CN102271302B - 一种压电扬声器 - Google Patents
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Abstract
一种压电扬声器，包括盆架、设于盆架上的音膜，所述盆架内设有一个以上的振动单元，所述振动单元包括长条形的弹性基板，所述基板上表面和/或下表面设有两个以上沿基板长度方向并排设置的嵌槽，所述嵌槽内设有压电元件，所述压电元件之间为串联或并联，所述基板的一端与所述盆架固定，另一端与所述音膜连接。将作为动作器的压电元件细化，所有压电元件被密封且作为一个单元移动，较小的压电元件使得其更抗碎且能提高压电动作器的灵敏度，可以解决压电陶瓷振幅过小，克服压电薄膜灵敏度偏低的问题，并宜于扬声器窄长超薄化和微型化。<u/>
Description
技术领域
本发明涉及扬声器，尤其是电视，手提电脑，以及手机中使用的窄长超薄型扬声器。
背景技术
目前，公知的窄长超薄型扬声器可分为两类：其一是传统的窄长超薄型电动型扬声器，其发声原理是当音频电流通过悬挂于固定磁场中的音圈时，音圈受力而运动，从而激发音膜振动发声。这种扬声器必需有一磁路提供力源，而正是这一磁路的大小和重量限制了此类扬声器的进一步超薄化，窄长化和小型化。其二是压电型的扬声器，其发声原理是当音频电流通过压电振子，压电振子由于逆压电效应而振动进而激发音膜振动发声。目前公知的压电型的扬声器主要包括压电陶瓷型和压电薄膜型。目前的压电陶瓷型扬声器受到了压电陶瓷固有物理性质的限制，那就是压电陶瓷易碎因此单片压电陶瓷很难提供足够大的振幅，如中国专利，公开号为201608892的一种多层压电陶瓷扬声器，所以目前还没有低频响应好的压电陶瓷型扬声器出现。压电薄膜由于它的柔顺特性可以做成大振幅的压电振子，但是压电薄膜的压电常数目前还低于压电陶瓷几十倍所以用小面积压电薄膜做成的扬声器受到灵敏度的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种压电扬声器，可以解决压电陶瓷振幅过小，克服压电薄膜灵敏度偏低的问题，并宜于扬声器窄长超薄化和微型化。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种压电扬声器，包括盆架、设于盆架上的音膜，所述盆架内设有一个以上的振动单元，所述振动单元包括长条形的弹性基板，所述基板上表面和/或下表面设有两个以上沿基板长度方向并排设置的嵌槽，所述嵌槽内设有压电元件，所述压电元件之间为串联或并联，所述基板的一端与所述盆架固定，另一端与所述音膜连接。将作为动作器的压电元件细化，所有压电元件被密封且作为一个单元移动，较小的压电元件使得其更抗碎且能提高压电动作器的灵敏度，可以解决压电陶瓷振幅过小，克服压电薄膜灵敏度偏低的问题，并宜于扬声器窄长超薄化和微型化。
作为改进，所述振动单元还包括压电振子，所述压电振子底部与盆架底部固定，压电振子顶部与所述基板下表面固定。振动单元包括两个压电动作器，分别是压电振子和表面设有压电元件的弹性基板，这样通过压电振子的一级机械放大和弹性基板的二级机械放大，振动单元可以得到更大的机械放大以达到扬声器低频所需要的振动振幅。同时由于压电元件被细化，基板在发生较大弯曲的时候，压电元件依然不容易被振碎。
作为改进，所述压电振子为Cymbal型压电振子，包括振子外套和设于振子外套内的压电单元，所述振子外套底部与盆架固定，振子外套顶部与基板下表面固定。
作为改进，所述基板于与盆架连接处的上表面和下表面上对应设有弧形凹槽。根据力学原理，基板的连接点结构在基板振动时有利于减少对基板振幅的影响。
作为改进，所述基板与音膜之间设有耦合器连接，所述耦合器与所述音膜中心位置连接。耦合器用于将振动单元的机械振动传递至音膜，从而使音膜连接点具有与振动单元相同的振动振幅，最终产生声音。
作为改进，所述耦合器为刚性长方体，所述耦合器为空心结构，其内部设有阻尼材料。
