitfähige Arm hat den Vorteil, dass er zur elektrischen Kon- taktierung einer Außenelektrode des Piezoaktors, d. h. als eine elektrische Zuleitung zum Aktor, benutzt werden kann. Mittels leitfähigen Kontaktelementen wie beispielsweise Schrauben ist eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Arm und einem weiteren elektrischen Leiter möglich.
Das Vibrationssystem umfasst einen ersten Resonator, der durch den Arm, den piezoelektrischen Aktor und gegebenenfalls das Gewicht gebildet ist. Es besteht die Möglichkeit, den ersten Resonator bei seiner Grundfrequenz anzuregen, die mit der ersten Resonanzfrequenz des Vibrationssystems übereinstimmt. Außerdem kann dieser Resonator mit einer harmonischen Schwingung angeregt werden, die ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz beträgt.
Die Vibrationsfrequenz, bei der der erste Aktor betrieben wird, stimmt vorzugsweise mit der ersten Resonanzfrequenz des Vibrationssystems überein oder liegt in der Nähe dieser Frequenz (innerhalb der Bandbreite des ersten Resonators) .
Der erste Resonator umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform einen zweiten Arm. Der erste Aktor ist zwischen dem ersten und zweiten Arm angeordnet. Die ersten Enden des ersten und des zweiten Arms sind mittels eines biegsamen Verbindungsstücks miteinander verbunden, das an einem Träger befestigbar ist. Die vorzugsweise einen ähnlichen Aufbau aufweisenden schwingfähigen Arme und das Verbindungsstück bilden zusammen eine Art Stimmgabel, wobei die Arme vorzugsweise gegeneinander schwingfähig sind.
Das Vibrationssystem umfasst in einer Variante einen zweiten Resonator, dessen Resonanzfrequenz sich von derjenigen des ersten Resonators unterscheidet. Das Quotient der beiden Resonanzfrequenzen ist in einer Variante ganzzahlig gewählt. In diesem Fall ist die zweite Resonanzfrequenz eine Harmonische der ersten Resonanzfrequenz.
Das Quotient der beiden Resonanzfrequenzen beträgt in einer weiteren Variante eine Bruchzahl. In diesem Fall entsteht aus der Differenz der beiden Frequenzen eine Schwebungsfrequenz, die als eine dritte charakteristische Frequenz beispielsweise zur Unterscheidung eingehender Anrufe benutzt werden kann.
Der zweite Resonator ist vorzugsweise im Wesentlichen gleich aufgebaut wie der erste Resonator. Der zweite Resonator umfasst einen schwingfähigen zweiten Arm, einen mit diesem gekoppelten zweiten piezoelektrischen Aktor und gegebenenfalls ein zweites Gewicht, das am zweiten Arm befestigt ist. Der zweite piezoelektrische Aktor weist vorzugsweise die Eigenschaften des ersten Aktors auf, wird aber vorzugsweise bei einer anderen Frequenz betrieben. Für den zweiten Arm gilt grundsätzlich die Beschreibung des ersten Arms und für das zweite Gewicht die Beschreibung des ersten Gewichts in entsprechender Weise. Die Arme weisen jedoch vorzugsweise von- einander unterschiedliche Längen auf. Die Gewichte können sich auch voneinander unterscheiden.
Der erste und zweite Aktor werden in einer bevorzugten Variante durch einen Generator gesteuert. Der Generator kann auch einen ersten Generatorteil aufweisen, der an den ersten Aktor angeschlossen ist, und einen zweiten Generatorteil, der an den zweiten Aktor angeschlossen ist. Der erste Generatorteil generiert Signale bei einer ersten Frequenz und der zweite Generatorteil generiert Signale bei einer zweiten Frequenz.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ein Vibrationssystem mit einem elektromechanischen Resonator angegeben, der einen schwingfähigen Arm und einen mit diesem gekoppelten, elektrisch gesteuerten piezoelektrischen Aktor aufweist. Der Arm weist eine Hauptfläche und einen quer zu dieser angeordneten Koppelbereich auf, der an einem Träger befestigt ist.
Das angegebene Vibrationssystem wird nun anhand von schematischen und nicht maßstabgetreuen Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur IA ein Vibrationssystem mit einem schwingfähigen Arm und einem Piezoaktor, der zwischen dem Arm und einem Träger angeordnet ist;
Figur IB ein Vibrationssystem mit zwei schwingfähigen Armen und einem zwischen diesen angeordneten Piezoaktor;
Figur 2A, 2B verschiedene Ansichten eines Vibrationssystems mit zwei elektromechanischen Resonatoren; Figur 3 ein Vibrationssystem mit einem Arm, der zwischen zwei Piezoaktoren angeordnet ist.
