CN102082987A - 音响致动装置及音响致动装置系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种音响致动装置及音响致动装置系统。该音响致动装置包括：致动元件，该致动元件包含具有至少一个压电部件的压电单元及具有一个以上薄膜部件的薄膜单元，所述薄膜部件固定粘贴在压电单元，当电流施加到压电单元时薄膜部件做波浪运动；支撑部件，贴附在所述致动元件，以支撑所述致动元件；边缘部件，与所述致动元件相连。所述的音响致动装置系统，包括第一音响致动装置，以及与所述第一音响致动装置一同驱动的第二音响致动装置。本发明通过在致动元件上连接支撑部件和边缘部件来改善低频音响特性，并通过非对称形式连接多个压电单元来改善频带宽度中的平坦度，而且可通过以并列形式排列致动元件来改善声音大小。

Description

音响致动装置及音响致动装置系统

技术领域

本发明涉及一种利用在压电单元粘合薄膜单元的致动元件的音响致动装置，尤其涉及一种在致动元件连接支撑部件和边缘部件，从而使致动元件进行波浪运动，以产生宽频带声音的音响致动装置。

背景技术

一般来讲，声音(Sound)是指以弹性体为介质而传播的波动，也叫做“音”或“音波”，是一种通过介质传递的流体的振动现象。不仅是人，动物也有听觉器官，所以动物也可以感知声音，但不同的动物种类与人类所听得到的声音具有不同的频域。通常，人们能听得到的频域的可听频率为20Hz～20,000Hz。

通常的扬声器通过振动板在前后方向上反复前进/后退而产生声音。观察用于产生低音的低音扬声器可知，当低音扬声器的振动板向前方前进的瞬间，振动板正前方的空气被压缩，而当振动板复位到初始状态时，振动板正前方的压力恢复到初始压力，并且振动板后退时，正前方的空气会瞬间膨胀而振动板前方的气压下降。即，振动板前进时，振动板前方产生“+”声压，而振动板后退时，振动板前方产生“-”声压，由此产生波动。当频率范围大约在20Hz～20,000Hz时，会作为声音被人耳感知。

一般来讲，所谓音响致动装置(acoustic actuator)是指扬声器(Speaker)或接收器(Receiver)等，而压电扬声器相对于以往的VCM(Voice Coil Motor)具有薄、轻、耗电少等优点，因此逐渐普遍应用于便携式终端、PDA等便携式电子产品。压电扬声器利用了压电元件的逆压电效应，也称作压电式扬声器(Piezo Speaker)、压电式蜂鸣器(PiezoBuzzer)。

但是，现有的压电扬声器是在圆形的黄铜、不锈钢、镍合金等金属振动板的上面贴上压电元件来制造的。

现有技术中，为了产生更大的声音，使用了利用黑尔姆霍尔兹共振(Helmholtz resonance)原理来产生更大声压的技术，但是当设计成具有大约100Hz的低共振频率时，扬声器整体的外径变得很大，从而实际上很难制造使用。

即，使用了固定压电元件的边缘部位，并在中间形成孔来产生共振的方式，然而这只增大了一定的频率，可以作为蜂鸣器来使用。但，由于低频特性较差，所以不适合用于频带较宽的作扬声器。

另外，由于在频度中的平坦度(flatness)低，从而可再生具有特定频率的声音，但有时不能再生其他频率的声音。即，不能再生具有各种频率的所有声音。

不仅如此，由于现有技术中使用了单一的振动板而声压不高，因此声音太小，不易作为音响的扬声器来使用。

另外，人们试图通过将压电元件作为振动体，并利用支撑部件将所产生的振动传递给面板(Panel)的方式来改善低频特性，但是这种方式需要额外设计面板，且面板需要结合到其他部件上，因此其振动会受阻或者其振动会降低其他部件的电特性或机械特性。

即，面板虽然如扬声器那样可以单独使用，但是作为其他产品的部件来使用时，由于并不是单独的部件，而是该产品的一部分，因此产品整体设计较为困难，从而需要使用独立的扬声器。

发明内容

本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供一种音响致动装置，其通过在致动元件上连接支撑部件和边缘部件来改善低频音响特性，并通过非对称排列多个压电单元来改善频带宽度中的平坦度的同时改善声音的大小，从而可产生具有各种带宽频率的声音，且可独立使用的音响致动装置。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供一种音响致动装置。其包括：致动元件(actuator element)，该致动元件包含具有至少一个压电部件(piezoelectric member)的压电单元(piezoelectric unit)及具有至少一个薄膜部件的薄膜单元(membrane unit)，所述薄膜部件固定粘贴在压电单元，当电流施加到所述压电单元时薄膜部件做波浪运动(wavemovement)；支撑部件(supporting member)，贴附在所述致动元件，以支撑所述致动元件；边缘部件(edge member)，与所述致动元件相连接。

