本說明書涉及聲學(xué)，特別涉及一種揚(yáng)聲器。

背景技術(shù)：

1、壓電式的揚(yáng)聲器是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動向外輻射聲波，與傳統(tǒng)電動式揚(yáng)聲器相比，具有機(jī)電換能效率高、能耗低、體積小、集成度高等優(yōu)勢。在當(dāng)今器件小型化和集成化的趨勢下，壓電式的揚(yáng)聲器具有極其廣闊的前景與未來。揚(yáng)聲器一般包括驅(qū)動部分、振動部分、支撐輔助部分三大核心部分。一般的壓電式的揚(yáng)聲器，尤其是微型揚(yáng)聲器，面臨的最大問題即為驅(qū)動部分的驅(qū)動能力不足，導(dǎo)致?lián)P聲器在特定頻率范圍(例如20hz-20khz范圍)的輸出聲壓級(sound?pressure?level，spl)較低，從而導(dǎo)致其在可聽域內(nèi)靈敏度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本說明書實(shí)施例提供一種揚(yáng)聲器，包括：殼體、驅(qū)動單元與振動單元，所述驅(qū)動單元固定于所述殼體，所述驅(qū)動單元與所述振動單元傳動連接；其中，所述驅(qū)動單元包括多個驅(qū)動梁，任意一個驅(qū)動梁包括固定區(qū)域以及懸空區(qū)域，所述任意一個驅(qū)動梁通過所述固定區(qū)域與所述殼體連接，所述任意一個驅(qū)動梁通過所述懸空區(qū)域與所述振動單元傳動連接；所述任意一個驅(qū)動梁分別與振動傳遞單元連接，所述振動傳遞單元與所述振動單元連接，所述任意一個驅(qū)動梁通過所述振動傳遞單元將振動傳遞至所述振動單元。驅(qū)動單元作為一個彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)，會為整個揚(yáng)聲器提供剛度與質(zhì)量，從而影響揚(yáng)聲器的諧振頻率。通過對驅(qū)動梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)，可以調(diào)整驅(qū)動單元的剛度與質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)對揚(yáng)聲器的振動模態(tài)的調(diào)控，以優(yōu)化揚(yáng)聲器的輸出性能。振動傳遞單元的設(shè)置，可以改善驅(qū)動單元與振動單元之間的力與位移的傳動效果，從而提升揚(yáng)聲器的輸出性能。

2、在一些實(shí)施例中，對于所述任意一個驅(qū)動梁，從所述固定區(qū)域延伸至所述懸空區(qū)域的方向上，所述懸空區(qū)域具有長度尺寸；在所述振動單元的振動方向上，所述懸空區(qū)域具有厚度尺寸；所述懸空區(qū)域的厚度尺寸與所述懸空區(qū)域的長度尺寸的平方的比值的二分之一次冪的取值范圍為0.01-0.3。該取值范圍的設(shè)置可以反映對懸空區(qū)域的形變以及驅(qū)動單元的剛度的設(shè)計(jì)，以提升揚(yáng)聲器的靈敏度，優(yōu)化揚(yáng)聲器的振動模態(tài)，增強(qiáng)揚(yáng)聲器的輸出性能，使揚(yáng)聲器在低頻與中高頻的范圍內(nèi)均具有一定的輸出。

3、在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動梁包括沿所述振動單元的振動方向堆疊的襯底層、第一電極層、壓電層、第二電極層以及加強(qiáng)層，所述襯底層的厚度與所述壓電層的厚度之比為0-2。襯底層相對于壓電層為驅(qū)動梁的內(nèi)部負(fù)載。通過合理設(shè)計(jì)壓電層的厚度與襯底層的厚度之間關(guān)系，可以調(diào)節(jié)驅(qū)動梁的剛度與諧振頻率、增加可靠性、調(diào)節(jié)驅(qū)動梁的中性面位置、調(diào)節(jié)驅(qū)動梁的內(nèi)部負(fù)載，使揚(yáng)聲器在全頻段具有較高的輸出。