作为改进，所述压电元件为一片以上呈层叠放置的压电陶瓷片或压电薄膜。当单层的压电陶瓷片或压电薄膜所产生的力不足时，需要层叠多层压电陶瓷片，这些压电陶瓷片为并联，工作时共同作用在弹性基板上，有足够的力使弹性基板产生足够大的增幅。
作为改进，所述盆架为长条形，所述盆架内设有两个相互对称的振动单元。两个振动单元同时作用在音膜上，音膜所受的振动力也就越大，保证其有足够的驱动功率。
作为改进，所述嵌槽的大小均一或非均一且等间距或非等间距的排列在所述基板上，相邻嵌槽之间设有阻隔部；所述压电元件的形状与所述嵌槽形状相契合，压电元件与基板粘结在一起，压电元件的两侧分别与所述阻隔部相抵。嵌槽的作用是用于保护压电元件，并且使压电元件与基板一起运动，使其在挠度较大时也不容易被振碎。
作为改进，所述基板为金属片或者塑料片，具有一定的弹性形变能力。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
将作为动作器的压电元件细化，所有压电元件被密封且作为一个单元移动，较小的压电元件使得其更抗碎且能提高压电动作器的灵敏度，可以解决压电陶瓷振幅过小，克服压电薄膜灵敏度偏低的问题，并宜于扬声器窄长超薄化和微型化；由于基板一端夹持在盆架侧壁，弹性基板在上下振动的时候，使弹性基板可以绕夹持部旋转一定的角度，以减少对弹性基板振幅的影响；嵌槽形状与压电元件形状相契合，作用是用于保护压电元件，使其在挠度较大时也不容易被振碎。
附图说明
图1为实施例1第一种形式的扬声器。
图2为实施例1第二种形式的扬声器。
图3为实施例1第三种形式的扬声器。
图4为实施例2第一种形式的扬声器。
图5为实施例2第二种形式的扬声器。
图6为实施例2第三种形式的扬声器。
图7为实施例3第一种形式的扬声器。
图8为实施例3第二种形式的扬声器。
图9为实施例3第三种形式的扬声器。
图10为实施例4第一种形式的扬声器。
图11为实施例4第二种形式的扬声器。
图12为实施例4第三种形式的扬声器。
图13为实施例5第一种形式的扬声器。
图14为实施例5第二种形式的扬声器。
图15为实施例5第三种形式的扬声器。
图16为本实用新型扬声器俯视图。
图17为实施例2基板结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步说明
实施例1
如图1、16所示，一种压电扬声器，包括长条形的盆架1、音膜2，所述音膜2通过折环固定在所述盆架1上，所述盆架1内设有一个振动单元，所述振动单元包括长条形的弹性基板3和压电元件4，本实施例中，所述基板3为塑料片，具有一定的弹性形变能力；压电元件4为小块的单层的压电陶瓷片或压电薄膜。所述基板3上表面和下表面均设有两个沿基板3长度方向并排设置的嵌槽，基板3上表面和下表面的嵌槽位置相对应。所述嵌槽内设有压电元件4，压电元件4的底部和顶部分别为电极，所述压电元件4之间为串联连接。所述嵌槽的大小均一或非均一且等间距或非等间距的排列在所述基板上，本实施例中的最优方式为所述嵌槽的大小均一且等间距的排列在所述基板3上，相邻嵌槽之间设有阻隔部5，所述压电元件4的形状与所述嵌槽形状相契合，压电元件4与基板3粘结在一起，压电元件4沿基板3长度方向的两侧分别与所述阻隔部5相抵，宽度方向的两侧不受约束，其中嵌槽的作用是用于保护压电元件4，并且使压电元件4与基板3一起运动，使压电元件4在挠度较大时也不容易被振碎。所述基板3的一端与所述盆架1固定，另一端设有耦合器6，所述耦合器6与所述音膜2中心位置连接，所述耦合器6为刚性长方体，所述耦合器6为空心结构，其内部设有阻尼材料。耦合器6用于将振动单元的机械振动传递至音膜2，从而使音膜2具有与振动单元相同的振动振幅，最终产生声音。
如图2所示，另外，当一个振动单元驱动力不足时，需要在所述盆架1内设有两个相互对称的振动单元，两个振动单元同时作用在音膜2上，使音膜2具有足够大的振幅。
