CN201718027U - 一种压电平板扬声器用的柔性配重结构 - Google Patents

一种压电平板扬声器用的柔性配重结构 Download PDF

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本实用新型属于压电平板扬声器技术领域,特别涉及一种优化压电平板扬声器振动模态及其听感的柔性配重结构。在压电陶瓷片或振膜表面上粘接柔性配重,该柔性配重包括刚度隔离体、刚度隔离体上表面的质量体以及刚度隔离体下表面的粘着体。柔性配重结构可以有效抑制配重结构的刚度对压电平板扬声器振动体的不良影响。经过优化后的粘着于压电平板扬声器振动体特定位置的柔性配重结构可以有效调整优化振动体的振动模式,进而大大改善听感,降低失真。

Description

一种压电平板扬声器用的柔性配重结构
技术领域
[0001] 本新型属于压电平板扬声器技术领域,特别涉及一种优化压电平板扬声器振动模 态及其听感的柔性配重结构。
背景技术
[0002] 扬声器是一种电-力_声换能器,它是音响设备中的重要元件。扬声器在人们平 时的日常生活中广泛被使用,带来了很多的便利,汽车、广播、电视、音箱、手机、MP4、电脑等 电子产品领域中,扬声器的应用几乎随处可见。扬声器的种类很多,按其能量转换原理可分 为电动式(即动圈式)、静电式(即电容式)、电磁式(即舌簧式)、压电式等几种;按频率 范围可分为低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器,其中动圈式扬声器应用最为广泛。而压 电扬声器因其小、薄、轻的特点,在当今器件小型化的趋势下,具有极其光明的前景与未来。
[0003] 目前大多数压电扬声器的振动发声部分的基本原理为:电极接通交流电,由于逆 压电效应,压电陶瓷片产生振动,使金属振膜发生弯曲变形,从而产生振动,进而推动空气 振动,产生声压,发出声音。
[0004] 与传统的动圈扬声器相比,压电扬声器具有无磁场辐射、超薄、超轻、功耗低等优
点ο
[0005] 在相比于传统扬声器具备很大优势的同时,普通压电扬声器也存在一些缺点,这 主要表现在音质上较差。研究表明,大多数音质好的扬声器,其频率响应曲线是平坦的。而 传统的压电扬声器的第一阶谐振频率(频率响应曲线的一个峰对应的频率)一般较高,低 频特性稍差,即低音重放效果略差。第一阶谐振频率主要跟压电陶瓷片、基膜、被膜的外形 尺寸和具体的约束方式相关。另外传统的压电扬声器在中频带一般有较深的谷,从而造成 失真大、音质差。由于典型的20X20规格的压电扬声器频响曲线如附图1所示,可以看出 曲线在5. 5kHz左右有一明显的深谷即中频谷,而大多数动圈式扬声器没有类似的明显的 中频谷。一般来说,第一阶谐振频率可以通过优化材料、尺寸、边界条件等方法予以调整,从 而拓展低频带宽,改善低频特性。而中频谷的改善一般有两种,要么将中频谷后移到所关 心的声音频带之外(例如IOkHz以上),要么在当前频率上减小乃至消除中频谷。将中频 谷后移往往要从结构、尺寸等方面入手,而结构、尺寸等参数对扬声器性能的影响是多方面 的,在将中频谷推后的同时很难照顾到其它已经调整好的性能指标,常常要打破已有的设 计,而且单纯将中频谷后推几千赫兹就很困难。而在当前频率上减小乃至消除中频谷方面, 业界一直没有简单通用的方法,成为制约压电扬声器推广应用的一个难题和瓶颈。由于人 耳对中频段的声音比较敏感,减小压电扬声器的中频谷失真成为器件设计的极为关键的技 术。解决以上问题的相关技术也成为各企业重点保护的专利内容。
[0006] 一般认为中频谷产生的原因是在扬声器的振膜在中频某些频段上产生特殊的振 动模态,振膜不同部分的振动在远场轴线上测试点处产生相位相反的振动,因而引起声波 干涉而相互抵消,从而出现声辐射的谷点。通过改善振膜在中频带的模态可以减小乃至消 除中频谷。振动模态往往跟振膜的质量分布密切相关,改变压电平板扬声器振动体特定位置的质量分布能达到改善压电振子振动模态,耦合压电扬声器峰和谷对应的模态,减小乃 至消除中频带的峰和谷的目的。为了达到这一目的,精拓丽音科技(北京)有限公司已经 提出了一种配重结构用于压电平板扬声器的优化。
[0007] 但是,为了保持压电平板扬声器超薄的特点,目前的配重结构往往采用铜、铁等高 密度的金属材料以使配重结构不至过厚。但是这类金属材料往往同时具有较大的刚度,从 而改变压电平板扬声器振动体的刚度,而一般刚度和质量对某个特定振动模态的谐振峰的 位置具有相反的影响,所以现有的配重结构不能很好的起到耦合压电平板扬声器的峰谷模 态的效果,故而对声输出的优化效果有限。
发明内容
[0008] 本新型的目的是鉴于已有技术的不足,针对性地提出一种添加了刚度隔离体
[0009] 的应用于压电平板扬声器的配重结构,可明显改善压电扬声器在特定频段的声输
[0010] 出波动及失真,使扬声器的综合性能得到极大提高。
[0011] 本新型采用的技术方案为:该压电扬声器的结构包括振膜,粘结在振膜上的压电 陶瓷片,压电陶瓷片表面的电极,用来约束振膜的边框。所述压电陶瓷片或振膜表面上粘结 有多个柔性配重;根据模态优化需要,所述柔性配重位于压电陶瓷片或振膜上、关于压电陶 瓷片或振膜的几何中心对称的位置;该柔性配重包括刚度隔离体、质量体以及粘着体,使质 量体部分与压电平板扬声器的振动体通过间接方式柔性粘结在一起;所述配重使压电扬声 器的频响曲线的中频段的平整度得到极大改善,中频段的失真可以大幅较低。