In der Figur IA ist ein Vibrationssystem mit einem elektrome- chanischen Resonator gezeigt, der einen schwingfähigen Arm 2 beispielsweise aus Blech, einen Piezoaktor 1 und ein am freien Ende des Arms befestigtes Gewicht 3 umfasst.
Der Arm 2 ist abgewinkelt, wobei sein abgewinkelter Bereich 20 im Träger 4 befestigt und seine parallel zur Oberfläche des Trägers ausgerichtete Hauptfläche schwingfähig ist. Der Piezoaktor 1 ist zwischen der Hauptfläche des Arms 2 und der Oberfläche des Trägers 4 vorzugsweise in der Nähe des abgewinkelten Bereichs 20 angeordnet. Eine Elektrode des Piezoak- tors 1 ist mit dem Arm 2 vorzugsweise fest verbunden, beispielsweise verklebt, verlötet oder verschweißt.
Ein beispielhafter Aufbau des Piezoaktors 1 ist in der Figur IB gezeigt. Der Piezoaktor 1 umfasst zwei Außenelektroden 11, 12 und einen zwischen diesen angeordneten Körper 10, der mindestens eine Piezoschicht aufweist. Zwischen zwei Piezo- schichten ist dann eine Innenelektrode angeordnet, die leitend mit der entsprechenden Außenelektrode verbunden ist. Die Innenelektroden sind vorzugsweise senkrecht zu den Außenelektroden ausgerichtet. Die Elektroden des Piezoaktors 1 sind an eine Spannungsquelle - den Generator 7 - angeschlossen .
In der in der Figur IB vorgestellten Variante umfasst der Resonator einen zweiten Arm 2a, an dessen freiem Ende ein zweites Gewicht 3a befestigt ist. Die Arme 2, 2a sind mittels eines am Träger 4 befestigten Verbindungsstücks miteinander verbunden und gegeneinander schwingfähig. Der Piezoaktor 1 ist zwischen den Armen 2, 2a angeordnet und vorzugsweise mittels Zwischenelementen 21 elektrisch von diesen isoliert.
Eine Seitenfläche des Piezoaktors 1 grenzt in der in Fig. IA vorgestellten Variante an den abgewinkelten Bereich 20 des Arms 2 an. Dagegen ist in Fig. IB zwischen dem Aktor und dem Verbindungsstück ein Zwischenraum vorgesehen.
Es besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung gemäß der Figur IB mit ungleich langen Armen und/oder ungleichen Gewichten auszubilden. In diesem Fall ist der erste Arm der Vorrichtung der ersten Resonanzfrequenz und ihr zweiter Arm der zweiten Resonanzfrequenz zugeordnet.
Möglich ist auch, zwei Vorrichtung gemäß der Figur IB an einem Träger zu befestigen. In diesem Fall ist die erste Vorrichtung der ersten Resonanzfrequenz und die zweite Vorrichtung der zweiten Resonanzfrequenz zugeordnet. Die Arme 2, 2a der jeweiligen Vorrichtung sind vorzugsweise gleich lang und die Gewichte 3, 3a gleich groß.
Ein weiteres Vibrationssystem ist in den Figuren 2A und 2B gezeigt. In der Figur 2A ist ein Querschnitt und in der Figur 2B eine Draufsicht auf dieses Vibrationssystem gezeigt.
Das Vibrationssystem umfasst einen ersten Resonator, der im Unterschied zu der in Fig. IA gezeigten Variante keinen abgewinkelten Bereich aufweist, sondern an einem Vorsprung des Trägers 4 befestigt ist. Der Piezoaktor 1 ist an der Hauptfläche des Arms 2 befestigt. Auch in der Ausführungsform gemäß der Figur IA kann der Piezoaktor an der Hauptfläche des Arms 2 befestigt sein. Das in den Figuren 2A, 2B gezeigte Vibrationssystem umfasst ferner einen zweiten elektromechanischen Resonator, der im Wesentlichen gleich aufgebaut ist wie der erste Resonator.
Der zweite Resonator umfasst einen schwingfähigen zweiten Arm 2a beispielsweise aus Blech, einen zweiten Piezoaktor Ia und ein am freien Ende des zweiten Arms 2a befestigtes zweites Gewicht 3a. Die Länge des zweiten Arms 2a ist kleiner als diejenige des ersten Arms 2.
Der zweite Resonator Ia, 2a, 3a weist vorzugsweise eine Resonanzfrequenz (der mechanischen Schwingung) auf, die von derjenigen des ersten Resonators 1, 2, 3 unterschiedlich ist. Die Piezoaktoren 1, Ia schwingen unter der Einwirkung eines elektrischen Signals vorzugsweise in Längsrichtung des jeweiligen Arms 2, 2a mit voneinander unterschiedlichen Frequenzen .
