CN115646792A - 振动装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动装置及电子设备。其中，振动装置包括：金属件、第一压电件、第二压电件、永磁体、电磁体、控制模块。控制模块生成第一控制信号、第二控制信号，第一压电件根据第一控制信号进行收缩操作，第二压电件根据第一控制信号进行伸张操作，以使金属件朝第一方向弯曲；第一压电件根据第二控制信号进行伸张操作，第二压电件根据第二控制信号进行收缩操作，以此控制金属件朝第二方向弯曲。控制模块还生成电磁控制信号，电磁体根据电磁控制信号生成电磁场，永磁体根据该电磁场控制金属件的弯曲程度，从而实现振幅的提高。本实施例的振动装置能够可控的提高振幅，从而使金属件能够应用于振幅和力需求大的电子设备。

Description

振动装置及电子设备

技术领域

本发明涉及振动应用技术领域，尤其是涉及一种振动装置及电子设备。

背景技术

目前，压电材料为在受到压力作用时两端产生电压的晶体材料，对应的，压电材料在电场中发生极化时会发生形变。压电振子由压电材料形成，且广泛应用于体积小、无需大振幅的精密器件。

相关技术中，如压电扬声器、压电骨传导耳机、压电助听器、压电触觉感受器等电子设备需要振动装置的振幅和力大。然而，上述压电振子的振幅无法满足上述电子设备的振幅需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种振动装置，能够提高压电振子的振幅，从而使金属件能够应用于振幅和力需求大的电子设备。

本发明还提出一种具有上述振动装置的电子设备。

根据本发明的第一方面实施例的振动装置，包括：

金属件；

第一压电件，所述第一压电件设置于所述金属件的第一侧面；

第二压电件，所述第二压电件设置于所述金属件的第二侧面；其中，所述第二侧面为所述金属件远离所述第一压电件的一侧面；

永磁体，所述永磁体设置于所述金属件上；

电磁体，所述电磁体与所述永磁体相对设置；

控制模块，所述控制模块用于分别与所述金属件、所述第一压电件、所述第二压电件、所述电磁体电连接，所述控制模块用于交替生成第一信号和第二信号，其中，所述第一信号包括第一控制信号和电磁控制信号，所述第二信号包括第二控制信号和所述电磁控制信号；其中，所述第一控制信号的极性与所述第二控制信号的极性相反；

其中，第一压电件用于根据第一控制信号进行收缩操作，第二压电件用于根据第一控制信号进行伸张操作，以使所述金属件的朝第一方向弯曲；第一压电件用于根据第二控制信号进行伸张操作，第二压电件用于根据第二控制信号进行收缩操作，以使所述金属件的一端朝第二方向弯曲；

所述电磁体用于根据所述电磁控制信号生成电磁场，所述永磁体用于根据所述电磁场控制所述金属件的弯曲程度。

根据本发明实施例的振动装置，至少具有如下有益效果：控制模块生成第一控制信号，第一压电件根据第一控制信号进行收缩操作，第二压电件根据第一控制信号进行伸张操作，以使金属件朝第一方向弯曲。控制模块还生成第二控制信号，第一压电件根据第二控制信号进行伸张操作，第二压电件根据第二控制信号进行收缩操作，以此控制金属件朝第二方向弯曲。控制模块还生成电磁控制信号，电磁体根据电磁控制信号生成电磁场，永磁体根据该电磁场控制金属件的弯曲程度。控制模块对电磁体通以同频率的交流信号后，在金属件的一端下压时，电磁体对该金属件的一端施加吸力，使得下压的程度更深；在金属件的一端上翘时，电磁体对该金属件的一端施加斥力，使得金属件的一端上翘的程度更大，以此实现振幅的提高。本实施例的振动装置能够可控的提高振幅，从而使金属件能够应用于振幅和力需求大的电子设备。同时，本实施例的振动装置通过压电致动、电磁致动结合，降低了振动装置的能量损耗。