本发明实施例的致动元件设置在所述支撑部件的一侧或两侧，所述支撑部件可贴附在所述薄膜单元。

本发明实施例的支撑部件可贴附在所述致动元件的上、下面中的至少一面。

本发明实施例的薄膜单元还可包含贴附在所述薄膜部件，并根据所述薄膜部件的波浪运动而运动的被动部件。

本发明实施例的压电单元可包含多个压电部件。

本发明实施例的薄膜单元包含与多个压电部件相同数量的薄膜部件，并且各压电部件分别贴附在各薄膜部件上。

本发明实施例涉及的薄膜单元还可包含将多个薄膜部件的末端相连接，并根据所述多个薄膜部件的波浪运动而运动的被动部件。

本发明实施例涉及的压电部件的内侧末端到外侧末端的长度可以为大于或等于宽度的倍。

本发明实施例涉及的压电单元可贴附在薄膜单元的上、下面。

本发明实施例还可包含设在所述致动元件与支撑部件之间的弹力部件，以允许致动元件的表面振动。

本发明实施例涉及的支撑部件中与致动元件相接触的部位可以是点或线形。

本发明的实施例提供一种音响致动装置系统，其包括第一音响致动装置，以及与所述第一音响致动装置一同驱动的第二音响致动装置。

本发明的实施例中，第一音响致动装置与第二音响致动装置具有相同的大小(size)，所述第一音响致动装置和第二音响致动装置的压电单元可分别以其各自的支撑部件为基准形成非对称。

本发明的实施例中，第一音响致动装置与第二音响致动装置具有不同的大小，所述第一音响致动装置和第二音响致动装置的压电单元可分别以其各自的支撑部件为基准形成对称。

本发明的实施例中，第一音响致动装置与第二音响致动装置具有不同的大小，所述第一音响致动装置的压电单元能够以其支撑部件为基准形成对称，而所述第二音响致动装置的压电单元能够以其支撑部件为基准形成非对称。

如上所述，本发明通过在致动元件上连接支撑部件和边缘部件来改善音响特性，并通过非对称排列多个压电单元来改善频带宽度中的平坦度，且可通过以并列形式排列致动元件来改善声音大小。

另外，本发明无需面板和消声室(Chamber)也可以工作，因此可单独使用，且由于致动元件具有较薄(slim)的平面结构，因此可降低设置结构的高度，从而可以容易适用于组合音响、汽车用扬声器、电视扬声器、体积小的便携式设备等。

附图说明

图1为一般压电部件的立体图及剖面图；

图2为本发明实施例涉及的致动元件的立体图及剖面图；

图3为本发明实施例涉及的单压电晶片型致动元件的剖面图及给单压电晶片型致动元件施加电压时的变化示意图；

图4为本发明实施例涉及的双压电晶片型致动元件的剖面图；

图5为给本发明实施例涉及的双压电晶片型致动元件施加电压时的变化示意图；

图6为本发明实施例涉及的具有被动部件的致动元件的剖面图；

图7中的a显示用于说明本发明原理的悬臂梁，图7中的b显示双臂梁；

图8为本发明实施例涉及的悬臂梁式音响致动装置的分解立体图；

图9为本发明实施例涉及的双臂梁式音响致动装置的分解立体图；

图10为本发明实施例涉及的压电部件并列设置的音响致动装置的俯视图；

图11为本发明实施例涉及的粘贴有被动部件的音响致动装置的俯视图；

图12为本发明实施例涉及的通过螺栓和螺母结合的致动元件的剖面图；

图13为本发明实施例中以“点”进行支撑的支撑部件结合于致动元件的立体图；

图14为显示本发明实施例涉及的第一、二音响致动装置的排列方式的示意图；

图15为本发明实施例涉及的薄膜贴附式致动元件的剖面图；

图16为本发明实施例涉及的面贴附式致动元件的剖面图。

【附图标记说明】

100：压电部件            101：第一电极

102：第二电极            110：压电体

150：辅助压电体          151：第三电极

152：第四电极            160：电供给源

175：致动元件            190：压电单元

200：薄膜部件            201、251：粘贴剂

250：被动部件            290：薄膜单元

300：支撑部件            351：螺栓

352：螺母                360：弹力部件

400：边缘部件            500：框架

600：音响致动装置系统    610：第一音响致动装置

620：第二音响致动装置    700：音响致动装置系统

710：第一音响致动装置    720：第二音响致动装置

750：压电单元驱动器      800：音响致动装置系统

810：第一音响致动装置    820：第二音响致动装置

900：音响致动装置系统    910：第一音响致动装置

920：第二音响致动装置

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例，以使本发明所属技术领域的技术人员能够容易实施本发明。而这些实施例仅仅是一种示例，本发明所属技术领域的技术人员可以各种不同的形态实施，因此本发明并非局限于在此说明的实施例。

