專利名稱：包括諧振板狀構(gòu)件的揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于揚(yáng)聲器，更具體地說，但不排他地，本方面關(guān)于如申請(qǐng)人的國(guó)際專利申請(qǐng)書WO 97/09842中一般性描述的那種公知為“分布模式”揚(yáng)聲器的諧振板式揚(yáng)聲器中激勵(lì)諧振的振動(dòng)激勵(lì)器。
用以驅(qū)動(dòng)一分布模式揚(yáng)聲器板的已知激勵(lì)器的基礎(chǔ)是，將電力輸入轉(zhuǎn)換為以垂直方式施加于該板表面的力。這樣就產(chǎn)生了自驅(qū)動(dòng)點(diǎn)發(fā)射的彎曲波。通過在揚(yáng)聲器板上適當(dāng)配置驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，在板中的模式就可具有足夠的密度，使該板能用作揚(yáng)聲器。
該種板激勵(lì)方法的一個(gè)缺點(diǎn)是，通常情況下，最好使力施加于接近板的中央部分，而這樣做，例如，對(duì)與視頻顯示器連同使用的透明板來說是不實(shí)用的，在該處振動(dòng)激勵(lì)器是不應(yīng)出現(xiàn)的。
由一典型的力激勵(lì)器產(chǎn)生的彎曲波也會(huì)引起整體(即定音鼓)模式，其幅射聲場(chǎng)會(huì)和與板的后面緊密相鄰且平行配置的邊界相互干擾，而形成一諧振腔。由于在板后方的諧振腔，該整體模式會(huì)以一不希望有的高頻率形式出現(xiàn)。這樣會(huì)限制揚(yáng)聲器的低頻率范圍，也會(huì)在主要耦合系統(tǒng)諧振處的頻率響應(yīng)中造成過度諧振或峰。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用來在接近板邊緣處激勵(lì)諧振揚(yáng)聲器板的方法與裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用來激勵(lì)一諧振揚(yáng)聲器的方法與裝置，減低整體模式的激勵(lì)。
根據(jù)本發(fā)明，一揚(yáng)聲器包括一適于產(chǎn)生聲頻輸出的諧振板狀構(gòu)件及一在該諧振板狀構(gòu)件上且適于施加彎曲波能量于該構(gòu)件的振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)適于施加一彎曲力偶至該板狀構(gòu)件。
該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)適于施加扭力至該板狀構(gòu)件。作為另一種方案或者另外地，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)適合以剪力施加于該板狀構(gòu)件。
振動(dòng)激勵(lì)器可耦合至該板狀構(gòu)件，跨過該板狀構(gòu)件中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)線。
振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)可包括一懸承裝置，諧振板狀構(gòu)件即安裝于其上，該懸承裝置用作一樞軸，該諧振板狀構(gòu)件位于該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)的至少一部分邊緣系可鉸接于該樞軸上，該懸承裝置可用高剪切剛度的塑料海綿制作。
振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)可包括一連接于該諧振板狀構(gòu)件的壓電裝置，通過引入交替的張力與壓力至該諧振板狀構(gòu)件的平面中，施加彎曲力偶至該構(gòu)件。壓電裝置可連接于該諧振板狀構(gòu)件的一面。鏡像壓電裝置可連接于該諧振板狀構(gòu)件的相對(duì)的面。壓電裝置可以是單一壓電晶片裝置。壓電裝置的一部分鄰近懸承裝置設(shè)置，而另一部分遠(yuǎn)離懸承裝置。壓電裝置可以是薄的條狀的裝置，用粘合劑固定于該諧振板狀構(gòu)件上。該壓電裝置可以是PZT。該板狀構(gòu)件可以是透明的。振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)可以包括一慣性裝置。該慣性裝置包括一慣性質(zhì)量，固定于該諧振板狀構(gòu)件，以防慣性裝置和板狀構(gòu)件間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。慣性裝置可以是一慣性振動(dòng)激勵(lì)器?？梢栽谠撝C振板狀構(gòu)件的相對(duì)的面上設(shè)置相對(duì)的慣性振動(dòng)激勵(lì)器。一輔助慣性振動(dòng)激勵(lì)器可配置于該諧振板狀構(gòu)件之上，并可以反相方式耦合至該第一慣性振動(dòng)激勵(lì)器，以衰減該諧振板狀構(gòu)件的不需要的整體運(yùn)動(dòng)。
