TW511391B - Transducer - Google Patents

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511391 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2) 關於壓電式變換器的問題係類似於施加到包含其它”智慧 型•'材料的變換器，也就是磁致伸縮式，電致伸縮式，及電 介體形式材料。 由81^11861公司的專利£? 0993 231八可以知道，其提供一聲 音產生裝置，其中一聲音振動板的驅動裝置係配置在一楊 聲器架構及該聲音振動板之間。該驅動裝置係包含一對壓 電式振動板，其配置成相隔某個距離而彼此相對。該壓電 振動板的外部週邊係由一環狀隔離器而彼此連接。當一驅 動信號係施加於該壓電振動板，該壓電振動板重覆地經歷 收縮運動，其中該中心交替地收縮在相反方向。此時，該 壓電振動板的收縮方向通常彼此相反。 由811丨1136丨公司的專利丑？ 0881 856八可以知道，其提供一聲 音壓電振動器，及使用該振動器的揚聲器，其中一彈性體 的振動控制部份係附著於一壓電振動板的周界。該振動控 制部份的形狀係使得通過該壓電振動板中心的軸之間的距 離，其係垂直於連接該壓電振動板到該振動控制部份的重 心的一直線，而該振動控制裝置的重心線沿著該軸而變化 ’或使得每個該振動控制部份片段之重量係由平行於一直 線之複數個直線所分割，該直線連接該壓電振動板的中心 到該振動控制邪份的重心，其會沿著垂直於該直線的軸來 變化’並穿過該壓電振動板的中心。

Murata製造公司的美國專利4,593，160中，揭示一種壓電式 揚聲器，其包含一壓電振動器來以一彎曲模式振動，其係 由一支撑構件支撑在其縱向中間位置，由此在該支撑構件 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂---------線* (請先閲讀背面之注意事頊再填寫本買〕 511391 A7 ___ _ B7 五、發明說明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的兩側上的壓電振動器的第一及第二部份即分別以一懸臂 電子束方式支撑。該壓電振動器係連接在靠近於其兩個端 點的邵份’並藉由導線形成的耦合構件之隔膜進行，因此 該壓電振動器的彎曲振動即傳遞到該隔膜，並因此而驅動 該隔膜。該支撑構件關於該壓電振動器的位置選擇係使得 該第一部份的諧振頻率小於該第二部份的諧振頻率，而該 第二部份的主要諧振頻率（fl )的選擇係使得其大致上是位 在該第一部份的該第一諧振頻率（F )及該第二諧振頻率 (F2)在對數座標上的中心値。

Sanyo電子公司的美國專利4,401，857，其中揭示一種壓電 式錐形擴音機’其具有一多重結jf冓，其中複數個壓電元件 及揚聲器隔膜分別與其耦合，其以同軸或多重軸來配置。 一緩衝元件置於一隔膜與另外一個之間，所以每個元件即 與另一個元件的振動相隔離。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Altec公司的美國專利4,481，663，其中揭示一種網路，其 用以將聲晋信號的電子來源匹配於一高頻揚聲器的壓究堪 動器。該網路包含一帶通濾波器網路的所有元件，但由於 在該濾波器的輸出階段有一電感器與一電容器的平行組合 ，其可由一自動變壓器或自動電感器所取代，其可變換該 壓瓷變換器的輸入阻抗到一同等的平行電容及電阻，其配 合該自動變壓器的電感，而供應該濾波器的負載電阻，並 取代由該帶通網路的輸出階段所省略的電容及電感。一額 外的分流電阻可以放置在該自動變壓器的輸出之上，藉以 獲得在該自動變壓器輸入處所需要的有效負載電阻。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511391 A7 五、發明說明（4) 不的英國專利申請案GB ，揭示—種壓 電揚聲器，其包含複數個壓電振動元件，其每個皆包含壓 私振動板，及I過一黏彈性層而連接到接近其重心點的重 I，並具有m振動力量，其設計成由該外部邊緣所取出， 其係透過連接器彼此連接在其週邊端點，該端點之一係直 接地在其週邊邊緣連接到一錐形聲音發射器，藉此主要在 一高頻部份產生一振動力量，而其相鄰其餘的元件則產生 一振動力，用於分擔該錐形聲音發射器補充能量的中頻及 低頻部份。 本發明的目的即在於產生一改善的變換器。 