CN101310561B - 用于压电扬声器的不对称动作系统和不对称扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种用于压电扬声器(1)的动作系统(3)，包括薄膜(4)和与薄膜附接的压电层(5)，其中所述动作系统(3)在主方向(MD)中的运动实质上是通过压电层(5)在横截于所述主方向(MD)的方向上的扩张/收缩引起的，因此当激励动作系统(3)时没有平移运动，而是只有弯曲运动。为了提供动作系统(3)的有利频率响应，所述动作系统关于所述运动特征被不对称地建立。因此，所述波型一方面被频移并且另一方面受较小影响。因此，本发明的扬声器(1)的频率响应在所述频率响应中具有很小的升高和衰减。动作系统(3)的具体设计优选的是通过利用基于有限单元法的计算机模拟进行的。在一个最佳实施例中，动作系统(3)的局部柔性和/或形状关于所述动作系统(3)平面中的任意一点是不对称的。

Description

用于压电扬声器的不对称动作系统和不对称扬声器

技术领域

本发明涉及一种用于压电扬声器的动作系统，包括薄膜和附加到其上的压电层，其中所述动作系统在主方向上的运动实质上是由所述压电层在横截于所述主方向的方向上的扩张/收缩引起的。此外，本发明涉及一种包括本发明的动作系统的压电扬声器。

背景技术

压电扬声器在现有技术中为大家所熟知。与通过磁体系统中的线圈来移动薄膜的所谓电动式扬声器相比，压电扬声器的薄膜通过压电晶体运动。压电现象是某些晶体响应施加的机械应力产生电压的能力。压电效应是可逆的，这意味着当施加一个外加电压时压电晶体能够将其形状改变一个很小的量。所述变形是相当小的，但足以产生声音。

在现有技术中已知两种压电扬声器：在横截于薄膜平面的方向上，即，在发声的方向上具有激励的扬声器，以及在与薄膜平面平行的方向上，即，在横截于发声方向的方向上具有激励的扬声器。第一类压电扬声器以与具有活动线圈的电动式扬声器相似的方式工作，其中所述薄膜的激励区域，即，力被引入到所述薄膜中的区域或多或少地执行平移运动(在下面还称之为A型扬声器)。相反，第二种压电扬声器的薄膜的运动包括实质不是平移分量，而实质上是弯曲分量(在下面还被称作B型扬声器)。因此，这两种类型的机械性能和由此产生的声学特性是完全不同的，后面将对其进行概述。

此时应该在薄膜的激励和由此引起的运动之间产生差别。而A型和B型扬声器的激励是彼此横向的，在两种情况中所述薄膜在主方向上运动，从而使周围空气压缩和减压。因此，在该主方向上发射声波，严格来说所述声波是在不同方向上的声音矢量的和矢量。通常，该主方向只是扬声器的中轴。另外还应该注意对压电晶体施加电压在主变形方向上会引起扩张/收缩。然而在另一个轴上也有较小的变形，为了本发明的目的忽略了这种小变形。最后，应该注意薄膜运动的实质上平移的分量并不排除另一种运动分量，具体地说是弯曲分量，反之亦然。然而，实质上平移的分量/实质上弯曲的分量意味着平移/弯曲占主要方面。

当A型扬声器的薄膜被激励时，除了所述薄膜的激励区域的平移运动之外，还有剩余区域的其它运动的分量。首先通常被固定到一个壳体上的薄膜的边缘与激励区域之间的区域根据激励区域相对于固定边缘的平移运动而运动。因此，所述区域执行一种滚动(补偿)运动，由于这个原因，所述区域通常比中心区域更加柔软，所述中心区域并不需要执行补偿运动。此外，在普通电动式扬声器的情况下作为环形激励区域的内部的所谓圆顶由于加速力和压力而被向上和向下弯曲。然而，还有具有或多或少刚性板的扬声器，该刚性板用作其中的弯曲可以被忽略的薄膜。在任何情况下，当被激励时，薄膜另外还趋于根据其固有振荡而运动。这些振荡也被称为驻波或者所谓的波型(mode)。每种波型的频率和幅度取决于各种参数，例如所述薄膜的形状和尺寸以及材料和厚度。之后将参照图1至图3说明这种性能和其结果：

