TWM468116U - 揚聲器 - Google Patents

Description

揚聲器

本創作係有關一種揚聲器，尤指一種結合致動器與音箱的揚聲器。

一般振動式喇叭，就是將致動器與震動介質做結合，當音樂訊號給予致動器作動產生機械能，震動介質就會接受機械能產生振動激發空氣而產生聲音。而震動器介質，就是所謂的振膜。但因為只有一個振膜，無法達到左、右聲道的效果，所以產生的聲音缺乏立體感。

如中國大陸第CN202231846號所揭示的壓電陶瓷提琴揚聲器，其係將壓電陶瓷貼附在提琴琴箱的面板上，利用琴箱的共鳴箱放大音量。或是如台灣第M429281號所揭示的一種揚聲器音箱，其包含有一音箱與一壓電致動器。該音箱具有一結合壁，以及一環繞的連接在該結合壁周圍的共振壁。該壓電致動器固定在結合壁上，藉此，該壓電致動器與音箱產生共鳴而提升音壓。

另一態樣，如台灣第M429281號所揭示的振動式喇叭，其將壓電元件的頂部與中空罩體的空腔接觸以產生共振，藉此該中空罩體能夠產生聲壓並鼓動周圍空氣發出聲響。再如日本特開平11-113093號所揭示的壓電揚聲器，其包含有一由一面板、一底板、與一連接該面板與該底板的間隔件所組成的音箱。該面板具有一連通音箱的內腔與外界的開孔，以及一設置在該開孔的表面側的凹陷部。一壓電致動器放置於該凹陷部內，並將該音箱的內腔作為揚聲器的共鳴腔使用。

前述專利案的特點，在於將壓電致動器結合音箱以作為揚聲器使用，音箱的作用雖然顯著的提升了聲壓，但聲音缺乏空間感，也就是所謂的立體聲。換句話說，如何藉由改善音箱結構，使得壓電致動器所造成的聲音經由單一音箱共振後，除了聲音被放大外，又能使得聲音具有立體聲效果，實為一亟待解決的問題。

本創作之主要目的，在於改善單一音箱的結構以提出一種具有立體聲效果，且令聽者感受到聲音在低音、中音、與高音都具有合理的音量表現而富有層次感的揚聲器。

為達上述目的，本創作提供一種揚聲器，包括有一音箱，與一設置於該音箱上的致動器。該音箱具有一面板、一接合該面板的組合板、以及一形成於該面板與該組合板之間的封閉空間。該面板包含有一開孔、一沿著該開孔周圍的邊緣、以及一由該邊緣向封閉空間延伸以在該開孔與該封閉空間之間形成的凹陷部，其中，該面板與該凹陷部之間具有一高度落差。該致動器接收一交流訊號以產生振動，其包含至少兩固定於該面板上的端部，以及一分別連接該兩端部且位於該凹陷部上方的中央部，其中該中央部未完全遮蔽該開孔。

透過前述的架構，該致動器將振動能量傳遞至該面板與該凹陷部，使得該面板與該凹陷部產生振動並激發空氣產生聲音。同時，聲波在該封閉空間不斷來回碰撞累積能量，再由該面板與該凹陷部將累積之聲音能量散射出去，藉此達到音量的提升。

另外該面板與該凹陷部具有一高度落差，因為高度落差使得該面板與該凹陷部同時受振動所產生的聲波具有相位差。相位差就物理意義而言，就是人耳聽到聲音的時間差，因此，人耳聽到的聲音較有空間的立體感。

於一實施例中，沿著該開孔周圍的邊緣，係為一包含有二長 邊與二短邊的矩形，該致動器跨壓該二長邊而與該二短邊呈間隔關係。

於一實施例中，該揚聲器更包含有至少二用以將該二端部固定至該面板上的黏貼件。

於一實施例中，該揚聲器更包含有一設置於該面板與該黏貼件之間的保護層。

於一實施例中，該開孔的形狀係選自由圓形、橢圓形、多邊形、或不規則形所組成的群組。

於一實施例中，該凹陷部包含有複數個向該封閉空間延伸一預定深度的側壁。

於一實施例中，該音箱的材質係選自由瓦楞紙、蜂巢紙、塑膠板、薄木板所組成的群組。

於一實施例中，該致動器係為一動圈或壓電致動器。

於一實施例中，該壓電致動器包含有上、下蓋，以及一壓電模組，其中該上、下蓋彼此結合，從而共同定義出一殼體，該壓電模組設置於該殼體內。

於一實施例中，該殼體包含有中央部與兩端部，以及至少二在該殼體內夾持該壓電模組的導電端子。

於一實施例中，該壓電模組係為一雙壓電晶片，其包含有一導電板、二分別設置於該導電板二相對表面的壓電材料層、以及二分別設置於該二壓電材料層上的電極層，其中，該二導電端子分別接觸該二電極層。

於一實施例中，該揚聲器更包含有一電性連接該二導電端子以提供該交流訊號的訊號引線，以及一電性連接該導電板以接地的接地引線。

於一實施例中，該導電板的材質係為銅或銅鋅合金。

於一實施例中，該電極層的材質係為銀膠。

透過前述的技術方案，本創作相較於習知技術具有以下 所述的優點：本創作之揚聲器雖為單一振膜，但可以有雙聲道的立體音效果。本創作在該面板上開設一向封閉空間延伸的凹陷部，並跨壓一致動器於該凹陷部上方。當致動器接收一交流訊號產生振動時，振動能量會傳遞給該面板與該凹陷部，該面板與該凹陷部同時受到振動激發空氣產生聲音，因為該面板與該凹陷部具有一高度落差，所以產生的聲波有相位差，就物理意義而言，就是聽到聲音的時間差。如此，可以感受到立體聲的效果，且在低音、中音、與高音都具有合理的音量表現而富有層次感。

10‧‧‧音箱

11‧‧‧面板

12‧‧‧組合板

13‧‧‧開孔

14‧‧‧邊緣

15‧‧‧凹陷部

150‧‧‧側壁

16‧‧‧封閉空間

20‧‧‧致動器

21‧‧‧訊號線

210‧‧‧訊號引線

211‧‧‧接地引線

22‧‧‧端部

23‧‧‧中央部

24‧‧‧壓電模組

240‧‧‧導電板

241‧‧‧壓電材料層

242‧‧‧第二插孔

243‧‧‧絕緣漆

244‧‧‧突出部

25‧‧‧導電端子

250‧‧‧第一插孔

26‧‧‧上蓋

27‧‧‧下蓋

270‧‧‧定位柱

30‧‧‧黏貼件

40‧‧‧保護層

圖1，係本創作一實施例之揚聲器外觀立體示意圖；圖2，係本創作一實施例之揚聲器部分結構分解示意圖(一)；圖3，係本創作一實施例之揚聲器部分結構分解示意圖(二)；圖4，係本創作『圖1』之A-A剖面示意圖；圖5，係本創作一實施例之致動器立體外觀示意圖；圖6，係本創作一實施例之致動器結構分解示意圖；圖7，係本創作一實施例之壓電模組立體外觀示意圖；圖8，係本創作一實施例之致動器連接訊號線之示意圖；圖9，係本創作一實施例之揚聲器振動發聲示意圖；以及圖10，係本創作另一實施例之揚聲器外觀立體示意圖。

有關本創作之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：請參閱『圖1』所示，係本創作一實施例之揚聲器外觀立體示意圖。如圖所示：本創作提出一種揚聲器，該揚聲器包含有一音箱10，以及一設置於該音箱10上的致動器20。該致動器20藉由一訊號線21(圖式僅繪出部分)電性連接一驅動訊號源(圖中未示) 以接收一交流訊號。該致動器20將該交流訊號轉換為一以振動形式輸出的機械能。該致動器20透過與該音箱10接觸的部分傳遞該機械能至該音箱10，促使該音箱10振動其內部與外界的空氣而產生聲波。在本創作一可替代的實施例中，該驅動訊號源可為一具有無線發射模組的智慧型手機或平板電腦，而該致動器20則具有一無線接收模組，藉此，該驅動訊號源與該致動器20以無線方式連線，該訊號線21可被省略而增加本創作的攜帶性。

請參閱『圖2』與『圖3』所示，係本創作一實施例之揚聲器部分結構分解示意圖(一)、(二)，該音箱10包含有一大致呈矩形的面板11，以及一接合該面板11的組合板12。該面板11包含有一大致位於中央的開孔13，一沿著該開孔13的周圍的矩形邊緣14，以及一由該矩形邊緣14向下延伸的凹陷部15。該音箱10的材質可為瓦楞紙、蜂巢紙、塑膠板、或薄木板。瓦楞紙的材質做為音箱，其聲音表現柔和舒適；蜂巢紙的材質做為音箱，其聲音表現通透清晰；塑膠板的材質做為音箱，其聲音表現扎實飽和；薄木板的材質做為音箱，其聲音表現低沉穩重。成本考量，本創作係以瓦楞紙做為音箱10的材質，特別是B浪的瓦楞紙，因為面紙夾層的浪高與浪寬適中，做為音箱材質使用其音質表現最為輕柔舒服。而為了將該致動器20固定於該面板11上，該揚聲器具有至少二沿著該矩形邊緣14貼附的黏貼件30。該黏貼件30的材質較佳的為PU(polyurethane)彈性膠，其中，PU彈性膠具有可重複撕貼而不失去黏性的特性。若該黏貼件30的表面沾附過多灰塵而失去黏性時，以清水沖洗該黏貼件30的表面即可使其恢復黏性。但需注意的是，若該面板11的材質為紙製品，諸如瓦楞紙或蜂巢紙，該面板11經PU彈性膠的多次撕貼仍容易破損。因此，本創作較佳的實施方式係在該黏貼件30與該面板11之間再設置一保護層40。該保護層40的材質可選自一般市售的透明膠帶。

將該保護層40與該黏貼件30以相鄰該矩形邊緣14的位置依 序貼附於該面板11後，即可將該致動器20擺放於該音箱10上。該致動器20擺放於該音箱10的方式，詳如『圖1』與『圖3』所示。為便於理解，本創作將該致動器20的外殼以二條虛擬之直線劃分為至少二端部22，以及一兩端分別連接該二端部22的中央部23。該二端部22分別接合該黏貼件30，用以將該致動器20固定於該面板11上，而該中央部23恰位於該開孔13的正上方。當該致動器20固定於該面板11時，該致動器20跨壓該矩形邊緣14的二長邊，並與二短邊呈間隔關係。值得注意的是，該中央部23具有一面向該凹陷部15的下表面，該下表面的面積小於該矩形邊緣14所圍繞的面積。因此，即使該中央部23位於該開孔13的正上方，該中央部23也無法完全遮蔽該開孔13，也就是說，該中央部23並未將該凹陷部15完全隔離於外界。

請參閱『圖4』所示，係本創作『圖1』之A-A剖面示意圖，該音箱10在該面板11與該組合板12之間形成有一封閉空間16。該開孔13具有複數個向該封閉空間16延伸一預定深度的側壁150，以及一結合該些側壁150以隔開該開孔13與該封閉空間16的凹陷部15。該封閉空間16內部存在有空氣分子。因此，當該致動器20接收一來自驅動訊號源的交流訊號而開始產生機械能時，與該致動器20接觸的黏貼件30會將該機械能傳遞至該面板11與該組合板12，同時透過側壁150將機械能傳遞給凹陷部15，藉此該機械能振動封閉空間16內與外的空氣分子而產生聲波。

請參閱『圖5』所示，係本創作一實施例之致動器立體外觀示意圖。該致動器20較佳的實施方式係選擇一壓電致動器，其主要利用壓電材料的逆壓電效應將電能轉換為機械能，具有能量轉換效率高、頻率響應速度快、以及不受電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)的優點。然而，本創作的致動器20並不僅限定使用壓電致動器。舉例來說，該致動器20亦可選擇一動圈致動器，其包含有一永久磁鐵與一可移動的線圈。該動圈致動器的運作原 理，係將一交流訊號輸入該線圈，使該線圈產生交替磁場而與該永久磁鐵的永久磁場產生隨著時間軸移動而相斥與相吸的交互作用，藉此產生機械能的輸出。但因為本創作的特點並非該動圈致動器，故其結構上的細節將不再多加贅述。

請參閱『圖6』所示，係本創作一實施例之致動器結構分解示意圖。在本創作中，該致動器20係選擇使用壓電致動器，其主要包含有上、下蓋26、27與壓電模組24，上、下蓋26、27可彼此結合從而共同定義出一殼體(標號略)，以及至少兩個在殼體內夾持該壓電模組24的導電端子25。為減少組裝工序成本，該上、下蓋26、27分別具有可相對應接合的定位管(圖中未示)與定位柱270，該導電端子25的兩端具有可供該定位柱270穿過的第一插孔250。在組裝致動器20時，先將該下蓋27靜置於平台上，再依序將該導電端子25、壓電模組24、導電端子25、上蓋26透過定位柱270穩固的安裝於該下蓋27。最後，再以超音波熔接上、下蓋26、27，使壓電模組24與導電端子25被該上、下蓋26、27緊密挾持，藉此，該壓電模組24能有效將所產生之機械能傳遞至該上、下蓋26、27。

請參閱『圖7』所示，係本創作一實施例之壓電模組立體外觀示意圖。該壓電模組24可為一雙壓電晶片，但並不用以限定本創作，該壓電模組24亦可為一單壓電晶片或多層壓電晶片。在本創作中，該壓電模組24包含有一導電板240、二分別設置於該導電板240二相對表面的壓電材料層241、以及二分別設置於該二壓電材料層241上的電極層(圖中未示)。在較佳的實施例中，該導電板240的材質係為銅或銅鋅合金。以壓電材料來說，其較佳的為鋯鈦酸鉛(Lead Zirconate Titanate,PZT)系的材料。該電極層的材質可為銀膠。

在結構上，該導電板240具有二突出部244，每一個突出部244設置有一供該定位柱270穿過的第二插孔242，以及二分別設 置於該每個突出部244二相對表面的絕緣漆243。該第二插孔242可將該壓電模組24穩固的定位於該上、下蓋26、27之中，而該絕緣漆243則用以避免該導電端子25與該導電板240相導通形成短路。

請參閱『圖8』所示，係本創作一實施例之致動器連接訊號線之示意圖。該致動器20透過一訊號線21接收一來自驅動訊號源的交流訊號。該訊號線21於該殼體內延伸出一電性連接該二導電端子25的訊號引線210，以及一電性連接該導電板240的接地引線211。該訊號引線210將來自該驅動訊號源的交流訊號傳輸至該導電端子25，由於該導電端子25與該導電板240之間設置有絕緣漆243(參照圖7)，故該導電端子25僅與該二壓電材料層241接觸，而與該導電板240呈絕緣關係。藉此，交流訊號透過訊號線210與接地引線211使壓電模組24機電轉換產生機械能輸出。

請參閱『圖9』所示，係本創作一實施例之揚聲器振動發聲示意圖。該面板11與凹陷部15之間具有一高度落差。當致動器20接收交流訊號產生機械能輸出，機械能會傳遞給面板11產生振動，同時機械能亦會透過側壁150傳遞給凹陷部15使其產生振動，因為面板11與凹陷部15振動激發空氣產生聲波。對封閉空間16而言，由於封閉空間16所產生的聲波會不斷碰撞反射累積能量，再與面板11及凹陷部15所產生的聲波疊加而增加振幅，故可以達到放大聲波的效果。值得注意的是，該面板11與凹陷部15同時產生聲波時，因為面板11與凹陷部15有高度落差，且致動器20跨壓於面板11上，並未完全將開孔13遮蔽，導致同時產生的聲波有相位差。該相位差就物理意義而言，就是我們人耳接收聲波時，有時間差△t。該時間差△t可以使聲音變的有空間感，也就是所謂的立體聲。

請參閱『圖10』所示，係本創作另一實施例之外觀立體示意圖。本創作並不限定該開孔13的形狀，該開孔13的形狀可為圓 形、橢圓形、多邊形、或不規則形。在本實施例中，該開孔13係為一三角形，而該致動器20的端部22固定於該面板11，該致動器20的中央部23則位於該凹陷部15的上方，且該中央部23未完全遮蔽該三角形的開孔13。

綜合上所述，本創作提出一種音響結構適用於壓電致動器20的揚聲器，係為改善習知振動式壓電揚聲器所產生的聲音缺乏立體聲之缺點。本創作的解決方案係於該結構音箱10的面板11上設置一凹陷部15，且該致動器20係以橫跨凹陷部15的方式固定於該面板11。由於面板11與凹陷部15有高低落差，同時接收致動器20的振動產生聲波時，面板11與凹陷部15產生的聲波有相位差，就其物理意義而言，就是人耳聽到的聲音有時間差，讓聲音更有空間感，也就是所謂的立體聲。

因此，本創作極具進步性及符合申請新型專利之要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。

以上已將本創作做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例而已，當不能限定本創作實施之範圍。即凡依本創作申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍內。

10‧‧‧音箱

20‧‧‧致動器

21‧‧‧訊號線

Claims (14)

1. 一種揚聲器，包括有：一音箱，包含有一面板、一接合該面板的組合板、以及一形成於該面板與該組合板之間的封閉空間，其中，該面板上具有一開孔、一沿著該開孔周圍的邊緣、以及一由該邊緣向該封閉空間延伸以在該開孔與該封閉空間之間形成的凹陷部，其中，該面板與凹陷部之間具有一高度落差；以及一致動器，接收一交流訊號以產生振動，其包含有至少二固定於該面板上的端部，以及一分別連接該二端部且位於該凹陷部上方的中央部，其中，該中央部未完全遮蔽該開孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述的揚聲器，其中，該邊緣係為一包含有二長邊與二短邊的矩形邊緣，該致動器跨壓該二長邊邊緣而與該二短邊呈間隔關係。
3. 如申請專利範圍第1項所述的揚聲器，更包含有至少二用以將該二端部固定至該面板上的黏貼件。
4. 如申請專利範圍第3項所述的揚聲器，更包含有一設置於該面板與該黏貼件之間的保護層。
5. 如申請專利範圍第1項所述的揚聲器，其中，該開孔的形狀係選自由圓形、橢圓形、多邊形、或不規則形所組成的群組。
6. 如申請專利範圍第1項所述的揚聲器，其中，該音箱的材質係選自由瓦楞紙、蜂巢紙、塑膠板、薄木板所組成的群組。
7. 如申請專利範圍第1項所述的揚聲器，其中，該致動器係為一動圈致動器。
8. 如申請專利範圍第1項所述的揚聲器，其中，該致動器係為一壓電致動器。
9. 如申請專利範圍第8項所述的揚聲器，其中，該壓電致動器包含有一振動傳遞的殼體，以及一設置於該殼體內的壓電模組。
10. 如申請專利範圍第9項所述的揚聲器，其中，該殼體包含有該中央部與該二端部，以及至少二在該殼體內夾持該壓電模組的導電端子。
11. 如申請專利範圍第10項所述的揚聲器，其中，該壓電模組係為一雙壓電晶片，其包含有一導電板、二分別設置於該導電板二相對表面的壓電材料層、以及二分別設置於該二壓電材料層上的電極層，其中，該二導電端子分別接觸該二電極層。
12. 如申請專利範圍第11項所述的揚聲器，其中，更包含有一電性連接該二導電端子以提供該交流訊號的訊號引線，以及一電性連接該導電板以接地的接地引線。
13. 如申請專利範圍第11項所述的揚聲器，其中，該導電板的材質係為銅或銅鋅合金。
14. 如申請專利範圍第11項所述的揚聲器，其中，該電極層的材質係為銀膠。