CN112243181A - 音腔组件及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种音腔组件及电子设备，涉及电学技术领域，可以改善因音腔组件振动，而导致的电子设备整机振动的问题。一种音腔组件，包括：音腔本体，所述音腔本体包括中空的音腔壳体，所述音腔壳体包括振动壁；压电材料层，所述压电材料层设置于所述振动壁的外表面。
Description
技术领域
本申请涉及电学技术领域，尤其涉及一种音腔组件及电子设备。
背景技术
目前，随着科技的发展，具有音频播放功能的电子设备受到消费者的喜爱，消费者可以使用电子设备播放音乐、视频等丰富自己的入场生活。
现有的音频系统通常由麦克风、听筒、以及音腔组件组成，音腔组件振动带动气流通过出音口，从而实现声音外放。
然而，音腔组件在振动过程中，将带动电子设备整机共振。在音量较大的情况下，整机的振动幅度比较大，尤其是握持的电子设备，若整机振动幅度过大，可能会导致消费者的手部感觉到震麻感，影响用户体验。
发明内容
本申请实施例提供了一种音腔组件及电子设备，可以改善因音腔组件振动，而导致的电子设备整机振动的问题。
第一方面，提供了一种音腔组件，包括：音腔本体，音腔本体包括中空的音腔壳体，音腔壳体包括振动壁；压电材料层，压电材料层设置于振动壁的外表面。
第二方面，提供了一种电子设备，包括充电电路以及第一方面所述的音腔组件；充电电路包括存储单元和负载，存储单元的第一极与压电材料层背离振动壁的表面连接，存储单元的第二极与负载的第一极连接，负载的第二极与参考电压端连接；在充电状态，存储单元用于存储压电材料层背离振动壁的表面产生的电荷；在放电状态，存储单元用于向负载充电。
本申请实施例提供的音腔组件及电子设备中，音腔组件包括音腔本体以及压电材料层，音腔本体包括音腔壳体，音腔壳体包括振动壁。在扬声器发出声音时，与扬声器的第一表面和第二表面相对的振动壁，随着第一表面和第二表面的振动而振动，由于压电材料层设置于振动壁的外表面，因此，振动壁振动的同时，也会带动压电材料层振动，进而使得压电材料层发生形变，压电材料层发生形变后可以在第三表面和第四表面分别产生正负电荷，即，压电材料层可以将动能转换为电能，以吸收音腔组件上因扬声器发声而产生的动能，减小音腔组件上的动能。当音腔组件应用于电子设备时，由于音腔组件上的动能减小，因此，从音腔组件传递到电子设备的侧壁上的动能也减小，可以改善因音腔组件振动，导致电子设备整机共振的问题，减小电子设备整机的振动幅度，减小消费者手部感觉到的触麻感，提高用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的音腔本体的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的音腔组件的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的音腔组件的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的音腔组件的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的音腔组件的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的音腔组件的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的音腔组件的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的音腔组件的形变图；
图10为本申请实施例提供的音腔组件的形变图；
图11为本申请实施例提供的音腔组件的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的音腔组件的结构示意图；
图13位本申请实施例提供的电子设备的示意图；
图14为图13的一种等效电路图；
图15为图13的另一种等效电路图。
附图标记：
