TWI701951B - 適於回收振動能量以產生電能的智慧音箱 - Google Patents

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Abstract

提供一種適於回收振動能量以產生電能的智慧音箱。智慧音箱包括外殼、喇叭模組、主板、發電模組以及電池模組。外殼構成第一腔體。喇叭模組設置於第一腔體內。主板設置於第一腔體內並且耦接喇叭模組。主板傳送音頻訊號至喇叭模組，其中喇叭模組基於音頻訊號傳送主聲波。發電模組設置於第一腔體內，並且響應於主聲波而振動以產生感應電流。電池模組設置於第一腔體內。電池模組耦接主板以供應電能給主板，其中發電模組耦接電池模組，並且發電模組使用感應電流對電池模組充電。

Description

適於回收振動能量以產生電能的智慧音箱
本發明是有關於一種揚聲器，且特別是有關於一種適於回收振動能量以產生電能的智慧音箱。
隨著科技發展，一次能源開始短缺。為了永續發展，人們越來越重視綠色能源的相關科技。綠色能源可包括風力發電、太陽能發電或水力發電等技術。若能將電子產品結合綠色能源科技，則可以逐漸改善能源短缺的問題。
目前市面上有許多種類的智慧音箱，其設計大部分都是為了提供更良好的聲學品質。然而，該些智慧音箱並無法回收廢能以達到節約能源的目的。
本發明提供一種適於回收振動能量以產生電能的智慧音箱。
本發明的智慧音箱適於回收振動能量以產生電能，且智慧音箱包括外殼、喇叭模組、主板、發電模組以及電池模組。外殼構成第一腔體。喇叭模組設置於第一腔體內。主板設置於第一腔體內並且耦接喇叭模組。主板傳送音頻訊號至喇叭模組，其中喇叭模組基於音頻訊號傳送主聲波。發電模組設置於第一腔體內，並且響應於主聲波而振動以產生感應電流。電池模組設置於第一腔體內。電池模組耦接主板以供應電能給主板，其中發電模組耦接電池模組，並且發電模組使用感應電流對電池模組充電。
基於上述，本發明的智慧音箱除了能濾除聲波中的雜訊之外，還可以將雜訊的能源轉換為電能以對電池模組充電。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1根據本發明的實施例繪示一種適於回收振動能量以產生電能的智慧音箱10的示意圖。智慧音箱10包括外殼20、主板100、喇叭模組200、第一振動薄膜300、發電模組400以及電池模組500。外殼20構成了智慧音箱10的第一腔體30。第一腔體30可藉由共振來加強由喇叭模組200所發出之聲波的響度。
主板100例如是印刷電路板或可撓式印刷電路板。主板100設置於第一腔體30內，並且耦接於喇叭模組200以及電池模組500，其中電池模組500用於提供電能給主板100使用。主板100可接收來自外部音源的訊號，並且基於該訊號產生音頻訊號S。舉例來說，主板100可具有輸入埠，外部音源可使用音源線以藉由輸入埠將所述訊號輸入至主板100。在一些實施例中，主板100配置有天線。外部音源可透過無線的方式發送訊號，並且主板100可透過天線接收該訊號。主板100例如是印刷電路板（printed circuit board，PCB）或可撓式印刷電路板，本發明不限於此。
喇叭模組200設置於第一腔體30內。喇叭模組200自主板100接收音頻訊號S，並且基於音頻訊號S發生振動以傳送主聲波M。喇叭模組200包括喇叭單元（speaker unit）210以及第三腔體220。第三腔體220可藉由共振來加強由喇叭單元210所發出之聲波的響度。
發電模組400設置於第一腔體30內，並可響應於主聲波M而振盪以產生感應電流C。具體來說，喇叭模組200所傳送的主聲波M可沿著喇叭模組200與發電模組400之間的第一聲波路徑P1而被傳送至發電模組400。發電模組400可吸收部份的主聲波M（或吸收高頻聲波H），並將部份的主聲波M轉換為電能。需注意的是，發電模組400可設置於第一腔體30內的任何一個能接收到主聲波M的位置，而並不限於如圖1所示的位置。
第一振動薄膜300設置於第一聲波路徑P1上。當聲波入射至第一振動薄膜300時，不同頻率的聲波將按照不同的折射角折射出去。具體來說，越高頻的聲波其折射角越小，越低頻的聲波其折射角越大。據此，第一振動薄膜300可將主聲波M中屬於雜訊的高頻聲波H導引至沿著第一聲波路徑P1傳送，以使高頻聲波H被傳送至發電模組400。發電模組400可響應於所接收到的高頻聲波H而振動以產生感應電流C。另一方面，第一振動薄膜300可將主聲波M中不屬於雜訊的低頻聲波L導引至沿著與第一聲波路徑P1相異的第二聲波路徑P2傳送（對應於低頻聲波L的折射角大於對應於高頻聲波H的折射角），以使低頻聲波L不被傳送至發電模組400。低頻聲波L將被輻射至智慧音箱10的外部，以供智慧音箱10的使用者收聽。