如图3所示，另外，当单层的压电元件4所产生的力不足时，需要层叠多层压电元件4，这些层叠的压电元件4为并联，工作时共同作用在弹性基板3上，有足够的力使弹性基板3产生足够大的增幅。
将作为动作器的压电元件4细化，所有压电元件4被密封且作为一个单元移动，较小的压电元件4使得其更抗碎且能提高压电动作器的灵敏度，可以解决压电陶瓷振幅过小，克服压电薄膜灵敏度偏低的问题，并宜于扬声器窄长超薄化和微型化。
实施例2
如图4、16所示，一种压电扬声器，包括长条形的盆架1、音膜2，所述音膜2通过折环固定在所述盆架1上，所述盆架1内设有一个振动单元，所述振动单元包括长条形的弹性基板3和压电元件4，本实施例中，所述基板3为塑料片，具有一定的弹性形变能力；压电元件4为小块的单层的压电陶瓷片或压电薄膜。如图17所示，所述基板3上表面和下表面均设有四个沿基板3长度方向并排设置的嵌槽8，基板3上表面和下表面的嵌槽8位置相对应。所述嵌槽8内设有压电元件4，压电元件4的底部和顶部分别为电极，所述压电元件4之间为并联连接。所述嵌槽的大小均一或非均一且等间距或非等间距的排列在所述基板上，本实施例中最优方式为所述嵌槽8的大小均一且等间距的排列在所述基板3上，相邻嵌槽8之间设有阻隔部5，所述压电元件4的形状与所述嵌槽8形状相契合，压电元件4与基板3粘结在一起，压电元件4沿基板3长度方向的两侧分别与所述阻隔部5相抵，宽度方向的两侧不受约束，其中嵌槽8的作用是用于保护压电元件4，并且使压电元件4与基板3一起运动，使压电元件4在挠度较大时也不容易被振碎。所述基板3的一端与所述盆架1固定，另一端设有耦合器6，所述耦合器6与所述音膜2中心位置连接，所述耦合器6为刚性长方体，所述耦合器6为空心结构，其内部设有阻尼材料。耦合器6用于将振动单元的机械振动传递至音膜2，从而使音膜2具有与振动单元相同的振动振幅，最终产生声音。
如图5所示，另外，当一个振动单元驱动力不足时，需要在所述盆架1内设有两个相互对称的振动单元，两个振动单元同时作用在音膜2上，使音膜2具有足够大的振幅。
如图6所示，另外，当单层的压电元件4所产生的力不足时，需要层叠多层压电元件4，这些层叠的压电元件4为并联，工作时共同作用在弹性基板3上，有足够的力使弹性基板3产生足够大的增幅。
将作为动作器的压电元件4细化，所有压电元件4被密封且作为一个单元移动，较小的压电元件4使得其更抗碎且能提高压电动作器的灵敏度，可以解决压电陶瓷振幅过小，克服压电薄膜灵敏度偏低的问题，并宜于扬声器窄长超薄化和微型化。
实施例3
如图7、16所示，一种压电扬声器，包括长条形的盆架1、音膜2，所述音膜2通过折环固定在所述盆架1上，所述盆架1内设有一个振动单元，所述振动单元包括长条形的弹性基板3和压电元件4，本实施例中，所述基板3为塑料片，具有一定的弹性形变能力；压电元件4为小块的单层的压电陶瓷片或压电薄膜。所述基板3上表面或下表面均设有四个沿基板3长度方向并排设置的嵌槽，所述嵌槽内设有压电元件4，压电元件4的底部和顶部分别为电极，所述压电元件4之间为串联或并联连接。所述嵌槽的大小均一或非均一且等间距或非等间距的排列在所述基板上，本实施例中最优方式为所述嵌槽的大小均一且等间距的排列在所述基板3上，相邻嵌槽之间设有阻隔部5，所述压电元件4的形状与所述嵌槽形状相契合，压电元件4与基板3粘结在一起，压电元件4沿基板3长度方向的两侧分别与所述阻隔部5相抵，宽度方向的两侧不受约束，其中嵌槽的作用是用于保护压电元件4，并且使压电元件4与基板3一起运动，使压电元件4在挠度较大时也不容易被振碎。所述基板3的一端与所述盆架1固定，另一端设有耦合器6，所述耦合器6与所述音膜2中心位置连接，所述耦合器6为刚性长方体，所述耦合器6为空心结构，其内部设有阻尼材料。耦合器6用于将振动单元的机械振动传递至音膜2，从而使音膜2具有与振动单元相同的振动振幅，最终产生声音。