本发明实施例涉及的音响致动装置包括致动元件(actuatorelement)175、支撑部件(supporting member)300、边缘部件(edgemember)400、以及弹力部件360。

所述驱动元件175包含具有至少一个压电部件(piezoelectricmember)100的压电单元(piezoelectric unit)190；以及与所述压电单元190不同，具有极小的电流膨胀率，且粘贴到所述压电单元190的薄膜单元(membrane unit)290；

所述支撑部件300贴附在所述致动元件175的压电部件100或薄膜部件200，用于支撑所述致动元件175；

所述边缘部件400连接在所述致动元件175，以吸收所述致动元件175的振动；

所述弹力部件360设在所述致动元件175与支撑部件300之间，以允许致动元件175的表面振动。所述致动元件175设在框架500而进行操作。

以下，如图15所示，所述致动元件175设置在支撑部件300的一侧或两侧，所述支撑部件300粘贴在所述薄膜单元290时的致动元件175称为薄膜贴附式致动元件175，而如图16所示，将所述支撑部件300贴附到所述致动元件175的上、下面中的至少一个上时的致动元件175称为面贴附式致动元件175。

如图15的a至图15的b、图16的c所示，仅在支撑部件300的一侧设置致动元件175的情形称为悬臂梁式，如图15的c至图15的d、图16的a至图16的b、图16的d所示，在所述支撑部件300的两侧分别设置致动元件175的情形称为双臂梁式。

另外，图15及图16分别是薄膜贴附式致动元件的剖面图及面贴附式致动元件的剖面图，其中螺栓351和螺母352是支撑部件300一种示例。

图15的a和图15的b是悬臂梁，分别显示压电单元190紧贴在支撑部件300的情形和压电单元190以预定间距与支撑部件300相隔设置的情形；图15的c和图15的d是双臂梁，分别显示压电单元190以预定间距与支撑部件300相隔设置的情形和压电单元190紧贴在支撑部件300并通过一个支撑部件300支撑两个压电单元190的情形。

图16的a和图16的b是双臂梁，分别显示支撑部件300贴附在薄膜单元290下面的情形和贴附在压电单190上面的情形；图16的c和图16的d分别是悬臂梁和双臂梁，显示支撑部件300贴附固定在致动元件175的上、下面的情形。

本发明的实施例中，所述压电单元190能够以所述支撑部件300为基准形成为左右对称或非对称(参照图14)，所述支撑部件300可以形成为点或线形状(参照图8、图13)。

并且，所述压电单元190可由多个压电部件100构成，当所述压电单元190由多个压电部件100构成时，所述薄膜单元290将单个的薄膜部件200贴附到所述多个压电部件100，或者可以将与所述多个压电部件100相同数量的薄膜部件200分别贴附到压电部件100。

并且，所述薄膜单元290还可以包含被动部件250，所述被动部件250贴附在所述薄膜部件200，根据所述薄膜部件200的波浪运动来进行运动。当所述薄膜部件200为多个时，所述被动部件250将所述多个薄膜部件200的末端连接，并根据所述多个薄膜部件200的波浪运动来进行运动。

即，本发明实施例涉及的压电单元190可以由单个的压电部件100构成或者也可以由多个压电部件100构成，当所述压电单元190由多个压电部件100构成时，薄膜部件200可以由单个的部件构成或者由与所述多个压电部件100相同的数量的部件构成，但被动部件200始终由单个的部件构成。

另外，所述压电单元190可以粘贴在所述薄膜单元290的下面(参照图3、图16的a)，也可以粘贴在上面(参照图16的b)，还可以分别粘贴在上面和下面(参照图4、图16的c、图16的d)。不仅如此，如上所述，压电部件100和薄膜部件200可以设置为多个，这是为了通过并联多个薄膜部件200，以产生具有更大声压的声音。

本发明中，如上所述，压电部件100平行并列排列的的情形称为并联方式，而以支撑部件300为基准左右设置的情形称为串联方式。即，图8至图11显示音响致动装置以串联方式设置的同时以并联方式设置的情形。

