TW201330643A - 振動喇叭 - Google Patents

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Chien-Chang Chen
Chien-Hsuan Yen
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Abstract

一種振動喇叭，包含上蓋、下蓋、至少一換能片、及至少一導電端子。上蓋與下蓋定義一容置空間，用以設置換能片及導電端子。每ㄧ換能片包含一導電片，於導電片之第一表面塗佈有第一智能材料層，並於第一智能材料層上塗佈有第一電極層。導電端子跨壓於換能片，其中第一表面與導電端子之間，不具有第一電極層之區域，塗佈有一絕緣層，使得導電端子與第一電極層貼觸導通，但與導電片絕緣。

Description

振動喇叭
    本發明係有關一種振動喇叭，特別是關於一種壓電式振動喇叭。
　 揚聲器（或喇叭）為一種能量轉換裝置，用以將電子訊號轉換為聲波。傳統動圈式喇叭通常由磁鐵、線圈、彈性支座及洩音孔組成，其工作原理為將電子訊號傳輸至線圈，產生電磁感應以形成感應電流，帶動彈性支座並從洩音孔發聲。動圈式喇叭雖然為一個成熟的技術，然而其體積龐大、消耗功率大且易受磁場干擾，因此不適於小型化或可攜式電子裝置中。
    鑑於此，本發明提出一種新穎的振動喇叭，用以改善上述缺點。
　 鑑於上述，本發明實施例提出一種振動喇叭，具有體積小、消耗功率小等優點，且簡化其結構使得組裝變得容易。
    根據本發明實施例，振動喇叭包含上蓋、下蓋、至少一換能片、及至少一導電端子。上蓋與下蓋定義一容置空間。換能片設置於容置空間，其中每ㄧ換能片包含一導電片，於導電片之第一表面塗佈有一第一智能材料層，於第一智能材料層上形成有一第一電極層。導電端子跨壓於換能片，其中第一表面與導電端子之間，不具有第一電極層之區域，塗佈有一絕緣層，使得導電端子與第一電極層貼觸導通，但與導電片絕緣。
　 第一A圖顯示本發明第一實施例之振動喇叭的示意圖。在本實施例中，振動喇叭主要包含振動模組10及驅動模組11。驅動模組11可藉由導線（未顯示）以驅動振動模組10；當振動模組10接觸於一振板（未顯示）時，振動喇叭的機械能傳遞給振板，使用者即可聽到所產生的聲波。本實施例之振動模組10及驅動模組11的形狀及相對位置可視實際應用需求作調整。
    第一B圖顯示本發明第一實施例之振動模組10的分解圖，其主要包含下蓋101、至少一導電端子102、至少一換能片103及上蓋104。下蓋101與上蓋104定義一容置空間，用以容置導電端子102及換能片103。本實施例之換能片103包含單一單壓電晶片（unimorph），其截面圖顯示於第一C圖，而透視圖則顯示於第一D圖。本實施例之換能片103包含導電片1031，於導電片1031的第一（上）表面塗佈有第一智能材料層1032，並於第一智能材料層1032上形成有第一電極層1033。所述智能材料層1032的智能材料（smart material）可以為壓電材料（piezoelectric material）、電活性聚合物（Electro-Active Polymer, EAP）、形狀記憶合金（Shape Memory Alloy, SMA）、磁致伸縮材料（Magnetostrictive Material）、電致伸縮材料（Electrostrictive Material）等等。
    如第一B圖所示，本實施例之導電端子102跨壓於換能片103。其中，導電片1031的第一（上）表面與導電端子102之間，不具有第一電極層1033的區域1031A，塗佈有絕緣層（例如絕緣漆）。藉此，導電端子102可與第一電極層1033貼觸導通，但與導電片1031絕緣。驅動模組11再藉由導線（未顯示），分別電性連接於導電端子102與導電片1031，用以驅動換能片103。
    再參閱第一B圖，下蓋101具有二根第一定位柱1011，貼觸於換能片103的一側邊；且下蓋101具有二根第二定位柱1012，貼觸於換能片103的另一側邊。該些第一定位柱1011分別與該些第二定位柱1012相對。
    如第一D圖所示，本實施例之換能片103之中央區段兩側的至少任一側，具有一凸耳1031B，延伸自導電片1031。該凸耳1031B卡持於二根第一定位柱1011之間，或者二根第二定位柱1012之間。
    第一E圖顯示本發明第一實施例之導電端子102的透視圖。參閱第一B圖及第一E圖，本實施例之導電端子102的兩端分別夾持於二根第一定位柱1011之間，以及夾持於二根第二定位柱1012之間，且跨壓於該換能片103上。此外，導電端子102的兩側分別開設有弧角（或凹角）1021，用以分別卡持於二根第一定位柱1011之間。
    再者，本實施例的下蓋101還可包含一根第三定位柱1013，其鄰近於二根第一定位柱1011相對於換能器103的另一側。導電端子102穿越於二根第一定位柱1011之間，並被二根第一定位柱1011所夾持，而跨壓於換能片103上。此外，本實施例之導電端子102之一端具有一開孔1022，套持於第三定位柱1013上。
    第一F圖顯示上蓋104之下表面的透視圖。上蓋104具有至少一對第一柱孔1041，其位置相應於下蓋101的二根第一定位柱1011；且上蓋104具有至少一對第二柱孔1042，其位置相應於下蓋101的二根第二定位柱1012。此外，上蓋104還可具有至少一第三柱孔1043，其位置相應於下蓋101的第三定位柱1013。