根据本发明的一些实施例，所述振动装置还包括：

振幅检测模块，所述振幅检测模块用于与所述金属件连接，所述振幅检测模块用于检测所述金属件的振幅；

滤波模块，所述滤波模块用于分别与所述控制模块、所述电磁体、所述振幅检测模块电连接，所述滤波模块用于根据所述振幅控制所述电磁控制信号的电压。

根据本发明的一些实施例，所述滤波模块包括：

滤波器，所述滤波器用于分别与所述控制模块、所述振幅检测模块电连接，所述滤波器用于根据所述振幅对所述电磁控制信号进行滤波操作；

放大器，所述放大器用于分别与所述滤波器、所述振幅检测模块、所述电磁体电连接，所述放大器用于根据所述振幅控制所述电磁控制信号的电压。

根据本发明的一些实施例，所述控制模块包括：第一端口、第二端口；其中，所述第一端口用于分别与所述第一压电件、所述第二压电件电连接，所述第二端口用于与所述金属件电连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一压电件、所述第二压电件均包括：

两个极体，两个所述极体均设有固定部，两个所述极体通过所述固定部相互连接，其中一个所述极体用于与所述控制模块电连接，另一个所述极体用于与所述金属件的一侧连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一压电件的材料和所述第二压电件的材料均为无铅压电陶瓷。

根据本发明的一些实施例，所述振动装置还包括：

第一支架，所述第一支架设置于所述金属件的一端；其中，所述永磁体设置于所述金属件的另一端。

根据本发明的一些实施例，所述振动装置还包括：

第二支架，所述第二支架设置于所述金属件的中间；其中，所述永磁体设置于所述金属件的周向上。

根据本发明的第二方面实施例的电子设备，包括：

根据本发明上述第一方面实施例的振动装置。

根据本发明实施例的电子设备，至少具有如下有益效果：该电子设备通过采用上述振动装置，提高了压电振子的振幅，从而使金属件能够应用于振幅和力需求大的电子设备。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明振动装置的一具体实施例的示意图；

图2为本发明金属件、第一压电件、第二压电件的一具体实施例的结构示意图；

图3为本发明第一压电件或第二压电件的一具体实施例的结构示意图；

图4为本发明振动装置的另一具体实施例的示意图。

附图标记：

金属件100、第一压电件200、第二压电件300、永磁体400、电磁体500、控制模块600、第一支架700、第二支架800。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

目前，压电材料为在受到压力作用时两端产生电压的晶体材料，对应的，压电材料在电场中发生极化时会发生形变。压电振子由压电材料形成，且广泛应用于体积小、无需大振幅的精密器件。

相关技术中，如压电扬声器、压电骨传导耳机、压电助听器、压电触觉感受器等电子设备需要振动装置的振幅和力大。然而，上述压电振子的振幅无法满足上述电子设备的振幅需求。

如图1所示，本发明实施例提供了一种振动装置，该振动装置包括：金属件100、第一压电件200、第二压电件300永磁体400、电磁体500、控制模块600。第一压电件200设置于金属件100的第一侧面；第二压电件300设置于金属件100的第二侧面，其中，第二侧面为金属件100远离第一压电件200的一侧面；永磁体400设置于金属件100的一端连接；电磁体500与永磁体400相对设置；控制模块600用于分别与金属件100、第一压电件200、第二压电件300、电磁体500电连接，控制模块600用于交替生成第一信号和第二信号，第一信号包括第一控制信号、电磁控制信号，第二信号包括第二控制信号、电磁控制信号；其中，第一控制信号的极性与第二控制信号的极性相反；第一压电件200用于根据第一控制信号进行收缩操作，第二压电件300用于根据第一控制信号进行伸张操作，以使金属件100的朝第一方向弯曲；第一压电件200用于根据第二控制信号进行伸张操作，第二压电件300用于根据第二控制信号进行收缩操作，以使金属件100的一端朝第二方向弯曲；电磁体500用于根据电磁控制信号生成电磁场，永磁体400用于根据电磁场控制金属件100的弯曲程度。