本发明的实施例中，从所述压电部件100的内侧末端至外侧末端的长度最好大于或等于压电部件100宽度的

倍。在此，压电部件100的内侧末端是指与支撑部件300的接点或者与所述支撑部件300最接近的接触端，而外侧末端是指压电部件100的另一端。如果长度小于宽度的

倍，则压电体110不仅向长度方向，还会向宽度方向收缩或膨胀，从而产生声音的振动并不顺畅。

如上所述的内容可以适用于本发明实施例涉及的薄膜贴附式或面贴附式致动元件。

此时，如图7的b所示，就双臂梁的情况而言，以支撑部件300为基准可以使两侧的压电部件100或薄膜部件200的长度或厚度设为不同大小。

在此，对粘贴所述支撑部件300的方法进行说明，该粘贴方法有如下两种类型，即硬式(Hard type)和软式(Soft type)。所述硬式粘贴方法是指，当只需低频音响时，由于不需要太多的表面振动，因此为了抑制表面振动，通过使用螺钉或强力锁(Hard Lock)等强度大的粘贴剂来进行紧固结合的方法；而所述软式粘贴方法是指，当需要很多高频音响时，由于需要很多表面振动，因此在支撑部件300与压电部件100之间插入橡胶、涂覆织物、发泡聚氨酯(polyurethane)、弹性体、硅等弹力部件360的方法。

本发明的实施例为软式粘贴方法，如图7、图12、图15等所示，可以使用螺栓351和螺母352作为支撑部件300来支撑压电单元190及薄膜单元290，而在螺栓351和螺母352结合的部位设有弹力部件360，从而可以允许薄膜部件290及压电部件190的表面振动。

此时，弹力部件360由橡胶、涂覆织物、发泡聚氨酯、弹性体、硅等材料构成，所述弹力部件360即使在支撑部件300不采用螺接的情况下，也可以通过软质的粘贴剂结合，从而使得致动元件175进行表面振动。

当低频的电声音信号输入时，所述压电部件100向长度方向收缩或膨胀，并由于与薄膜部件200的电流膨胀率之差，压电部件100和薄膜部件200进行波浪运动；当高频的电声音信号输入时，压电部件100和薄膜部件200进行表面振动。在本发明中，所述电流膨胀率是指给某物质施加电压时，向长度方向收缩或膨胀的程度。

以下，参照图2及图3，对压电部件100及薄膜部件200产生波浪运动的原理进行说明。以下说明的电极连接采用本发明所属技术领域的利用压电元件的音响致动装置中通常使用的方法。

图2是本发明实施例涉及的致动元件的立体图及剖面图；图3的a是没有给第一、二电极施加电压时的致动元件175的剖面图；图3的b是压电部件100与薄膜部件200的电流膨胀率相同时的致动元件175的剖面图；图3的c、d是给第一电极101、第二电极102施加电压后，薄膜部件200进行波浪运动的致动元件175的剖面图。

并且，图4及图6中，若压电单元190只粘贴在薄膜单元290的下面，则可以通过给第三电极151、第四电极152施加电压来使致动元件175进行波浪运动。

图3的b是压电部件100与薄膜部件200的电流膨胀率相同的情况，因此即使压电部件100膨胀，薄膜部件200也以同样的比率膨胀，因而压电部件100和薄膜部件200不做波浪运动；但在图3的c、d中，压电部件100膨胀或收缩，然而由于薄膜部件200膨胀或收缩比率非常小，因而粘贴在压电部件100的薄膜部件200会做波浪运动。这与双金属片的原理类似。

所述薄膜部件200与压电部件100通过粘贴剂201粘合，而所述粘贴剂201使用通常用于压电蜂鸣器(Piezoelectric Buzzer)的粘贴剂。

此时，根据下面的比例式(1)可知，薄膜单元290的厚度(t)越薄，薄膜单元290的长度(L)越长，共振频率(f_res)变得越小。在式(1)中，f_res为共振频率，K为比例常数，t为薄膜单元290的厚度，L为从支撑部件300至薄膜单元290末端的长度，E为杨格模量(Young’s Modulus)，ρ为薄膜单元290的密度，υ为柏松比(Poisson′s Ratio)。

$f_{\mathrm{res}}=\frac{k\·t}{L^2}\sqrt{\frac{E}{\mathrm{\ρ}(1-{\mathrm{\υ}}^2)}}-------------------\left(1\right)$

当向压电部件100输入低频的电声音信号时，压电部件100收缩或膨胀，根据压电部件100的收缩或膨胀，所述压电部件100和薄膜部件200进行波浪运动。

此时，若所述压电部件100以支撑部件300为基准形成为非对称，则以支撑部件300为基准位于左右侧的压电单元190的共振频率和振幅互不相同。这可从下面的比例式(2)得知。在下面的比例式(2)中，δ_max为薄膜单元290末端的最大振幅，P为压电部件100的弯曲强度，E为杨格模量(Young’s Modulus)，w为薄膜部件200的宽度，L为薄膜单元290的长度，t为薄膜单元290的厚度。

