CN102823275B - 发声部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种小型且高输出的发声部件。发声部件(1)具备振动元件(10)、支承部件(14)和连接部(13)。振动元件具有多角形状的振动板(11)和安装于振动板(11)的电气机械转换元件(12)。连接部(13)将振动板(11)在振动板(11)的整个周边与支承部件(14)连接。连接部(13)的至少一部分是弯曲的形状。连接部(13)之中对振动板(11)的角部和支承部件(14)进行连接的部分的长度短于连接部(13)之中对振动板(11)的端边的中央部和支承部件(14)进行连接的部分的长度。
Description
技术领域
本发明涉及发声部件。本发明特别涉及利用了压电元件的发声部件。
背景技术
以往，例如在下述的专利文献1、2等中提出了利用了压电元件的发声部件。图14是专利文献1所记载的压电发声部件的一部分的示意性剖视图。如图14所示，压电发声部件100具备压电振动器101。压电振动器101具有圆板状的振动板101a和安装于振动板101a的压电元件101b。振动板101a沿着整个周边经由支承部件102而被安装于壳体103上。
在压电发声部件100中，支承部件102被形成为弯曲形状。因而，在压电发声部件100中，能够使压电振动器101位移较大程度。因此，在压电发声部件100中，能够获得较高的输出。
另外，在专利文献2中记载了将振动板设为长方形状的情形。在振动板为长方形状的情况下，振动板的振幅由对角线的长度来决定。因而，通过采用长方形状的振动板，与采用了圆形状的振动板的情况相比，能以小型的振动板来获得同等大小的振幅。因此，能够使压电发声部件小型化。即，通过将振动板设为长方形状，能够实现小型且高输出的压电发声部件。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-339791号公报
专利文献2：WO2007/097077A1号公报
发明内容
(发明所要解决的课题)
但是，近年来，对于发声部件的小型化以及高输出化的要求进一步提高。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种小型且高输出的发声部件。
(用于解决课题的手段)
本发明涉及的发声部件具备振动元件、支承部件和连接部。振动元件具有多角形状的振动板和电气机械转换元件。电气机械转换元件被安装于振动板上。电气机械转换元件通过被施加电压而伸缩。连接部在振动板的整个周边将振动板与支承部件连接。连接部的至少一部分为弯曲的形状。连接部之中对振动板的角部和支承部件进行连接的部分的长度短于连接部之中对振动板的端边的中央部和支承部件进行连接的部分的长度。
此外，在本发明中，“连接部的长度”是指，连接部之中设置于振动板与支承部件之间的部分的长度。例如，在连接部的一部分位于支承部件之上的情况下，该连接部件的位于支承部件之上的部分的长度不包括在“连接部的长度”中。
在本发明涉及的发声部件的某特定方面，连接部的长度在与振动板的角部连接的部分和与振动板的端边的中央部连接的部分之间缓慢变化。根据该构成，能够进一步增大振动元件的振幅。因此，能够谋求更进一步的高输出化。
在本发明涉及的发声部件的其他特定方面，连接部的长度从与振动板的角部连接的部分向与振动板的端边的中央部连接的部分单调增大。根据该构成，能够进一步增大振动元件的振幅。因此，能够谋求更进一步的高输出化。
在本发明涉及的发声部件的另一特定方面，连接部之中的将振动板的角部和支承部件连接的部分的长度为零。根据该构成，能够进一步增大振动元件的振幅。因此，能够谋求更进一步的高输出化。
本发明涉及的发声部件的又一特定方面，振动板为长方形状。
本发明涉及的发声部件的又一特定方面，电气机械转换元件为压电元件。
本发明涉及的发声部件的又一特定方面，振动板和连接部形成为一体。
本发明涉及的发声部件的又一特定方面，振动板由树脂薄膜构成。
(发明效果)
在本发明中，连接部之中对振动板的角部和支承部件进行连接的部分的长度短于连接部之中对振动板的端边的中央部和支承部件进行连接的部分的长度。因而，能够增大振动元件的振幅。因此，根据本发明，能够提高小型且高输出的发声部件。
附图说明
图1是第1实施方式涉及的压电发声部件的示意性俯视图。