振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)可包括一電動(dòng)馬達(dá)，該馬達(dá)包括一轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有一載流導(dǎo)體陣列，固定于該諧振板狀構(gòu)件上，設(shè)置成其軸線平行該諧振板狀構(gòu)件平面，該系統(tǒng)還包括一產(chǎn)生局部磁場(chǎng)的裝置，轉(zhuǎn)子位于在該裝置中，向該諧振板狀構(gòu)件施加扭力。
振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)可包括一壓電裝置，該裝置大致呈長(zhǎng)方形，并沿斜向定向，用作扭曲器。
振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)可包括一牢固地耦合至該諧振板狀構(gòu)件并自該諧振板狀構(gòu)件突出的元件以及在該構(gòu)件中誘導(dǎo)彎曲力矩的裝置。該元件大致垂直于該諧振板狀構(gòu)件，彎曲力矩通過該元件離開該諧振板狀構(gòu)件的一部分產(chǎn)生變形而產(chǎn)生。這種變形基本垂直于該元件。該變形可用一壓電裝置實(shí)現(xiàn)。該變形也可用一慣性裝置實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一方面制造一種揚(yáng)聲器的方法，這種揚(yáng)聲器具有諧振板狀構(gòu)件，該諧振板狀構(gòu)件適于受激勵(lì)而通過彎曲波能量產(chǎn)生一聲頻輸出，該方法包括界定該諧振板狀構(gòu)件，設(shè)計(jì)該諧振板狀構(gòu)件以決定節(jié)點(diǎn)線的位置，布置振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)于該諧振板狀構(gòu)件之上，以施加彎曲波能量至該諧振板狀構(gòu)件，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)跨過多個(gè)節(jié)點(diǎn)線，安裝振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)至該諧振板狀構(gòu)件，以施加一力偶于該諧振板狀構(gòu)件之上。
該諧振板狀構(gòu)件可以按幾何圖形、大小及/或機(jī)械阻抗等條件界定。
該諧振板狀構(gòu)件可用有限元分析法進(jìn)行設(shè)計(jì)。
該方法可包括安裝該諧振板狀構(gòu)件于一懸承裝置，這樣，該懸承裝置用作一樞軸，該諧振板狀構(gòu)件與之相鄰的部分可鉸接于其上，及布置并安裝一振動(dòng)激勵(lì)器在該諧振板狀構(gòu)件的相鄰部分上，以使該諧振板狀構(gòu)件彎曲。
本發(fā)明的另一方面是一用來施加彎曲波能量至一構(gòu)件，并且也能夠施加一彎曲力偶至該構(gòu)件的振動(dòng)激勵(lì)器。
本發(fā)明通過附圖中所示范例進(jìn)行了說明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明揚(yáng)聲器第一實(shí)施例的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明揚(yáng)聲器第二實(shí)施例的側(cè)視圖；圖2a是圖2所示揚(yáng)聲器的節(jié)點(diǎn)分布圖，與之相比較，圖2b是現(xiàn)有技術(shù)自由懸承的揚(yáng)聲器板的節(jié)點(diǎn)分布圖；圖3是圖2所示揚(yáng)聲器的平面圖；圖4是圖2及圖3所示揚(yáng)聲器一個(gè)變例的平面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明揚(yáng)聲器第三實(shí)施例的平面圖；圖6是圖5所示揚(yáng)聲器的側(cè)視圖；圖6a是圖5及圖6所示揚(yáng)聲器一個(gè)變例的平面圖；圖6b是圖6a所示揚(yáng)聲器一個(gè)變例的側(cè)視圖；圖6c是圖6b所示揚(yáng)聲器一個(gè)變例的側(cè)視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明揚(yáng)聲器第四實(shí)施例的透視圖；圖8是圖7所示揚(yáng)聲器的側(cè)視圖；圖9是圖7及圖8所示揚(yáng)聲器第一變例的側(cè)視圖；圖10及圖10a分別是圖7及圖8所示揚(yáng)聲器第二變例的側(cè)視圖與平面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