發明揭示 根據本發明，其提供—電動機-械力量變換器，例如可施 力量來激發I音發射器來產生一聲音輸出，該變換 器具有一想要的運作頻率範圍，其包含一讀振元件，立且 有在該運作頻率範圍内—種頻率模式分佈，以及在該諧振 凡件上的韓合裝置，其用以將該變換器安裝在該力量要施 加的地方。因此，該變換器可以視爲所要的形式變換器。 =裝置可以附著在該譜振元件上，其位置可有利於搞 占忒諧振元件的形式活動到該位置。 該諧振元件可爲被動的’並可由連接裝⑽合到一主動 變換器元件，其可爲—移動線圉，—移動磁鐵，一壓電， :滞：縮或一電介體的裝置該連接裝置可 在該 其位置可利於増進該諧振元件中的形式活動 。心皮動錢凡件可以做爲對於該主動元件的—將近低通 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------訂---------· 511391

五、發明說明（5) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ，阻抗式的機械式負載，並可改善該主動元件的功率傳輸 及該主動元件與要施加力量於其上之隔膜的機械性配合: 因此，原則上該被動諧振元件可以做爲一短期諧振儲存。 該被動諧振元件可以具有較低的自然諧振頻率，所以其模 態行爲在該範圍中可足夠地緊密，其中即執行該主動元件 的負載及匹配動作。一主動元件設計上與一諧振構件緊密 耦合的效果是能夠在該頻率範圍内更均勻地結合由該變換 器所產生的力量。此可藉由交互耦合及控制極限的Q値來 獲得，而該結果爲一較平滑的頻率響應，其可能比簡單的 壓電裝置要佳。 另外，孩諧振元件可以是主動，，並可爲壓電式，磁致 伸縮或一電介體裝置。該壓電主動元件可以是預壓的，例 如在美國專利56832841中所提出，或者可爲電氣式預壓或 偏壓。 該主動元件可爲一雙重形式，一具有一中心渦輪葉，或 基板’或一單一形式。該主動元件可以固定於一背板或填 隙片’其可爲一薄的金屬片，其厚度可類似於該主動元件 的厚度。該背襯片較佳地是大於該主動元件。該背襯片的 直徑或寬度爲該主動元件直徑或寬度的兩倍，三倍或是四 倍大。該背板的參數可以調整來增進該變換器的模態密度 。該背板參數及該主動元件的參數可以共同調整來增進模 態密度。 一 該諧振元件可爲貫穿的，藉以不會發射不需要的聲音， 另外，該諧振元件可具有一聲音孔，其小到可以緩和其聲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------訂---------. A7 B7 五、 發明說明（6 射:=皆振元件可因此而在聲音上大致爲不主動的。 另外，咸豳振構件可以助於該組件的動作。 ^合裝置的尺寸很小，也就是可以類似於在該運作頻 ^时的波長。此可改善來自其中的聲音搞纟。此也可 牛低較南㈣率孔洞效應；而且可能降低由該耦合的電弧 所造成的高頻轉合或彎曲波。另夕卜，該譜振構件的區域可 以選擇來選擇性地卩_較高的頻輪合，壯可提供一渡 波功能。 a 該諧振元件的參數，像是長寬比，彎曲剛性的等向性， 厚度及幾何的等向性等，可以選擇來增進在該運作頻率範 圍中該諧振元件的模態分佈。像-是使用限元法或模型化的 電腦模擬分析，可以用來選取參數。 該分佈可以藉由保證接近有興趣的最低運作頻率的該主 動元件的第一模式來增進。該分佈也可藉由保證一滿足的 ’像是在該運作頻率範圍中高的模態密度來增進。該模態 密度較佳地是使該主動元件足夠於提供一有效的主要平均 力量，其頻率大致是恆定的。良好的能量傳遞可有利於模 態諧振的平滑化。 相反地，先前技藝的變換器包含有智慧型材料，其設計 來在低於先前技藝變換器的基本譜振之下來運作，其輸出 可隨著頻率降低而下降。此可增加該輸入電壓，使得其保 持輸出頻率的怪定。 另外，或額外地，該模式的分佈可藉由分佈該諧振彎曲 波形模態成爲在頻卑上大致均句而可增進，也就是將該模 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） ---------訂---------線01^ · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511391 A7 B7 五、發明說明（7) 悲的成群或集束造成頻率響應的峰値平滑化。因此這種變 換器即所熟知的分佈模態變換器或DMT。 藉由分佈該模態，該諧振元件的通常主要的高振幅諧振 可以降低’因此也可降低該諧振元件的峰値振幅。因此， 可降低該變換器潛在的失效性，而運作壽命將可明顯地延 長。