${\mathrm{\δ}}_{\max }\∝\frac{P\·L^3}{E\·w\·t^3}------------------\left(2\right)$

本发明的实施例中，如图4至图6所示，不仅在薄膜部件200的下面，也可以在其上面粘贴压电部件100，如此在薄膜部件200的上、下面都贴附压电部件100的情形称为双压电晶片型(Bimorph)，而仅在薄膜部件200上、下面中的一面设置压电部件100的情形称为单压电晶片型(Unimorph)。就上述的双压电晶片型而言，压电部件100和辅助压电部件150贴附在薄膜部件200的两面。

由上述双压电晶片型构成时，通过两个压电部件100来调节波浪运动，因此薄膜部件200及被动部件250两端的振幅变得非常大，而振幅转换为声压，所以此时的声音比单压电晶片型明显增大。

在上述双压电晶片型的情况下，使得贴附在上面的压电部件100的收缩或膨胀与贴附在下面的压电部件100的收缩或膨胀相反。

以下，对本发明实施例的操作原理进行说明。

首先，图4显示没有施加电压时的双压电晶片型致动元件175，图5的a、b、c显示施加电压时的双压电晶片型致动元件175的剖面图。此时，如图5的a所示，电极的连接，使贴附在薄膜部件200上面的压电部件100膨胀时，贴附在薄膜部件200下面的压电部件100收缩，从而贴附在上、下面的压电部件100及薄膜部件200以一体形式弯曲。

图5的b显示贴附在薄膜部件200下面的压电部件100膨胀，贴附在薄膜部件200上面的压电部件100收缩时的情形，在此电极的连接使所述薄膜部件200和压电部件100的两端向上弯曲。并且，图5的c显示通过给压电部件100施加交流电压，使薄膜部件200及压电部件100交替进行波浪运动。

本发明的实施例中，还可以包括贴附在所述薄膜部件200而传递薄膜部件200振动的被动部件250，而当薄膜部件200由黄铜板、镍合金板、白青铜、磷青铜、不锈钢等导电性物质或较重的物质构成时，较为有效。

即，为了避免薄膜部件200较重，从而薄膜部件200的振动不顺畅的情况，通过使用导电性一般但重量较轻而可容易传递振动的元件，向薄膜部件200粘贴被动部件250。

如上所述，薄膜部件200及被动部件250具有扩大振动面积以及延长长度的效果，从而进一步提高振幅，因此能够更加降低低频的音响特性，即进一步降低共振频率，并增加音量。

所述压电部件100包含用于接收从压电体110和外部的驱动电路施加的电声音信号的电极101、102、201、202，而电极可使用金(Au)、银(Ag)、白金(Pt)、铝(Al)、铜(Cu)等。本发明的电极是在压电体110的上、下面熔融银粉后进行涂覆而形成的。

所述电极从外部施加电声音信号时产生机械振动，薄膜部件200并非一定为导电性物质，但如图2的b所示，若粘贴剂201和薄膜部件200都具有导电性，则可以将薄膜部件200用作电极。

如上所述，若将薄膜部件200用作电极，则可以省去向压电部件100与薄膜部件200之间的缝隙连接电线的步骤。如此，为了将薄膜部件200作为电极来使用，用于粘贴压电体110与薄膜部件200的粘贴剂201也应该是导电性物质。

另外，本发明的压电部件100可以为椭圆形、多边形等，并不局限于所述形状。尤其长方形时，只有长边的长度大于或等于短边的

倍时，效率优秀。这是由于向电极施加电声音信号时，压电部件100向所有方向收缩或膨胀，若长边小于短边长度的

倍，则向电极施加电声音信号时，不能忽略短边的收缩或膨胀而必须考虑这些因素。

即，本发明的实施例中，由于只有长边的收缩或膨胀对波浪运动做贡献，因此本发明中将长边的长度设置为大于或等于短边长度的

倍，以达到可忽视短边的收缩或膨胀的程度，只有这样才能实现有效的波浪运动。

在此，以长方形为例进行了说明，但是即便不是长方形，只要具有类似的形状的均可使用。例如，当压电体110为椭圆形时，包含长轴长度大于或等于短轴长度

倍的情形。此时，如图16的d所示，当所述压电单元190被螺栓351和螺母352分离的情形时，长轴是指从作为支撑部件300的螺栓351和螺母352至面向外侧的压电部件100末端之间的距离，而短轴是指与支撑部件300相接触部位的压电部件100的宽度。

另外，当致动元件175或压电单元190以支撑部件300为基准左右非对称时，所述支撑部件300左右侧的致动元件175具有不同的共振频率，从而可以产生具有各种频率的声音，因此可以改善频带宽度的平坦度(flatness)。