明揚(yáng)聲器第五實(shí)施例的透視圖；圖12是圖11所示揚(yáng)聲器第一變例的透視圖；圖13是圖11所示揚(yáng)聲器第二變例的透視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明揚(yáng)聲器第六實(shí)施例的側(cè)視圖；圖15是圖14所示揚(yáng)聲器側(cè)視圖，以圖說明揚(yáng)聲器板是如何在操作中彎曲；圖16是圖14所示揚(yáng)聲器的部分放大側(cè)視圖，詳細(xì)說明振動(dòng)激勵(lì)器；圖17是一揚(yáng)聲器一部分的分解透視圖，說明一包括電動(dòng)扭力振動(dòng)激勵(lì)器的本發(fā)明第七實(shí)施例；圖18是用于揚(yáng)聲器的電動(dòng)扭力振動(dòng)激勵(lì)器更進(jìn)一步的實(shí)施例；圖19是定位于一揚(yáng)聲器中的圖18所示的激勵(lì)器端視圖；圖20是一揚(yáng)聲器的部分透視圖，示出了就位的圖18所示激勵(lì)器；圖21a及圖21b是說明供圖18所示激勵(lì)器用的音圈成形步驟透視簡(jiǎn)圖；圖22是揚(yáng)聲器更進(jìn)一步實(shí)施例的部分透視圖；圖23是圖22所示揚(yáng)聲器的部分截面圖；圖24是一固定至基礎(chǔ)的壓電式雙壓電晶片扭力振動(dòng)激勵(lì)器實(shí)施例透視圖圖24a及圖24b是分別說明圖24所示雙壓電晶片激勵(lì)器的透視圖；圖25是以圖24中箭頭“C”方向所視的視圖；及圖26是以圖24中箭頭“D”方向所視的視圖。
諸附圖示出并描述了板狀諧振揚(yáng)聲器的幾個(gè)實(shí)施例，該板狀諧振揚(yáng)聲器是國(guó)際專利申請(qǐng)WO97/09842中說明的一般類型，但具有新穎的振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)，以防止或減弱板中整體模式的激勵(lì)，及/或適于遠(yuǎn)離板中央?yún)^(qū)域配置。
圖1所示是說明一具有諧振板狀構(gòu)件1的揚(yáng)聲器5，該諧振板狀構(gòu)件1通過振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)2的激勵(lì)而諧振。該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)2包括經(jīng)信號(hào)線7供能的一對(duì)慣性電動(dòng)振動(dòng)激勵(lì)器4，這兩個(gè)激勵(lì)器以相間隔的方式配置在板上，并以相反的方式工作，以產(chǎn)生擺動(dòng)力偶來使板彎曲，而在板中產(chǎn)生彎曲波振動(dòng)。
圖2及圖3所示為揚(yáng)聲器5的一實(shí)施例，其中用以向諧振板狀構(gòu)件1中發(fā)射彎曲波振動(dòng)的一振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)2，包括邊緣的板懸承裝置3，由例如高剪切剛度的聚氯乙烯等泡沫塑料構(gòu)成，其可抗拒板周邊的變形，但可作樞軸用，以使該板可鉸接于該懸承裝置；及一慣性電動(dòng)振動(dòng)激勵(lì)器4，安裝在該板之上，向內(nèi)距板周邊一段距離，利用該懸承裝置3為支點(diǎn)向該板中發(fā)射彎曲波振動(dòng)。
如圖2a所示，安裝該板1于一用作樞軸或鉸銷(即以機(jī)械術(shù)語(yǔ)說明的“簡(jiǎn)單支撐”)相當(dāng)堅(jiān)硬的懸承裝置上的效果是，將在板內(nèi)大致平行于板邊緣的節(jié)點(diǎn)線向板邊緣移動(dòng)，見圖2b，與此相比較的是在基本相同但是為彈性或自由邊緣懸承板中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)線位置，激勵(lì)器4配置在板周邊的內(nèi)側(cè)，這樣，包括邊緣懸承裝置3及激勵(lì)器4的振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)跨越數(shù)行節(jié)點(diǎn)線。我們發(fā)現(xiàn)這對(duì)產(chǎn)生有效的板激勵(lì)非常重要，而該激勵(lì)器配置于節(jié)點(diǎn)線外側(cè)時(shí)是不能得這種有用的板激勵(lì)。
圖2b所示是WO97/09842教導(dǎo)的優(yōu)選激勵(lì)器位置A，另外兩個(gè)接近邊緣的驅(qū)動(dòng)位置分別以B及C表示?？梢钥吹剑珺及C位置從板邊緣向內(nèi)有很大的距離，因此不能用在必須隱藏激勵(lì)器使其看不見的揚(yáng)聲器布局中，例如，揚(yáng)聲器板是透明的，并用作顯示屏的一部分。示于圖2、圖2a及圖3的配置可克服或減緩此個(gè)困難。