图2是图1的线II-II处的示意性剖视图。
图3是图1的线III-III处的示意性剖视图。
图4是图1的线IV-IV处的示意性剖视图。
图5是压电元件的示意性剖视图。
图6是比较例涉及的压电发声部件的示意性俯视图。
图7是用于说明比较例涉及的压电发声部件的位移形状的示意图。
图8是用于说明实施例涉及的压电发声部件的位移形状的示意图。
图9是表示实施例涉及的压电发声部件的声压和比较例涉及的压电发声部件的声压的曲线图。
图10是第2实施方式涉及的压电发声部件的示意性俯视图。
图11是第3实施方式涉及的压电发声部件的示意性俯视图。
图12是第4实施方式涉及的压电发声部件的示意性俯视图。
图13是第5实施方式涉及的压电发声部件的示意性俯视图。
图14是专利文献1所记载的压电发声部件的一部分的示意性剖视图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，以图1所示的压电发声部件1为例，举例说明实施本发明的优选方式。其中，压电发声部件1只是例示。本发明涉及的压电发声部件并不限定于压电发声部件1。
图1是第1实施方式涉及的压电发声部件的示意性俯视图。图2是图1的线II-II处的示意性剖视图。图3是图1的线III-III处的示意性剖视图。图4是图1的线IV-IV处的示意性剖视图。
如图1～图4所示，本实施方式的压电发声部件1具备压电振动元件10。如图2～图4所示，压电振动元件10具备振动板11和通过被施加电压而伸缩的作为电气机械转换元件的压电元件12。
振动板11形成为多角形状。具体而言，在本实施方式中，形成为长方形状。振动板11由具有弹性的弹性部件构成。为此，振动板11通过被施加应力可以进行振动。振动板11例如能够由树脂、金属、陶瓷等形成。其中，振动板11优选由树脂构成。其原因在于，树脂容易薄膜化、成型，且容易将振动板11设为低弹性从而振动板11能以低频率进行振动。作为树脂的具体例，可举出：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET：polyethyleneterephthalate)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN：polyethylene naphthalate)、聚苯硫醚(PPS：polyphenylene sulfide)、聚醚酰亚胺(PEI：polyetherimide)、聚酰亚胺(PI：polyimide)等。
此外，振动板11的厚度并不特别限定，例如可设为10μm～100μm程度。
压电元件12被安装于振动板11之上。通过向该压电元件12施加电压，使压电元件12进行伸缩或弯曲振动，从而压电振动元件10振动。
压电元件12向振动板11安装的安装方法并没有特别限定。例如，通过使用粘接剂，能够将压电元件12安装于振动板11上。
图5是压电元件12的示意性剖视图。如图5所示，压电元件12具有压电基板12a、以及向压电基板12a施加电压的一对电极12b、12c。在本实施方式中，电极12b、12c形成在压电基板12a的两个主面上。
压电基板12a能够由适当的压电材料形成。具体而言，压电基板12a能够由钛酸锆酸铅系陶瓷等形成。另外，压电基板12a也可以具有层叠结构。
电极12b、12c能够由适当的导电材料形成。具体而言，电极12b、12c例如能够由Al、Ag、Au、Pt、Ni、Cr、Cu等金属、或Ag-Pd合金等包括这些金属之中的一种以上金属在内的合金形成。
此外，在振动板11具有导电性的情况下，也可以隔着绝缘部件来安装振动板11和压电元件12。
如图2及图3等所示，压电振动元件10经由连接部13被安装于作为支承部件的壳体14。具体而言，压电振动元件10通过连接部13将振动板11在振动板11的整个周边与壳体14连接，从而安装到壳体14。
壳体14例如由不锈钢等硬质的材料构成。
连接部13具有将壳体14和振动板11连接起来并支承压电振动元件10的功能。另外，连接部13具有弹性，随着压电振动元件10的振动进行振动。连接部13也与振动板11同样，例如能够由树脂、金属、陶瓷等形成。其中，优选连接部13由树脂构成。其原因在于，树脂容易薄膜化、成型，且容易将振动板11设为低弹性从而振动板11能以低频率振动。作为树脂的具体例，可举出：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)等。