4、在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動梁包括沿所述振動單元的振動方向堆疊的壓電結(jié)構(gòu)及一個或多個加強(qiáng)層，距所述壓電結(jié)構(gòu)最遠(yuǎn)的加強(qiáng)層上設(shè)有凹槽結(jié)構(gòu)。在繼續(xù)增加加強(qiáng)層的厚度的情況下，增大驅(qū)動單元的中性面與壓電層的幾何中間面之間的距離，同時保持負(fù)載不變或減??；同時能夠?qū)︱?qū)動單元的剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動單元與其負(fù)載之間的阻抗匹配，從而綜合提升驅(qū)動單元的輸出性能。

5、在一些實(shí)施例中，從所述固定區(qū)域延伸至所述懸空區(qū)域的方向上，所述凹槽結(jié)構(gòu)包括多個凹槽，靠近所述固定區(qū)域的凹槽的尺寸大于遠(yuǎn)離所述固定區(qū)域的凹槽的尺寸，以減小靠近驅(qū)動梁的固定區(qū)域的結(jié)構(gòu)彎曲變形時的約束，提高靠近固定區(qū)域的振動效果。

6、在一些實(shí)施例中，從所述固定區(qū)域延伸至所述懸空區(qū)域的方向上，所述凹槽結(jié)構(gòu)包括多個間隔設(shè)置的增強(qiáng)部件，任意相鄰的兩個所述增強(qiáng)部件之間設(shè)有凹槽，遠(yuǎn)離所述固定區(qū)域的所述增強(qiáng)部件的寬度大于靠近所述固定區(qū)域的所述增強(qiáng)部件的寬度，以減小靠近驅(qū)動梁的固定區(qū)域的增強(qiáng)部件對梁狀結(jié)構(gòu)彎曲變形時的約束，提高靠近固定區(qū)域的振動效果。

7、在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動單元包括位于所述殼體相對側(cè)的兩組驅(qū)動梁，所述兩組驅(qū)動梁中的每一組均包括一個或多個所述驅(qū)動梁，所述驅(qū)動梁的形狀包括矩形、梯形或圓弧倒角。通過對驅(qū)動梁形狀的設(shè)計(jì)，可以減小驅(qū)動梁的局部區(qū)域的應(yīng)力，提高可靠性，同時對驅(qū)動梁的剛度進(jìn)行了調(diào)整，從而影響了揚(yáng)聲器的輸出性能與諧振頻率。

8、在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動單元還包括位于所述殼體另一相對側(cè)的兩組驅(qū)動梁。通過四邊均設(shè)置驅(qū)動梁的設(shè)計(jì)，可以減少揚(yáng)聲器的傾斜、翻轉(zhuǎn)模態(tài)，提升揚(yáng)聲器的輸出性能。

9、在一些實(shí)施例中，所述振動傳遞單元包括環(huán)形結(jié)構(gòu)，任意一組驅(qū)動梁均連接到所述振動傳遞單元的不同區(qū)域。通過對振動傳遞單元的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以將長邊驅(qū)動梁與短邊驅(qū)動梁產(chǎn)生的力與位移有效地傳遞至振動單元，從而提升驅(qū)動單元的驅(qū)動性能，進(jìn)而提升揚(yáng)聲器的輸出性能。

10、在一些實(shí)施例中，所述振動傳遞單元上連接第二驅(qū)動梁，所述第二驅(qū)動梁與所述殼體間接連接。第二驅(qū)動梁也可以為振動單元提供驅(qū)動力與位移，從而提升揚(yáng)聲器的輸出性能。

