专利名称：一种采用新型约束方式的压电扬声器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于扬声器技术领域，特别涉及一种采用新型约束方式的压电扬声 器。
背景技术：
压电扬声器相对于传统动圈式扬声器，具有小、薄、轻的特点，在当今器件小型化 的趋势下，具有极其光明的前景与未来。 压电扬声器的性能通过测量器件的声压级曲线(声压-频率的对数曲线)可以获 得，其中有几个重要的指标要求第一阶弯曲振动的谐振频率尽量低，保障扬声器低频音质 好；加载同样的电压时，声压级曲线尽量高，保障扬声器音量高；声压-频率曲线尽量平缓、 波动小，保障扬声器高低音音质倶佳。 与传统的动圈扬声器相比，压电扬声器有以下几点优势(l)结构中不需要磁
铁，无干扰；(2)厚度薄，可安装于更为狭小的空间中；(3)重量小，比传统的动圈扬声器轻
50%-80%;(4)功耗低，一般小于15mW，大大延长了器件的电池寿命；(5)声学设计简单，背
面只需很少空间，不需要对于动圈扬声器所必须的用于提高声压级的空腔。 在相比于传统扬声器具备很大优势的同时，普通压电扬声器也存在一些缺点。例
如，压电扬声器第一阶谐振频率较高，低频特性稍差。这主要跟压电陶瓷的尺寸和约束方式
相关。目前已经出现的压电扬声器的压电陶瓷多采用边框固支(约束压电陶瓷片边沿的三
个移动自由度)、简支(仅约束陶瓷片厚度方向的一个移动自由度)等方式。但是对于本来
成本、利润就不高，体积很小的压电扬声器，边框无疑会大大增加成本，占用空间，而且利用
边框约束振膜对振膜的固有频率会有一定影响，进而影响压电扬声器的性能指标。
发明内容本实用新型的目的是提供一种具有新型固定约束方式，使谐振频率降低、低频特 性改善的压电扬声器，包括振膜，粘结在振膜上的压电陶瓷片，陶瓷片表面的电极，约束振 膜或压电陶瓷片的约束元件，其特征在于，约束元件约束振膜一个非边沿的一点或多点的 法向自由度或三个正交移动自由度。 所述约束元件约束振膜一个或两个非边沿且非中心的一点或多点。 所述约束元件约束压电陶瓷片与振膜非接触的表面上非边沿的一点或多点。 所述压电陶瓷片为方形或圆形。 所述振膜为方形或圆形。 本实用新型的有益效果为本新型压电扬声器采用中间悍点固定方式，去掉了传 统扬声器的外框结构，去掉了振膜与外框之间的边界支撑条件，在改善传统压电扬声器的 低频谐振特性的同时，极大降低了扬声器的制造成本，安装更为方便，而且其它小尺寸电子 元器件可以嵌在扬声器背腔下面，节约了空间。
图la为本实用新型实施例1的正视图； 图lb为本实用新型实施例1的俯视图； 图lc为本实用新型实施例1的等轴侧视图； 图2为中心约束与四边固支约束的声压级曲线比较； 图3为本实用新型实施例2的俯视图； 图4为本实用新型实施例3的俯视图； 图5为本实用新型实施例4的俯视图； 图6a为本实用新型实施例5的正视图； 图6b为本实用新型实施例5的俯视图。 图中标号 la-正电极；lb-负电极；2-压电陶瓷片；3-振膜；4-约束元件。
具体实施方式
本实用新型提供了一种采用新型约束方式的压电扬声器，下面通过附图说明和具
体实施方式对本实用新型做进一步说明。