本发明实施例的压电体110由PZT、PVDF等通常的压电物质构成，边缘部件400由硬度(hardness)低、杨格模量(Young’s Modulus)低而容易吸收不必要的振动的、高弹性的橡胶、涂覆织物、发泡聚氨酯、弹性体、硅等弹性物质构成。

并且，薄膜部件200为弹性及导电性高的元件，可以由通过压电部件100的波浪运动来振动的所有部件构成，但在欲将薄膜部件200用作电极时，由黄铜板、镍合金板、不锈钢板中的至少一个构成。

本发明实施例的被动部件250由铝、铍、镁、钛、纸浆(pulp)、聚合物材料中的至少一个材料构成，由于不需要具有导电性，因此使用比重低、弹性好的材料。

另外，在致动元件175与支撑部件300之间设置橡胶、发泡聚氨酯、弹性体、硅等弹力部件360，在连接薄膜部件200与被动部件250时，只要是能有效抵抗振动的粘贴剂251，均可以使用。

图7的a显示只在作为本发明实施例的支撑部件300的螺栓351和螺母352的一侧粘贴致动元件175的悬臂梁(Cantilever)，图7的b显示在作为本发明实施例的支撑部件300的螺栓351和螺母352的两侧结合致动元件175的双臂梁。

本发明实施例的悬臂梁和双臂梁仍然适用前述的式(1)和式(2)。即，共振频率与薄膜单元290的长度及厚度有关。

如上所述，由于薄膜部件200的长度越长共振频率越低，因此为了降低共振频率，在薄膜部件200的末端连接被动部件250。

观察图7的b所示的双臂梁可知，双臂梁的两侧分别可设置长度及厚度不同的压电部件100及薄膜部件200。因而，支撑部件300的两侧具有互不相同的共振频率。这是为了改善频带宽度的平坦度。

所有物质都具有共振频率，当输入具有与所述共振频率相同振动数的信号时会产生振动，在悬臂梁的情况下，具有第一次共振频率、第二次共振频率和第三次共振频率。即，一个物质并非只有一个共振频率，而是具有2个以上不同的共振频率。

例如，薄膜部件200在50Hz时产生第一次共振，之后在313Hz时可产生第二次共振。将此称为第二次共振频率，而根据第二次共振频率的共振强度弱于第一次共振。

即，虽然只使用一个薄膜部件200也可以产生声音，但是为了改善频带宽度的平坦度，需要具备多个致动元件175。

以下，对本发明涉及的音响致动装置的操作过程进行详细说明。

首先，观察本发明涉及的薄膜部件200或被动部件250的振动。当分别向涂覆在压电体110上下面的电极施加+、-电压时，压电体110收缩或膨胀。压电体110虽然向所有方向收缩或膨胀，但是在将压电部件100的内侧末端至外侧末端之间的长度设计为大于或等于宽度的

倍的情况下，即在将长边的长度设计为大于或等于短边长度的

倍的情况下，可以忽略短边的收缩或膨胀，这一点已在前面说明过。

如图3的c所示，当压电部件100膨胀时，则贴附在压电部件100的薄膜部件200也膨胀，但是由于压电体110的电流膨胀率明显大于薄膜部件200的电流膨胀率，因此可几乎忽略不计薄膜部件200的膨胀，所述薄膜部件200两末端以与双金属片(Bimetal)类似的原理进行上下弯曲运动。

此时，如图3的d所示，以反向施加供给到电极的电信号时，会发生相反的现象。进而，若向电极施加交流电压，则压电部件100和薄膜部件200反复交替地进行波浪运动。

在所述薄膜部件200的末端粘贴被动部件250的情况下，由于薄膜单元290的面积变大导致声压或声音增大，在此所述薄膜部件200与被动部件250一起振动，从而通过薄膜部件200及被动部件250的波浪运动，产生以空气为介质的波动，进而产生声音。

本发明的实施例中，压电单元190可以为单个的压电部件100，还可以由多个压电部件100构成，如果由多个压电部件100构成，则装置将变得更加小型化。即，在将所有的边长为10cm的压电部件100分成为10等分时，可以制作长边为10cm、短边为1cm的10个压电部件100，此时由于长度大于或等于宽度的

倍，因此可制作符合本发明实施例的压电部件100。

本发明的一实施例中，以支撑部件300为基准并列设置左右非对称的致动元件175，此时并列设置致动元件175，是为了与之对应地增大声压(Sound Pressure Level)。即，压电部件100及薄膜部件200仅为一个时，声压通过一个薄膜部件200或被动部件250而形成，但是当具有多个薄膜部件200及被动部件250时，所述薄膜部件200或被动部件250的振动叠加，从而不仅增大声压，还可以改善声音的平坦度。