11、在一些實(shí)施例中，所述振動單元還包括質(zhì)量元件，所述第二驅(qū)動梁遠(yuǎn)離所述振動傳遞單元的一端直接與所述質(zhì)量元件相連；或者，所述第二驅(qū)動梁遠(yuǎn)離所述振動傳遞單元的一端通過耦合彈性結(jié)構(gòu)與所述質(zhì)量元件相連。質(zhì)量元件與第二驅(qū)動梁可以構(gòu)成一個彈簧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以影響驅(qū)動單元的振動特性，從而影響揚(yáng)聲器的振動特性，改善揚(yáng)聲器的輸出性能。

12、在一些實(shí)施例中，所述振動單元還包括質(zhì)量元件，所述振動傳遞單元通過耦合彈性結(jié)構(gòu)與所述質(zhì)量元件相連。質(zhì)量元件與耦合彈性結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個彈簧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以影響驅(qū)動單元的振動特性，從而影響揚(yáng)聲器的振動特性，改善揚(yáng)聲器的輸出性能。

13、在一些實(shí)施例中，所述兩組驅(qū)動梁交錯延伸，所述振動傳遞單元包括折型結(jié)構(gòu)，任意一組驅(qū)動梁均連接到所述振動傳遞單元的不同區(qū)域。通過上述設(shè)計(jì)，使得驅(qū)動梁的尺寸可以在較大范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器的諧振頻率，提升揚(yáng)聲器的輸出性能。

14、在一些實(shí)施例中，所述任意一組驅(qū)動梁直接與所述振動傳遞單元相連；或者，所述任意一組驅(qū)動梁通過耦合彈性結(jié)構(gòu)與所述振動傳遞單元相連。耦合彈性結(jié)構(gòu)可以將驅(qū)動梁輸出的力與位移傳遞至振動單元。驅(qū)動梁直接與振動傳遞單元連接時，可以提升驅(qū)動梁與振動單元之間的力與位移的傳遞效率，提升振動單元的輸出，從而提升揚(yáng)聲器的輸出性能。

15、在一些實(shí)施例中，每組驅(qū)動梁包括一個具有彎折結(jié)構(gòu)的驅(qū)動梁，所述兩組驅(qū)動梁中兩個所述具有彎折結(jié)構(gòu)的驅(qū)動梁各自遠(yuǎn)離對應(yīng)的固定區(qū)域的一端耦合連接至同一振動傳遞單元。彎折結(jié)構(gòu)的設(shè)置，可以增加驅(qū)動梁的懸空區(qū)域的等效長度，增大驅(qū)動單元輸出的驅(qū)動力與位移，增加振動單元的振膜的振動位移，進(jìn)而提升揚(yáng)聲器的輸出性能。

16、在一些實(shí)施例中，任意一個所述驅(qū)動梁的所述懸空區(qū)域包括非電極覆蓋區(qū)域，所述非電極覆蓋區(qū)域至少部分位于所述驅(qū)動梁上遠(yuǎn)離所述固定區(qū)域的端部，便于控制驅(qū)動梁的振動形態(tài)。

17、在一些實(shí)施例中，任意一個所述驅(qū)動梁的所述懸空區(qū)域包括電極覆蓋區(qū)域，在從所述固定區(qū)域延伸至所述懸空區(qū)域的方向上，所述電極覆蓋區(qū)域的長度尺寸與所述懸空區(qū)域的長度尺寸的比值為0.3-1，以使驅(qū)動梁產(chǎn)生較大的驅(qū)動力，使揚(yáng)聲器可以具有較大的輸出聲壓級。

18、在一些實(shí)施例中，所述電極覆蓋區(qū)域的面積與所述懸空區(qū)域的面積的比值為0.3-1，以增強(qiáng)驅(qū)動梁的驅(qū)動力，提升揚(yáng)聲器的輸出聲壓級。

19、在一些實(shí)施例中，所述電極覆蓋區(qū)域的形狀包括矩形、梯形或圓弧倒角。通過對電極覆蓋區(qū)域的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，影響驅(qū)動梁的驅(qū)動力，從而影響揚(yáng)聲器的輸出聲壓級，以及對驅(qū)動梁及揚(yáng)聲器的振動模態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

