[发明专利]压电电声换能器

说明书

本发明涉及压电电声换能器，如压电发声器、压电扬声器、压电蜂鸣器和压电接收器。

普通压电电声换能器一直被广泛地用作压电蜂鸣器和压电扬声器。通常，这种压电电声换能器的结构为通过将圆形金属板粘合到圆形压电陶瓷板的一个表面上而构成单面隔膜，单面隔膜的周边部分由圆形外壳支承，外壳的开口被盖板闭合。通过将在电压作用下外径会扩大和收缩的陶瓷板粘合到尺寸不变化的金属板上，单面隔膜呈现弯曲振动。

上述的传统压电电声换能器通常采用三种支承结构将隔膜支承在外壳中。这三种支承结构示于图1至图3中。图1示出这样安排的支承结构，通过硅粘合剂3将隔膜1的背表面节点部分固定于从外壳2凸起的支承部分2a上。提供盖板4闭合外壳2的开口2。图2示出这样安排的支承结构，隔膜1的周边部分通过硅粘合剂3固定到外壳2的支承部分2b上。图3示出一种支承结构，其中锥形槽部分2c和4a位于外壳2和盖板4相接的地方，隔膜1的周边部分插入到槽部分2c和4a中并用粘合剂3固定。

利用图1所示的节点部分的支承结构，由于必须用粘合剂3将隔膜1的背面固定于支承部分2a，存在粘合过程困难以及不能将大量粘合剂3施加在支承部分2a与隔膜1之间的缺点。因此，隔膜1的支承强度是不够的。

利用图2所示的周边部分的支承结构，粘合过程是容易的，但是外壳2的支承部分2b为平表面，因此隔膜1的背面被牢牢地粘合于支承部分2b的表面，由此限制了隔膜1的角度变化。于是，存在隔膜1的有效直径d1远小于隔膜1的实际直径d0以及在低的频率下隔膜的驱动困难的缺点。

利用图3所示的锥形槽部分的支承结构，隔膜1被斜放。当将隔膜1装入外壳2中时，如果隔膜1偏离外壳2的中心，如果盖板4被用力合上，则会损坏隔膜1。在装外壳2和盖板4后必须利用分散器将液体粘合剂3注入锥形槽部分2c和4a中，那么，存在施加粘合剂3的方法困难，因此增加成本的缺点。

为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供一种压电电声换能器，其中压电隔膜至外壳的粘合是简单进行的，可实现足够的支承强度，支承压电隔膜的同时使压电隔膜的振动的障碍减至最小。

根据本发明的一个较佳实施例，压电电声换能器包括具有压电陶瓷板和压电陶瓷板粘合于其上的金属板的压电隔膜，以及外壳，该外壳包含安排成通过用弹性粘合剂固定于其周边部分而支承压电隔膜周边部分的支承部分，以及设置在支承部分上的支承表面，支承表面具有基本上为弓形的截面，支承表面的曲率中心位于压电隔膜的周边部分的下表面附近。

当将交流电压施加在压电隔膜的两电极之间时，压电隔膜随压电陶瓷板的扩大/收缩而弯曲和振动。尽管压电隔膜的周边部分通过弹性粘合剂固定于外壳的支承部分，但是，在外壳的支承部分上设置基本为弓形截面的支承表面(弯曲表面)，以致于曲率中心位于压电隔膜的周边的下表面附近，因此，压电隔膜支承在弯曲表面的切向方向上。当支承表面从其周边部分接近压电隔膜的中心部分时，作为支承表面的弯曲表面与压电隔膜之间的相对距离变大。因此，当压电隔膜振动时角度变化不受限制。因此，增大了压电隔膜的有效直径以及实现了低的频率。当将压电隔膜定位于外壳的支承部分时，如果定位部分在横向方向上稍有偏差，通过将压电隔膜的周边部分放置在曲面上易于控制压电隔膜的倾斜配置。此外，当将压电隔膜固定于外壳的支承部分时，可以将压电隔膜的周边部分设定为支承部分，可以用粘合剂涂覆其表面，因此极大地简化了粘合过程。

较佳地，基本为弓形支承表面的曲率半径小于压电隔膜的长边或直径，因为，如果曲率半径大于压电隔膜的长边或直径，那么易于在压电隔膜的周边部分而且在周边部分的内部部分阻碍振动，这减小压电隔膜的振动面积。

通过使支承表面的曲率半径小于压电隔膜的长边或直径，极大地增大压电隔膜的振动面积。

根据本发明的另一较佳实施例，在压电陶瓷板的正面和背面设置电极，将金属板附着到压电陶瓷板一个表面的电极，限定具有单面构造的压电隔膜。这种结构的结果，通过将交流信号施加在压电陶瓷隔膜另一个表面上的电极与金属板之间使压电隔膜以弯曲模式振动。

通过将基本为矩形的压电陶瓷板粘合到基本为矩形的金属板上可以构造压电隔膜。在这种情况中，通过弹性粘合剂将金属板的两个短边附着于外壳的支承部分，通过弹性密封材料将金属板的两个长边与外壳之间的空间密封。

即，如果利用圆形隔膜，仅仅其中心变为最大幅度点，因此位移量小，声学换能效率相对较低。由于限制了隔膜的周边表面，所有增大了频率，必须增大径向尺寸，以获得具有低的频率的隔膜。