图1表示A型压电扬声器1’的剖面图以及顶视图，所述压电扬声器1’包括壳体2、薄膜4和压电晶体5’。在薄膜边缘处例如借助于粘结来使薄膜4与壳体2连接。在所得到的空间中，将压电晶体5’附接在壳体2和薄膜4之间。通过在压电晶体5’两端施加电压，其扩张或收缩使得薄膜4在主方向MD上向上(用细线表示)或向下运动，由此使薄膜4上面的空气压缩或减压，从而会引起声音。为了使这种运动容易，薄膜4在外围部分包括一个褶皱，如图1所示。这种措施使薄膜4在外围部分较软，也就是说增加了柔量。相反，薄膜4在中心区域较硬。因此，自然会意识到薄膜4的中心/激励区域主要被平移运动。除了图1所示的平移运动之外还有另外的运动，例如前面提及的驻波。

图2表示根据这些驻波或波型的薄膜4的运动(仅通过粗线所示)。在左边示出了一次波型，即根据其固有共振频率的薄膜4的弯曲。除此之外还有谐波。在图2中示出了一次谐波(中间)和二次谐波(右边)，即二次和三次波型，其中所述薄膜4各自具有一个或两个节点。被薄膜4偏移的体积通过阴影区域被可视化。将容易地意识到只有奇数波型会引起实质上的声压，因为在薄膜4的停止位置上面和下面的阴影区域的和不等于零，而在偶数波型情况下的所述和基本上不会引起声音。

图3现在示出了考虑图2所指教的扬声器1’的频率响应。横坐标表示频率f，纵坐标表示声压p。每个奇数波型n＝1、3、...会使所述频率响应产生一个升高(由于所述运动的体积)，每个偶数波型n＝2、4、...会使频率响应产生一个衰减(没有运动体积，但是由于内摩擦而会损耗输入功率)。应该注意所述条件在该曲线图中被简化了，该曲线图仅仅用于表示一般的物理相关性。一个真实的扬声器的频率响应可能具有完全不同的频率响应。

然而，扬声器的这种性能不是想要的，因为这些升高和衰减在不同频率下会引起变化的音量。已经找到若干种方法来阻止这些波型以便减小它们的影响，使得扬声器的频率响应变得尽可能平坦。一种方法是使薄膜的中心区域足够硬，使得只在较高的频率下才会出现自然波型。在此情况中常常使用两种材料，对于中心区域使用刚性材料，对于边缘区域使用柔软材料。在GB1122698中披露了另外一种方法，其中提出了不对称薄膜，所述不对称薄膜在重心被激励。再一种方法是使均匀薄膜的激励点偏离重心以使得该干扰波型不被激励。然而，所述频率，即薄膜4的波型的各个波长本身并不会由此改变。在设计A型扬声器时理论上剩下的是所谓的“活塞波型”，其在图1中示出(其是由于在中间区域中的薄膜类似一个活塞运动，即平移而得名)。此时应该注意所述活塞波型不应该与一次波型混淆，所述一次波型在与活塞波型相反的方向上运动。

现在转向B型扬声器，其呈现出了一种完全不同的物理现象。图4以剖面图以及顶视图的形式示出了这种装置的原理设计。B型压电扬声器1包括壳体2、薄膜4和压电层5。同样在薄膜边缘处例如借助于粘结使薄膜4与壳体2连接。与A型扬声器相比，这里压电晶体是以压电层5的形式存在的，所述压电层5在不接触壳体2的情况下与薄膜4附接。同样、压电晶体5通过被施加电压而扩张或收缩使得薄膜4在主方向MD上向上(以细线指示)或向下运动。与A型扬声器相比，压电层5在横向于所述主方向MD的方向中，即在本示例中为薄膜4的平面中扩张或收缩。因此，所述激励区域不是平移运动，而是弯曲。然而，所述弯曲也会使薄膜4上面的空气压缩或减压，从而会引发声音。为了使这种运动容易，薄膜4在外围部分同样包括一个褶皱。这种措施使薄膜4在外围部分较软，也就是说增加了柔量。与A型扬声器相比，所述中心/激励区域的边缘不会运动，而只会转动。同样，除了图4所示的弯曲运动外，还有驻波。

驻波的物理性质基本上与A型扬声器相同，从而为了简洁起见省略了单独的讨论。然而，与A型扬声器相比，B型扬声器必须具有奇数波型n＝1、3、...。否则，如果它们将是被完全阻止地，则不再有声音，因为没有将会产生声音的活塞波型。