具体地，参照图1，第一压电件200设置于金属件100的上方，第一压电件200的下表面与金属件100的上表面贴合。第二压电件300设置于金属件100的下方，第二压电件300的上表面与金属件100的下表面贴合。其中，第一压电件200和第二压电件300的材料、结构、规格均相同。控制模块600分别与金属件100、第一压电件200、第二压电件300、电磁体500与电磁体500电连接。控制模块600生成第一信号和第二信号，其中，第一信号包括第一控制信号、电磁控制信号，第二信号包括第二控制信号、电磁控制信号，第一控制信号的极性与第二控制信号的极性相反。在控制模块600生成第一控制信号时，第一压电件200接收到第一控制信号后进行收缩操作，第二压电件300接收到第一控制信号后进行伸张操作；在控制模块600生成第二控制信号时，第一压电件200接收到第二控制信号后进行伸张操作，第二压电件300接收到第二控制信号后进行收缩操作。参照图2，当第一压电件200收缩、第二压电件300伸张时，金属件100的中间部分向下弯曲，即金属件100的两端均向上弯曲。对应地，当第一压电件200伸张、第二压电件300收缩时，金属件100的中间部分向上弯曲，即金属件100的两端均向下弯曲。控制模块600交替通过生成第一信号和第二信号，使第一压电件200、第二压电件300带动金属件100进行弯曲运动，以此实现金属件100的振动。

参照图1，永磁体400设置于金属件100的右端，电磁体500设置于永磁体400的正下方。控制模块600与电磁体500电连接，控制模块600生成电磁控制信号，电磁体500接收该电磁控制信号后产生电磁场。在金属件100与永磁体400连接的一端向上弯曲(即控制模块600生成第一控制信号)时，电磁体500产生的磁场使永磁体400受到向上的斥力，从而使金属件100的一端向上弯曲的程度增大；在金属件100与永磁体400连接的一端向下弯曲(即控制模块600生成第二控制信号)时，电磁体500产生的磁场使永磁体400受到向下的吸力，从而使金属件100的一端向下弯曲的程度增大。永磁体400根据磁场的方向进行向上运动或向下运动，以此控制金属件100与永磁体400连接的一端弯曲的程度。由于金属件100振动的幅度取决于金属件100的弯曲程度，因此可以通过上述方式提高金属件100的振幅。

根据本发明实施例的振动装置，通过控制模块600生成电磁控制信号，电磁体500根据电磁控制信号生成电磁场，永磁体400根据该电磁场控制金属件100的弯曲程度，从而实现振幅的提高。本实施例的振动装置能够可控的提高振幅，从而使金属件100能够应用于振幅和力需求大的电子设备。同时，本实施例的振动装置通过压电致动、电磁致动结合，降低了振动装置的能量损耗。

在本发明的一些具体实施例中，振动装置还包括：振幅检测模块、滤波模块。振幅检测模块用于与金属件100连接，振幅检测模块用于检测金属件100的振幅；滤波模块用于分别与控制模块600、电磁体500、振幅检测模块电连接，滤波模块用于根据振幅控制电磁控制信号的电压。

具体地，振幅检测模块与金属件100连接，振幅检测模块可以选择为振幅传感器。振幅检测模块能够检测金属件100振动时的振幅，并由滤波模块接收振幅检测模块检测的振幅数据。其中，振幅检测模块与金属件100具体的连接方式可以根据实际需求进行调整。当振幅数据表示金属件100处于谐振时，第一压电件200和第二压电件300的电功率输出较大，此时滤波模块降低电磁控制信号的电压，以降低电磁体500的电功率，从而使整个振动装置维持低功耗。当振幅数据表示金属件100处于非有效振动时，滤波模块增加电磁控制信号的电压，以加大电磁体500的电功率，从而控制金属件100的振动频段更平滑。

在本发明的一些具体实施例中，滤波模块包括：滤波器、放大器。滤波器用于分别与控制模块600、振幅检测模块电连接，滤波器用于根据振幅对电磁控制信号进行滤波操作；放大器用于分别与滤波器、振幅检测模块、电磁体500电连接，放大器用于根据振幅控制电磁控制信号的电压。

具体地，滤波器与控制模块600电连接，滤波器接收电磁控制信号后筛选电磁控制信号的特定频带，以实现对电磁控制信号的滤波作用。放大器与滤波器电连接，放大器接收完成滤波操作后的电磁控制信号，并由滤波模块接收振幅检测模块检测的振幅数据。当振幅数据表示金属件100处于谐振时，第一压电件200和第二压电件300的电功率输出较大，此时放大器降低电磁控制信号的电压，以降低电磁体500的电功率，从而使整个振动装置维持低功耗。当振幅数据表示金属件100处于非有效振动时，放大器增加电磁控制信号的电压，以加大电磁体500的电功率，从而控制金属件100的振动频段更平滑。

