压电发声结构及电器设备的制作方法

1.本公开涉及发声设备技术领域，特别是涉及一种压电发声结构及电器设备。


背景技术：

2.随着电动车的发展，常规的机械振动幅度大大降低，同时随着人们对娱乐的追求，使得对车内音频效果有着更高的标准，不可避免会带来扬声器数目的增加。不过随着智能驾驶的进一步发展与改善，座舱内传感器的种类和数量会越来越多，会进一步侵占座舱内的空间，故对扬声器提出了更高的要求，朝着更小、更薄的方向发展。
3.目前，常用压电器件的结构主要如下：聚酰亚胺塑料是作为压电陶瓷的保护层，而不锈钢是作为基板，中间都是通过胶水粘接而成的。之前一般都是作为蜂鸣器使用的，不考虑任何音质的需求。其后随着可携式电子产品的不断更新换代，压电器件的外观尺寸持续的朝着小、薄的方向发展着，压电器件由于其超博、超轻的特点，重新回到了人们的眼中。
4.为了改善其中高频性能，电声工程师把圆形压电片改成了矩形振膜，通过增加其共振模态数量来使得高频曲线更加平滑，不过由于尺寸较小的原因，声压较低，只能单纯的作为受话器用；对于其他场景，比如代替汽车座舱内的头枕扬声器、中高音扬声器，其感度是远远达不到要求。
5.对于压电扬声器，提高感度的常用手段是增加辐射面的面积，也就是增加基材的长宽，不过这里就会带来一个问题，随着矩形振膜尺寸的增加，其平板模态就会变的很明显，不可避免的会让频响曲线产生较大的峰和谷，使得声音的播放根本没有圆润度可言。以55mm*25mm压电组件为例，其结构就是前面所说的三层材料，其产生的频响曲线如图1所图所示，可发现在1120hz和4500hz产生较大的谷，从而模态分析可知，基本上都是由于平板模态相位相反导致的，这对于大尺寸的矩形平板是不可避免的。
6.目前压电扬声器有一种常用的技术手段是增加配重来改变局部重量，从而对模态造成改善，避免产生较大的峰和谷，但是这样会由于重量的增加会造成中高频感度的降低，影响压电器件的发生效果。


技术实现要素：

7.基于此，有必要针对目前压电扬声器增加配种该站模态导致的高频感度降低的问题，提供一种压电发声结构及电器设备。
8.一种压电发声结构，包括：
9.壳体组件，包括第一盖板与第二盖板，所述第一盖板盖设于所述第二盖板；以及
10.压电组件，包括层层设置的柔性层、不锈钢层以及压电层，所述柔性层的边缘夹设于所述第一盖板与所述第二盖板之间，所述柔性层朝向所述第一盖板设置，所述压电层朝向所述第二盖板设置，所述柔性层与盖板之间、所述压电层与所述第二盖板之间存在预设空间。
11.在本公开的一实施例中，所述压电层的数量为奇数个，奇数个所述压电层间隔设
置于所述不锈钢层。
12.在本公开的一实施例中，所述压电组件还包括多个支撑柱，多个所述支撑柱间隔设置于所述不锈钢层，并通过相邻两根所述压电层之间的间隙伸出。
13.在本公开的一实施例中，所述压电发声结构还包括压缩层，设置于所述第二盖板的内壁，所述支撑柱能够抵接并压缩所述压缩层。
14.在本公开的一实施例中，所述压缩层采用泡棉、泡沫、橡胶或尼龙材料制成。
15.在本公开的一实施例中，所述柔性层采用柔性塑料或橡胶制成。
16.在本公开的一实施例中，所述柔性层具有变形部，所述变形部位于所述柔性层的边缘，并位于所述不锈钢层的外侧；
17.所述柔性层呈拱形或平板状。
18.在本公开的一实施例中，所述壳体组件还包括安装框架，所述安装框架设置于所述第一盖板与所述第二盖板之间，所述安装框架与所述第二盖板夹设所述柔性层的边缘。
19.在本公开的一实施例中，所述第一盖板与所述第二盖板均具有多个贯通设置的通孔。
20.本公开的压电发声结构及电器设备中，压电发声结构通过第一盖板与第二盖板形成壳体组件，将压电组件设置于第一盖板与第二盖板之间，压电组件具的柔性层、不锈钢层、压电层层层设置，此时，柔性层朝向第一盖板设置，压电层朝向第二盖板设置。通过不锈钢层对柔性层进行支撑，限制柔性层的振动幅度，避免柔性层振幅过大，同时，该不锈钢层还能够对柔性层进行配重，且不会过多增加压电发声结构的重量，在避免产生较大的峰和谷的同时，避免高频感度降低，保证压电发声结构的使用性能。
附图说明
21.图1为现有技术中压电器件的频响曲线图；
22.图2为本公开一实施例的压电发声结构的立体图；
23.图3为图2所示的压电发声结构的爆炸图；
24.图4为图3所示的压电发声结构中压电组件的爆炸图；