不过，B型扬声器关于频率响应会遇到类似的问题，因为这里在频率响应中奇数波型也会引起升高而偶数波型引起衰减。不幸地，用于A型扬声器的指教通常不能应用于B型扬声器。尤其不可能应用具有柔软边界区的刚性板的指教。将容易理解薄膜弯曲对于扬声器的功能是必不可少的。因此，刚性膜片会与B型扬声器的良好效率发生抵触。此外，尤其不可能应用如上所述的关于偏移激励点的指教。而A型扬声器的激励区域比较小，即是总薄膜面积的5％，B型扬声器的激励区域比较大，即是总薄膜面积的20％或更多。当然本领域技术人员将理解对于A型扬声器的功能，激励区域的尺寸大体上是不相干的，假定所述薄膜在中间区域是足够硬的。因此还应该清楚B型扬声器不能在单点处被激励，而是必须在一个足够大的面积中被激励。通常，B型扬声器的激励区域等于压电层的区域。只有当压电层与扬声器壳体部分地附接时，例如只有当整个薄膜包括较容易制造的压电层时，那些部分才不会用于激励区域。最后，A型扬声器和B型扬声器的一次波型显示出完全不同的性能。在A型扬声器中，一次波型在与活塞波型相反的方向上运动，这意味着一次波型会减小A型扬声器的音量。相反，一次波型是(主要)产生B型扬声器的声音的波型。当然将理解A型扬声器的设计者目的在于摆脱弯曲波型。尤其是，他将试图尽可能的避免一次波型的影响，因为这种一次波型如上所述会对响度降低具有很大的影响。然而，如果当设计B型扬声器时设计者还试图避免一次波型，则他当然将不能做出具有足够性能的扬声器。

因此，本发明的目的是提供一种具有基本上平坦的频率响应的B型扬声器和其设计规则。

发明内容

本发明的目的是通过用于压电扬声器的动作系统实现的，所述动作系统包括薄膜和与薄膜附接的压电层，其中所述动作系统在主方向上的运动基本上是由所述压电层在横截于所述主方向的方向上的扩张/收缩引起的，并且其中所述动作系统关于所述运动特征被不对称地建立。

本发明的目的另外是通过包括本发明的动作系统的压电扬声器实现的。

一个不对称动作系统的波型与一个对称动作系统的波型完全不同。所述扬声器的不对称性一方面导致所述波型的增宽和频率偏移，另一方面导致偶数和奇数波型的均衡。偶数波型变得较小而奇数波型变得较高，这作为对于对称动作系统讨论的效果在非对称系统中是不同的。因此，本发明的扬声器的频率响应在频率响应中具有很小的升高和衰减，这通常有助于扬声器设计。因为B型扬声器没有活塞波型，所以与其中尽可能避免自然弯曲波型的标准A型扬声器设计相比，必须设计动作系统的自然弯曲波型而使得它们发声。因此，由于非对称系统的复杂物理性质，所以借助于有限单元法(FEM)的计算机模拟似乎是不可避免的。

有利的是，如果局部运动特征关于所述动作系统平面中的任意一点是不对称的，则使得没有对称振动能够出现。这意味着所述动作系统是“完全”不对称的。因此在所述平面中不能找到镜像点，出于这个考虑：对于所述薄膜平面中的每个点A，都存在一个具有相同局部运动特征的镜像点B。

如果局部柔性关于所述动作系统平面中的任意一点是不对称的，则是高度有利的。这意味着所述动作系统关于所述局部柔性是“完全”不对称的。因此在所述平面中不能找到镜像点，出于这个考虑：对于所述薄膜平面中的每个点A，都存在一个具有相同局部柔性的镜像点B。所述局部柔性是薄膜材料的局部弹性模量和所述材料的厚度的结果。因此，所述薄膜的弹性模量和/或薄膜的厚度可以改变以便提供不对称性。在一个有利的实施例中，所述不对称性高于20％，这意味着至少一个点A和一个对应点B中的局部柔性之差高于20％。在一个更有利的实施例中，所述不对称性高于40％。最后，在一个很有利的实施例中，所述不对称性高于60％。因为所述动作系统是由薄膜和压电层构建的，所以可以通过薄膜和/或压电层的不对称性来提供所述不对称性。

