CN202587356U - 压电纤维喇叭 - Google Patents

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黄哲庸
谢金孟
王家章
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Abstract

本实用新型公开了一种压电纤维喇叭,其包含:框架,其包含容置空间及多个电极部;薄膜,其布设于容置空间内;至少一个致动组件,其设于薄膜的一表面上,致动组件为压电纤维薄片,其正反两面分别镀上第一导电层及第二导电层,其中,压电纤维薄片的边缘不与框架接触;第一导电组件,第一导电组件的一端为连接电极部,另一端则设于第一导电层上;以及第二导电组件,第二导电组件的一端为连接电极部,另一端则设于第二导电层与薄膜之间。

Description

压电纤维喇叭
技术领域
本实用新型涉及一种压电喇叭,特别是一种利用压电纤维薄片的喇叭。 
背景技术
目前,喇叭(扬声器)在音响设备中是一个最薄弱的器件,而对于音响效果而言,它又是一个最重要的部件。扬声器的种类繁多,按换能机理可分动圈式、静电式、压电式等类型。 
使用磁铁与线圈的动圈式仍为喇叭主要的工作模式,利用通过线圈的电流产生的磁场与永久磁铁磁场相互作用,对线圈产生作用力,带动振膜使其振动而发声。磁通密度的布局与密度决定作用力的大小,由于低频电流即能产生足够的作用力,因此低频响应为喇叭中最佳。配合音箱的设计,动圈式小喇叭可以获得约400Hz的低音响应效果,厚度均达数毫米。配合电子产品薄型化的趋势,动圈式喇叭设计也朝薄型化发展,但受限于磁路不易被集中在够薄的空间内,导致薄型化的动圈喇叭存在非线性与低频失真的问题。为补偿低音域的不足,薄型化的音箱设计成为辅助工具,但在次毫米级厚度(即<1mm)情况下,动圈式喇叭存在低频响应不佳的问题。动圈式喇叭的产业规模较完整,因此常制成可携式喇叭产品,作为电子产品的外加喇叭,此种喇叭一般厚度均在公分级以上。 
静电式(或称驻极体式)喇叭使用超薄的静电膜,透过外加交流信号对静电膜产生吸引或排斥作用,推动振膜使其产生声音。由于静电膜容易受湿度影响而损失驻电量,进而使静电吸斥力降低,因此必需有良好的湿度阻绝封装。施加的静电受外加电场作用不可与外加电极碰触以免损失驻电量,静电膜不可有过大的位移量,所以在与外加电 极间存在间隔用的绝缘片。绝缘片使振膜的有效面积缩小,导致静电式喇叭在低频响应不佳。虽可由加大整体静电膜的尺寸以获得低音域的改善,但过大的面积使其在可携式电子产品中的使用受限,仍以外加喇叭的产品形式为主,其与动圈式相比较具有可挠的特性,总厚度有可以达到约100微米的超薄程度,在电子产品内藏喇叭的应用上仍无法发挥。 
压电式喇叭使用机电转换膜,受外加电场驱动产生机械变形,驱动振膜使其发声。压电材料为刚性高的陶瓷材料,结合振膜后产生的振动不利于低音域表现,虽然可通过降低厚度改善低音域响应,但受限于陶瓷易脆特性,不易制作厚度够薄的压电陶瓷薄片。以目前全球有能力制作最薄30μm压电片的Murata公司为例,其低音域一般仍在1kHz左右,低音域的表现仍有相当的改善空间。使用多层结构可改善陶瓷片易脆问题,如Murata公司推出的多层结构压电小喇叭产品,音压也可因多层的迭加作用而增加,但对低音域响应的改善仍不足。 
为改善低音域响应不足问题,美国NXT公司使用分散式致动器(Distributed Mode Actuator,DMA)来获得宽音域的平面喇叭,其DMA可使用动圈式或压电式。由于将共振模态分散,制作的平面喇叭具有宽的频域响应特性,但要获得足够低音域(<300Hz)的音量,喇叭的尺寸常达数十公分,因此也只适用于外接式的喇叭应用,无法提供电子产品内藏高音质喇叭的需求。 