電池模組500設置於第一腔體30內。電池模組500耦接主板100以供應電能給主板100。另一方面，發電模組400耦接電池模組500，並且發電模組400使用感應電流C對電池模組500充電。
圖2根據本發明的實施例繪示發電模組400的示意圖。發電模組400的外型例如是如圖2所示的截頂圓錐，本發明不限於此。發電模組400包括導音板410以及第二振動薄膜420。
導音板410為扇面形狀並且構成截頂圓錐的側面。導音板410的表面可設置一或多個出音孔411。導音板410用於導引聲波以使聲波呈360度輻射。舉例來說，未被發電模組400吸收之主聲波M（或高頻聲波H）的部分可沿著導音板410被傳送，並通過出音孔411朝向發電模組400的外部輻射。
第二振動薄膜420構成截頂圓錐的截面（即：上底面）。第二振動薄膜420包括一或多個氣孔421以及薄膜框體（film framework）422。圖3A根據本發明的實施例繪示第二振動薄膜420的俯視圖，圖3B根據本發明的實施例繪示第二振動薄膜420的側視圖。參照圖3A和3B，一或多個氣孔421分散地設置於第二振動薄膜420的表面。薄膜框體422支撐第二振動薄膜420的周邊以使第二振動薄膜420的周邊呈現波浪形狀。
圖4根據本發明的實施例繪示沿著圖2的線段X-X’的剖面圖。發電模組400還包括第二腔體430以及設置於第二腔體430內的磁芯431以及感應線圈432。第二腔體430由導音板410和第二振動薄膜420所構成。感應線圈432環繞於磁芯431。當主聲波M（或高頻聲波H）傳送至第二振動薄膜420時，第二振動薄膜420響應於主聲波M（或高頻聲波H）而振動。受到第二振動薄膜420之振動的影響，感應線圈432可響應於主聲波M（或高頻聲波H）而沿著磁芯431的軸向A振盪。如此，感應線圈432可利用磁芯431輻射出的磁場而透過電磁感應（electromagnetic induction）產生如圖1所示的感應電流C。
在一些實施例中，感應線圈432可透過連接件直接地連接至第二振動薄膜420，並且隨著第二振動薄膜420的振動而振盪。在一些實施例中，感應線圈432可不連接至第二振動薄膜420。當第二振動薄膜420振動時，感應線圈432將受到第二腔體430內的介質影響而振盪。
綜上所述，本發明的發電模組可回收喇叭模組發出的聲波，從而產生電能並達到節約能源的目的。透過第一振動薄膜，主聲波中屬於雜訊的高頻聲波將被傳送至發電模組，使得發電模組將高頻聲波轉換成電能。另一方面，不屬於雜訊的中、低頻聲波則被導引至智慧音箱的外部。換言之，本發明的智慧音箱除了能濾除主聲波中的雜訊之外，還可以將雜訊的能源轉換為電能以對電池模組充電。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:智慧音箱 100:主板 20:外殼 200:喇叭模組 210:喇叭單元 220:第三腔體 30:第一腔體 300:第一振動薄膜 400:發電模組 410:導音板 411:出音孔 420:第二振動薄膜 421:氣孔 422:薄膜框體 430:第二腔體 431:磁芯 432:感應線圈 500:電池模組 A:磁芯的軸向 C:感應電流 H:高頻聲波 L:低頻聲波 M:主聲波 P1:第一聲波路徑 P2:第二聲波路徑 S:音頻訊號 X、X’:剖線
圖1根據本發明的實施例繪示一種適於回收振動能量以產生電能的智慧音箱的示意圖。 圖2根據本發明的實施例繪示發電模組的示意圖。 圖3A根據本發明的實施例繪示第二振動薄膜的俯視圖。 圖3B根據本發明的實施例繪示第二振動薄膜的側視圖。 圖4根據本發明的實施例繪示沿著圖2的線段X-X’的剖面圖。
10:智慧音箱
100:主板
20:外殼
200:喇叭模組
210:喇叭單元
220:第三腔體
30:第一腔體
300:第一振動薄膜
400:發電模組
500:電池模組
C:感應電流
H:高頻聲波
L:低頻聲波
M:主聲波
P1:第一聲波路徑
P2:第二聲波路徑
S:音頻訊號