25.图5为图2所示的压电发声结构的主体剖视图；
26.图6为图5所示的压电发声结构在a处的局部放大图；
27.图7为图1所示的压电结构的频现曲线图。
28.其中：100、压电发声结构；110、壳体组件；111、第一盖板；112、第二盖板；113、安装框架；120、压电组件；121、柔性层；1211、变形部；122、不锈钢层；123、压电层；124、支撑柱；130、压缩层。
具体实施方式
29.为使本公开的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本公开的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开。但是本公开能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本公开内涵的情况下做类似改进，因此本公开不受下面公开的具体实施例的限制。
30.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
32.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
33.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
35.参见图2至图6，本公开提供一种压电发声结构100。该压电发声结构100应用于电器设备中，电器设备能够通过压电发声结构100进行发声，以满足用户的使用需求。这里的电器设备为需要发声的结构。本公开中电器设备是指车辆，示例性地，该电器设备为电动汽车。
36.可以理解的，目前电动汽车中的压电扬声器为了避免让频响曲线产生较大的峰和谷，会通过增加配重来改变局部重量，从而对模态造成改善，避免产生较大的峰和谷，但是这样会由于重量的增加会造成中高频感度的降低，影响压电器件的发生效果。
37.为此，本公开提供一种新型的压电发声结构100，该压电发声结构100能够不会过多增加压电发声结构100的重量，在避免产生较大峰和谷的同时，避免高频感度降低，保证压电发声结构100的使用性能。
38.参见图2至图6，在一实施例中，压电发声结构100包括壳体组件110以及压电组件120。壳体组件110包括第一盖板111与第二盖板112，所述第一盖板111盖设于所述第二盖板112。压电组件120包括层层设置的柔性层121、不锈钢层122以及压电层123，所述柔性层121的边缘夹设于所述第一盖板111与所述第二盖板112之间，所述柔性层121朝向所述第一盖板111设置，所述压电层123朝向所述第二盖板112设置，所述柔性层121与盖板之间、所述压电层123与所述第二盖板112之间存在预设空间。
39.壳体组件110为压电发声结构100的外壳，通过壳体组件110承载压电发声结构100的各个零部件，在起到防护作用的同时配合发声，满足使用需求。压电组件120为压电发声结构100的主体结构，该压电组件120设置于壳体组件110中。压电组件120的边缘与壳体组件110连接，实现压电组件120安装在壳体组件110中。而且，压电组件120的两个表面与壳体组件110的内壁之间存在预设空间。压电组件120振动发生时，压电组件120能够产生振动并不会与压电组件120的壳体抵接。
40.具体的，壳体组件110包括第一盖板111与第二盖板112，第一盖板111与第二盖板112围设成容纳腔，压电组件120设置于容纳腔中，并且，压电组件120的边缘被第一盖板111与第二盖板112夹设。也就是说，第一盖板111与第二盖板112之间夹设压电组件120的边缘，实现压电组件120的固定。而且，压电组件120与第一盖板111之间存在预设空间，与第二盖板112之间也存在预设空间。压电组件120发声时在容纳腔中振动，该预设空间能够避免压电组件120与第一盖板111及第二盖板112的内壁抵接，保证发声质量，避免发生干涉。