然而,本案所使用的压电陶瓷纤维与纵向1-3结构复合材料,具有制程容易与压电性高的优势,其纤维与复合材料均有申请专利,可强化国内厂商的竞争力,避免受制于外商专利。使用1-3结构压电复合材料,降低材料刚性的同时保有足够高的压电性,其制作的薄型喇叭比传统的压电陶瓷喇叭有更好的低频特性,也比动圈式喇叭有更薄的优势。压电纤维复合材料喇叭为兼具压电陶瓷喇叭的简单结构与薄型化,以及动圈式喇叭的低频响应佳的特色,因此比现有的喇叭更具竞争优势。 
实用新型内容
有鉴于前述现有技术的不足点,本实用新型设计了一种具备新颖性、创造性及产业实用性等专利要素的压电纤维喇叭,以期克服现有技术的不足点。 
根据本实用新型目的,提出一种压电纤维喇叭,包含:框架,可包含容置空间及多个电极部;薄膜,布设于该容置空间内;至少一个致动组件,设于该薄膜的一表面上,该致动组件为压电纤维薄片,其正反两面分别镀上第一导电层及第二导电层,其中,该压电纤维薄片的边缘不与该框架接触;第一导电组件,该第一导电组件的一端连接该电极部,另一端则设于该第一导电层上;以及第二导电组件,该第二导电组件的一端连接该电极部,另一端则设于该第二导电层与该薄膜之间。 
其中,压电纤维薄片可为1-3结构压电纤维薄片,该1-3结构压电纤维薄片是先将多条压电纤维集中成一束,再将该束压电纤维以胶灌注成一束状压电纤维,并将该束状压电纤维切割研磨为该多个压电纤维薄片。 
其中,该压电纤维喇叭可包含金属阻尼器,该金属阻尼器包含金属外框、金属内框及多个连结部,该连结部连接该金属外框及该金属内框,该金属阻尼器设于该薄膜的一表面且该金属内框不与该压电纤维薄片的边缘接触。 
其中,该压电纤维喇叭可包含金属阻尼器,该金属阻尼器包含一金属外框、金属内框及多个连结部,该连结部连接该金属外框及该金属内框,该金属阻尼器设于该薄膜的另一表面且该金属内框隔着该薄膜与该压电纤维薄片相对应或不相对应。 
根据本实用新型目的,又提出一种压电纤维喇叭,包含:框架,包含容置空间及多个电极部;薄膜,布设于该容置空间内;至少一个致动组件,设于该薄膜上,该致动组件为压电纤维薄片,其包含第一表面及第二表面,该第一表面包含屏蔽,该屏蔽将该第一表面绝缘区 隔为第一区块及第二区块,该第一区块镀上第一导电层,该第二区块及该第二表面镀上第二导电层,该第二区块与该第二表面上的该第二导电层互为导通,其中,该压电纤维薄片的边缘不与该框架接触;第一导电组件,该第一导电组件的一端连接该电极部,另一端则设于该第一导电层上;以及第二导电组件,该第二导电组件的一端连接该电极部,另一端则设于该第二导电层上。 
其中,压电纤维薄片可为1-3结构压电纤维薄片,该1-3结构压电纤维薄片是先将复数条压电纤维集中成一束,再将该束压电纤维以胶灌注成一束状压电纤维,并将该束状压电纤维切割研磨为该多个压电纤维薄片。 
根据本实用新型目的,再提出一种压电纤维喇叭,包含框架,包含容置空间及多个电极部;薄膜,布设于该容置空间内,该薄膜为导电薄膜;致动组件,设于该薄膜上,该致动组件为压电纤维薄片,且其正反两面分别镀上第一导电层及第二导电层,且该致动组件的边缘不与该框架接触;以及导电组件,该导电组件的一端连接该电极部,另一端则设于该第一导电层上。 
其中,压电纤维薄片可为1-3结构压电纤维薄片,该1-3结构压电纤维薄片是先将多条压电纤维集中成一束,再将该束压电纤维以胶灌注成一束状压电纤维,并将该束状压电纤维切割研磨为该多个压电纤维薄片。 