圖2示出了振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)2產(chǎn)生的長(zhǎng)度為y的力偶。應(yīng)該明白，在振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)2包括懸承裝置3的這個(gè)實(shí)施例中，該懸承裝置3僅僅在激勵(lì)器4的區(qū)域中用作樞軸或鉸銷，而在其他位置的板周邊懸承裝置是可用如軟海綿橡膠構(gòu)成的彈性懸承裝置。不過，由實(shí)驗(yàn)得知，必要時(shí)，周邊懸承裝置可為連續(xù)的或整體都用高剪切剛度塑料制成。
參閱圖4，其中示出了一揚(yáng)聲器，其配置大致相似于圖2及圖3，但是要避免或減低在板1中發(fā)生的整體模式。當(dāng)板接近一邊界時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生整體模式，而致使一諧振腔成形于該板與該邊界之間，在諧振腔流體中產(chǎn)生的模式影響板的模式。這種現(xiàn)象由圖4的配置進(jìn)行抵消，其方法是選擇一個(gè)第二激勵(lì)驅(qū)動(dòng)位置，一般是相對(duì)主激勵(lì)器4位于板中心線的相反一側(cè)，然后安裝一第二激勵(lì)器4a于該第二位置，這樣，激勵(lì)器4及4a成對(duì)工作，但該第二激勵(lì)器系以相反極性與主激勵(lì)器連接，以避免、減低或消除整體模式。為防止第二激勵(lì)器4a在不需要的整體模式頻率以外的頻率上影響主激勵(lì)器4的工作，一帶通或低通濾波器6配置于至激勵(lì)器4a的信號(hào)路徑中，以限制其操作于所希望的頻率范圍中。除了以電反相的方式連接第二激勵(lì)器4a外，也可用以機(jī)械反相方式安裝該第二激勵(lì)器于板上。
圖5及圖6示出的揚(yáng)聲器5的實(shí)施例，特別適用于可視顯示裝置，其中該板1是用純凈的聚苯乙烯、聚炭酸酯、聚丙烯、玻璃等或者這些材料合成的透明板，因此，可視顯示板10，如液晶顯示屏可透過該板看到。在該配置中，振動(dòng)激勵(lì)器8當(dāng)然不能出現(xiàn)于顯示屏區(qū)域中，這可通過安裝該激勵(lì)器于接近板1的一邊緣處而實(shí)現(xiàn)。同時(shí)在該配置中，板1必須非常接近顯示板10形成的邊緣，這樣，在板1和顯示板10間形成一諧振腔9。
在該實(shí)施例中，激勵(lì)器8是條形壓電材料，例如PZT，用粘合劑固定至板1上，從板邊緣或周邊伸到板邊緣內(nèi)側(cè)的位置上。該板的周邊懸承于一高剪切剛度的泡沫塑料上，這樣，該懸承裝置即形成如前述的鉸銷或樞軸，見圖2及圖3。因此，激勵(lì)器8設(shè)置成跨過一組接近并平行板邊緣的節(jié)點(diǎn)線。該激勵(lì)器8是一單一壓電晶片裝置，設(shè)置成通過改變長(zhǎng)度來向板面施加剪應(yīng)力，而使板繞著由懸承裝置3在該激勵(lì)器處提供的支點(diǎn)彎曲。
在該實(shí)施例中，因?yàn)橹C振腔9中的流體的模式對(duì)板1中的模式會(huì)有不良影響，而使整體模式以不希望的高頻率出現(xiàn)，所以，一基本相似于激勵(lì)器8的第二反相激勵(lì)器8a可以象參考上面的圖4所描述的那樣，設(shè)置于該板上。另一種方式是，該第二反相激勵(lì)器8a可配置于該板上，用來是輸入于該板的功率加倍，以增加響度。
如有需要，板10可以是透明的，如玻璃，這樣，揚(yáng)聲器5即可配置于一可視顯示單元等物體的前方，以使該物件可透過揚(yáng)聲器看到，因此，使聲與影相互關(guān)聯(lián)。同時(shí)，激勵(lì)器8,8a也可用透明的壓電材料構(gòu)成。
應(yīng)了解，如有需要，包括懸承裝置3及單一壓電晶片激勵(lì)器8的激勵(lì)系統(tǒng)也可用于一無背板10的揚(yáng)聲器。
在圖2至圖6所示揚(yáng)聲器實(shí)施例中，高剪切剛度懸承裝置3可用板緣的增強(qiáng)件(未示出)來取代。增強(qiáng)件可以固定于板緣上，也可以與板邊緣整體成形，增強(qiáng)后的邊緣構(gòu)成該激勵(lì)系統(tǒng)的一部分。因此，板緣依需要可以自由懸承。另外，如圖6a所示，高剪切剛度的周邊懸承裝置3可用適當(dāng)配置于該板的節(jié)點(diǎn)集中或低彎曲幅度區(qū)域中的慣性質(zhì)量34替代，以形成一參考點(diǎn)，激勵(lì)器8定位成自該參考點(diǎn)至一適宜的振動(dòng)上有效的鄰近區(qū)域，這樣，包括該慣性質(zhì)量34及激勵(lì)器8的激勵(lì)器系統(tǒng)所施加的力偶以與前述參照?qǐng)D2a解釋相似的方式跨越多條或一組節(jié)點(diǎn)線，因此可對(duì)該區(qū)域及該板提供良好的力偶。在本實(shí)施例中，高剪切剛度懸承裝置3由一彈性邊緣懸承裝置39替代。