再者’來自一位移形式的變換器之均勻響應的可能性 ’可以減低對電力的需求，而降低了該驅動系統的成本。 該變換器可包含複數個諧振元件，其每個皆具有一模態 分佈，該諧振元件的模態係在該運作頻率範圍内做交錯地 配置，因此而增進了該轉換器中的模態分佈成爲一整體裝 置。该讀振元件較佳地是具有不同的基本頻率，因此像是 該諧振元件的負載，幾何，或彎曲剛性可以是不同的。 該諧振元件可以任何簡便的方式藉由連接裝置來镇合在 一起，例如在該元件之間通常爲堅硬的短棒上。該共鳴元 件較佳地是耦合在轉合點上，其可增進該變換器的模式及/ 或加強施加力量所在位置的搞合。該連接裝置的參數可以 選擇來增進該諧振元件的模態分佈。 該諧振元件可以配置成一堆疊。該搞合點可以是同轴對 準的。該諧振裝置可以是被動，或主動，或被動及主動裝 置的組合，藉以形成一複合的變換器。 該諧振元件可以是板狀的，或也可由平面彎曲。一板狀 諧振元件可以形成有溝槽或不連續點，藉以形成一多重讀 振系統。該諧振元件的形狀可爲電子束，梯形，過度擴圓 形，或通常爲碟形。另外，該諧振元件可以是長方形，或 _ 10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線泰 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ^^-------- -B7_____ 五、發明說明（8) 疋沿著短對稱軸的軸心而彎曲出長方形的平面。這種平面 長條幾何形的變換器，是由美國專利5,632,841所提出。 4 $自振元件可以是沿著兩個大致垂直的軸的模態，其每 個幸ά白具有一相關的基本頻率。該兩個基本頻率的比例可 以調整來得到最佳的模態分佈。即爲9 : 7(_ 1 286 : 1 )。 例如：這種模態變換器的配置可以爲以下任何一種：一 平面壓電碟片’·至少兩個或較佳地是至少三個平面壓電碟 片的組合；兩個重合的壓電電子束；多重重合壓電電子束 的組合；一彎曲的壓電板；多重彎曲壓電板或兩個重合彎 曲壓電電子束的組合。 在每個共鳴元件的交錯模態分佈，可由最佳化該諧振元 件的頻率比例來增進，也就是每個諧振元件的每個基本諧 振頻率的比例。因此，每個諧振元件相對於彼此的參數可 以改變來增進該變換器的整體模態分佈。 當使用兩個電子束形式的主動諧振元件時，該兩個電子 束的頻率比例（即基本頻率比例）爲1.27 : 1。對於具有三個 電子束的變換器，該頻率比例可爲1·315 : 1.147 : 1。對於 包含兩個碟片的變換器，該頻率比例可爲1 .丨〇 〇2比j， 來最佳化高階模態密度，或爲3 · 2比1，藉以最佳化低階模 態密度。對於包含三個碟片的變換器，該頻率比例可爲 3.03 : 1.63 : 1，或可爲 8.19 ·· 3.2Q : 1。 該變換器可爲一慣性電氣機械式力量變換器。該變換器 可以耦合到一聲音發射器，藉以激發該聲音發射器來產生 一聲音輸出。 -11 - 1本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂----- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511391 A7 B7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1此二根據本發明的第二方面，其提供包含了以上定肩 的聲曰發射器與一模態變換器的揚聲器，該變換器係遠 過轉合裝£轉合到該聲音發射器來激發該聲音發射器來彦 生一聲音輪出。該耦合裝置的參數可以選擇來增進^該運 作頻率範圍中該諧振元件之模態分佈。餘合裝置可以是 遺留的，例如一受控制的黏著層。 ^耦：裝置可以非對稱地放置在相對於該聲音發射器， ，以该Μ換器可以非對稱地耦合到該聲音發射器。該非對 ==種7達到，例如藉由調整在該聲音發射器上 弋又詻目對万“茨聲骨發射器或該變換器中對稱軸之位置 或万向。 :搞：裝置可以形成一附著V。另夕卜，該轉合裝置可形 ，二:個點或小的局部區域，其中該附著區域相對於 二：妓'牛的尺寸為比較小的。該耦合裝置的形式可以是 晋：具有車父小的直徑’例如3到4 _。該耦合裝 置的重量可以較低。 一=裝置可包含該諧振元件與該聲音發射器之間超過 合二例：：合：。Μ耦合裝置可包含附著點及/或線的組 一，]而§，其可使用附著的兩個點或小的局部區域， 個位在靠近中心，—個則位在該主動元件的邊緣 ::狀的變換器十分有用，其通常爲堅硬 的自然諧振頻率。 ，铋巧 另外，也可僅提供一單一耦合點。此好 重諧振元件陣列中，户斤右1 « ； 夕 忏半㈣所有心振疋件的輸出皆經由該單— -12 -