附图说明
图1为本实用新型的压电纤维喇叭第一实施例的结构分解图; 
图2为本实用新型的压电纤维喇叭第一实施例的第一示意图; 
图3(A)为本实用新型的压电纤维喇叭第一实施例的第二示意图; 
图3(B)为图3(A)中A-A剖面的局部放大图; 
图4为本实用新型的压电纤维喇叭第一实施例的第三示意图; 
图5为本实用新型的压电纤维喇叭第二实施例的第一结构分解图; 
图6为本实用新型的压电纤维喇叭第二实施例的第一示意图; 
图7为本实用新型的压电纤维喇叭第二实施例的第二结构分解图; 
图8为本实用新型的压电纤维喇叭第二实施例的第二示意图;以及 
图9为本实用新型的压电纤维喇叭第二实施例的第三示意图; 
【主要组件符号说明】 
1、2、3、4、5:压电纤维喇叭; 
10:框架; 
11:容置空间; 
12:电极部; 
20:薄膜; 
21:导电薄膜; 
30:压电纤维薄片; 
301:第一表面; 
302:第二表面; 
311、321:第一导电层; 
312、322:第二导电层; 
33:屏蔽; 
331:第一区块; 
332:第二区块; 
40、42、43:第一导电组件; 
50、52:第二导电组件; 
60:金属阻尼器; 
61:金属外框; 
62:金属内框; 
63:连结部; 
具体实施方式
70:空间。 
为利于贵审查员了解本实用新型的特征、内容与优点及其所能实现的有益效果,现将本实用新型结合附图,并以实施例的表达形式详细说明如下。而其中所使用的附图,其主旨仅为示意及辅助说明书,未必为本实用新型实施后的真实比例与精准配置,故不应就所附图的比例与配置关系解读、限制本实用新型于实际实施上的权利范围,特此说明。 
如图1至图4所示,为本实用新型的压电纤维喇叭的第一实施例。 
请参阅图1及图2,图1为本实用新型的压电纤维喇叭第一实施例的结构分解图;图2为本实用新型的压电纤维喇叭第一实施例的第一示意图。如图1所示,压电纤维喇叭1包含:框架10,包含容置空间11及多个电极部12;薄膜20,布设于容置空间11内;至少一个致动组件,致动组件可为压电纤维薄片30,设于薄膜20的一表面上,其正反两面分别镀上第一导电层311及第二导电层312,而压电纤维薄片30的边缘不与框架10接触;第一导电组件40,第一导电组件40的一端连接电极部12,另一端则设于第一导电层311上;以及第二导电组件50,第二导电组件50的一端连接电极部12,另一端则设于第二导电层312与薄膜20之间。 
本实用新型的致动组件可为多种材质,较佳为1-3结构压电纤维薄片,该1-3结构压电纤维薄片是先将多条压电纤维集中成一束,再将该束压电纤维以胶灌注成一束状压电纤维,并将该束状压电纤维切割研磨为该多个压电纤维薄片。1-3结构压电纤维薄片具有制程容易与压电性高的优势,使用1-3结构压电复合材料,可在降低材料刚性的同时保有足够高的压电性,其制作的薄型喇叭比传统的压电陶瓷喇叭有更好的低频特性,还比动圈式喇叭有更薄的优势,压电纤维喇叭为兼具压电陶瓷喇叭的简单结构与薄型化,以及动圈式喇叭的低频响应佳的特色,因此比现有的喇叭更具竞争优势。 