    本實施例的導電端子102的厚度可作適當的選擇，用以調整換能片103與下蓋101或上蓋104之間的距離，避免換能片103受到驅動模組11驅動時拍擊到下蓋101或上蓋104而產生雜音。第一G圖顯示另一種導電端子102的透視圖，其折疊有二層（或以上），因而可有效增加導電端子102的厚度，以避免前述的拍擊現象。在本實施例中，還可於下蓋101或上蓋104相應於導電端子102的位置設凸部1014（第一B圖）或凸部1044（第一F圖），也同樣可避免前述的拍擊現象。
    本實施例的正電極及負電極可採用以下方式以導線分別連接至驅動模組11。第一種電極連接方式為採用焊接方式，使用焊錫將所有導電端子102電性連接在一起；且使用焊錫將所有換能片103的凸耳1031B電性連接在一起。第二種電極連接方式為使用導電環105，如第二A圖所示，其環套於第三定位柱1013，而與該些導電端子102電性連接，用以導出第一電極層1033的電性。本實施例之導電環105並不限定於第二A圖所示，而可作適當的變化，例如第二B圖、第二C圖或第二D圖所示。第三種電極連接方式為使用導電的第三定位柱1013，亦即，第三定位柱1013為一導體。例如，第二E圖顯示一螺絲，其可由上蓋104穿過第三柱孔1043，而螺設於第三定位柱1013開設的螺孔。導電的第三定位柱1013也可以如第二F圖所示的螺柱或第二G圖所示的螺旋彈簧。
    根據上述的第一實施例，導電端子102可作為換能片103的固定支點，同時也作為換能片103被驅動時的振動支點。當換能片103受到驅動模組11的驅動而產生振動時，會於導電端子102（亦即支點）處產生慣性力，經傳導至下蓋101及振板以產生聲音。此外，當振動模組10組裝完成後，導電端子102可進一步固定換能片103。
    本發明第二實施例之振動模組類似於第一實施例之振動模組（第一B圖），不同的地方在於本實施例的換能片103係使用單一雙壓電晶片（bimorph）。第三圖顯示本發明第二實施例之雙壓電晶片的截面圖。本實施例之換能片103包含導電片1031，於導電片1031的第一（上）表面塗佈有第一智能材料層1032，並於智能材料層1032上塗佈有第一電極層1033。此外，導電片1031的第二（下）表面塗佈有第二智能材料層1034，並於第二智能材料層1034下形成有第二電極層1035。本實施例包含二導電端子102，分別位於換能片103之上及下，以分別貼觸於第一電極層1033及第二電極層1035。
    第四圖顯示本發明第三實施例之振動模組10的分解圖。本實施例類似於第二實施例，不同的地方在於本實施例的換能片103係使用（垂直）疊層的二（或以上）雙壓電晶片，且每ㄧ換能片103之上、下及相鄰換能片103之間設有至少一導電端子102。本實施例也可使用多個導電環105（第二A圖），其環套於第三定位柱1013並分別介於二相鄰導電端子102之間，用以將該些導電端子102電性連接。本實施例也可使用如第一G圖所示的導電端子102，其折疊有二層（或以上），因而可以有效增加導電端子102的厚度。
    第五A圖顯示本發明第四實施例之振動模組10的分解圖。本實施例類似於第二實施例，不同的地方在於本實施例的換能片係使用（水平）並排的二（或以上）雙壓電晶片，且換能片103之上及下貼觸有導電端子102。在本實施例中，並排相鄰換能片103所對應的導電端子102可共用第三定位柱1013，其設於並排的相鄰換能片103之間。藉此，得以讓原本相鄰的二個導電端子102整合為單一導電端子102，如第五B圖所示。本實施例也可使用導電環105（第二A圖），其環套於第三定位柱1013，與導電端子102電性連接。本實施例的導電端子102也可類似第一G圖所示，折疊有二層（或以上）如第五C圖所示，用以有效增加導電端子102的厚度。
    上述各種實施例可以單獨使用，也可搭配組合使用。如第六圖所例示，為組合第三實施例（第四圖）及第四實施例（第五A圖），亦即，使用（垂直）疊層的二（或以上）換能片103，且使用（水平）並排的二（或以上）換能片103。
    以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
10．．．振動模組
11．．．驅動模組
101．．．下蓋
1011．．．第一定位柱
1012．．．第二定位柱
1013．．．第三定位柱
1014．．．凸部
102．．．導電端子
1021．．．弧角
1022．．．開孔
103．．．換能片
1031．．．導電片
1031A．．．導電片不具有智能材料的區域
1031B．．．凸耳
1032．．．第一智能材料層
1033．．．第一電極層
1034．．．第二智能材料層
1035．．．第二電極層
104．．．上蓋
1041．．．第一柱孔
1042．．．第二柱孔
1043．．．第三柱孔
1044．．．凸部
第一A圖顯示本發明第一實施例之振動喇叭的示意圖。
第一B圖顯示本發明第一實施例之振動模組的分解圖。
第一C圖顯示本發明第一實施例之單壓電晶片（unimorph）的截面圖。
第一D圖顯示本發明第一實施例之單壓電晶片的透視圖。
第一E圖顯示本發明第一實施例之導電端子的透視圖。
第一F圖顯示本發明第一實施例之上蓋下表面的透視圖。
第一G圖顯示本發明第一實施例的另一種導電端子的透視圖。
第二A圖至第二D圖顯示各種導電環的透視圖。
第二E圖至第二G圖顯示各種導電第三定位柱的透視圖。
第三圖顯示本發明第二實施例之雙壓電晶片（bimorph）的截面圖。
第四圖顯示本發明第三實施例之振動模組的分解圖。
第五A圖顯示本發明第四實施例之振動模組的分解圖。
第五B圖顯示本發明第四實施例之導電端子的透視圖。
第五C圖顯示本發明第四實施例之另一導電端子的透視圖。
第六圖顯示組合二種實施例所形成之振動模組的分解圖。
10．．．振動模組
101．．．下蓋
1011．．．第一定位柱
1012．．．第二定位柱
1013．．．第三定位柱
1014．．．凸部
102．．．導電端子
103．．．換能片
104．．．上蓋