[0012] 所述柔性配重特别位于压电陶瓷片或振膜表面的靠近边角或边沿处。
[0013] 所述柔性配重可与边框粘结在一起。
[0014] 所述柔性配重为长方体块、圆柱块、圆管块、圆环、多边体环或多边形块结构。
[0015] 所述柔性配重的质量体与刚度隔离体相互关系为层状粘结或均勻混合粘结。
[0016] 所述压电陶瓷片或振膜仅在任意一面粘结柔性配重,或双面均粘结柔性配重。
[0017] 所述柔性配重的质量体采用的材料包括铁、铜在内的金属材料,玻璃、硅、固态无 机化合物在内的无机非金属材料,或以上材料的混合材料。
[0018] 所述柔性配重的刚度隔离体采用的材料包括泡棉、硅胶、K胶、阻尼胶、环氧树脂, 或以上材料的混合材料。
[0019] 所述柔性配重采用手工按压方式添加或点胶固化方式添加。
[0020] 本新型的有益效果为:通过在压电平板扬声器特定位置引入柔性配重结构,较引 入仅有质量体的刚性配重更加有效避免了中频段声辐射在空间的相位抵消,使压电扬声器 的声压级曲线平整度得到更大改善,使传统压电扬声器在中频段声压级显著降低的现象得 到进一步抑制。通过对柔性配重块的形状和位置及质量块质量的调整,中频段的失真可以 大大降低。总体上看,通过引入柔性配重块,可以在保持压电平板扬声器超薄优势的前提下 将传统压电平板扬声器的音质提升到动圈式扬声器的水平。本新型加配重块的压电扬声器 其结构具有创新性、且成本低、性能优异,极具市场竞争力。
附图说明
[0021] 图1为典型的压电扬声器频响曲线图;[0022] 图2为现有压电扬声器的发声部分结构示意图;
[0023] 图3为本新型实施例1的结构示意图;
[0024] 图4为本新型实施例1与传统压电平板扬声器频响曲线的对比图;
[0025] 图5为本新型实施例2的结构示意图;
[0026] 图6为本新型实施例2与传统压电平板扬声器频响曲线的对比图;
[0027] 图中标号:
[0028] 1-电极;2-压电陶瓷片;3-振膜;4-背膜;5-边框;6_柔性电路板;7_质量体; 8-刚度隔离体;9-粘着体。
具体实施方式
[0029] 本新型提供了一种压电平板扬声器用的柔性配重结构,下面结合附图和具体实施 方式对本新型做进一步说明。
[0030] 压电扬声器的金属振膜的振动变形通常是由于压电陶瓷在振膜平面内的伸缩运 动引起的。附图2为现有压电扬声器的发声部分结构示意图,压电扬声器的电极1位于压 电陶瓷片2的上下表面,极化方向垂直于振膜3平面。以下各个实施例中,电极材料均为银 或者银钯合金等导电金属。
[0031] 实施例1
[0032] 附图3为本新型实施例1的结构示意图。电极1分为正电极和负电极,分布于压电 陶瓷片2的上表面和下表面,压电陶瓷片2粘贴于振膜3上,并用边框4来约束和固定振膜 3。柔性电路板6将正电极和负电极引至边框5上相应焊点便于连接外电路。在压电陶瓷片 2的上表面四个边角处分布有四个圆形柔性配重,对称于压电陶瓷片的面内几何中心。考虑 到薄型化的要求,柔性配重中质量体7的材质为铜。刚度隔离体8通过粘着体9将质量体 7与压电陶瓷片2粘结在一起。刚度隔离体8可以减小或抑制较硬的质量体7对压电平板 扬声器振动体刚度的影响。刚度隔离体的材质为泡棉、硅胶、K胶、阻尼胶、环氧树脂等,优 先选用刚度小、与质量体相容性好的材料。附图4为本新型实施例1与传统压电平板扬声 器频响曲线的对比图,两条粗线为本实施例数据曲线,两条细线为传统扬声器曲线。从图中 可以看出,当采用实施例1中的柔性配重后,压电平板扬声器的失真情况得到极大改善,频 响曲线在中频处的波动得到有效抑制。
[0033] 实施例2
[0034] 附图5为本新型实施例2的结构示意图。电极1分为正电极和负电极,分布于压 电陶瓷片2的上表面和下表面,压电陶瓷片2粘贴于振膜3上,并用边框4来约束和固定振 膜3。柔性电路板6将正电极和负电极引至边框5上相应焊点便于连接外电路。在压电陶 瓷片2的上表面四个边角处分布有四个条形柔性配重,柔性配重与边框5有粘结,且对称于 压电陶瓷片的面内几何中心。考虑到薄型化的要求,柔性配重中质量体7为粉末状,材质 为铁、铜等金属材料或者玻璃、硅等无机非金属材料。刚度隔离体8兼有粘着体9的效果, 它将质量体7与压电陶瓷片2粘结在一起。刚度隔离体8可以减小或抑制较硬的质量体7 对压电平板扬声器振动体刚度的影响,同时粉末状的质量体7本身刚度大大降低。刚度隔 离体8的材质为硅胶、K胶、阻尼胶、环氧树脂等,优先选用刚度小、与质量体相容性好、粘结 强度高的材料。质量体7与胶类刚度隔离体8的配比为3g〜5g/lml。这种柔性配重结构可直接通过点胶机粘着于压电平板扬声器上,有利于自动化生产。附图5为本新型实施例 2与传统压电平板扬声器频响曲线的对比图,两条细线为本实施例数据曲线,两条粗线为传 统扬声器曲线。从图中可以看出,当采用实施例2中的柔性配重后,压电平板扬声器的失真 情况得到极大改善,频响曲线在中频处的波动得到有效抑制。
[0035] 以上只是本新型的几个较优的实施例,本领域技术人员可在权利要求规定的范围 内作出任意修改。