如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，控制模块包括：第一端口、第二端口。第一端口用于分别与第一压电件200、第二压电件300电连接，第二端口用于与金属件100电连接。

具体地，控制模块600包括第一端口和第二端口，第一压电件200、第二压电件300均与第一端口电连接，金属件100与第二端口电连接。例如，控制模块600生成第一控制信号时，第一端口为正极端口，第二端口为负极端口；控制模块600生成第二控制信号时，第一端口为负极端口，第二端口为正极端口。参照图1，控制模块600的第一端口分别与第一压电件200、第二压电件300，第一压电件200的下表面与金属件100的上表面连接，第二压电件300的上表面与金属件100的下表面连接，金属件100再与控制模块600的第二端口电连接，以此形成一个电流回路。

如图3所示，在本发明的一些具体实施例中，第一压电件200、第二压电件300均包括：两个极体。两个极体均设有固定部，两个极体通过固定部相互连接，其中一个极体与控制模块600电连接，另一个极体用于与金属件100的一侧连接。

具体地，其中一个极体与控制模块600的第一端口电连接，另一个极体用于与金属件100的一侧连接，控制模块600的第二端口与金属件100电连接。例如，控制模块600生成第一控制信号时，第一端口为正极端口，第二端口为负极端口；控制模块600生成第二控制信号时，第一端口为负极端口，第二端口为正极端口。例如参照图1、图3，图3中第一压电件200的极体A的下表面与图1中金属件100的上表面连接，金属件100与控制模块600的第二端口电连接，第一压电件200的极体B与控制模块600的第一端口电连接，以此形成一个电流回路；对应地，图3中第二压电件300的极体A的下表面与图1中金属件100的下表面连接，金属件100与控制模块600的第二端口电连接，第二压电件300的极体B与控制模块600的第一端口电连接，以此形成另一个电流回路。在控制模块600生成第一控制信号时，第一压电件200进行收缩操作，第二压电件300进行伸张操作；在控制模块600生成第二控制信号时，第一压电件200进行伸张操作，第二压电件300进行收缩操作。参照图3，极体A和极体B的固定部均可以设置为叉指结构，该固定部由多个压电材料层依次平行设置构成，相邻的两个压电材料层之间设有间隙，另一极体的固定部能够插入该间隙，以使两个极体相互稳定连接。同时，由于极体中设有多个压电材料层，在压电件的厚度相同时，多层压电材料的压电件的形变量比单层压电材料的形变量大，从而提高了金属件100的弯曲程度，进而提高了金属件100的振幅。

在本发明的一些具体实施例中，第一压电件200的材料和第二压电件300的材料均为无铅压电陶瓷。

具体地，第一压电件200的材料和第二压电件300的材料均为无铅压电陶瓷，压电件采用无铅压电陶瓷能够提高产品使用的安全性。

如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，振动装置还包括：第一支架700。第一支架700设置于金属件100的一端；其中，永磁体400设置于金属件100的另一端。

具体地，参照图1，第一支架700设置于金属件100的左端，永磁体400设置于金属件100的右端。由于金属件100的左端固定于第一支架700，使得金属件100的右端能够发生向上或向下的弯曲，从而实现金属件100的振动。

如图4所示，在本发明的一些具体实施例中，振动装置还包括：第二支架800。第二支架800设置于金属件100的中间；其中，永磁体400设置于金属件100的周向上。

具体地，参照图4，金属件100可以设置为圆盘型，第二支架800的下端与金属件100上表面的中心连接，永磁体400设置于金属件100上表面的周向上，第一压电件设置于金属件100的上表面(图中未示出)，第二压电件设置于金属件100的下表面(图中未示出)，第一压电件与第二压电件相对设置。其中，第一压电件与永磁体400之间存在间隙，即第一压电件不与永磁体400接触，同时第一压电件和第二压电件的材料、结构、规格均相同。在控制模块600生成第一控制信号时，第一压电件进行收缩操作，第二压电件进行伸张操作，使得金属件100的中间部分向下凹陷，金属件100的周向向上弯曲；在控制模块600生成第二控制信号时，第一压电件进行伸张操作，第二压电件进行收缩操作，使得金属件100的中间部分向上凸起，金属件100的周向向下弯曲。金属件100通过第一压电件、第二压电件的运动实现振动。第二支架800的上端与电磁体500连接，电磁体500可以设置为圆盘型。当电磁体500产生电磁场时，永磁体400受磁力影响带动金属件100的周向部分对应向上或向下弯曲，以此控制金属件100与永磁体400连接的一端弯曲的程度。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括如上述任一实施例所描述的振动装置。