In der Figur 3 ist eine Variante gezeigt, bei der der Arm 2 zwischen zwei Piezoaktoren 1, Ia angeordnet ist. Die Polarisationsrichtungen der Piezoaktoren 1, Ia sind vorzugsweise entgegengesetzt zueinander gerichtet.
Die Polarisationsrichtungen der Piezoaktoren 1, Ia können a- ber auch gleich gerichtet sein, wenn die Piezoaktoren ge- genphasig, d. h. mit einer Phasenverschiebung von 180°, angetrieben werden.
Die Piezoaktoren 1, Ia können mehrere Innenelektroden aufweisen, die an Außenelektroden des jeweiligen Aktors angeschlossen sind. Die Auslenkung des jeweiligen Arms beträgt vorzugsweise einige Mikrometer. Die Vibrationsfrequenzen können beispielsweise im Bereich 50-200 Hz liegen.
Bezugszeichenliste
1 erster Piezoaktor
10 piezoelektrische Schicht
11, 12 Elektroden
Ia zweiter Piezoaktor
2 erster Arm
20 abgewinkelter Bereich des ersten Arms 2
21 Zwischenelement 2a zweiter Arm
3 erstes Gewicht 3a zweites Gewicht
4 Träger
7 Generator

Claims

Patentansprüche
1. Vibrationssystem
- mit einem mindestens zwei Resonanzfrequenzen aufweisenden elektromechanischen Resonator, der durch einen elektrischen Generator (7) steuerbar ist, der zur Erzeugung von elektrischen Signalen im Bereich der Resonanzfrequenzen des elektromechanischen Resonators vorgesehen ist.
2. Vibrationssystem nach Anspruch 1,
- wobei der Resonator einen schwingfähigen ersten Arm (2) und einen mit diesem gekoppelten ersten piezoelektrischen Aktor
(1) umfasst, der durch den elektrischen Generator (7) steuerbar ist.
3. Vibrationssystem nach Anspruch 2,
- wobei der erste Arm (2) eine schwingfähige Hauptfläche und einen quer zu dieser angeordneten biegsamen Koppelbereich
(20) aufweist, der an einem Träger (4) befestigt ist.
4. Vibrationssystem nach Anspruch 2 oder 3,
- wobei der Resonator ein erstes Gewicht (3) umfasst, das am ersten Arm (2) befestigt ist.
5. Vibrationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
- wobei der erste Aktor (1) zwischen dem ersten Arm (2) und dem Träger (4) angeordnet ist.
6. Vibrationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
- wobei der erste Aktor (1) am ersten Arm (2) angeordnet ist.
7. Vibrationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
- wobei der Resonator einen zweiten piezoelektrischen Aktor ( I a ) umfas st ,
- wobei der erste Arm (2) zwischen dem ersten und dem zweiten Aktor (1, Ia) angeordnet ist.
8. Vibrationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
- wobei der erste Arm (2) elektrisch leitfähig ist.
9. Vibrationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
- mit einem schwingfähigen zweiten Arm (2a) ,
- wobei der erste Aktor (1) zwischen dem ersten und zweiten Arm (2, 2a) angeordnet ist,
- wobei die ersten Enden des ersten und des zweiten Arms (2, 2a) mittels eines Verbindungsstücks miteinander verbunden sind, das an einem Träger (4) befestigt ist.
10. Vibrationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
- mit einem zweiten Arm (2a) , der mit einem elektrisch gesteuerten zweiten piezoelektrischen Aktor (Ia) gekoppelt ist,
- wobei der zweite Arm (2a) mit einer Grundfrequenz schwingfähig ist, die von derjenigen des ersten Arms (2) unterschiedlich ist.
11. Vibrationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
- wobei der Generator (7) zur Erzeugung von Signalen bei einer Grundfrequenz und bei der harmonischen Oberschwingung der Grundfrequenz vorgesehen ist.
12. Vibrationssystem
- mit einem elektromechanischen Resonator, der einen schwingfähigen ersten Arm (2) und einen mit diesem gekoppelten, e- lektrisch gesteuerten piezoelektrischen Aktor (1) aufweist,
- wobei der erste Arm (2) eine Hauptfläche und einen quer zu dieser angeordneten Koppelbereich (20) aufweist, der an einem Träger befestigt ist.
13. Vibrationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 12,
- wobei der jeweilige Arm (2, 2a) an der Leiterplatte oder am
Gehäuse eines tragbaren Mobilfunkgerätes befestigt ist.
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