此外，连接部13也可以与振动板11独立地形成，但是在本实施方式中连接部13和振动板11形成为一体。
连接部13的至少一部分形成为弯曲的形状。具体而言，连接部13的位于振动板11与壳体14之间的部分形成为弯曲的形状。该弯曲部13a的长度L(参照图2)在振动板11的周围为不固定的长度。弯曲部13a之中对振动板11的角部和壳体14进行连接的部分的长度短于弯曲部13a之中对振动板11的端边的中央部和壳体14进行连接的部分的长度。即，弯曲部13a之中对振动板11的角部和壳体14进行连接的部分的曲率半径，短于弯曲部13a之中对振动板11的端边的中央部和壳体14进行连接的部分的曲率半径。更具体而言，弯曲部13a的长度L在与振动板11的角部连接的部分和与振动板11的端边的中央部连接的部分之间缓慢变化。弯曲部13a的长度L从与振动板11的角部连接的部分朝向与振动板11的端边的中央部连接的部分单调增大。即，弯曲部13a的长度L从与振动板11的角部连接的部分朝向与振动板11的端边的中央部连接的部分逐渐增大，在振动板11的端边的中央部为最大。
此外，在本实施方式中，如图4所示，在振动板11的角部未设置弯曲部13a，连接部13的长度为零。
弯曲部13a的最大曲率半径例如能够设为100μm～1000μm程度。
接着，对本实施方式的压电发声部件1的动作进行说明。
若向压电元件12施加电压，则压电元件12进行伸缩或弯曲振动。具体而言，在本实施方式中，压电元件12进行弯曲运动。伴随着该压电元件12的运动，振动板11振动，其结果产生声音。所发生的声音的频率主要根据振动板11的振动的频率而发生变化。另外，振动板11的振幅越大声压越高，从而发出更大的声音。即，成为高输出。
图6是比较例涉及的压电发声部件的示意性俯视图。此外，在图6所示的比较例涉及的压电发声部件200的说明中，以同样符号来参照与第1实施方式实质上具有同样功能的部件，并省略其说明。
图6所示的比较例涉及的压电发声部件200与上述第1实施方式的压电发声部件1不同之处在于，连接部213的弯曲部213a的曲率半径为一定。即，在压电发声部件200中，弯曲部213a之中对振动板11的角部和壳体14进行连接的部分的长度等于弯曲部213a之中对振动板11的端边的中央部和壳体14进行连接的部分的长度。
图7示出该压电发声部件200的位移形状的仿真结果。此外，图7所示的结果示意性表示第1谐振的振幅变为最大之时的振动板。
另外，图8示出具有与上述实施方式同样构成的实施例涉及的压电发声部件的位移形状的仿真结果。此外，图8所示的结果示意性表示第1谐振的振幅变为最大之时的振动板。
在上述实施例和比较例中，除了弯曲部的曲率半径是否一定之外的其他形态全部相同。
图8中的等高线的间隔窄于图7中的等高线的间隔。由此，从图7以及图8所示的结果可知，弯曲部13a之中对振动板11的角部和壳体14进行连接的部分的长度短于弯曲部13a之中对振动板11的端边的中央部和壳体14进行连接的部分的长度的实施例，在第1谐振中的最大振幅大。
图9是表示实施例涉及的压电发声部件的声压和比较例涉及的压电发声部件的声压的曲线图。
从图9所示的结果可知，虽然实施例中第1谐振的频率变低，但是各自的第1谐振的频率下的声压在实施例和比较例中是同等的。在此，为了获得同等的声压，频率越低越是需要较大的振幅，因而从图9所示的结果也可知，实施例之中的第1谐振中的最大振幅大于比较例。
由此可知，通过使弯曲部13a之中对振动板11的角部和壳体14进行连接的部分的长度短于弯曲部13a之中对振动板11的端边的中央部和壳体14进行连接的部分的长度，从而能够实现较大的振幅。因此，能够实现小型且高输出的压电发声部件1。
此外，认为其理由在于，如图8所示的结果可知，通过牢固地限制振动板11的四角，将除此之外的部分的限制力设定得比四角的限制力弱，从而振动板11的端边的中央部也会振动，因此在整体上振幅也会变大。
为此，认为如本实施方式所示那样，优选在振动板11的角部不设置弯曲部13a，连接部13的长度为零。其原因在于，在该情况下，由于振动板11的角部被更牢固地固定，因而可获得更大的振幅。
另一方面，如比较例那样，在四角和端边的中央部的限制力都同等的情况下，若限制较强则振动板的端边的中央部的振动被阻碍，若限制力较弱则由于发声时所承受的空气压力而使得四角的振幅向负方向变动，故认为在整体上振幅会变小。