具体地，电子设备可以选择为压电扬声器、压电骨传导耳机、压电助听器、压电触觉感受器等。上述电子设备中包括振动装置，通过振动装置的振动效果实现电子设备对应的功能。例如，压电扬声器、压电骨传导耳机、压电助听器均采用振动装置的振动以实现声音的生成。

可见，上述振动装置实施例中的内容均适用于本电子设备实施例中，本电子设备实施例所具体实现的功能与上述振动装置实施例相同，并且达到的有益效果与上述振动装置实施例所达到的有益效果也相同。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (9)

1.振动装置，其特征在于，包括：

金属件；

第一压电件，所述第一压电件设置于所述金属件的第一侧面；

第二压电件，所述第二压电件设置于所述金属件的第二侧面；其中，所述第二侧面为所述金属件远离所述第一压电件的一侧面；

永磁体，所述永磁体设置于所述金属件上；

电磁体，所述电磁体与所述永磁体相对设置；

控制模块，所述控制模块用于分别与所述金属件、所述第一压电件、所述第二压电件、所述电磁体电连接，所述控制模块用于交替生成第一信号和第二信号，其中，所述第一信号包括第一控制信号和电磁控制信号，所述第二信号包括第二控制信号和所述电磁控制信号；其中，所述第一控制信号的极性与所述第二控制信号的极性相反；

其中，第一压电件用于根据第一控制信号进行收缩操作，第二压电件用于根据第一控制信号进行伸张操作，以使所述金属件的朝第一方向弯曲；第一压电件用于根据第二控制信号进行伸张操作，第二压电件用于根据第二控制信号进行收缩操作，以使所述金属件的一端朝第二方向弯曲；

所述电磁体用于根据所述电磁控制信号生成电磁场，所述永磁体用于根据所述电磁场控制所述金属件的弯曲程度。

2.根据权利要求1所述的振动装置，其特征在于，还包括：

振幅检测模块，所述振幅检测模块用于与所述金属件连接，所述振幅检测模块用于检测所述金属件的振幅；

滤波模块，所述滤波模块用于分别与所述控制模块、所述电磁体、所述振幅检测模块电连接，所述滤波模块用于根据所述振幅控制所述电磁控制信号的电压。

3.根据权利要求2所述的振动装置，其特征在于，所述滤波模块包括：

滤波器，所述滤波器用于分别与所述控制模块、所述振幅检测模块电连接，所述滤波器用于根据所述振幅对所述电磁控制信号进行滤波操作；

放大器，所述放大器用于分别与所述滤波器、所述振幅检测模块、所述电磁体电连接，所述放大器用于根据所述振幅控制所述电磁控制信号的电压。

4.根据权利要求1至3任一项所述的振动装置，其特征在于，所述控制模块包括：第一端口、第二端口；其中，所述第一端口用于分别与所述第一压电件、所述第二压电件电连接，所述第二端口用于与所述金属件电连接。

5.根据权利要求4所述的振动装置，其特征在于，所述第一压电件、所述第二压电件均包括：

两个极体，两个所述极体均设有固定部，两个所述极体通过所述固定部相互连接，其中一个所述极体用于与所述控制模块电连接，另一个所述极体用于与所述金属件的一侧连接。

6.根据权利要求5所述的振动装置，其特征在于，所述第一压电件的材料和所述第二压电件的材料均为无铅压电陶瓷。

7.根据权利要求1至3任一项所述的振动装置，其特征在于，还包括：

第一支架，所述第一支架设置于所述金属件的一端；其中，所述永磁体设置于所述金属件的另一端。

8.根据权利要求1至3任一项所述的振动装置，其特征在于，还包括：

第二支架，所述第二支架设置于所述金属件的中间；其中，所述永磁体设置于所述金属件的周向上。

9.电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至7任一项所述的振动装置。

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