Claims (8)

  1. 一种压电平板扬声器用的柔性配重结构,其特征在于,在压电陶瓷片(2)或振膜(3)表面上关于几何中心对称的位置粘接柔性配重,该柔性配重包括刚度隔离体(8)、质量体(7)以及粘着体(9),所述柔性配重的质量体(7)与刚度隔离体(8)相互关系为层状粘结或均匀混合粘结。
  2. 2.根据权利要求1所述的一种压电平板扬声器用的柔性配重结构,其特征在于,所述 柔性配重位于压电陶瓷片(2)或振膜(3)表面靠近边角或边沿处。
  3. 3.根据权利要求1所述的一种压电平板扬声器用的柔性配重结构,其特征在于,所述 柔性配重与边框(5)粘结在一起。
  4. 4.根据权利要求1所述的一种压电平板扬声器用的柔性配重结构,其特征在于,所述 柔性配重为长方体块、圆柱块、圆管块、圆环、多边体环或多边形块结构。
  5. 5.根据权利要求1所述的一种压电平板扬声器用的柔性配重结构,其特征在于,所述 柔性配重块粘结与压电平板扬声器的任意一面或双面。
  6. 6.根据权利要求1所述的一种压电平板扬声器用的柔性配重结构,其特征在于,所述 柔性配重的质量体(7)采用的材料包括铁、铜在内的金属材料,玻璃、硅、固态无机化合物 在内的无机非金属材料。
  7. 7.根据权利要求1所述的一种压电平板扬声器用的柔性配重结构,其特征在于,所述 柔性配重的刚度隔离体(8)采用的材料包括泡棉、硅胶、K胶、阻尼胶、环氧树脂。
  8. 8.根据权利要求1所述的一种压电平板扬声器用的柔性配重结构,其特征在于,所述 柔性配重采用手工按压方式添加或点胶固化方式添加。
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