在本发明的再一个有利实施例中，所述动作系统的形状关于所述动作系统平面中的任意一点是不对称的。这意味着所述薄膜或压电层的边缘关于一个点是不对称的。因此，在所述平面中不能找到镜像点，出于这个考虑：对于在所述薄膜/压电层的边缘处的每个点A，在所述薄膜/压电层的边缘处都存在一个镜像点B。在一个有利实施例中，所述不对称性高于10％，这意味着从至少一个点A到一个任意镜像点的距离与从一个对应点B到所述镜像点的距离至少相差10％。在一个更有利的实施例中，所述不对称性高于20％。最后，在一个很有利的实施例中，所述不对称性高于30％。因为所述动作系统是由薄膜和压电层建成的，所以可以通过薄膜和/或压电层的不对称性来提供所述不对称性。

如果所述动作系统关于与所述运动特征有关的一个单轴对称，则也是有利的。特别常见的是不必提供“总体”不对称性以便实现所述动作系统的有利频率响应。在此情况中总体上提供不对称性就足够了，而可接受单轴对称。一个示例是梯形，其包括几何量中的对称单轴。另一个示例是这样的动作系统，其包括矩形薄膜和矩形压电层，它们都只具有一个主对称轴。最后，应该注意如果所述材料的质量分布或弹性模量的变化是这样的：即所述动作系统关于与所述运动特征有关的单轴是对称的，则本实施例甚至可应用于所述动作系统的对称形状。

此外如果所述薄膜和压电层的形状不同，则也是有利的。通过为薄膜和压电层选择不同的形状而可以提供较高的不对称度。一个示例是为薄膜选择矩形，而为压电层选择圆形，反之亦然。另一个例子是对于薄膜使用圆形，而对于压电层使用椭圆。当然将会发觉上面提及的示例只是阐释本发明而非完全覆盖所有可能组合，在不脱离本发明范围的情况下，本领域技术人员能够容易地找到其它组合。

在本发明的再一个有利实施例中，所述薄膜和压电层具有相同的形状。这里所述薄膜和压电层具有相同的形状，但未必是相同的尺寸，因为通常压电层小于薄膜。所以，所述薄膜以及压电层例如可以具有两种不同尺寸矩形(尤其是具有相同宽高比的矩形)的形状。本领域技术人员将容易地意识到这仅仅是大量可能性中的一个示例。

如果薄膜的重心和压电层的重心被间隔开，则也是有利的。这是提供不对称性的另一种方法。在此情况中所述薄膜甚至可以具有与压电层相同的形状。作为用于所述不对称性的尺寸选择重心之间的距离。在一个最佳实施例中该距离比所述动作系统的最大扩展大10％。在再一个优选实施例中所述距离大于20％。最后，如果所述距离超出所述最大扩展30％则是非常有利的。

在本发明的动作系统的一个有利实施例中，所述薄膜用金属制成。这种选择是有利的，因为金属的弹性模量与压电层的弹性模量处在相同的等级。因此，压电晶体的收缩/扩张会引起动作系统的实质弯曲。否则，如果所述薄膜太软，则所述动作系统在没有实质弯曲分量的情况下只能是根据压电晶体的收缩/扩张大体上收缩/扩张。相反，如果所述薄膜太硬，则压电晶体会阻碍其收缩/扩张使得动作系统没有任何实质的运动。在若干情况中，铝被用于所述薄膜，因为它既不是太软也不是太硬，并且除此之外还具有其它有用的特征，例如其抗氧化力(严格来说这意味着即使当它经过长期氧化，所述薄膜也不会破裂)。应该注意所述动作系统的运动并不仅取决于使用材料的弹性模量，而且取决于动作系统的尺寸，即取决于其厚度。因此，由具有较低弹性模量的材料构成的层能够被制的较厚以便使所述薄膜/压电层不柔软，反之亦然。在一个最佳实施例中所述薄膜和压电层具有相同的柔性。

在所述动作系统的另一个优选实施例中，所述薄膜也是用压电层制成的。因此，所述动作系统包括彼此附接的两个压电层。至少它们中之一会用作薄膜，这意味着它被提供用于对壳体进行空气密封以及用于产生声音。至少后者的功能性不能与第二压电层分离，这也会引起动作系统的弯曲运动并因此产生声音。有利地，两个层分别具有相同的弹性模量和相同的柔性以便提供最大可能的弯曲运动。很明显所述压电层必须在相反的方向上被激励，也就是说当下层收缩时上层必须扩张，反之亦然。