Claims (19)

  1. 一種振動喇叭，包含：
    一上蓋；
    一下蓋，其中該上蓋與該下蓋定義一容置空間；
    　 至少一換能片，設置於該容置空間，其中每ㄧ該換能片包含一導電片，於該導電片之第一表面塗佈有一第一智能材料層，於該第一智能材料層上形成有一第一電極層；及
    至少一導電端子，跨壓於該換能片，其中該第一表面與該導電端子之間，不具有該第一電極層之區域，塗佈有一絕緣層，使得該導電端子與該第一電極層貼觸導通，與該導電片絕緣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之振動喇叭，更包含一驅動模組，藉由電性連接該導電片與該導電端子，用以驅動該些換能片。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之振動喇叭，其中該智能材料層包含壓電材料（piezoelectric material）、電活性聚合物（Electro-Active Polymer, EAP）、形狀記憶合金（Shape Memory Alloy, SMA）、磁致伸縮材料（Magnetostrictive Material）或電致伸縮材料（Electrostrictive Material）。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之振動喇叭，其中該至少一換能片包含單一單壓電晶片。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之振動喇叭，其中該至少一換能片包含單一雙壓電晶片，其中該導電片的第二表面塗佈有第二智能材料層，並於該第二智能材料層下形成有第二電極層；其中所述之振動喇叭包含二該導電端子，分別位於該換能片之上及下，以分別貼觸於該第一電極層及該第二電極層。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之振動喇叭，其中該至少一換能片包含疊層的至少二雙壓電晶片，且該換能片之上、下及疊層相鄰的該換能片之間貼觸有該導電端子。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之振動喇叭，其中該至少一換能片包含並排的至少二雙壓電晶片，且該換能片之上及下貼觸有該導電端子。
  8. 如申請專利範圍第4、5、6或7項所述之振動喇叭，其中該下蓋具有二根第一定位柱，貼觸於該換能片的一側邊；該下蓋具有二根第二定位柱，貼觸於該換能片的另一側邊；其中該些第一定位柱分別與該些第二定位柱相對。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之振動喇叭，其中該換能片之中央區段兩側之至少任一側，具有一凸耳，卡持於該二根第一定位柱之間或該二根第二定位柱之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之振動喇叭，其中該導電端子之兩端分別夾持於該二根第一定位柱之間，以及該二根第二定位柱之間，且該導電端子跨壓於該換能片上。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之振動喇叭，其中該導電端子之兩側分別開設有一弧角，用以分別卡持於該二根第一定位柱之間。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之振動喇叭，其中該下蓋具有一第三定位柱，鄰近於該二根第一定位柱相對於該換能片的另一側；該導電端子係穿越於該二根第一定位柱之間，並被該二根第一定位柱所夾持，而跨壓於該換能片上；且該導電端子之一端具有一開孔，套持於該第三定位柱上。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之振動喇叭，其中該上蓋具有至少一對第一柱孔，其位置相應於該二根第一定位柱；且具有至少一對第二柱孔，其位置相應於該二根第二定位柱。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之振動喇叭，其中該上蓋具有至少一第三柱孔，其位置相對於該第三定位柱。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之振動喇叭，其中該第三定位柱開設有一鏍孔，一鏍絲可由上蓋穿過該第三柱孔，螺設於該螺孔。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之振動喇叭，更包含至少一導電環，環套於該第三定位柱。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之振動喇叭，其中該第三定位柱為一導體。
  18. 如申請專利範圍第4、5、6或7項所述之振動喇叭，其中該下蓋或該上蓋相應於該導電端子的位置設有一凸部。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之振動喇叭，其中該導電端子作為該換能片的固定支點，也作為該換能片被驅動時的振動支點。
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