本发明的实施例中，在具有导电性的薄膜部件200的末端连接由比重低、弹性好的材料构成的被动部件250。在此，连接所述被动部件250的理由是，如上所述，由于导电性的薄膜部件200由黄铜板、镍合金板、不锈钢板等材料构成，比重大而降低振动，因此为了对其进行补偿，可以设置被动部件250，虽然其不是导电性物质，但用于传递所述薄膜部件200的振动。

此时，粘贴薄膜部件200与被动部件250的粘贴剂251，只要是其粘贴力能有效抵抗振动，均可以使用，并且不需要一定是导电性物质。

以上，以本发明的音响致动装置单独产生声音时的情况为主进行了说明，但也可以同时使用两个以上的音响致动装置来产生具有较宽声音带宽(BANDWIDTH OF SOUND)的声音，图14显示这种情形。

图14是本发明实施例的第一音响致动装置610、710、810、910和第二音响致动装置620、720、820、920的排列方式的示意图，图14的a显示由压电单元190以支撑部件300为基准左右非对称并具有同样大小的第一音响致动装置610、第二音响致动装置620构成的音响致动装置系统600。

图14的b显示由压电单元190以支撑部件300为基准左右对称且其长度互不相同并具有不同大小的第一音响致动装置710、第二音响致动装置720构成的音响致动装置系统700。

图14的c显示第一音响致动装置810、第二音响致动装置820的大小不同，第一音响致动装置810的压电单元190以支撑部件300为基准对称，而第二音响致动装置820的压电单元190以支撑部件300为基准非对称的音响致动装置系统800。

图14的d显示第一音响致动装置910、第二音响致动装置920的大小不同，第一音响致动装置910为悬臂梁式音响致动装置，而第二音响致动装置920为双臂梁式音响致动装置的情形。

所述第一音响致动装置610、710、810、910和第二音响致动装置620、720、820、920分别与压电单元驱动器750相连接而同时驱动，以产生声音。

所述第一音响致动装置和第二音响致动装置的组合只是一种例举而已，用户为了产生所需的声音，当然可采取各种组合方式。

如图14的a及图14的b所示，将所述音响致动装置610、620、710、720以对称或非对称形式排列时，可实现具有相同声压的音响致动装置系统600、700。

即，图14的a中，第一音响致动装置610、第二音响致动装置620的致动元件175的长度分别为l₁、l₂而互不相同，但是长度为l₁、l₂的致动元件175的数量在第一音响致动装置610、第二音响致动装置620中分别为2个；图14的b中，第一音响致动装置710、第二音响致动装置720的致动元件175以支撑部件300为基准对称，但是长度为l₁、l₂的致动元件175的数量在第一音响致动装置710、第二音响致动装置720中分别为2个，因此在音响致动装置系统600和音响致动装置系统700可产生相同的声音。

此时，具有相同长度的致动元件175具有同样大小的压电单元190、同样大小的薄膜单元290以及同样大小的被动部件250。

此外，如图14的c和图14的d所示，若同时设置互不相同的音响致动装置，则可以实现具有各种频带的音响致动装置系统。

即，如图14的c所示，通过实现第一音响致动装置810与第二音响致动装置820的大小互不相同，所述第一音响致动装置810的压电单元190以其支撑部件300为基准对称，而所述第二音响致动装置820的压电单元190以其支撑部件300为基准非对称的音响致动装置系统800，可均匀(uniformly)地产生具有各种频率的声音。如图14的d所示，这在将第一音响致动装置910形成为悬臂梁式，所述第二音响致动装置920形成为双臂梁式的情况中也是一样的。

并且，本发明的实施例中，即使没有消声室(chamber)或面板(Panel)等的辅助部件，也可以独立操作，因此制作较为容易。

因此，本发明的音响致动装置不仅对所有可听音域能够维持较高的声压，而且由于贴附在支撑部件300的压电部件100或辅助压电部件150具有较薄(slim)的平面结构，因此相比现有方式可降低其设置结构的高度，从而更加有效。

另外，本发明的音响致动装置对外形的限制少，在水分多的高湿环境下也可以使用，因此可设置在露于外部气体的野外或船舶的外部而使用。

并且，不仅与现有的扬声器相比可以得到更高的声压，而且还可以改善低音范围，因此可以提供对可听音域具有较高声压且低音音质得到改善的压电扬声器用音响致动装置，并且可通过连接压电单元190与薄膜单元290来改善频带宽度的平坦度(flatness)。