41.压电组件120包括柔性层121、不锈钢层122以及压电层123，柔性层121、不锈钢层122以及压电层123层层设置。以如2至图6所示的方向为例，第一盖板111位于上方，第二盖板112位于下方，压电组件120位于第一盖板111与第二盖板112之间。相应的，柔性层121位于上方，不锈钢层122位于中间，为中间层，压电层123位于下方。而且，柔性层121的边缘夹设于第一盖板111与第二盖板112之间，并且，柔性层121与第一盖板111之间存在预设空间，压电层123与第二盖板112之间存在预设空间，避免压电组件120振动时与第一盖板111及第二盖板112抵接。第一盖板111与第二盖板112和柔性层121的边缘紧密贴合后，用于支撑压电组件120悬空，使压电组件120具有一定的变形空间。
42.柔性层121与压电层123之间设置不锈钢层122之后，通过不锈钢层122对柔性层121进行支撑，避免柔性层121的振幅过大，同时，该不锈钢层122还能够对柔性层121进行配重，且不会过多增加压电发声结构100的重量，在避免产生较大的峰和谷的同时，避免高频感度降低，保证压电发声结构100的使用性能。
43.参见图2至图6，在一实施例中，所述第一盖板111与所述第二盖板112均具有多个贯通设置的通孔。第一盖板111上的通孔用于传出声音，第二盖板112上的通孔用于泄压。可以理解的，柔性层121与第一盖板111之间的预设空间形成前声腔，第一盖板111设置通孔，压电组件120发生的声音能够通过通孔传出。压电层123与第二盖板112之间的预设空间为后声腔，第二盖板112上的通孔连通后声腔进行泄压。
44.可选地，不锈钢层122部分覆盖柔性层121的表面，并露出柔性层121的边缘。也就是说，不锈钢层122的面积小于柔性层121的面积。当不锈钢层122设置于柔性层121后，柔性层121的四周边缘相对于不锈钢层122露出。若不锈钢层122夹设于第一盖板111与第二盖板112后，压电组件120不会发生振动。因此，本公开中的柔性层121位于第一盖板111与第二盖板112之间，不锈钢层122部位于第一盖板111与第二盖板112之间。具体的，柔性层121夹设于第一盖板111与第二盖板112后，不锈钢层122不会固定于第一盖板111与第二盖板112之间。这样，当压电组件120振动发声时，柔性层121会带动不锈钢层122振动。
45.参见图2至图6，在一实施例中，所述压电层123的数量为奇数个，奇数个所述压电层123间隔设置于所述不锈钢层122。也就是说，本公开的压电发声结构100中，压电层123不是一整块的结构，而是设计成奇数个压电层123。这样能够改善图1中4500hz处高频曲线的
平滑，最大程度避免4500hz处的模态被击发，而来减小该位置的谷和峰的波动范围。
46.示例性地，本实施例中，压电层123的数量为三个。为了改善高频曲线在4500hz时平滑，没有采用一整块的压电层123而是采用三个压电层123间隔设置于不锈钢层122，来最大限度的避免4500hz处的模态被激发，从而减小该位置的谷和峰的波动范围。当然，在本公开的其他实施方式中，压电层123的数量还可以为更多个，如5个、7个、2n+1个
……
，以有效改善高频曲线的平滑度。
47.可选地，压电层123为采用压电陶瓷制成。
48.参见图2至图6，在一实施例中，压电组件120多个支撑柱124，多个所述支撑柱124间隔设置于所述不锈钢层122，并通过相邻两根所述压电层123之间的间隙伸出。支撑柱124设置于不锈钢层122远离柔性层121的表面，即支撑柱124位于不锈钢层122的下方并沿下方延伸。而且，支撑柱124的数量为多个，并间隔设置。每个支撑柱124通过相邻两根压电层123之间的空间朝向第二盖板112的方向伸出。
49.可选地，支撑柱124采用不锈钢材料制成。可选地，支撑柱124与不锈钢层122为一体结构。当然，在本公开的其他实施方式中，支撑柱124与不锈钢层122也可分体设置。
50.在一实施例中，所述压电发声结构100还包括压缩层130，设置于所述第二盖板112的内壁，所述支撑柱124能够抵接并压缩所述压缩层130。也就是说，支撑柱124是与压缩层130配合的。支撑柱124通过相邻两根压电层123之间的空间伸出后，该支撑柱124能够抵接第二盖板112上的压缩层130，并能够对压缩层130进行压缩。这样能够改善在1200hz的位置改善第一个谷，提高在1200hz位置的模态。