圖6b示出了一大致相似于圖6a所示揚(yáng)聲器5的一實(shí)施例，但其中無圖6a中以10所示的背板。
圖6c示出了一非常相似圖6b所示揚(yáng)聲器5的一實(shí)施例，包括一激勵(lì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有位于板相對(duì)兩側(cè)的成對(duì)對(duì)置的慣性質(zhì)量24及激勵(lì)器8，以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)進(jìn)而增強(qiáng)響度。
慣性質(zhì)量34形成的參考點(diǎn)，必要時(shí)，可用在圖6a至圖6c實(shí)施例中板上的一銷或點(diǎn)夾(未示出)替代。
圖7及圖8示出了一板狀諧振揚(yáng)聲器5，其中該彎曲波能量通過一激勵(lì)系統(tǒng)2引入一板1，該系統(tǒng)2包括一片狀桿元件11，牢固地安裝在板1上適當(dāng)節(jié)點(diǎn)位置處，并大致與板1的平面成直角地延伸。一電動(dòng)慣性振動(dòng)激勵(lì)器4安裝在該片狀桿元件11上，垂直地施加力至元件11的平面，從而施加旋轉(zhuǎn)或彎曲力偶至該板。
圖9示出了圖8所示揚(yáng)聲器實(shí)施例的第一種變化，其中該片狀桿元件11貫穿該板1，因此對(duì)置的激勵(lì)器4能夠安裝在該桿構(gòu)件相對(duì)的兩端，以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力。
圖10及圖10a示出了圖8所示揚(yáng)聲器實(shí)施例的第二種變化，其中該板1安裝在圖2及圖3所示類型的懸承裝置3上，該板的一側(cè)超越該懸承裝置，這樣，一包括一桿元件11及一慣性激勵(lì)器4的激勵(lì)系統(tǒng)即可安裝在該懸承裝置3的外側(cè)，通過使板繞該懸承裝置3提供的支點(diǎn)彎曲來工作。
圖11示出了一揚(yáng)聲器5，其中該彎曲波通過旋轉(zhuǎn)或扭力電動(dòng)振動(dòng)激勵(lì)器12發(fā)射至一板1中，該振動(dòng)激勵(lì)器安裝在該板的一槽縫中。這類激勵(lì)器于下述圖17至圖21作更詳盡說明。
圖12示出了圖11所示揚(yáng)聲器的一種變化，其中該旋轉(zhuǎn)或扭力激勵(lì)器12耦合至該板1的一邊緣，這樣，該激勵(lì)器即安裝在該板的外側(cè)。
圖13示出了圖12所示揚(yáng)聲器的一種變化，其中該扭力壓電式振動(dòng)激勵(lì)器13耦合至該板1的一邊緣，其遠(yuǎn)端具有一慣性質(zhì)量14或連接在基礎(chǔ)上，例如連接到揚(yáng)聲器框架(未示出)，來替代。該配置于下述圖24至圖26作更詳盡說明。
圖14至圖16示出了一揚(yáng)聲器5，其中一板1通過位于板1相反面上的相對(duì)位置處的一對(duì)壓電差動(dòng)激勵(lì)器15用彎曲波能量進(jìn)行激勵(lì)。每一激勵(lì)器15都包括相對(duì)的單一壓電晶片對(duì)，具有相反的方向，以圖中所示的正、負(fù)號(hào)來指示，并首尾相接而形成一條狀。該激勵(lì)器通過長(zhǎng)度的改變來工作，因此，當(dāng)每一激勵(lì)器的一半縮短長(zhǎng)度時(shí)，其另一半即延長(zhǎng)其長(zhǎng)度。在板一側(cè)的激勵(lì)器與在板另一側(cè)的激勵(lì)器對(duì)置。因此，該激勵(lì)器施加剪應(yīng)力至該板，使之彎曲成如圖15所示的具有二處彎曲的形狀。該轉(zhuǎn)力偶及其軸線16示于圖16。該激勵(lì)器可用PZT材料制作。
圖17示出了一揚(yáng)聲器實(shí)施例，該揚(yáng)聲器具有一慣性類的電動(dòng)扭力振動(dòng)激勵(lì)器12，并包括一音圈17以及一磁鐵系統(tǒng)18，而形成以音圈作轉(zhuǎn)子的馬達(dá)。該音圈17包括一繞于呈長(zhǎng)扁平形的成形器19之上的線圈20，形成二組平行的繞組。磁鐵系統(tǒng)18包括一永久磁鐵棒21，在該棒之上一磁極22安裝于中央并由一非磁性隔板23支撐。磁極22及磁鐵棒21夾于側(cè)板24之間，該側(cè)板具有齒形25界定的缺口26。
因激勵(lì)器12是一扭力裝置，故由音圈所成的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線是在板1的平面中，以確保不會(huì)施加不需要的力距。在線圈與磁鐵間必須提供足夠的空隙，以使二者間能夠產(chǎn)生充分的角旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