从实现更高的输出的观点出发，优选弯曲部13a的长度L在与振动板11的角部连接的部分和与振动板11的端边的中央部连接的部分之间缓慢变化。另外，优选弯曲部13a的长度L从与振动板11的角部连接的部分朝向与振动板11的端边的中央部连接的部分单调增大。另外，在该情况下，能够更适当地调整压电振动元件10的变形形状。因此，也能够起到减低不必要的振动、能实现更高音质的效果、振动效率提高的效果、以及形变降低的效果。
以下，对实施本发明的优选方式的其他例子进行说明。在以下的说明中，以同样符号来参照与上述第1实施方式实质上具有同样功能的部件，并省略其说明。
(第2实施方式)
图10是第2实施方式涉及的压电发声部件的示意性俯视图。
在上述第1实施方式中，如图4所示，说明了在振动板11的角部未设置弯曲部13a、连接部13的长度为零的例子。但是，本发明并不限定于该构成。例如，也可如图10所示，振动板11的角部经由弯曲部13a而与壳体14连接。
(第3实施方式)
图11是第3实施方式涉及的压电发声部件的示意性俯视图。
在上述实施方式中，说明了振动板11为长方形状的例子。但是，在本发明中，振动板并非一定为长方形状。振动板11只要为多角形状即可，例如图11所示那样也可以为六角形状。
另外，在该情况下，压电元件12的形状也可以与振动板11同样地为六角形状。此外，在本发明中，多角形是指存在3个以上顶点的图形。因此，多角形也包含三角形。
压电元件12的形状未必要与振动板11的形状相同。压电元件12的形状也可与振动板11的形状不同。即，在本发明中，压电元件的形状并未特别限定。
在上述第1～第3实施方式中，说明了连接部13的弯曲部13a为大致半圆状的情况。但是，弯曲部13a的形状并未限于大致半圆状。弯曲部13a例如也可以是具有多个拐点的形状。具体而言，弯曲部13a例如可以为S字状。
(第4以及第5实施方式)
图12是第4实施方式涉及的压电发声部件的示意性俯视图。图13是第5实施方式涉及的压电发声部件的示意性俯视图。
在上述第1实施方式中，说明了弯曲部13a的长度从与振动板11的角部连接的部分到与振动板的端边的中央部连接的部分之间，缓慢变化且单调增大的例子。但是，只要连接部之中对振动板的角部和支承部件进行连接的部分的长度短于对振动板的端边的中央部和支承部件进行连接的部分的长度即可，本发明并不特别限定。
例如，如图12所示，也可弯曲部13a的长度从角部侧朝向中央部侧非线性地单调增大。另外，在中央部侧的弯曲部13a的长度长于角部侧的弯曲部13a的长度的情况下，也可在弯曲部13a的角部侧和中央部侧之间的区域内存在比中央部更长的部分。
另外，例如，如图13所示，也可在角部侧不设置弯曲部13a，在除此之外的部分设置长度大致一定的弯曲部13a。
符号说明
1压电发声部件
10压电振动元件
11振动板
12压电元件
12a压电基板
12b、12c 电极
13连接部
13a弯曲部
14壳体
Claims (6)
1.一种发声部件，具备：
振动元件，其具有多角形状的振动板、和安装于所述振动板且通过被施加电压而伸缩的电气机械转换元件；
支承部件；和
连接部，其将所述振动板在所述振动板的整个周边与所述支承部件连接，所述连接部的至少一部分是弯曲的形状，
所述连接部之中对所述振动板的角部和所述支承部件进行连接的部分的长度，短于所述连接部之中对所述振动板的端边的中央部和所述支承部件进行连接的部分的长度，
所述连接部的长度在与所述振动板的角部连接的部分和与所述振动板的端边的中央部连接的部分之间缓慢变化，
所述连接部的长度从与所述振动板的角部连接的部分向与所述振动板的端边的中央部连接的部分单调增大。
2.根据权利要求1所述的发声部件，其中，
所述连接部之中对所述振动板的角部和所述支承部件进行连接的部分的长度为零。
3.根据权利要求1所述的发声部件，其中，
所述振动板为长方形状。
4.根据权利要求1所述的发声部件，其中，
所述电气机械转换元件为压电元件。
5.根据权利要求1所述的发声部件，其中，
所述振动板和所述连接部形成为一体。
6.根据权利要求1所述的发声部件，其中，
所述振动板由树脂薄膜构成。
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