本发明的压电型扬声器的应用并非局限于便携式终端，而是可适用于TV、LCD显示器等电子产品，美术馆及博物馆等展示场所，公园等的展示物，飞机、汽车等的长途移动座位的内部，室外、船、商店及市场等的广告用电光板等各种应用领域。并且，在外带型便携式扬声器的应用中，可以通过扬声器阵列进行定向服务，而且由于其轻质、携带方便，可以适用压电型扬声器。

Claims (21)

1.一种音响致动装置，其特征在于，所述音响致动装置包括：

致动元件，该致动元件包含具有至少一个压电部件的压电单元及具有至少一个薄膜部件的薄膜单元，所述薄膜部件固定粘贴在所述压电单元，当电流施加到所述压电单元时所述薄膜部件做波浪运动；

支撑部件，贴附在所述致动元件，以支撑所述致动元件；

边缘部件，与所述致动元件相连接。

2.根据权利要求1所述的音响致动装置，其特征在于，所述致动元件设置在所述支撑部件的一侧或两侧，并且所述支撑部件贴附在所述薄膜单元。

3.根据权利要求1所述的音响致动装置器，其特征在于，所述支撑部件贴附在所述致动元件的上、下面中的至少一面。

4.根据权利要求2所述的音响致动装置，其特征在于，所述薄膜单元还包含贴附在所述薄膜部件，并根据所述薄膜部件的波浪运动而运动。

5.根据权利要求2所述的音响致动装置，其特征在于，所述压电单元包含多个压电部件。

6.根据权利要求5所述的音响致动装置，其特征在于，所述薄膜单元包含与所述多个压电部件相同数量的薄膜部件，并各压电部件分别贴附在各薄膜部件。

7.根据权利要求5所述的音响致动装置，其特征在于，所述薄膜单元还包含贴附在所述薄膜部件，并根据所述薄膜部件的波浪运动而运动。

8.根据权利要求6所述的音响致动装置，其特征在于，所述薄膜单元还包含将所述多个薄膜部件的末端相连，并根据所述多个薄膜部件的波浪运动而运动的被动部件。

9.根据权利要求3所述的音响致动装置，其特征在于，所述薄膜单元还包含贴附在所述薄膜部件，并根据所述薄膜部件的波浪运动而运动的被动部件。

10.根据权利要求3所述的音响致动装置，其特征在于，所述压电单元包含多个压电部件。

11.根据权利要求10所述的音响致动装置，其特征在于，所述薄膜单元包含与所述多个压电部件相同数量的薄膜部件，并且各压电部件分别贴附在各薄膜部件。

12.根据权利要求10所述的音响致动装置，其特征在于，所述薄膜单元还包含贴附在所述薄膜部件，并根据所述薄膜部件的波浪运动而运动的被动部件。

13.根据权利要求11所述的音响致动装置，其特征在于，所述薄膜单元还包含将所述多个薄膜部件的末端相连接，并根据所述多个薄膜部件的波浪运动而运动的被动部件。

14.根据权利要求1至13中的任意一项所述的音响致动装置，其特征在于，所述压电部件的内侧末端到外侧末端的长度大于或等于宽度的

倍。

15.根据权利要求1至13中的任意一项所述的音响致动装置，其特征在于，所述压电单元贴附在薄膜单元的上、下面。

16.根据权利要求1至13中的任意一项所述的音响致动装置，其特征在于，还包含设在所述致动元件与支撑部件之间的弹力部件，以允许所述致动元件的表面振动。

17.根据权利要求1至13中的任意一项所述的音响致动装置，其特征在于，所述支撑部件中与所述致动元件相接触的部位是点或线形。

18.一种音响致动装置系统，其特征在于，所述音响致动装置系统包括：

根据权利要求1至13中的任意一项所述的第一音响致动装置；以及与所述第一音响致动装置一同驱动的根据权利要求1至13中的任意一项所述的第二音响致动装置。

19.根据权利要求18所述的音响致动装置系统，其特征在于，所述第一音响致动装置与所述第二音响致动装置具有相同的大小，所述第一音响致动装置和第二音响致动装置的压电单元分别以其各自的支撑部件为基准形成非对称。

20.根据权利要求18所述的音响致动装置系统，其特征在于，所述第一音响致动装置与所述第二音响致动装置具有不同的大小，所述第一音响致动装置和第二音响致动装置的压电单元分别以其各自的支撑部件为基准形成对称。

21.根据权利要求18所述的音响致动装置系统，其特征在于，所述第一音响致动装置与所述第二音响致动装置具有不同的大小，所述第一音响致动装置的压电单元以其支撑部件为基准形成对称，而所述第二音响致动装置的压电单元以其支撑部件为基准形成非对称。

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