最后，如果压电层的面积大于总薄膜面积的20％，则也是有利的。为了提供本发明的扬声器的满意操作，压电层如上所述应该覆盖薄膜的足够部分。20％是良好的起始点，而至少50％和此外至少80％覆盖是有利的发展。

本发明的这些和其它方面通过之后所述的实施例将是显而易见的，并将参照这样的实施例对其进行说明。

附图说明

之后将参照附图中所示的实施例借助非限制示例对本发明进行更详细地说明。

图1表示A型压电扬声器的不同视图；

图2表示A型压电扬声器的薄膜的运动；

图3表示A型压电扬声器的频率响应；

图4表示现有的B型压电扬声器的不同视图；

图5表示本发明的B型压电扬声器的不同视图；

图6表示本发明的B型扬声器的薄膜的运动；

图7表示本发明的B型压电扬声器的频率响应；

图8表示本发明的动作系统的顶视图，所述动作系统包括具有相同形状的薄膜和压电层；

图9表示本发明的动作系统的顶视图，其包括具有不同形状的薄膜和压电层；

图10表示本发明的动作系统的不同视图，其包括具有变化厚度的薄膜；

图11表示具有变化柔性的本发明的动作系统的不同视图；

图12表示本发明的动作系统的不同视图，其包括不对称形状的薄膜和具有额外变化柔性的不对称形状的压电层；

图13表示本发明的动作系统的计算机模拟的结果；

图14表示另外一个本发明的动作系统的计算机模拟的结果；

图15表示再一个本发明的动作系统的计算机模拟的结果。

具体实施方式

图5表示B型压电扬声器1的剖面图以及顶视图，所述压电扬声器1包括壳体2、薄膜4和压电层5。同样在薄膜边缘处例如借助于粘结使薄膜4与壳体2连接。与图4所示的扬声器相比，本发明扬声器1的动作系统3关于运动特征是不对称的，因为薄膜4本身以及压电层5是梯形的。同样，通过施加电压，压电层5扩张或收缩使得薄膜4在主方向MD中向上或向下运动。与图4所示的扬声器相比，本发明的动作系统3具有如图6所示的运动特征。

图6表示动作系统3的运动(仅由粗线表示)，其同样示出了其驻波或波型。在左边示出了一次波型，即根据其固有共振频率的动作系统3的弯曲。与图2所示的运动相比，这里动作系统3或其薄膜4被不对称地弯曲。另外，由于不对称，所述谐波还示出了不对称变形。在图6中示出了一次谐波(中间)和二次谐波(右边)，即二次和三次波型，其中所述薄膜4或动作系统3各自具有一个或两个节点。被薄膜4偏移的体积通过阴影区域被可视化。与均匀的动作系统的运动相比，本发明的动作系统3显示出了具有不同波长的振荡。而左边半波比较平静并且具有短波长，右边半波比较响亮并且具有长波长。因此，三次波型由三种不同的半波构成，诸如此类。将容易意识到，这里偶数波型也会引起实质的声压，因为高于和低于薄膜4的停止位置的阴影区域的和不等于零。

图7表示考虑了图6的教导的本发明的扬声器1的频率响应。横坐标表示频率f，纵坐标表示声压p。为了更好的理解，示出了图3的频率响应(虚线)以及其波型n＝1、2、3、...(细线)。尽管一次波型是相同频率的和大体上相同响度的，但另外的波型显示出一种完全不同的性能。如之前所述的，扬声器1的不对称会导致波型的扩宽和频移以及与对称系统相比较少的不同效果。在图7中借助于粗线示出了与本发明的不对称动作系统3有关的波型。当然将能意识到本发明的扬声器1的频率响应在频率响应方面具有很少的升高和衰减，这通常有助于扬声器设计。再者，应该注意所述条件在该曲线图中被简化并且真实的扬声器的频率响应可能具有完全不同的图案。图7仅用于表示当使用不对称动作系统时发生了什么和这种系统的特征如何才能用于设计一种有利的频率响应。