实施例1 : 实施例1中，正电极la和负电极lb为银，分别镀于压电陶瓷片2的上、下表面，而 陶瓷片2的下表面粘结于振膜3的上表面，振膜3由其底面中部的约束元件4以焊接方式 固定约束。 在本实用新型的实施例l(图la至图lc)中，方形单层压电陶瓷片2的 尺寸为18mmX 18mmX0. 12mm(长X宽X厚度)，方形不锈钢振膜3的尺寸为 23mmX 23mmX0. 08mm(长X宽X厚度)，振膜3下表面中心简支，压电陶瓷片2上下表面 涂有面电极，上表面加5V扫频信号(0 12000HZ)，下表面接地。利用ANSYS仿真，取得距 振膜3下表面中心法向距离为31. 6mm处的声压级数据，在MATLAB中绘图并与另外几种相 同尺寸和电压的情况的声压级数据对比，如图2所示。 从图2可以看出，本实用新型的实施例1的谐振频率相比四边简支情况下的谐振 频率减小IOOHZ左右，仅为大约IIOOHZ。而此实施例的声压级与对应的四边简支约束情况 下的声压级相比差别不大。另外，从图2还可以看出，在较小的范围内，中间简支面积越大， 声压级越高，但变化幅度不大。而在中间约束的情况下，简支和固支对声压级几乎没有影 响。以上这些分析对实际应用有重要的指导作用，并可以得出本实用新型确实能降低压电 扬声器的谐振频率，同时对声压级没有大的影响的结论。 实施例2 : 实施例2的特别之处在于，两块方形压电陶瓷片2分别粘结于振膜3的上、下表 面，且约束元件4约束任一压电陶瓷片2与振膜3非接触面的中心。两块压电陶瓷片2的 结构及其表面电极与实施例1相同，结构图参见图3。 实施例3 实施例3的特别之处在于，两块方形陶瓷片2分别粘结于振膜3的上、下表面，且 约束元件4分别约束两块压电陶瓷片2与振膜3非接触面的中心。两块压电陶瓷片2的结构及其表面电极与实施例1相同，结构图参见图4。 实施例4 实施例4的特别之处在于，方形压电陶瓷片2粘结于振膜3的上表面，且约束元件 4约束压电陶瓷片2与振膜3非接触面的中心以及振膜3下表面的中心，压电陶瓷片2的结 构及其表面电极与实施例1相同，结构图参见图5。 实施例5 实施例5的特别之处在于，振膜3和压电陶瓷片2轴向截面均为圆形，其他部分与 实施例1相同，结构图参见图6a和图6b。 需要说明的是，以上实施例仅仅是为了方便了解本实用新型而列举的几个较优实 施方式，本领域技术人员可在权利要求范围内做出任意修改。
权利要求一种采用新型约束方式的压电扬声器，包括振膜(3)，粘结在振膜(3)上的压电陶瓷片(2)，陶瓷片表面的正负电极，约束振膜(3)或压电陶瓷片(2)的约束元件(4)，其特征在于，约束元件(4)约束振膜(3)非边沿的一点或多点的法向自由度或三个正交移动自由度。
2. 根据权利要求1所述的一种采用新型约束方式的压电扬声器，其特征在于，所述约 束元件(4)约束振膜(3) —个或两个非边沿且非中心的一点或多点。
3. 根据权利要求1所述的一种采用新型约束方式的压电扬声器，其特征在于，所述约 束元件(4)约束压电陶瓷片(2)与振膜(3)非接触的表面上非边沿的一点或多点。
4. 根据权利要求1所述的一种采用新型约束方式的压电扬声器，其特征在于，所述压 电陶瓷片(3)为方形或圆形。
5. 根据权利要求1所述的一种采用新型约束方式的压电扬声器，其特征在于，所述振 膜(3)为方形或圆形。
专利摘要本实用新型属于扬声器技术领域，特别涉及一种采用新型约束方式的压电扬声器。约束元件约束振膜非边沿的一点或多点，或者约束压电陶瓷片与振膜非接触的表面上非边沿的一点或多点。本新型压电扬声器采用中间悍点固定方式，去掉了传统扬声器的外框结构，去掉了振膜与外框之间的边界支撑条件，在改善传统压电扬声器的低频谐振特性的同时，极大降低了扬声器的制造成本，安装更为方便，而且其它小尺寸电子元器件可以嵌在扬声器背腔下面，节约了空间。
文档编号H04R17/00GK201467436SQ20092011060
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者褚祥诚 申请人:清华大学