如圖所示，線圈17是以其相對(duì)側(cè)邊固定于板中一槽縫或孔27，因磁通需通過該線圈，故側(cè)板24去掉了一些部分而形成缺口26，以容納線圈/板固定耳片28。固定耳片28自槽縫27向內(nèi)伸延而接觸音圈，并安裝音圈于板1之上。耳片28可用粘合劑固定于音圈17。磁鐵系統(tǒng)18可用一簡(jiǎn)單懸承裝置，如一彈性裝置(未示出)連接于該板。
磁鐵系統(tǒng)18于必要時(shí)可固定于一參考地上。
慣性扭力電動(dòng)馬達(dá)振動(dòng)激勵(lì)器12的另一個(gè)能夠減少線圈成形器中剪應(yīng)力的實(shí)施例示于圖18至圖21，其中一線圈20安裝于一圓柱形成形器管19之上而形成一轉(zhuǎn)子。沿一管狀成形器10纏繞該線圈可減低剪應(yīng)力效果。一撓性印刷電路29也可形成該繞組，隨后繞著線圈卷起該繞組，如圖21a及圖21b所示。頒予PADDICK的美國(guó)專利5,446,979說明該用于傳統(tǒng)環(huán)狀音圈的這種方法，但在本發(fā)明，我們建議沿該管狀成形器的長(zhǎng)度來纏繞導(dǎo)線。磁鐵系統(tǒng)18通過一永久磁鐵21構(gòu)成，且連接至外極件24而形成一北極及南極，同時(shí)，一中央圓柱形極22通過一非磁性隔板23固定于磁鐵21之上。
如圖19及圖20所示，激勵(lì)器12安裝在板1的一槽縫27中，其軸線在該板的平面中，線圈成形器10的相對(duì)側(cè)邊固定于板1，當(dāng)板一信號(hào)加于該線圈時(shí)，施加交替的力偶至該板。磁鐵系統(tǒng)18可安裝于一彈性懸承裝置(未示出)之上，這樣，由于該磁鐵系統(tǒng)質(zhì)量之故，該裝置如同慣性激勵(lì)器那樣工作。
如圖22及圖23所示，也可利用一激勵(lì)器30引入扭力至該板，該激勵(lì)器30包括一對(duì)單一壓電晶片元件31,32，元件31,32安裝在該板1的一槽縫27中，并連接至穿過該板并固定至該槽縫的一端的杠桿11的相對(duì)二端。元件31,32成角度設(shè)置，連接至一杠桿11的相對(duì)二端，兩元件的另一端連接于一起。
第一壓電元件31在一電壓加于其電極上時(shí)長(zhǎng)度會(huì)增加，其連接于杠桿上端，其相對(duì)端連接于嵌入或懸承在板1上的一慣性質(zhì)量。第二壓電元件32位于該板的相對(duì)側(cè)，反相電連接于第一壓電元件31，這樣，當(dāng)一電壓加于其電極時(shí)，第二壓電元件32變短。元件32的一端連接至杠桿11的下端，其另一端連接至慣性質(zhì)量34。二壓電元件同時(shí)作用時(shí)產(chǎn)生一力距于該板上，而向板中引入彎曲波。一參考點(diǎn)由該慣性質(zhì)量34提供或由連接在基礎(chǔ)上的連接提供一參考點(diǎn)。
杠桿式激勵(lì)器30配置于板以引入最大的旋轉(zhuǎn)，以及最佳的模式密度。這能夠完全地引入板中，如圖所示，或者安裝在板邊上或板邊附近。多個(gè)這樣的激勵(lì)器能夠布置成一致地引入彎曲波以改善模式密度。
圖24至圖26示出了用于圖13所示類型揚(yáng)聲器5的扭力振動(dòng)激勵(lì)器13，該激勵(lì)器包括一大致呈長(zhǎng)方形的雙壓電晶片的絞扭器35，該絞扭器具有一沿對(duì)角線取向的上元件36和一沿對(duì)角線取向的下元件37，這樣，施加一電壓后，該上元件沿對(duì)角線方向收縮，而下元件沿對(duì)角線方向延伸，如圖24a箭頭所示。上元件及下元件固定在一起而形成一具有扭曲作用的雙壓電晶片彎曲器。該激勵(lì)器可直接使用于板1之上以產(chǎn)生諧振，但可更進(jìn)一步改進(jìn)使該雙壓電晶片的一端，如38所示，連接在基礎(chǔ)上，這時(shí)，扭曲即會(huì)發(fā)生于未連接在基礎(chǔ)上的一端，但扭曲度會(huì)倍增?；A(chǔ)可采用框架的形式或者是一慣性質(zhì)量。
本發(fā)明描述了一類新的揚(yáng)聲器及用于揚(yáng)聲器的振動(dòng)激勵(lì)器，該激勵(lì)器以扭力工作，并且與力激勵(lì)器相比，待振動(dòng)的板構(gòu)件的不同位置上工作的能力，以及防止或減小待振動(dòng)板構(gòu)件中的整體力矩的能力，顯示出了優(yōu)于力激勵(lì)器的可能的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1．一種揚(yáng)聲器，包括一能夠產(chǎn)生聲頻輸出的諧振板狀構(gòu)件及一在該諧振板狀構(gòu)件上能夠向該構(gòu)件施加彎曲波能量的振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)能夠向該板狀構(gòu)件施加一彎曲力偶。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)能夠施加扭力至該諧振板狀構(gòu)件。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)能夠施加剪力至該諧振板狀構(gòu)件。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)器耦合至該諧振板狀構(gòu)件，跨過該板狀構(gòu)件中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)線。