51.本公开的压电组件120，为了改善第一个谷即1200hz位置处高频曲线的平滑，将对应位置的模态提高，并引入适量损耗平滑对应的峰和谷，具体在不锈钢层122上增加多个支撑柱124，在第二盖板112的内表面设置压缩层130。当压电组件120与第二盖板112组装时，支撑柱124会对下方的压缩层130产生过压量，从而改变压电组件120局部刚性分布，从而使第一个峰和谷的位置发生变化，往高频移动。另外在压电组件120上下变形即振动的过程中，支撑柱124会对压缩层130进行不断的挤压，很自然的吸收一部分机械能，从而减缓共振模态。
52.可选地，压缩层130的压缩量可以根据需要依据实际性能的表现进行调节。示例性地，当压电组件120与第二盖板112组装时，支撑柱124会对下方的压缩层130产生50％的过压量。当然，在本公开的其他实施方式中，压电组件120与第二盖板112组装时，支撑柱124会对下方的压缩层130还可以产生其他程度的过压量。
53.在一实施例中，所述压缩层130采用泡棉、泡沫、橡胶或尼龙材料制成。压缩层130采用上述材料制成后，能够与支撑柱124配合产生相应的过呀两，以减缓共振模态。本实施例中，压缩层130采用泡棉制成。当然，在本公开的其他实施方式中，压缩层130还能够采用与支撑柱124配合产生过压量的材料制成。
54.在一实施例中，所述柔性层121采用柔性塑料或橡胶制成。柔性层121采用柔性塑料或橡胶制成后，能够保证柔性层121具有一定的柔韧性，使得柔性层121能够带动不锈钢层122以及压电层123上下振动发生。示例性地，柔性层121采用聚萘二甲酸乙二醇酯制成。当然，在本公开的其他实施方式中，柔性层121还可聚丙烯等具有柔性的材料制成。
55.参见图2至图6，在一实施例中，所述柔性层121具有变形部1211，所述变形部1211
位于所述柔性层121的边缘，并位于所述不锈钢层122的外侧。如图所示，在柔性层121露出不锈钢层122的部分设置变形部1211，该变形部1211能够为柔性层121的上下振动提供空间，且不会影响压电发声结构100的使用性能。可选地，所述柔性层121呈拱形或平板状。
56.参见图2至图6，在一实施例中，所述壳体组件110还包括安装框架113，所述安装框架113设置于所述第一盖板111与所述第二盖板112之间，所述安装框架113与所述第二盖板112夹设所述柔性层121的边缘。安装框架113设置于第一盖板111与第二盖板112之间后，能够使得第一盖板111与第二盖板112之间后，能够使得第一盖板111与第二盖板112之间存在一定的空间，安装压电组件120后，使得压电组件120在上下两侧存在预设空间。
57.可选地，安装框架113与第一盖板111分体设置。可选地，安装框架113具有第一限位部和第二限位部，第一限位部位于第一盖板111的侧面，用于对第一盖板111限位，第二限位部位于第二盖板112的侧面，用于对第二盖板112进行限位。可选地，第一限位部与第二限位板为限位挡板、限位柱或者其他能够实现限位的结构形式。当然，在本公开的其他实施方式中，安装框架113与第一盖板111为一体结构。
58.参见图2至图7，本公开的压电发声结构100，将压电组件120设为三层结构，在柔性层121下方增加不锈钢层122，在不锈钢层122的下方增加奇数个压电层123，并且，不锈钢层122具有支撑柱124，第二盖板112的表面具有压缩层130。根据上述设计，通过仿真分析可以发现，该压电发声结构100的最终频响曲线的平整度得到了较大的改善，且其中高频的感度没有牺牲，保证压电发声结构100的使用性能。
59.本公开的压电发声结构100为一个独立的压电发声器件，其使用范围大大增加，可以用于汽车内的头枕扬声器，摆成阵列来代替汽车内的高频动圈扬声器；另外也可放在后视镜中，与外面的人进行安全性对话，无需要下车窗。
60.本公开还提供一种电器设备，其特征在于，包括设备主体以及上述实施例所述的压电发声结构100，所述压电发声结构100设置于设备主体。本公开的电器设备采用上述实施例的压电发声结构100后，能够减缓共振模态，保证发声质量。
61.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
62.以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对公开专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。