100-前壳；200-显示组件；300-音腔组件；301-收容腔；302-空腔；31-音腔本体；311-音腔壳体；3111-振动壁；312-扬声器；32-压电材料层；33-粘结层；34-密封层；41-存储单元；42-负载；43-第一开关；44-第二开关。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
具有音频播放功能的电子设备可以是音响、手机、电视、平板电脑、电脑等。
如图1所示，以手机为例，手机包括对合的前壳100和后壳。手机还包括显示组件200和音腔组件，显示组件200粘结于前壳上，音腔组件收容于显示组件200背离前壳一侧。
显示组件200包括显示面板，显示面板可以是液晶显示面板(Liquid CrystalDisplay，简称LCD)、或有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，简称OLED)显示面板、或量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，简称QLED)显示面板、或微发光二极管(Micro-LED)显示面板等。
在显示面板为液晶显示面板的情况下，显示组件200还可以包括背光模组，背光模组可以是直下式背光模组，也可以是侧入式背光模组。
如图2所示，音腔组件包括音腔本体31，音腔本体31包括音腔壳体311，音腔壳体311内开设有收容腔301，可以在收容腔301外围开设空腔302。音腔本体31还可以包括扬声器312以及柔性线路。扬声器312收容于收容腔301中，并通过柔性电路与电子设备的电路板电连接，在处理器的控制下，扬声器312可以发出声音。位于扬声器312外围的空腔302可以对扬声器312产生的声音进行反射，以提高扬声器312发出的声音的出音效果。
发明人经研究后提出以下方案，以解决现有音腔组件在振动过程中，带动整机振动的问题。
如图3-图6所示，本申请实施例提供一种音腔组件300，包括：音腔本体31，音腔本体31包括中空的音腔壳体311，音腔壳体311包括振动壁3111；压电材料层313，压电材料层32设置于振动壁3111的外表面。
音腔本体31包括扬声器312，扬声器312发出声音时，其表面发生振动。由于扬声器312收容于音腔壳体311中，因此，在扬声器312振动的同时，也会带动音腔壳体311的侧壁振动。其中，音腔壳体311中振动的侧壁即为振动壁3111。
在一些实施例中，音腔壳体311中振动壁3111的个数与音腔本体31的内部结构、扬声器312在音腔本体31中的设置位置、以及音腔壳体311外表面的形状有关，如图3-图6所示，本申请实施例的音腔壳体311中振动壁3111的个数为至少一个。
以图2所示的音腔本体31为例，扬声器312发出声音时，扬声器312中与收容腔301的底面相对的第一表面和第二表面均可发生振动，扬声器312的第一表面和第二表面在振动的过程中，带动音腔壳体311中与第一表面和第二表面相对的表面振动，音腔壳体311中与第一表面和第二表面相对的侧壁即为振动壁3111。
其中，音腔本体31的内部结构为音腔本体31中背离压电材料层32一侧的结构。音腔壳体311的外表面为音腔壳体311中靠近压电材料层32一侧的表面。
在一些实施例中，当音腔壳体311中振动壁3111的个数为多个时，如图4所示，可以在部分振动壁3111的外表面设置压电材料层32，或者如图5所示，也可以在所有振动壁3111的外表面设置压电材料层32。
示例的，如图4所示，音腔壳体311中振动壁3111的个数为两个，可以仅在一个振动壁3111的外表面设置压电材料层32。
如图5所示，音腔壳体311中振动壁3111的个数为两个，可以在两个振动壁3111的外表面分别设置压电材料层32。
当然，振动壁3111的个数还可以更多，本申请实施例对此不作特殊限定。
在一些实施例中，如图4所示，压电材料层32的边沿可以与振动壁3111的边沿齐平，或者如图3所示，振动壁3111的边沿也可以超出压电材料层32的边沿。
可选的，考虑到扬声器312设置于音腔本体31的收容腔301中，而收容腔301所在的区域为音腔本体31的部分区域，进而扬声器312与振动壁3111的部分区域正对设置，振动壁3111中与扬声器312正对的部分的形变量，大于振动壁3111中其他部分的形变量更大，因此，如图3所示，可以使振动壁3111的边沿超出压电材料层32的边沿，且压电材料层32可以与扬声器312正对设置。
在一些实施例中，如图7和图8所示，可以利用粘结层33将压电材料层32固定在振动壁3111的外表面。如图7所示，粘结层33可以整层涂覆在压电材料层32与振动壁3111之间，或者如图8所示，也可以采用点胶的方式将粘结层33涂覆在压电材料层32与振动壁3111之间。当然，还可以采用其他方式将压电材料层32固定在振动壁3111的外表面，本申请实施例对此不作特殊限定。
粘结层33的材料可以是双面胶、热熔胶、光学透明胶(Optically ClearAdhesive，简称OCA)等。
以粘结层33整层涂覆在压电材料层32与振动壁3111之间，粘结层33的材料为热熔胶为例，可以先在压电材料层32或振动壁3111上整层涂覆热熔胶，之后对合压电材料层32与振动壁3111，最后对热熔胶进行固化，固化后的热熔胶即为粘结层33。其中，可以采用紫外固化的方式对热熔胶进行固化。
在一些实施例中，不对压电材料层32的材料进行限定，只要压电材料层32的材料具有压电效应即可。压电效应包括正压电效应和负压电效应，其中正压电效应为：在压电材料层32发生形变时，其内部产生极化现象，并在其两个相对表面上分别出现正负相反的电荷。
示例的，压电材料层32的材料可以是包括压电陶瓷、压电晶体等。
以压电材料层32的材料包括压电陶瓷为例，构成压电陶瓷的主要成分的晶相为具有铁电性的晶粒，由于压电陶瓷是晶粒随机取向的多晶聚集体，因此各个铁电晶粒的自发极化矢量也是混乱取向的，将其置于强直流电场下进行极化处理，使得原本混乱取向的自发极化矢量沿电场方向择优取向，即使取消电场后，仍然会保留一定的宏观极化强度，从而具有一定压电特性，在对压电陶瓷施加物理压力时，压电陶瓷内的电偶极矩会因为压缩而变短，压电陶瓷为了抵抗该变化，会在压电陶瓷相对的表面上产生等量的正负电荷，以保持原状，该过程可以将动能转换为电能。
如图9所示，压电材料层32的形变程度和形变方向与扬声器312有关。其中，一振动壁3111的外表面设有压电材料层32，该压电材料层32中产生电荷的表面分别为背离该振动壁3111的第三表面，以及该压电材料层32中与第三表面相对的第四表面。
其中，在压电材料层32发生形变时，如图9所示，第三表面产生正电荷，第四表面产生负电荷；或者，如图10所示，第三表面产生负电荷，第四表面产生正电荷。
本申请实施例提供一种音腔组件300，音腔组件300包括音腔本体31以及压电材料层32，音腔本体31包括音腔壳体311，音腔壳体311包括振动壁。在扬声器312发出声音时，与扬声器312的第一表面和第二表面相对的振动壁3111，随着第一表面和第二表面的振动而振动，由于压电材料层32设置于振动壁3111的外表面，因此，振动壁3111振动的同时，也会带动压电材料层32振动，进而使得压电材料层32发生形变，压电材料层32发生形变后可以在第三表面和第四表面分别产生正负电荷，即，压电材料层32可以将动能转换为电能，以吸收音腔组件300上因扬声器312发声而产生的动能，减小音腔组件300上的动能。当音腔组件300应用于电子设备时，由于音腔组件300上的动能减小，因此，从音腔组件300传递到电子设备的侧壁上的动能也减小，可以改善因音腔组件300振动，导致电子设备整机共振的问题，减小电子设备整机的振动幅度，减小消费者手部感觉到的触麻感，提高用户体验。
可选的，如图11和图12所示，音腔组件300还包括设置于音腔壳体311外表面的密封层34，压电材料层32位于振动壁3111与密封层34之间。
在一些实施例中，不对密封层34的材料进行限定，只要密封层34可以对音腔本体31起到密封作用即可。
示例的，密封层34的材料可以是钢材，可以通过注塑工艺形成与音腔本体31以及压电材料层32的外表面贴合的密封层34，再利用密封层34对音腔本体31和压电材料层32进行密封。
在一些实施例中，如图11所示，密封层34可以设置于整个音腔壳体311的外表面，如图12所示，密封层34也可以设置于振动壁3111的外表面。其中，将密封层34设置在振动壁3111的外表面，可以起到缓冲作用，当音腔组件300应用于电子设备时，可以减小从振动壁3111传递到电子设备侧壁上的动能，进而减小电子设备的侧壁的振动幅度。
在一些实施例中，如图11所示，音腔壳体311的设置有密封层34的一部分外表面，可以设置压电材料层32，音腔壳体311的设置有密封层34的另一部分外表面，可以不设置压电材料层32。如图12所示，音腔壳体311的设置有密封层34的所有外表面，均可以设置压电材料层32。
本申请实施例中，通过在音腔壳体311的外表面设置密封层34，一方面，音腔壳体311将动能传递到密封层34上后，可以经密封层34缓冲，当音腔组件300应用于电子设备时，可以减小从振动壁3111传递到电子设备侧壁上的动能，进而减小电子设备的侧壁的振动幅度；另一方面，密封层34还可以对音腔本体31起到密封保护作用，避免水汽、氧气等腐蚀音腔本体31中的结构，例如腐蚀音腔本体31中的柔性线路。
如图13所示，本申请实施例还提供一种电子设备，包括充电电路以及前述任一实施例所述的音腔组件300。充电电路包括存储单元41和负载42，存储单元41的第一极与压电材料层32背离振动壁3111的表面连接，存储单元41的第二极与负载42的第一极连接，负载的第二极与参考电压端VSS连接。在充电状态，存储单元41用于存储压电材料层32背离振动壁3111的表面产生的电荷；在放电状态，存储单元41用于向负载42充电。
在充电状态，压电材料层32背离振动壁3111的表面产生的电荷可以存储在存储单元41中，直至达到充电要求。在放电状态，存储单元41放电并充入负载42中，同时，停止向存储单元41中存储电荷。
在一些实施例中，负载42不同，充电要求不同。
示例的，电子设备可以为具有充电需求的电子设备，具有充电需求的电子设备包括充电电池，负载42可以是充电电池，则充电要求可以是满足向充电电池充电的充电电压和/或充电电流。
当然，负载41还可以是电子设备中的其他模块，例如射频模块、第一电压端VGH、第二电压端VGL等等。
在一些实施例中，存储单元41可以为电感或电容等。
在上述基础上，充电电路还可以包括第一开关43和第二开关44。第一开关43的第一极与存储单元41的第二极连接、第二极与参考电压端VSS连接；第二开关44的第一极与压电材料层32背离振动壁3111的表面连接、第二极与存储单元41的第一极连接。
图14为在充电状态，第一开关43和第二开关44导通情况下的等效电路。当第二开关44导通时，压电材料层32背离振动壁3111的表面产生的电荷可以存储在存储单元41中；在此基础上，当第一开关43导通时，压电材料层32背离振动壁3111的表面、第二开关44、存储单元41、第一开关43、以及参考电压端VSS构成回路，将负载42短路，电荷存储在存储单元41中，且不会释放到负载42上。
图15为在放电状态，第一开关43和第二开关44断开情况下的等效电路。在第二开关44断开时，压电材料层32背离振动壁3111的表面与存储单元41断开连接，压电材料层32背离振动壁3111的表面停止向存储单元41中存储电荷；在此基础上，在第一开关43断开时，存储单元41放电并向负载42充电。
在一些实施例中，第一开关43和第二开关44可以为晶体管，晶体管可以是N型晶体管，也可以是P型晶体管。当然，第一开关43和第二开关44还可以是其他电子器件，本申请实施例对此不作特殊限定。
晶体管包括栅极、源极、漏极。示例的，第一开关43和第二开关44为N型晶体管，则在向第一开关43和第二开关44的栅极输入高电平的情况下，第一开关43和第二开关44导通；在向第一开关43和第二开关44的栅极输入低电平的情况下，第一开关43和第二开关44断开。
第一开关43和第二开关44为P型晶体管，则在向第一开关43和第二开关44的栅极输入高电平的情况下，第一开关43和第二开关44断开；在向第一开关43和第二开关44的栅极输入低电平的情况下，第一开关43和第二开关44导通。
第一开关43的第一极存储单元41连接、第二极与参考电压端VSS连接。第二开关44的第一极与压电材料层32背离振动壁3111的表面连接、第二极与存储单元41连接。
其中，第一开关43和第二开关44的第一极可以为源极，第二极可以为漏极，或者，第一开关43和第二开关44的第一极可以为漏极，第二极可以为源极。
在一些实施例中，参考电压端VSS可以为接地端，存储单元41的两端分别与接地端以及压电材料层32背离振动壁3111的表面连接，以在存储单元41的两端形成电势差(即电压)。
音腔壳体311的材料可以为绝缘材料，绝缘材料上的电压可以看作0V，因此，可以将音腔壳体311作为参考电压端VSS，音腔壳体311与负载42的第二极以及第一开关43的第二极连接。
在一些实施例中，本申请中每两个器件之间的连接关系可以是直接连接，也可以是间接连接。
以存储单元41与压电材料层32背离振动壁3111一侧的表面连接为例，在未设置第二开关44的情况下，二者可以直接连接；在设置第二开关44的情况下，二者可以通过第二开关44间接连接。
本申请实施例提供一种电子设备，电子设备包括充电电路和前述任一实施例所述的音腔组件300。充电电路包括存储单元41和负载42，音腔组件300包括音腔壳体311和压电材料层32。在充电状态，存储单元41可以存储压电材料层32背离振动壁3111的表面产生的电荷，在放电状态，存储单元41可以向负载充电。一方面，在振动壁3111振动的同时，带动压电材料层32振动，进而使得压电材料层32发生形变，压电材料层32发生形变后可以在第三表面和第四表面分别产生正负电荷，即，压电材料层32可以将动能转换为电能，以吸收音腔组件300上因扬声器312发声而产生的动能，减小音腔组件300上的动能，由于音腔组件300上的动能减小，因此，从音腔组件300传递到电子设备的侧壁上的动能也减小，可以改善因音腔组件300振动，导致电子设备整机共振的问题，减小电子设备整机的振动幅度，减小消费者手部感觉到的触麻感，提高用户体验。另一方面，还可以将压电材料层32在形变过程中产生的电荷存储在存储单元41中，以在放电状态下由存储单元41向负载42放电，从而在不改变负载所需的总电能的情况下，降低负载42从外部获取的电能，以节省能源。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种音腔组件，其特征在于，包括：
音腔本体，所述音腔本体包括中空的音腔壳体，所述音腔壳体包括振动壁；
压电材料层，所述压电材料层设置于所述振动壁的外表面。
2.根据权利要求1所述的音腔组件，其特征在于，所述音腔组件还包括设置于所述音腔壳体外表面的密封层，所述压电材料层位于所述振动壁与所述密封层之间。
3.根据权利要求1或2所述的音腔组件，其特征在于，所述振动壁的边沿超出所述压电材料层的边沿。
4.根据权利要求1或2所述的音腔组件，其特征在于，所述音腔壳体包括相对设置的两个所述振动壁，所述压电材料层设置于至少一个所述振动壁的外表面。
5.一种电子设备，其特征在于，包括充电电路以及权利要求1-4任一项所述的音腔组件；
所述充电电路包括存储单元和负载，所述存储单元的第一极与所述压电材料层背离所述振动壁的表面连接，所述存储单元的第二极与所述负载的第一极连接，所述负载的第二极与参考电压端连接；
在充电状态，所述存储单元用于存储所述压电材料层背离所述振动壁的表面产生的电荷；在放电状态，所述存储单元用于向所述负载充电。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述充电电路还包括第一开关和第二开关；
所述第一开关的第一极与所述存储单元的第二极连接、第二极与所述参考电压端连接；所述第二开关的第一极与所述压电材料层背离所述振动壁的表面连接、第二极与所述存储单元的第一极连接；
在所述充电状态，所述第一开关和所述第二开关导通；在所述放电状态，所述第一开关和所述第二开关断开。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为晶体管。
8.根据权利要求5-7任一项所述的电子设备，其特征在于，音腔壳体的材料为绝缘材料，所述音腔壳体用作所述参考电压端。
9.根据权利要求5-7任一项所述的电子设备，其特征在于，所述存储单元包括电感。
10.根据权利要求5-7任一项所述的电子设备，其特征在于，所述负载为充电电池。
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