因为B型扬声器没有活塞波型，所以与其中尽可能避免自然弯曲波型的标准A型扬声器的设计相比，必须设计动作系统的自然弯曲波型使得声音被发射。因为大体上不可能引用覆盖每种情况的公式，所以在下面给出一些一般设计规则。当设计本发明的B型扬声器时应该记住这些规则。然而，由于非对称系统的复杂物理性质，所以借助于有限单元法(FEM)的计算机模拟似乎是不可避免的。另外应该注意图6和7只示出了在一个平面(在xz平面)中的振荡。然而，所述动作系统3也可以在yz平面中振动，所述运动也是控制本发明的B型扬声器的设计的参数。尽管图5的动作系统3关于X轴是对称的，但通过向外拉所述梯形的一个角而使所述梯形扭曲能够产生完全地不对称。

图8表示本发明的动作系统3的另一个示例，其中薄膜4和压电层5具有相同的形状，但是薄膜4的重心和压电层5的重心是间隔开的。

图9表示本发明的动作系统3的再一个示例，其中薄膜4和压电层5具有不同的形状，即矩形和圆形，并且另外薄膜4的重心和压电层5的重心也是间隔开的。

然而，仅通过关于所述平面中的任意点使动作系统3几何上不对称并不能提供不对称性，但是通过改变动作系统3的柔性而能使其不对称。在某个点选择某种柔性的一种比较容易的方法是改变薄膜4的厚度。

图10表示这种动作系统3的剖面图和顶视图。尽管压电层5具有恒定厚度，但是薄膜4的厚度是变化的。具有相等厚度的区域由等高度线(也被称作“等高线”)表示。正如所见的，所述材料是相当不规则分布的。该分布通常是计算机模拟的输出，计算机模拟有助于扬声器设计者找出薄膜4的有利形状。同样应该注意不能给出覆盖全部边界条件的单一解。每种情况甚至还要求其自己的解决方案，即动作系统3的特殊设计。用于如图10所示的薄膜4的有利制造方法是滚压、压花和模压，因为所述材料的不同厚度可以被相当容易地提供。另一种方法是在需要的情况下采用恒定厚度的小板块浸蚀材料。用于该目的的一个工具是激光束，其能逐点的蒸镀不同量的材料。当使用由金属构成的薄膜4时具体可应用的再一个方法是通过施加附加材料层(借助于已知的金属喷镀处理)或通过将它们蚀刻掉来建立所示的厚度分布。

显然图10的动作系统3并不允许形成对称的驻波或波型。所述波型与节点被相当不规则地合适分配，但是是以产生有利的频率响应的方式来进行的。虽然通常平坦的频率响应是需求的目标，但是也可想象在某些情况下要求具有一个或者多个峰值的频率响应。当考虑边界条件和目标时才能回答动作系统看起来怎么样的问题。

图11表示本发明的另一个有利实施例的剖面图和顶视图。这里动作系统3由薄膜4和压电层5构成，每个都具有恒定的厚度。不过，动作系统3在本示例中显示出了不规则的柔性分布，这是通过薄膜4的材料中的不均匀性或通过对不同部分使用不同材料提供的。由此，所述弹性模量被改变，其反过来会导致动作系统3的柔性的局部变化。具有相等柔性的区域通过细线(类似于之前提及的等高线)指示。可以想象尤其是通过(局部地)控制聚合过程或通过(局部地)施加紫外光在特定的区域产生由硬的或柔软的聚合体构成的薄膜4。

还应该注意虽然在前面的示例中主要研究了薄膜4的不对称性，但针对薄膜4的教导可同样应用于压电层5。这意味着通过压电层5的某种厚度分布和/或压电层5的材料中的不均匀性也可以提供不对称振荡特性。

另外还应该注意为此采用的教导和措施也可以进行组合。那意味着例如薄膜4以及压电层5的厚度可以改变。另一个示例是将压电层5的材料中的不均匀性与薄膜4和压电层5的不同形状组合起来。当然将会意识到这些只是从多个示例中选择的两个示例，并且所述仅仅给出的两个示例并不限制本发明的宽范围。

在图12中示出了结合所述教导的可能性的另外一个示例，图12示出了本发明的动作系统3的另一个剖面图和顶视图，其中组合了恒定厚度的薄膜4和压电层5。薄膜的材料中的不均匀性以及薄膜4和压电层5的不同形状和不同重心导致高度不对称的运动性能。