请参阅图3(A)、图3(B),图3(A)为本实用新型的压电纤维喇叭第一实施例的第二示意图。如图(A)、图3(B)所示,压电 纤维喇叭2相较前述的不同处为压电纤维薄片30包含第一表面301及第二表面302,第一表面301可具有一屏蔽33,屏蔽33将第一表面301绝缘区隔为第一区块331及第二区块332,且分别于第一区块331镀上第一导电层321,第二区块332及第二表面302镀上第二导电层322,第二区块332与第二表面302上的第二导电层322可互为导通,而第一导电组件42的一端连接电极部12,另一端则设于第一导电层321上,且第二导电组件52的一端同样连接电极部12,另一端则设于第二导电层322上。如图所示,原先第二导电组件50接于压电纤维薄片30与薄膜20之间,这种结构恐产生压电纤维薄片与薄膜之间贴合不够紧密的问题。因此,如图3(A)、图3(B)所示,借助屏蔽33于第一表面301绝缘区隔出第一区块331及第二区块332,并使第二区块332上的第二导电层322与第二表面302上的第二导电层322连结导通,进而改善第二导电组件52的连结位置,以避免发生上述问题。 
请参阅图4,图4为本实用新型的压电纤维喇叭第一实施例的第三示意图。如图所示,压电纤维喇叭3相较前述的不同处为薄膜,该薄膜可为一导电薄膜21,因此,第一导电组件43的一端仍连接电极部12,另一端则设于第一导电层311上,而导电薄膜21替代原先与电极部连接的第二导电组件,由此还能改善因第二导电组件设于压电纤维薄片与薄膜之间而导致压电纤维薄片与薄膜之间贴合不够紧密的问题。 
如图5至图9所示,为本实用新型的压电纤维喇叭的第二实施例。 
请参阅图5及图6,图5为本实用新型的压电纤维喇叭第二实施例的第一结构分解图;图6为本实用新型的压电纤维喇叭第二实施例的第一示意图。如图5所示,本实施例与第一实施例的不同处为压电纤维喇叭4可包含金属阻尼器60,该金属阻尼器60包含金属外框61、金属内框62及多个连结部63,连结部63连接金属外框61及金属内框62,金属阻尼器60设于薄膜20的一表面。如图6所示,金属内框62与压电纤维薄片30相距一空间70,因此,金属内框62不与压电 纤维薄片30的边缘相接触。 
请参阅图7至图9,图7为本实用新型的压电纤维喇叭第二实施例的第二结构分解图;图8为本实用新型的压电纤维喇叭第二实施例的第二示意图;图9为本实用新型的压电纤维喇叭第二实施例的第三示意图(图中虚线为表示因重迭无法显示的组件)。如图7所示,压电纤维喇叭5相较前述的不同处为金属阻尼器60设于薄膜20的另一表面。如图8所示,金属内框62隔着薄膜20与压电纤维薄片30的位置相对应。如图9所示,金属内框62还可隔着薄膜20相距一空间70不与压电纤维薄片30的位置相对应。 
本实用新型的第二实施例仅以图2中的压电纤维喇叭为例,然而,图3(A)、图3(B)及图4的压电纤维喇叭也可装设金属阻尼器,虽图示,应不以此为限。 
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (12)

1.一种压电纤维喇叭,包含:
框架,其包含容置空间及多个电极部;
薄膜,其布设于该容置空间内;
至少一个致动组件,其设于该薄膜的一表面上,该致动组件为压电纤维薄片,其正反两面分别镀上第一导电层及第二导电层,其中,该压电纤维薄片的边缘不与该框架接触;
第一导电组件,该第一导电组件的一端连接该电极部,另一端则设于该第一导电层上;以及
第二导电组件,该第二导电组件的一端连接该电极部,另一端则设于该第二导电层与该薄膜之间。
2.如权利要求1所述的压电纤维喇叭,其特征在于,该压电纤维薄片为1-3结构压电纤维薄片,该1-3结构压电纤维薄片是先将多条压电纤维集中成一束,再将该束压电纤维以胶灌注成一束状压电纤维,并将该束状压电纤维切割研磨为该多个压电纤维薄片。