5．根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)包括一懸承裝置，該諧振板狀構(gòu)件安裝在該懸承裝置之上，該懸承裝置用作一樞軸，位于該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)的該諧振板狀構(gòu)件邊緣的至少一部分可鉸接于該樞軸上。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該懸承裝置是用高剪切剛度的泡沫塑料制作。
7．根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)包括一壓電裝置，連接于該諧振板狀構(gòu)件，通過引入交替的張力與壓力的方式將彎曲力偶施加至該諧振板狀構(gòu)件平面中。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該壓電裝置連接于該諧振板狀構(gòu)件的一面。
9．根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，包括連接于該諧振板狀構(gòu)件相對(duì)面上的鏡像壓電裝置。
10．根據(jù)權(quán)利要7至9中根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的任何一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該壓電裝置的一部分鄰近該懸承裝置配置，而另一部分遠(yuǎn)離該懸承裝置配置。
11．根據(jù)權(quán)利要求7至11中任何一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該壓電裝置是一薄條狀的裝置，通過粘合劑粘著于該諧振板狀構(gòu)件之上。
12．根據(jù)權(quán)利要求7至11中任何一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該壓電裝置是一單一壓電晶片裝置。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該單一壓電晶片裝置包括對(duì)置部分，其設(shè)置成一部分的長(zhǎng)度增加時(shí)，另一部分則收縮。
14．根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，諧振板狀構(gòu)件是透明的。
15．根據(jù)權(quán)利要求7至14中任何一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該壓電裝置是透明的。
16．根據(jù)權(quán)利要求7至15中任何一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該壓電裝置是用PZT制造的。
17．根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)或14所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)包括一慣性裝置。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該慣性裝置包括一慣性質(zhì)量，其牢固地固定于該諧振板狀構(gòu)件，而形成一懸承樞軸。
19．根據(jù)權(quán)利要求17所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該慣性裝置是一慣性振動(dòng)激勵(lì)器。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，包括配置于該諧振板狀構(gòu)件相對(duì)面上的對(duì)置的慣性振動(dòng)激勵(lì)器。
21．根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，包括一輔助慣性振動(dòng)激勵(lì)器，配置于該諧振板狀構(gòu)件之上，以反相方式耦合于該第一慣性振動(dòng)激勵(lì)器，以減少該諧振板狀構(gòu)件的不需要的整體運(yùn)動(dòng)。