20、在一些實(shí)施例中，所述任意一個驅(qū)動梁分別通過耦合彈性結(jié)構(gòu)與所述振動傳遞單元連接。耦合彈性結(jié)構(gòu)的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動單元的阻抗調(diào)節(jié)，改善揚(yáng)聲器的輸出性能。

21、在一些實(shí)施例中，在所述振動單元的振動方向上，所述耦合彈性結(jié)構(gòu)的厚度尺寸與所述驅(qū)動梁的厚度尺寸的比值為0.65-1，以使耦合彈性結(jié)構(gòu)的阻抗適宜，使揚(yáng)聲器在較大范圍內(nèi)具有較大的輸出聲壓級且具有較為平坦的聲壓曲線。

22、在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動梁包括沿所述振動單元的振動方向堆疊的壓電結(jié)構(gòu)以及一個或多個加強(qiáng)層，距所述壓電結(jié)構(gòu)最遠(yuǎn)的加強(qiáng)層與所述耦合彈性結(jié)構(gòu)相連，以盡量使增加中性面位于加強(qiáng)層內(nèi)，增加中性面與壓電層的距離，增大驅(qū)動梁的形變量，提升驅(qū)動單元的輸出能力。

23、在一些實(shí)施例中，所述耦合彈性結(jié)構(gòu)上設(shè)有鏤空結(jié)構(gòu)。通過鏤空結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以有效的調(diào)節(jié)耦合彈性結(jié)構(gòu)的剛度，從而實(shí)現(xiàn)耦合彈性結(jié)構(gòu)的阻抗與驅(qū)動梁的阻抗、振動單元的阻抗的匹配。

24、在一些實(shí)施例中，所述耦合彈性結(jié)構(gòu)包括彎折結(jié)構(gòu)。通過彎折結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以使得耦合彈性結(jié)構(gòu)在較小的空間內(nèi)具有較大的柔度，從而使得耦合彈性結(jié)構(gòu)的阻抗可以在較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動梁122的阻抗、振動單元的阻抗的匹配。

25、在一些實(shí)施例中，所述振動單元包括可動區(qū)域，所述可動區(qū)域設(shè)有加強(qiáng)部，所述加強(qiáng)部至少部分覆蓋所述可動區(qū)域，且所述加強(qiáng)部的中心與所述可動區(qū)域的中心在所述振動單元的振動方向上的投影重合。

26、在一些實(shí)施例中，所述振動單元包括振膜，定義所述振膜上被所述加強(qiáng)部覆蓋的區(qū)域的面積為加強(qiáng)部面積，所述加強(qiáng)部面積與所述可動區(qū)域的面積的比值為0.5-0.85。通過該參數(shù)的取值范圍的設(shè)計(jì)，可以確定振動懸空區(qū)域的面積在可動區(qū)域中的占比，從而確定揚(yáng)聲器的中高頻的高階諧振頻率，并調(diào)節(jié)振膜的局部模態(tài)。

27、在一些實(shí)施例中，所述振膜的邊緣包括邊緣圓角，從所述固定區(qū)域向所述懸空區(qū)域延伸的方向上，所述可動區(qū)域具有長度尺寸，所述邊緣圓角的半徑與所述可動區(qū)域的長度尺寸的一半的比值為0-0.7。通過該參數(shù)的取值范圍的設(shè)計(jì)，可以確定在揚(yáng)聲器拐角位置附近的振動懸空區(qū)域的面積占比，從而確定揚(yáng)聲器的中高頻的諧振頻率，并調(diào)節(jié)振膜的局部模態(tài)。

28、在一些實(shí)施例中，所述加強(qiáng)部上設(shè)有鏤空；或者，所述加強(qiáng)部的周側(cè)設(shè)有缺口，以調(diào)控?fù)P聲器驅(qū)動單元與振動單元連接區(qū)域的剛度，從而調(diào)節(jié)振動單元的模態(tài)。