3.如权利要去2所述的压电纤维喇叭,其特征在于,还包含金属阻尼器,该金属阻尼器包含金属外框、金属内框及多个连结部,该连结部连接该金属外框及该金属内框,其中,该金属阻尼器设于该薄膜的一表面且该金属内框不与该压电纤维薄片的边缘接触。
4.如权利要求2所述的压电纤维喇叭,其特征在于,还包含金属阻尼器,该金属阻尼器包含金属外框、金属内框及多个连结部,该连结部连接该金属外框及该金属内框,其中,该金属阻尼器设于该薄膜另一表面且该金属内框隔着该薄膜与该压电纤维薄片相对应或不相对应。
5.一种压电纤维喇叭,包含:
框架,包含容置空间及多个电极部;
薄膜,布设于该容置空间内;
至少一个致动组件,设于该薄膜上,该致动组件为压电纤维薄片,其包含第一表面及第二表面,该第一表面包含屏蔽,该屏蔽将该第一表面绝缘区隔为第一区块及第二区块,该第一区块镀上第一导电层,该第二区块及该第二表面镀上第二导电层,该第二区块与该第二表面上的该第二导电层互为导通,其中,该压电纤维薄片的边缘不与该框架接触;
第一导电组件,该第一导电组件的一端连接该电极部,另一端则设于该第一导电层上;以及
第二导电组件,该第二导电组件的一端连接该电极部,另一端则设于该第二导电层上。
6.如权利要求5所述的压电纤维喇叭,其特征在于,该压电纤维薄片为1-3结构压电纤维薄片,该1-3结构压电纤维薄片是先将多条压电纤维集中成一束,再将该束压电纤维以胶灌注成一束状压电纤维,并将该束状压电纤维切割研磨为该多个压电纤维薄片。
7.如权利要求6所述的压电纤维喇叭,其特征在于,还包含金属阻尼器,该金属阻尼器包含金属外框、金属内框及多个连结部,该连结部连接该金属外框及该金属内框,其中,该金属阻尼器设于该薄膜的一表面且该金属内框不与该压电纤维薄片的边缘接触。
8.如权利要求6所述的压电纤维喇叭,其特征在于,还包含金属阻尼器,该金属阻尼器包含金属外框、金属内框及多个连结部,该连结部连接该金属外框及该金属内框,其中,该金属阻尼器设于该薄膜的另一表面且该金属内框隔着该薄膜与该压电纤维薄片相对应或不相对应。
9.一种压电纤维喇叭,包含:
框架,包含容置空间及多个电极部;
薄膜,布设于该容置空间内,该薄膜为导电薄膜;
致动组件,设于该薄膜上,该致动组件为压电纤维薄片,且其正反两面分别镀上第一导电层及第二导电层,且该致动组件的边缘不与该框架接触;以及
导电组件,该导电组件的一端连接该电极部,另一端则设于该第一导电层上。
10.如权利要求9所述的压电纤维喇叭,其特征在于,该致动组件为1-3结构压电纤维薄片,该1-3结构压电纤维薄片是先将复数条压电纤维集中成一束,再将该束压电纤维以胶灌注成一束状压电纤维,并将该束状压电纤维切割研磨为该多个压电纤维薄片。
11.如权利要求10所述的压电纤维喇叭,其特征在于,还包含金属阻尼器,该金属阻尼器包含金属外框、金属内框及多个连结部,该连结部连接该金属外框及该金属内框,其中,该金属阻尼器设于该薄膜的一表面且该金属内框不与该压电纤维薄片的边缘接触。
12.如权利要求10所述的压电纤维喇叭,其特征在于,还包含金属阻尼器,该金属阻尼器包含金属外框、金属内框及多个连结部,该连结部连接该金属外框及该金属内框,其中,该金属阻尼器设于该薄膜的另一表面且该金属内框隔着该薄膜与该压电纤维薄片相对应或不相对应。
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TWI571137B (zh) * 2013-09-05 2017-02-11 南臺科技大學 壓電式平面揚聲器及其製造方法

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