如图8所示，另外，当一个振动单元驱动力不足时，需要在所述盆架1内设有两个相互对称的振动单元，两个压电单元同时作用在音膜2上，使音膜2具有足够大的振幅。
如图9所示，另外，当单层的压电元件4所产生的力不足时，需要层叠多层压电元件4，这些层叠的压电元件4为并联，工作时共同作用在弹性基板3上，有足够的力使弹性基板3产生足够大的增幅。
将作为动作器的压电元件4细化，所有压电元件4被密封且作为一个单元移动，较小的压电元件4使得其更抗碎且能提高压电动作器的灵敏度，可以解决压电陶瓷振幅过小，克服压电薄膜灵敏度偏低的问题，并宜于扬声器窄长超薄化和微型化。
实施例4
如图10、16所示，一种压电扬声器，包括长条形的盆架1、音膜2，所述音膜2通过折环固定在所述盆架1上，所述盆架1内设有一个振动单元，所述振动单元包括长条形的弹性基板3、压电振子和压电元件4，本实施例中，所述基板3为金属片，具有一定的弹性形变能力；压电元件4为小块的单层的压电陶瓷片或压电薄膜；所述压电振子为Cymbal型压电振子，包括振子外套和设于振子外套内的压电单元，所述振子外套底部与盆架1固定，振子外套顶部与基板3下表面固定。所述基板3一端伸入盆架1侧壁，并夹持在盆架1侧壁之间，基板3于与盆架1连接处的上表面和下表面上对应设有弧形凹槽。根据力学原理，基板3的连接点结构在基板3振动时有利于减少对基板振幅的影响。所述基板3上表面和下表面均设有四个沿基板3长度方向并排设置的嵌槽，基板3上表面和下表面的嵌槽位置相对应。所述嵌槽内设有压电元件4，压电元件4的底部和顶部分别为电极，所述压电元件4之间为并联连接。所述嵌槽的大小均一或非均一且等间距或非等间距的排列在所述基板上，本实施例中最优方式为所述嵌槽的大小均一且等间距的排列在所述基板3上，相邻嵌槽之间设有阻隔部5，所述压电元件4的形状与所述嵌槽形状相契合，压电元件4与基板3粘结在一起，压电元件4沿基板3长度方向的两侧分别与所述阻隔部5相抵，宽度方向的两侧不受约束，其中嵌槽的作用是用于保护压电元件4，并且使压电元件4与基板3一起运动，使压电元件4在挠度较大时也不容易被振碎。所述基板3另一端设有耦合器6，所述耦合器6与所述音膜2中心位置连接，所述耦合器6为刚性长方体，所述耦合器6为空心结构，其内部设有阻尼材料。耦合器6用于将振动单元的机械振动传递至音膜2，从而使音膜2具有与振动单元相同的振动振幅，最终产生声音。
如图11所示，另外，当一个振动单元驱动力不足时，需要在所述盆架1内设有两个相互对称的振动单元，两个振动单元同时作用在音膜2上，使音膜2具有足够大的振幅。
如图12所示，另外，当单层的压电元件4所产生的力不足时，需要层叠多层压电元件4，这些层叠的压电元件4为并联，工作时共同作用在弹性基板3上，有足够的力使弹性基板3产生足够大的增幅。
振动单元包括两个压电动作器，分别是压电振子和表面设有压电元件4的弹性基板3，这样通过压电振子的一级机械放大和弹性基板3的二级机械放大，振动单元可以得到更大的机械放大以达到扬声器低频所需要的振动振幅。将作为动作器的压电元件4细化，所有压电元件4被密封且作为一个单元移动，较小的压电元件4使得其更抗碎且能提高压电动作器的灵敏度，可以解决压电陶瓷振幅过小，克服压电薄膜灵敏度偏低的问题，并宜于扬声器窄长超薄化和微型化。
实施例5
如图13、16所示，一种压电扬声器，包括长条形的盆架1、音膜2，所述音膜2通过折环固定在所述盆架1上，所述盆架1内设有一个振动单元，所述振动单元包括长条形的弹性基板3、压电振子和压电元件4，本实施例中，所述基板3为金属片，具有一定的弹性形变能力；压电元件4为小块的单层的压电陶瓷片或压电薄膜；所述压电振子为Cymbal型压电振子，包括振子外套和设于振子外套内的压电单元，所述振子外套底部与盆架1固定，振子外套顶部与基板3下表面固定。所述基板3一端伸入盆架1侧壁，并夹持在盆架1侧壁之间，基板3于与盆架1连接处的上表面和下表面上对应设有弧形凹槽。