Claims (9)

  1. 一種智慧音箱，適於回收振動能量以產生電能，該智慧音箱包括：外殼，構成第一腔體；喇叭模組，設置於該第一腔體內；主板，設置於該第一腔體內並且耦接該喇叭模組，該主板傳送音頻訊號至該喇叭模組，其中該喇叭模組基於該音頻訊號傳送主聲波；發電模組，設置於該第一腔體內，該發電模組響應於該主聲波而振動以產生感應電流，其中該主聲波經由該喇叭模組與該發電模組之間的第一聲波路徑而被傳送至該發電模組，並且該智慧音箱更包括：第一振動薄膜，設置於該第一聲波路徑上，該第一振動薄膜將該主聲波中的低頻聲波導引至沿著第二聲波路徑傳送，以使該低頻聲波不被傳送至該發電模組；以及電池模組，設置於該第一腔體內，該電池模組耦接該主板以供應該電能給該主板，其中該發電模組耦接該電池模組，並且該發電模組使用該感應電流對該電池模組充電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的智慧音箱，其中該第一振動薄膜將該主聲波中的高頻聲波導引至沿著該第一聲波路徑傳送，以使該高頻聲波被傳送至該發電模組，並且該發電模組響應於該高頻聲波而振動以產生該感應電流。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的智慧音箱，其中對應於該第二聲波路徑的第二折射角大於對應於該第一聲波路徑的第一折射角。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的智慧音箱，其中該發電模組為截頂圓錐，並且包括：導音板，其中該導音板為扇面形狀並且構成該截頂圓錐的側面；以及第二振動薄膜，構成該截頂圓錐的截面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的智慧音箱，其中該發電模組更包括：第二腔體，由該導音板和該第二振動薄膜所構成；磁芯，設置於該第二腔體內；以及感應線圈，設置於該第二腔體內並且環繞於該磁芯，其中該感應電圈響應於該主聲波而沿著該磁芯的軸向震盪，藉以透過電磁感應產生該感應電流。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的智慧音箱，其中該第二振動薄膜包括：多個氣孔，分散地設置於該第二振動薄膜的表面；以及薄膜框體，支撐該第二振動薄膜的周邊以使該周邊呈現波浪形狀。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的智慧音箱，其中該導音板的表面設置於多個出音孔。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的智慧音箱，其中該主板接收來自該智慧音箱的外部音源的訊號，並且基於該訊號產生音頻訊號。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的智慧音箱，其中該主板為印刷電路板及可撓式印刷電路板的其中之一。
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