CN113411730B - 一种扬声器 - Google Patents

Abstract

一种扬声器，包括壳体、设置于壳体内的振动膜片以及驱动所述振动膜片运动的驱动器，所述壳体具有一面出口面、其它面封闭；所述振动膜片为至少两个，沿平行于所述壳体的出口面的方向间隔排布，相邻的振动膜片之间形成变形空间，所述变形空间与壳体的出口面的出口相连通；所述驱动器设置于相邻的两个振动膜片之间，驱动器伸缩运动驱动与之相邻的两个振动膜片沿平行于所述壳体的出口面的方向相对运动，驱动器缩短时驱动与之相邻的振动膜片相靠近使变形空间减小并朝向所述出口挤压空气，驱动器伸长时驱动与之相邻的振动膜片相远离使变形空间增大并由出口吸进空气，本发明扬声器的振动膜片在壳体内形成平行于所述出口面的运动，灵敏度更高。

Description

一种扬声器

技术领域

本发明涉及声学设备技术领域，特别是涉及一种扬声器。

背景技术

扬声器，又称喇叭，是一种常见的电声换能器件，其将电信号转换为声信号，并通过振动的形式将声信号向外界传输，实现声音的传递。随着便携式电子产品的发展，扬声器亦有逐渐缩小的趋势，近年来利用半导体制程技术制作出的微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)扬声器，突破了传统机械加工的尺寸限制，具有尺寸小、功耗低、一致性好等优点，是扬声器领域未来的重点发展方向。

现有MEMS扬声器结构中，其振动膜片和驱动源通常是分别成型然后组装为一体，无法充分利用半导体制程优势，制作成本高；另外，其振动膜片的运动方向朝向扬声器出声侧，由于半导体制程在高度方向的尺寸限制，使得振动膜片的运动空间不足，灵敏度低。

发明内容

有鉴于此，提供一种可以有效解决上述问题的扬声器。

一种扬声器，包括壳体、设置于壳体内的振动膜片以及驱动所述振动膜片运动的驱动器，所述壳体具有一面出口面、其它面封闭；所述振动膜片为至少两个，沿平行于所述壳体的出口面的方向间隔排布，相邻的振动膜片之间形成变形空间，所述变形空间与壳体的出口面的出口相连通；所述驱动器设置于相邻的两个振动膜片之间，驱动器伸缩运动驱动与之相邻的两个振动膜片沿平行于所述壳体的出口面的方向相对运动，驱动器缩短时驱动与之相邻的振动膜片相靠近使变形空间减小并朝向所述出口挤压空气，驱动器伸长时驱动与之相邻的振动膜片相远离使变形空间增大并由出口吸进空气。

一种扬声器，包括带腔体的壳体、设置于所述腔体内的振动膜片以及用于驱动所述振动膜片运动的驱动器，所述壳体设有与所述腔体连通的出口，所述振动膜片至少为两个且间隔排布，相邻的振动膜片之间形成变形空间，所述变形空间与所述壳体的出口相连通；所述驱动器至少为一个，每一驱动器设置于相邻的两个振动膜片之间且同时驱动与之相邻的两个振动膜片在平行于所述壳体的出口方向上相对运动，相邻的两个振动膜片相靠近时使变形空间减小并朝向所述出口挤压空气，相邻的两个振动膜片相远离时使变形空间增大并由出口吸进空气。

相较于现有技术，本发明扬声器的壳体一面形成出口面，驱动器在振动膜片之间伸缩运动驱动相邻的振动膜片在壳体内形成平行于所述出口面方向的运动，不仅保证振动膜片具有足够的运动空间，也使得振动膜片运动时挤压的空气速度更快，扬声器的灵敏度更高。

附图说明

图1为本发明扬声器一实施例的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1所示扬声器去除壳体的结构示意图。

图4为本发明扬声器的第二实施例的结构示意图。

图5为本发明扬声器的第三实施例的结构示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为本发明扬声器的第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本发明的一个或多个实施例，以使得本发明所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是，应当理解的是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于以下所描述的实施例。

如图1-3所示，根据本发明一实施例的扬声器包括壳体10、设置于壳体10内的振动膜片20、以及驱动所述振动膜片20在壳体10内运动的驱动器30。

本实施例中，所述壳体10整体为长方体状，内部形成有腔体，且单面形成连通所述腔体与外部的出口12。所述壳体10的出口12作为振动膜片20运动时空气的进出口，与扬声器的出音侧相通。按图1所示方向，所述壳体10的上侧面作为出口面，形成所述出口12，除上侧面外的其它侧面，即壳体10的前侧面、后侧面、左侧面、右侧面以及下侧面均封闭。所述振动膜片20优选地为多个，间隔地设置于所述壳体10的腔体内，相邻的两个振动膜片20之间形成变形空间40。所述各个变形空间40相对独立，并与壳体10的出口12相连通。优选地所述振动膜片20为高分子材料制成，具有一定的弹性变形能力。所述各个振动膜片20均呈方形薄片状，沿第一方向如X方向，即水平方向左右排布，每一振动膜片20沿第二方向如Y方向，竖直地设置于所述壳体10内并垂直于其出口12。较佳地，所述各个振动膜片20相互平行、且均匀间隔。

所述驱动器30设置于振动膜片20之间，驱使所述振动膜片20左右移动。优选地，所述驱动器30为多个，每两个相邻的振动膜片20之间设置有一个驱动器30。所述驱动器30优选地为压电驱动器，其材料可以是PZT、ZnO等压电材料。由于逆压电效应，所述驱动器30通电时会产生伸缩移动。应当理解地，所述驱动器30不限于压电驱动器，只要其通电后能产生伸缩运动即可。本实施例中，所述驱动器30呈条形块状，每一驱动器30在其相对的两端或两侧形成有电极，用于与外部供电线路连接。例如，当电极形成于驱动器30的高度方向如Z方向的相对两侧，即图示的上下两侧时，通电时驱动器30在上下方向伸缩，在其体积固定的情况下，上下方向的伸缩会引起驱动器30水平方向的伸缩；当电极形成于驱动器30的长度方向如X方向的相对两端，即图示的左右两端时，通电时驱动器30在水平方向伸缩。

最终，驱动器30的水平伸缩推动与之相邻的振动膜片20在水平方向上左右运动，使得振动膜片20之间的变形空间40的体积减小或扩大，从而由所述壳体10的出口12向外挤压空气或向内吸进空气，造成空气的振动进而形成声音。相对地，振动膜片20的数量越多，相互之间排布越密集，在振动膜片20变形时挤压/吸进的空气越多，对应地扬声器的灵敏度越好。然而，若振动膜片20数量过多或者排布过于密集，会导致整体较硬反而不利于挤压/吸进空气，影响扬声器的性能。如此，根据扬声器的尺寸大小，通过仿真对振动膜片20的变形空间40进行最优设计，调整振动膜片20的数量与排布，使得相邻的振动膜片20产生相对运动时能有效挤压/吸进空气，提升扬声器的灵敏度。图示实施例中，所述振动膜片20的数量为6个，相应地所述驱动器30的数量为5个。

本发明实施例的扬声器结构中，相邻的两个振动膜片20之间的变形空间40的底部与四周均被壳体10封闭，因此受挤压的空气或者吸进的空气仅能由变形空间40的上侧，即壳体10的出口12向外排出或向内吸入。相对于两侧或多侧出口的壳体结构，本发明实施例的壳体10单一面出口有效缩减了空气的流通面积，使得振动膜片20运动时所排出的空气的速度增大，也就使得扬声器的灵敏度更高。另外，所述振动膜片20沿水平方向左右运动，振动膜片20的运动方向与扬声器的出音侧本实施例中也即壳体10的出口面相平行，也就是说振动膜片20的运动方向与半导体的高度方向无关，基本不受半导体制程的限制，因此振动膜片20具有足够的运动空间，进一步提升了扬声器的灵敏度。再另外，所述振动膜片20为多个，可以有效增加辐射面积，加大对空气的挤压/吸进量，更进一步提升了扬声器的灵敏度。

上述具体实施例中，所述振动膜片20在左右方向运动，其运动方向即为其中心轴线方向；所述壳体10仅在其上侧形成出口12，壳体10的出口面平行于振动膜片20的运动方向，从而对空气形成单侧挤压/吸进的效果，增大空气挤压/吸进的速度。应当理解地，所述壳体10也可以在其它平行于振动膜片20运动方向的侧面形成出口，如在壳体10的下侧面、前侧面或者后侧面出口，在保证振动膜片20有足够的运动空间的同时，同样可以达到加大空气速度的效果。因此，可以根据扬声器的具体应用环境，在壳体10平行于振动膜片20运动方向的适当的一侧面出口。

上述具体实施例中，所述各个振动膜片20均平行于壳体10的左右侧面设置，在其它实施例中所述振动膜片20在保持与壳体10的出口相垂直的情况下，可以与壳体10的左右侧面呈一定角度设置，如图4所示，此时振动膜片20仍在平行于出口的方向上运动，运动空间不受半导体制程的限制。当所述振动膜片20与壳体10的左右侧面呈一定角度时，所述驱动器30可以驱动振动膜片20沿垂直于振动膜片20的方向，即沿振动膜片20的中心轴方向运动；也可以驱动振动膜片20沿壳体10的左右方向，即与振动膜片20的中心轴方向呈一定角度运动；或者还可以驱动振动膜片20相对于其中心轴以及壳体10的左右方向均呈一定角度运动，其运动方向始终与壳体10的出口面相平行，运动空间不受半导体制程的限制。

较佳地，所述多个振动膜片20可以是一体结构，相邻的两个振动膜片20之间形成有连接膜片50，所述连接膜片50与振动膜片20为通过化学沉积所形成的一体结构。所述连接膜片50同样竖直地设置于壳体10内，与出口12相垂直。所述各个驱动器30设置于相应的各个连接膜片50的上端面上，即位于壳体10的出口12处。应当理解地，所述驱动器30可以设置于相邻的两个振动膜片20的任意位置，只要能带动振动膜片20随之移动即可，不以图示位置为限。图1-3所示实施例中，连接膜片50呈平面状，垂直连接相邻的两个振动膜片20。图5-6所示为本发明扬声器的另一实施例，其连接膜片50a为曲面状，如半圆柱面状，平滑地连接相邻的两个振动膜片20。对应地，所述驱动器30a也为弧状结构，与连接膜片50a的外形相匹配。另外，在其它实施例中，所述驱动器30也可以嵌设于连接膜片50内，不以具体实施例为限。

如图3所示，按图示由左向右的方向，所述各个振动膜片20标示为第一振动膜片21、第二振动膜片22、第三振动膜片23、第四振动膜片24、第五振动膜片25、第六振动膜片26；所述各个连接膜片50标示为第一连接膜片51、第二连接膜片52、第三连接膜片53、第四连接膜片54、第五连接膜片55；所述各个驱动器30标示为第一驱动器31、第二驱动器32、第三驱动器33、第四连驱动器34、第五连驱动器35。所述第一、第二、第三、第四、第五驱动器31、32、33、34、35分别对应地设置于第一、第二、第三、第四、第五连接膜片51、52、53、54、55上。

所述第一振动膜片21与第二振动膜片22的后侧通过第一连接膜片51相连、第二振动膜片22与第三振动膜片23的前侧通过第二连接膜片52相连、第三振动膜片23与第四振动膜片24的后侧通过第三连接膜片53相连、第四振动膜片24与第五振动膜片25的前侧通过第四连接膜片54相连、第五振动膜片25与第六振动膜片26的后侧通过第五连接膜片55相连。如此，所述振动膜片20与连接膜片50整体呈来回弯折结构。

较佳地，所述驱动器30与连接膜片50为一体结构，通过半导体制程技术制成。采用半导体工艺逐层沉积薄膜，再利用化学方法刻蚀掉不需要的部分，形成所需要的形状。在成型后无需额外的组装，减少制程与成本。

应当理解地，上述实施例为本发明扬声器的较佳实施例，在其它实施例中，所述扬声器的各个振动膜片20也可以是单独成型然后按照设定的间隔组装在一起，各个振动膜片20的形状也不限于上述实施例的方形薄片，也可以有其它形状，如圆形、椭圆形、多边形等。另外，所述扬声器的各个驱动器30也可以是单独成型然后组装于振动膜片20之间。所述驱动器30为多个时，各个驱动器30之间可以是相串联，也可以是相并联，可以各自的控制器单独控制也可以由一个共同的控制器控制。

上述实施例中，所述振动膜片20在壳体10内是底面固定，即其中一个或多个振动膜片20的底面固定于壳体10的下侧面上，此时振动膜片20在驱动器30的作用下左右摆动，整体的共振频率高，可增加高频灵敏度。如，最左侧的振动膜片21或最右侧的振动膜片26的底面一体连接于壳体10的下侧面上，各个振动膜片21～26与壳体10的其它侧面，即前后左右四个侧面之间分别蚀刻出一定的间隙。在一些实施例中，也可以是中间某一振动膜片20一体连接壳体10的下侧面，或者也可以是多个或全部振动膜片20一体连接壳体10的下侧面。

或者，所述振动膜片20在壳体10内可以是侧面固定，即振动膜片21或最右侧的振动膜片26固定于壳体10的左侧面或右侧面上，此时振动膜片20整体的共振频率低，可增加低频灵敏度。如图7所示的实施例中，最左侧的振动膜片21为直接覆在所述壳体10的左侧面的内壁上，两者之间无间隙；最右侧的振动膜片26与壳体10的右侧面之间蚀刻出一定的间隙，同时振动膜片22～26与壳体10的前侧面、后侧面以及下侧面之间均蚀刻出一定的间隙，方便振动膜片20的移动。

本发明扬声器在使用时，控制器将交流电施加于各个驱动器30上，驱动器30通电后在其长度方向上形成伸缩移动，进而驱动与之相邻的振动膜片20左右移动，可以有两种不同的驱动方式，以下以振动膜片20左侧边，即振动膜片21固定为例进行说明：

第一种驱动方式，施加在所有驱动器30上的电压方向一致，从而振动膜片20所产生的移动方向相同。如在电讯号正周期内，各个驱动器30全部缩短，带动振动膜片22、23、24、25、26全部向左移动，使得振动膜片20之间的变形空间40减小，向出口12外挤压空气；反之，在电讯号负周期内，各个驱动器30全部伸长，振动膜片22、23、24、25、26全部向右移动，使得振动膜片20之间的变形空间40加大，通过出口12吸进空气。当然，也可以在电讯号正周期内驱动器30全部伸长，驱动振动膜片22、23、24、25、26右移吸进空气；在电讯号负周期内驱动器30全部缩短，驱动振动膜片22、23、24、25、26左移挤压空气。可通过例如控制器调整电压大小的方式使得各个振动膜片20的绝对速度不同但每个振动膜片20相对于相邻的振动膜片20的相对运动速度相等从而使得每个变形空间的变形量相等；当然，每个振动膜片20相对于相邻的振动膜片20的相对运动速度也可以不相等，这样每个变形空间的变形量也可以不相等。

第二种驱动方式，施加在相邻的驱动器30的电压方向相反，从而相邻的振动膜片20所产生的移动方向相反。

如，在电讯号正周期内，第一、第三、第五驱动器31、33、35均伸长，同时第二、第四驱动器32、34均缩短，使得第三、第五振动膜片23、25向左移动，第二、第四、第六振动膜片22、24、26向右移动，如此第一、第二振动膜片21、22之间的变形空间40增大吸进空气，第二、第三振动膜片22、23之间的变形空间40减小挤压空气，第三、第四振动膜片23、24之间的变形空间40增大吸进空气，第四、第五振动膜片24、25之间的变形空间40减小挤压空气，第五、第六振动膜片25、26之间的变形空间40增大吸进空气。此种状态下，需要保证各个膜片20挤出的空气与吸进的空气的量不一致，如可以通过各个膜片20的间距设置不一致或各个驱动器30的伸缩幅度不一致来实现。

在电讯号负周期内，第一、第三、第五驱动器31、33、35均缩短，同时第二、第四驱动器32、34均伸长，使得第三、第五振动膜片23、25向右移动，第二、第四、第六振动膜片22、24、26向左移动，如此第一、第二振动膜片21、22之间的变形空间40减小挤压空气，第二、第三振动膜片22、23之间的变形空间40增大吸进空气，第三、第四振动膜片23、24之间的变形空间40减小挤压空气，第四、第五振动膜片24、25之间的变形空间40增大吸进空气，第五、第六振动膜片25、26之间的变形空间40减小挤压空气。此种状态下，同样需要保证各个膜片20挤出的空气与吸进的空气的量不一致。

本发明扬声器的驱动器30在通电时的伸缩移动驱动振动膜片20在平行于壳体10的出口面的方向上移动，使振动膜片20之间的变形空间40增大或减小，挤压/吸进空气以产生声音，可以不受半导体制程的影响，保证振动膜片20具有足够的运动空间，且使得空气单一面进出，有效提升扬声器的灵敏度。应当理解地，本发明文中对于方向，即上下左右前后的描述是以图示方向为例，方便理解本发明，所述扬声器的具体应用中，其摆放的方位并不以具体实施例为限。

需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种扬声器，包括壳体、设置于所述壳体内的振动膜片以及驱动所述振动膜片运动的驱动器，其特征在于：

所述壳体具有一面出口面、其它面封闭；

所述振动膜片为至少两个，垂直于所述壳体的出口面设置并沿平行于所述壳体的出口面的方向间隔排布，相邻的振动膜片之间形成变形空间，所述变形空间与所述壳体的出口面的出口相连通，相邻的振动膜片之间一体连接有连接膜片，所述连接膜片垂直于所述壳体的出口面设置；

所述驱动器设置于所述连接膜片上并位于相邻的两个振动膜片之间，驱动器伸缩运动驱动与之相邻的两个振动膜片沿平行于所述壳体的出口面的方向相对运动，驱动器缩短时驱动与之相邻的振动膜片相靠近使变形空间减小并朝向所述出口挤压空气，驱动器伸长时驱动与之相邻的振动膜片相远离使变形空间增大并由出口吸进空气。

2.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述振动膜片的排布方向以及振动膜片相对运动的方向均为所述振动膜片的中心轴线方向。

3.如权利要求2所述的扬声器，其特征在于，所述壳体为长方体状，所述振动膜片平行于壳体的其中两个相对侧面，所述连接膜片平行于壳体的另外两个相对侧面，所述出口面为壳体的其余两个侧面的其中一个侧面。

4.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述驱动器一体连接于所述连接膜片上并位于壳体的出口处。

5.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述振动膜片至少为三个且为一体结构，每两个相邻的振动膜片之间一体连接有一个所述连接膜片，所述振动膜片与连接膜片交替设置且整体呈来回弯折结构，与同一振动膜片连接的两个连接膜片分别连接于振动膜片的相对的两侧。

6.如权利要求5所述的扬声器，其特征在于，连接膜片为平面状，垂直连接相邻的振动膜片；或者所述连接膜片为曲面状，平滑地连接相邻的振动膜片。

7.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述至少两个振动膜片中，沿其排布方向位于最外侧的其中一个振动膜片一体覆在所述壳体面向该其中一个振动膜片的侧面上，其它的振动膜片与所述壳体的各个侧面相间隔。

8.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述至少两个振动膜片中，至少其中一个振动膜片远离出口面的一端一体连接于所述壳体上。

9.如权利要求1-8任一项所述的扬声器，其特征在于，所述驱动器为压电驱动器，通电时产生伸缩运动从而驱动与之相邻的振动膜片相对运动。

10.一种扬声器，包括带腔体的壳体、设置于所述腔体内的振动膜片以及用于驱动所述振动膜片运动的驱动器，其特征在于：所述壳体具有一面出口面、其它面封闭，所述出口面设有与所述腔体连通的出口，所述振动膜片至少为两个且间隔排布，相邻的振动膜片之间一体连接于有连接膜片，所述连接膜片和所述振动膜片均垂直于所述壳体的出口设置，相邻的振动膜片之间形成变形空间，所述变形空间与所述壳体的出口相连通；所述驱动器至少为一个，每一驱动器设置于其中一所述连接膜片上或连接膜片内，位于相邻的两个振动膜片之间且驱动与之相邻的两个振动膜片在平行于所述壳体的出口方向上相对运动，相邻的两个振动膜片相靠近时使变形空间减小并朝向所述出口挤压空气，相邻的两个振动膜片相远离时使变形空间增大并由出口吸进空气。

11.如权利要求10所述的扬声器，其特征在于，所述驱动器为压电驱动器，通电时产生伸缩运动从而驱动与之相邻的两个振动膜片相对运动。

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