根据力学原理，基板3的连接点结构在基板3振动时有利于减少对基板振幅的影响。所述基板3上表面或下表面均设有六个沿基板3长度方向并排设置的嵌槽，基板3上表面和下表面的嵌槽位置相对应。所述嵌槽内设有压电元件4，压电元件4的底部和顶部分别为电极，所述压电元件4之间为并联连接。所述嵌槽的大小均一或非均一且等间距或非等间距的排列在所述基板上，本实施例中最优方式为所述嵌槽的大小均一且等间距的排列在所述基板3上，相邻嵌槽之间设有阻隔部5，所述压电元件4的形状与所述嵌槽形状相契合，压电元件4与基板3粘结在一起，压电元件4沿基板3长度方向的两侧分别与所述阻隔部5相抵，宽度方向的两侧不受约束，其中嵌槽的作用是用于保护压电元件4，并且使压电元件4与基板3一起运动，使压电元件4在挠度较大时也不容易被振碎。所述基板3另一端设有耦合器6，所述耦合器6与所述音膜2中心位置连接，所述耦合器6为刚性长方体，所述耦合器6为空心结构，其内部设有阻尼材料。耦合器6用于将振动单元的机械振动传递至音膜2，从而使音膜2具有与振动单元相同的振动振幅，最终产生声音。
如图14所示，另外，当一个振动单元驱动力不足时，需要在所述盆架1内设有两个相互对称的振动单元，两个振动单元同时作用在音膜2上，使音膜2具有足够大的振幅。
如图15所示，另外，当单层的压电元件4所产生的力不足时，需要层叠多层压电元件4，这些层叠的压电元件4为并联，工作时共同作用在弹性基板3上，有足够的力使弹性基板3产生足够大的增幅。
振动单元包括两个压电动作器，分别是压电振子和表面设有压电元件4的弹性基板3，这样通过压电振子的一级机械放大和弹性基板3的二级机械放大，振动单元可以得到更大的机械放大以达到扬声器低频所需要的振动振幅。将作为动作器的压电元件4细化，所有压电元件4被密封且作为一个单元移动，较小的压电元件4使得其更抗碎且能提高压电动作器的灵敏度，可以解决压电陶瓷振幅过小，克服压电薄膜灵敏度偏低的问题，并宜于扬声器窄长超薄化和微型化。
Claims (10)
1.一种压电扬声器，包括盆架、设于盆架上的音膜，其特征在于：所述盆架内设有一个以上的振动单元，所述振动单元包括长条形的弹性基板，所述基板上表面和/或下表面设有两个以上沿基板长度方向并排设置的嵌槽，所述嵌槽内设有压电元件，所述压电元件之间为串联或并联，所述基板的一端与所述盆架固定，另一端与所述音膜连接。
2.根据权利要求1所述的一种压电扬声器，其特征在于：所述振动单元还包括压电振子，所述压电振子底部与盆架底部固定，压电振子顶部与所述基板下表面固定。
3.根据权利要求2所述的一种压电扬声器，其特征在于：所述压电振子为Cymbal型压电振子，包括振子外套和设于振子外套内的压电单元，所述振子外套底部与盆架固定，振子外套顶部与基板下表面固定。
4.根据权利要求3所述的一种压电扬声器，其特征在于：所述基板于与盆架连接处的上表面和下表面上对应设有弧形凹槽。
5.根据权利要求1所述的一种压电扬声器，其特征在于：所述基板与音膜之间设有耦合器连接，所述耦合器与所述音膜中心位置连接。
6.根据权利要求5所述的一种压电扬声器，其特征在于：所述耦合器为刚性长方体，所述耦合器为空心结构，其内部设有阻尼材料。
7.根据权利要求1所述的一种压电扬声器，其特征在于：所述压电元件为一片以上呈层叠放置的压电陶瓷片或压电薄膜。
8.根据权利要求1或2所述的一种压电扬声器，其特征在于：所述盆架为长条形，所述盆架内设有两个相互对称的振动单元。
9.根据权利要求1所述的一种压电扬声器，其特征在于：所述嵌槽的大小均一或非均一且等间距或非等间距的排列在所述基板上，相邻嵌槽之间设有阻隔部；所述压电元件的形状与所述嵌槽形状相契合，压电元件的两侧分别与所述阻隔部相抵。
10.根据权利要求1所述的一种压电扬声器，其特征在于：所述基板为金属片或者塑料片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |