CN103002363A - 使用压电驱动模块的音响转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用压电驱动模块的音响转换装置，其中包括：压电驱动模块，与压电驱动模块物理连接的振动板，在固定点支撑压电驱动模块或振动板的支撑部。其中，固定点位于比压电驱动模块的外缘更内的内侧，并且压电驱动模块的外缘部分和振动板的外缘部分以固定点为中轴自由振动。因此使用压电驱动模块也可以充分发出高频和低频声音。

Description

使用压电驱动模块的音响转换装置

技术领域

本发明涉及一种使用压电驱动模块的音响转换装置，尤其涉及一种将改善中音及低音特性的压电元件应用到音响转换装置。

背景技术

压电扬声器是利用压电元件，将电能转换为声能的装置，通过向PZT系列压电物质提供电信号发起声音。

图1为现有压电扬声器的示意图。如图1所示，现有压电扬声器，振动板20的两端会固定在框架中并压电驱动模块10粘贴到振动板20的中心引发振动。现有压电扬声器主要适用于发出高音频的声音，对于发出低音频的声音有限制。因此，与现有磁路扬声器相比声音特性明显不足。

如虚线所示，在现有压电扬声器中，振动板20的外缘部分或两端固定。此处，被固定部分之间的距离(λ/2)就是压电扬声器播放的最低频率。因此，现有扬声器只能发出高于所述最低频率的高音频，实际仅仅应用于播放特定频段或者高音频段。如果为了发出低音而增加振动板的大小，但由于压电驱动模块10的自由振动和振动的分解，从而导致扬声器的性能下降。

发明内容

本发明提供一种即使使用压电元件也能够提供均匀的高频以及低频声音的音响转换装置。

本发明提供一种在与现有压电扬声器相同的大小下，能够生成和输出更广音域的音响转换装置。

本发明提供一种在同一音响转换装置中，能够提供多种音域的音响特性的音响转换装置。

本发明提供一种能够克服和改善现有压电元件具有的材料限制的音响转换装置。

本发明提供一种即使使用压电元件也能够简便地连接和组装的音响转换装置。

根据本发明一个实施例的音响转换装置，该装置包括：压电驱动模块，与压电驱动模块物理连接的振动板，以及在固定点支撑压电驱动模块和振动板中的至少一个的支撑部。其中，固定点位于比压电驱动模块的外缘更内的内侧，并且压电驱动模块的外缘部分和振动板的外缘部分以固定点为中心自由振动。因此，即使使用压电素子也能够提供均匀的高频以及低频声音。

如压电驱动模块和振动板结合为一体，在压电驱动模块发生的振动通过振动板可以传递。另外，支撑部在固定点支撑压电驱动模块或振动板。其中，所述固定点位于比所述压电驱动模块更内的内侧。如上所述，现有压电扬声器固定了压电陶瓷的外缘部分，因此其用途受限制。不过根据本发明的支撑部支撑压电驱动模块和振动板的中央部或者其周边，因此所述压电驱动模块的外缘部分可以变成为自由端。根据本发明的压电驱动模块和振动板的低频性能与现有的压电扬声器相比有很大改善，并且具有与磁路扬声器相似的特点。

通过支撑部被支撑的压电驱动模块可以设置于振动板的中心，也可以设置于偏离中心的位置。以调节从固定点到振动板的外缘的距离方式可以取得使用不同尺寸的扬声器音响效果。即通过利用从固定点到振动板的外缘中最远点和最近点的距离差异，可以提供多声音带宽的特征。

支撑部可以直接设置在设备的外壳上，也可以用其它可振动的介质间接被支撑。振动板上可以形成有平面板、凸形板，凹形板或者圆锥形的振动放大板，以加强压电驱动膜片的振动。振动放大板可以设置在外壳的框架，并且可以包括边缘部。

技术效果

本发明提供的音响转换装置，即使使用压电元件，也可均匀发出高频以及低频的声音，因此可以替换现有磁路扬声器。同时，可以克服现有压电扬声器播放的频段限制，可以播放高音和低音。

本发明提供的音响转换装置中，振动板可以具有圆形，椭圆形，四边形等的形状。压电驱动模块也可以放置到振动板偏离中心的位置，因此可以达到使用多种不同尺寸扬声器时的音响效果。

本发明提供的音响转换装置，对其物理结构进行了改造，克服了传统扬声器的局限性，改善了音响效果。

本发明提供的音响转换装置，将支撑部除作为物理支撑结构以外，还作为电气连接结构，使得电气的连接和装配更加简便。

附图说明

图1为现有压电扬声器的示意图；

图2为根据本发明一实施例音响转换装置的简要截面图；。

图3为显示图2中音响转换装置的工作原理的简要截面图；

图4(a)～图4(e)为显示根据本发明另一实施例支撑部的连接关系的示意图；

图5(a)和图5(b)为根据本发明一实施例音响转换装置的简要截面图；

图6(a)和图6(b)为根据本发明另一实施例音响转换装置的简要截面图；

图7为显示图5音响转换装置的工作原理的简要截面图；

图8为根据本发明一实施例音响转换装置的截面图；

图9为根据本发明另一实施例音响转换装置的截面图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，对本发明的具体实施例进行详细说明，但是本发明的效果不限于此。并且，附图中实质上同一组成要素使用相同的附图标记，也可以使用其余附图的标记。另外，本领域普通技术人员显而易见地内容可以省略重复说明。

图2为根据本发明一实施例音响转换装置的简要截面图，图3为显示图2中音响转换装置的工作原理的简要截面图。

如图2所示，音响转换装置100包括压电驱动模块110，振动板120以及支撑部130。支撑部130可以固定在该装置的外壳或其它结构体中。支撑部130可以直接或者通过其他介质间接被固定。压电驱动模块110和振动板120依次连接或粘着到支撑部130。

不同于现有压电扬声器，根据本实施例的压电驱动模块110不是连接到外壳，而是跟振动板120一起连接到支撑部130的某一点，也就是以固定点140为中心固定。如下所述，通过边缘部振动板或者振动板的扩展部连接到外壳，但是因其外缘部分是自由端，振动板的运动不受限，也可以垂直运动。

压电驱动模块110可以由PbO，ZrO₂和TiO₂的组合的PZT系列或者PMN-PT(压电单晶)形成，并且也可以由发挥压电效应的其他材料形成。压电驱动模块110的形状可以为平板或者灵活的立体型。

跟压电驱动模块110物理连接的振动板120，受压电驱动模块110的振动后向空气传递其能量。振动板120，可以为简单的板型，也可以是圆锥形或者喇叭型。所述物理连接意味着振动板120的一面和压电驱动模块110的一面互相接触，也意味着振动板120和压电驱动模块110通过点对点或者线对线互相接触。振动板120可以由金属或者合成树脂，纸张等形成，其中金属可以使用铜，铝，不锈钢或合金。

支撑部130通过固定点140连接到压电驱动模块110和振动板120。支撑部130固定压电驱动模块110和振动板120，并根据音响的电气信号以固定点140为中心振动。固定点140的位置在压电驱动模块110的中央部，即不在外缘部分而在内侧某一点。随着音响电器信号的供给，对于支撑部130固定点140的位置静止，压电驱动模块和110以及振动板120的外缘部分可以上下自由振动。压电驱动模块110的振动传递到振动板120，声能通过空气传递。

如图3所示，以固定点140为中心，压电驱动模块110和振动板120可以形成各种波形。在这种情况下，因固定点140固定不动，可以确定其波形的波长(λ)范围。例如，可以形成从在图3中③的短波到在图3中②的长波等多种波长(λ)的波形。因此音响可转换的带宽得到扩展。另外，在图3中①显示与现有压电扬声器相比的波长。

图4为显示根据本发明另一实施例支撑部的连接关系的示意图。

图4(a)所示，支撑部130和压电驱动模块110直接连接，振动板120附着或粘贴在压电驱动模块110上面。如图4(b)所示，压电驱动模块100的中央形成有贯通孔，支撑部130通过所述贯通孔直接连接到振动板120，而不是直接连接到压电驱动模块110。如图4(c)所示，压电驱动模块110和振动板120组合成一体，一起设置在支撑部130。如图4(d)所示，支撑部130可以通过振动板120的底面设置在振动板120，另外压电驱动模块110可以附着或粘贴在振动板120的另一面(上面)。如图4(e)所示，2个支撑部130可以分别紧贴在振动板120的上面和压电驱动模块110的下面，也可以由一个支撑部130贯穿着压电驱动模块110。

图5为根据本发明一实施例音响转换装置的简要截面图，图6为根据本发明另一实施例音响转换装置的简要截面图。

图5的音响转换装置可以用于平面显示器，汽车内音响等不同的应用场景，也可以根据不同的用途做成不同的尺寸，但是不同于现有的磁路扬声器，例如还可以做成15mm以下的厚度或者轻便的结构。

如图5(a)所示，音响转换装置包括压电驱动模块210，振动板220，支撑部230以及外壳290。外壳290可以为其顶部开放的薄圆(漫圆)型或者椭圆形箱子形状，其中支撑部230固定在外壳290的中央部分。压电驱动模块210，振动板220以及振动放大板250依次层叠于支撑部230并被固定或互相黏合。振动放大板250是振动板220的一种，可以由与振动板220相同的材料形成，也可以由与振动板220不同的材料形成。另外振动放大板250可以由纸浆材料、树脂材料、生物材料、合成纤维、塑料、人造丝、棉花和合成纤维混合的纺织物、碳纤维、有机纤维(例如杜邦(DUPONT)公司的凯夫拉(KEVLAR)纤维、诺梅克斯(NOMEX)以及日本东洋纺(Toyobo)公司的柴隆(ZYLON)纤维)等不同材料形成，也可以具有对应于外壳290的形状。振动放大板250可以包括所述的边缘部分，也可以与边缘部分形成为一体。

压电驱动模块210和振动板220以固定点240为中心设置在支撑部230上。振动板220或者振动放大板250的边缘部分具有槽或者褶子形状，就成为边缘部260。边缘部260使振动板220及振动放大板250可以上下振动，阻断振动板220及振动放大板250背面和正面之间的声音干扰，并且阻断外套和振动放大板250之间的空间，防止引入灰尘。边缘部260可以使用振动板220或者振动放大板250相同的材料并与之形成一体，也可以如图所示，利用其他材料独立形成并相互连接。当然边缘部260也不是必须与振动板220结合。

振动放大板250连接振动板220和外壳290，有效控制振动板220的垂直振动和分割振动，改善中低音域特性，这样会控制播放共振低频段，加强低音领域。

如图5(b)所示，本发明的音响转换装置包括压电驱动模块210，振动板220，支撑部230以及外壳290。外壳290可以为其顶部开放的漫圆型或者椭圆形箱子形状，并且支撑部230、压电驱动模块210、和振动板220固定在外壳290的中央位置。另外，具有中央帽的圆锥形振动放大板252可以设置在振动板220上。

振动放大板250是一种振动板，可以具有传统扬声器形状，在中央帽部分与振动板220连接固定为一体。振动放大板252可以由纸、合成树脂、树脂膜等材料形成，也可以为对应于外壳形状的形状。

振动放大板252的外缘可以设置有槽，褶子形状的边缘部260，其可以阻断振动放大板250的背面和正面之间的声音干扰。边缘部260可以由振动板220或者振动放大板250相同的材料或者不同的材料形成，也可以与振动板220或者振动放大板250形成一体或者分别形成。

如图6所示，音响转换装置包括压电驱动模块210，振动板220，支撑部230，振动放大板250及外壳290。根据本实施例的压电驱动模块210同振动板220相同，位于偏离振动放大板250中心的位置。

另外，压电驱动模块210可以位于偏离振动板220中心位置，支撑部230也可以位于从压电驱动模块210或者振动板220中心偏离的位置。

如上所述，根据本实施例，支撑部230可以支撑偏离压电驱动模块210，振动板220或者振动放大板230的中心位置。这种情况下，音响转换装置通过利用从固定点240到振动板220或者振动放大板250的外缘中最远点的距离可以产生距离与其相同半径的现有音响转换装置的音响特点，同时利用从固定点240到振动板220或者振动放大板250的外缘中最近点的距离可以产生距离与其相同半径的现有音响转换装置的音响特点。并且可以部分反映最远点和最近点之间尺寸的其他音响转换装置特点。

特别是，当振动板或振动放大板即使不是圆形，而是长椭圆形或者四边形的时候，可以将固定点的位置放置到偏离中心的位置，从而产生不同的声音特性。

图7为显示图5音响转换装置的工作原理的简要截面图。

如图7所示，振动板220可以由金属板形成，也可以连接到压电驱动模块210成为一体。因此引入到压电驱动模块210的导线中，一个引入到金属的振动板220，另一个引入到压电驱动模块210的底面。

压电驱动模块210和振动板220在支撑部230上以固定点240为中心互相连接，通过边缘部260连接到周围框架295的外壳295。当电气信号供给到压电驱动模块210时，按照其电气信号压电驱动模块210发生弯曲，随着弯曲压电驱动模块210和振动板220的外缘以固定点为中心自由地上下振动。

振动放大板250的外缘设置有边缘部260，边缘部260使振动放大板250跟随振动板220的变形上下振动，振动放大板250的振动通过声音传递到外界。

图8为根据本发明一实施例音响转换装置的截面图，图9为根据本发明另一实施例音响转换装置的截面图。

如图8所示，音响转换装置300包括压电驱动模块310，振动板320，振动放大板350，支撑部330以及外壳390。外壳390包括由金属形成的下部外壳392和由金属形成的上部外壳394，其中下部外壳392和上部外壳394分别形成有孔，以传递声音。

两个支撑部330以下部外壳392和上部外壳394的中心为准分别设置。更具体地涉及，当组装下部外壳392和上部外壳394时，将两个支撑部330分别设置在压电驱动模块310的下面和振动板320的上面。

在这种情况下，振动放大板350中对应于支撑部330的位置可以形成有孔。振动放大板350是振动板320的一种，可以具有对应于外壳390的形状，并且与边缘部360形成一体。

振动板320可以由金属形成，也可与压电驱动模块310结合。因此引入到压电驱动模块310的导线中，一个引入到金属的振动板320，另一个引入到压电驱动模块310的底面。如果需要，支撑部330可以由金属或者有导电特性的材料形成，使振动板和压电驱动模块通过支撑部直接和外部通电。

如图9所示，音响转换装置可以与帽形成一体，可以包括圆锥形的振动放大板352。支撑部330，压电驱动模块310，振动板320设置在外壳390里，振动板320和振动放大板352物理连接，并且一起振动。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种使用压电驱动模块的音响转换装置，包括：

压电驱动模块；

振动板，与所述压电驱动模块物理连接；以及

支撑部，在固定点支撑所述压电驱动模块和所述振动板中的至少一个；

其中，所述固定点位于比所述压电驱动模块的外缘更内的内侧，并且所述压电驱动模块的外缘部分和所述振动板的外缘部分以所述固定点为中心自由振动。

2.根据权利要求1所述的音响转换装置，其中，所述固定点位于所述压电驱动模块的中心或者偏离中心的位置。

3.根据权利要求1所述的音响转换装置，其中，所述压电驱动模块在所述振动板的中心位置与所述振动板物理连接。

4.根据权利要求1所述的音响转换装置，其中，所述压电驱动模块在所述振动板的偏离中心位置与所述振动板物理连接，并且通过利用从所述固定点到所述振动板的外缘中最远点和最近点的距离差异，提供多声音带宽的特征。

5.根据权利要求1所述的音响转换装置，还包括：

外壳，直接或间接支撑所述支撑部；以及

振动放大板，与所述振动板版连接；

其中，所述振动放大板固定在所述外壳的周围框架上。

6.根据权利要求5所述的音响转换装置，其中，所述振动放大板和所述周围框架之间介有边缘部。

7.根据权利要求6所述的音响转换装置，其中，所述边缘部与所述振动放大板形成为一体，或者所述边缘部和所述振动放大板相互粘接。

8.根据权利要求6所述的音响转换装置，其中，所述振动放大板具有平版型，凸型，凹型或者圆锥形的形状。

9.根据权利要求5所述的音响转换装置，其中，所述外壳包括上部外壳和下部外壳，并且所述支撑部设置于所述上部外壳和所述下部外壳中的至少一个上，并支撑所述压电驱动模块或所述振动板。

10.根据权利要求1所述的音响转换装置，其中，所述压电驱动模块由压电陶瓷制形成，所述振动板由金属制形成，外部导线分别连接到所述压电驱动模块和所述振动板。

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