22．根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)或14所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)包括一電動(dòng)馬達(dá)，該馬達(dá)包括一具有載流導(dǎo)體陣列的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子安裝于該諧振板狀構(gòu)件上，其軸線平行該諧振板狀構(gòu)件平面，向該諧振板狀構(gòu)件平面施加扭力；該馬達(dá)還包括一形成磁場(chǎng)的磁鐵，該轉(zhuǎn)子位于該磁鐵中。
23．根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)、14、17或19所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)包括一雙壓電晶片裝置，該雙壓電晶片裝置大致為長(zhǎng)方形，并沿對(duì)角線方向取向，以作絞扭器之用。
24．根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)、14、22或23所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)包括一個(gè)牢固地耦合于該諧振板狀構(gòu)件并自該構(gòu)件突出的元件，及將彎曲力矩誘導(dǎo)至該元件中的裝置。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該元件大致垂直于該諧振板狀構(gòu)件，彎曲力矩通過該元件上與該諧振板狀構(gòu)件相隔開的部分的變形而產(chǎn)生，而該變形基本垂直于該元件。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該變形利用一壓電裝置實(shí)現(xiàn)。
27．根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的揚(yáng)聲器，其特征在于，該變形利用一慣性裝置實(shí)現(xiàn)。
28．一種方法，用以制造一揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器具有一適于受激勵(lì)而通過彎曲波能量產(chǎn)生一聲頻輸出的諧振板狀構(gòu)件，該方法包括界定該諧振板狀構(gòu)件；設(shè)計(jì)該諧振板狀構(gòu)件以決定節(jié)點(diǎn)線的位置；在該諧振板狀構(gòu)件之上布置一振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)，以向該諧振板狀構(gòu)件施加彎曲波能量，該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)跨過多個(gè)節(jié)點(diǎn)線；及將振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)安裝至該諧振板狀構(gòu)件，以將一力偶施加于該諧振板狀構(gòu)件之上。
29．根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，該諧振板狀構(gòu)件以幾何圖形、大小及/或機(jī)械阻抗等條件界定之。
30．根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的方法，其中，該諧振板狀構(gòu)件用有限元分析法進(jìn)行設(shè)計(jì)。
31．根據(jù)權(quán)利要求28至30中任何一項(xiàng)所述的方法，包括將該諧振板狀構(gòu)件安裝于一懸承裝置之上，使該懸承裝置用作樞軸，該諧振板狀構(gòu)件與之鄰近的部分可鉸接于其上及將一振動(dòng)激勵(lì)器配置于該諧振板狀構(gòu)件的該鄰近部分上，以彎曲該諧振板狀構(gòu)件。
32．一振動(dòng)激勵(lì)器，用以向一剛性的諧振揚(yáng)聲器板狀構(gòu)件施加彎曲波能量，并適于向該構(gòu)件施加一彎曲力偶。
全文摘要
一種揚(yáng)聲器,包括一適于產(chǎn)生聲頻輸出的諧振板狀構(gòu)件及一在該諧振板狀構(gòu)件上且適合于向該構(gòu)件施加彎曲波能量的振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng),其特征在于,該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)適于向該板狀構(gòu)件施加一彎曲力偶。
文檔編號(hào)H04R17/10GK1313020SQ9980969
公開日2001年9月12日 申請(qǐng)日期1999年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月28日
發(fā)明者格雷厄姆·班克, 尼爾·哈里斯, 丹尼斯·莫爾克羅夫特 申請(qǐng)人:新型轉(zhuǎn)換器有限公司