图13表示本发明的动作系统3的计算机模拟的结果。这里具有12.5mm半径和0.05mm厚度的圆形压电层5被胶着在尺寸为36.5mm×24.2mm的矩形膜4上。另外在压电层5中有一个直径为2mm的孔，其位置是变化的。图13中的示图的纵坐标示出了用于动作系统3的频率响应中的波动的值w，所述值w在本示例中仅仅是标准偏差。横坐标示出了从所述孔的中心到薄膜4的中心的距离s(单位毫米)。将容易地发觉波动值w通过增加所述孔中心到薄膜中心的距离s而减小。

图14表示本发明的动作系统3的再一个计算机模拟的结果。这里，一个尺寸为31mm×42mm的矩形压电层5被胶着在尺寸为48mm×37mm的由铝构成的矩形膜4上。压电层5和薄膜4都具有100微米的厚度。在该示例中薄膜4的边缘不是作为一个整体而是仅仅部分地被固定到机架或壳体2上。图14中的示图的纵坐标同样示出了用于动作系统3的频率响应中的波动的值w，所述值w在本示例中同样仅仅是标准偏差。横坐标有表示薄膜4的边缘的小数(以％计)的值a，所述薄膜4被固定到壳体2上。本专业技术人员将容易理解波动值w通过增加小数a而减少。所述固定边缘部分越低，所述波动值w越低。

图15最后示出本发明的动作系统3的计算机模拟的最后结果，其是与图14的结果类似地建立的。代替改变所述固定的薄膜边缘的部分，这里所述动作系统3的四分之一具有比动作系统3的其余的部分高的厚度或质量。图15中的示图的纵坐标同样示出了用于动作系统3的频率响应中的波动的值w，所述值w在本示例中同样仅仅是标准偏差。横坐标有示出了所述动作系统3的所述第一个四分之一的质量与剩余四分之三的质量之比的值m。本专业技术人员将容易意识到波动值w通过增加所述质量比m而减小。仅仅通过增加薄膜4和/或压电层5的厚度而可以实现增加所述质量。

最后，应该注意上述实施例仅仅是阐释而非限制本发明，在不脱离所附权利要求所定义的本发明的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计许多替换实施例。在权利要求中，被放在括号中间的任何参考符号不应该理解为限制权利要求。单词“包括”和“包含”等并不排除存在任何权利要求或说明书作为一个整体中所列举的那些之外的其它元件或步骤。一个元件的单个参考并不排除这种元件的多数参考，并且反之亦然。在列举了若干构件的装置权利要求中，这些构件的若干个能够通过一个并且相同项的硬件来实行。在互相不同的从属权利要求中列举的某些措施这样的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。

Claims (11)

1.用于压电扬声器(1)的动作系统(3)，包括薄膜(4)和与该薄膜附接的压电层(5)，其中所述动作系统(3)在主方向(MD)中的运动实质上是通过压电层(5)在横截于所述主方向(MD)的方向上的扩张/收缩引起的，并且其中所述动作系统(3)关于所述运动特征被不对称地建立。

2.如权利要求1所述的动作系统(3)，其中局部运动特征关于所述动作系统(3)的平面中的任意一点是不对称的。

3.如权利要求2所述的动作系统(3)，其中局部柔性关于所述动作系统(3)的平面中的任意一点是不对称的。

4.如权利要求2所述的动作系统(3)，其中所述动作系统(3)的形状关于所述动作系统(3)的平面中的任意一点是不对称的。

5.如权利要求1所述的动作系统(3)，其中所述动作系统(3)关于与所述运动特征有关的单轴对称。

6.如权利要求1所述的动作系统(3)，其中所述薄膜(4)和压电层(5)形状不同。

7.如权利要求1所述的动作系统(3)，其中所述薄膜(4)和压电层(5)具有相同的形状。

8.如权利要求1所述的动作系统(3)，其中所述薄膜(4)的重心和压电层(5)的重心被间隔开。

9.如权利要求1所述的动作系统(3)，其中所述压电层(5)的面积大于总薄膜面积的50％。

10.如权利要求1所述的动作系统(3)，其中所述压电层(5)与所述薄膜(4)附接，使得所述薄膜(4)的中心与所述压电层(5)的重心之间的距离至少是所述动作系统(3)的最大尺寸的10％。

11.压电扬声器(1)，包括根据权利要求1到9中的任何一个所述的动作系统(3)。

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