--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 511391 A7 五、發明說明（1〇) 諧振元件來加總，所以其不需要對該輸出作負載的加她， 例如一揚聲器的發射器。由此，這種加總可存在於—諧振 面板發射器，而無法用於一活塞式隔膜型式。 。 該搞合裝置可以選擇來位在該諧振元件上—反節點的地 方，其可選擇來傳送-頻率怪定的平均力量。該轉合裝置 可以位在遠離該諧振元件的中心處。 該附著線的位置及/或方向可以選擇來最佳化該讀振元件 的模態密度。該附著線較佳地是不會與該讀振元件的對稱 線重合。舉例而言，對於一長方形错振元件，該附著線可 以偏離該諧振元件的短對稱軸(或中心線）。該附著線之方 向可以不平行於該聲音發射器的對稱軸。 該諧振元件的形狀可以選擇來•提供—偏，㈣附著線，立 通常爲於該諧振元件的重心處。此具體實施例的好處在於 該變換器係附著在其重心處，因此其沒有慣性不平衡。此 可由-非對稱型狀的諸振元件來達到，其形狀可爲一不规 則四邊形或梯形。 對於-包含—電子束形或通常爲長方形的諧振元件之變 換為，其附著線可以延伸穿過該諧振元件的寬度。該諸振 元件的面積相對於該聲音發射器而言，是比較小的。 :變換器可用來驅動任何的結構，因此該揚聲器可以是 在其運作頻率中至少部份的所晉之活塞式，或可以是一彎 曲波揚聲器。該聲音發射器的參數可以選擇來增進在該運 作頻率範圍中該諧振元件的模態分饰。 該揚聲器可以是-諧振彎曲波模態揚聲器，其具有/聲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵〇 x 297公髮γ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί -· I 1- 1·— —ϋ ϋ n ί ^ ^ I ϋ n an a—·— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 511391 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（11) 骨發射器及一變換器，其固定在用以激發諧振彎曲波模態 的聲音發射器。這種揚聲器係説明在國際專利申請W0 97/09842及其它專利申請及出版品中，其可稱之爲一分散式 才吴怨揚聲器。 该聲骨發射器可爲一平板形式。該平板可以爲平坦的， 且是輕量的。該聲音發射器的材料可爲非等向性或等向性 的。 孩聲音發射器的性質可以選擇來將該諧振彎曲波形模態 以大致平均的頻率來分佈，也就是將該模態的”成群，，或，，集 束·’所造成的頻率響應的峰値平滑化。特別是，該聲音發射 器的性質可以選擇來將該較低頻率諧振彎曲波模態以大致 平均的頻率來分佈。該較低頻率諧振彎曲波模態較佳地是 爲孩聲骨發射器的1 〇到2 0個最低頻率諧振彎曲波形模態。 該變換器位置可以選擇來大致平均地耦合於該聲音發射 器中的諧振彎曲波形模態，特別是耦合於較低頻率諧振彎 曲波形模態。換言之，該變換器可以安裝在一位置，其中 該聲音發射器中振動地主動諧振反節點的數目，相反地讀 振節點的數目相對較低。其可使用任何這樣的位置，但最 方便的位置是沿著該聲音發射器的每個長度及寬度軸的 3 8 %到6 2 %之間的靠近中心的位置，但是是偏心狀態。特 足或較佳的位置是在該沿著該幾距離的3/7，4/9或5/1 3的 位置上；較佳地是該長度軸與寬度軸有不同的比例。較佳 的是一等向性面板的4/9長度，3/7寬度，其具有長寬比爲 1 : 1.13或 1 : 1.41 〇 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 511391

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該運作頻率範圍可以爲相#廣的頻率範圍，其可位在該 聲音範圍及/或超音波範圍内。其有可爲聲納的應用，聲音 瞒準及成像’其中-較寬頻寬及/或較高的可能功率，對其 分佈的模態轉換器運作本質上相當有用。因此，其運作範 圍也可達到大於由-單—變換器的主要且自然的諧振所定 義的範圍。 該運作頻率範圍的較低頻率較佳地是在一預定的較低限 制之上，其大致爲該變換器的基本諧振。 /舉例而言，對於一電子束狀的主動諧振元件，該力量可 來自於該電子束的中心，並可符合於其所附著的該聲音發 射器中的模態形狀。依此方式，-該動作及反應可以共同來 產生一恆定的頻率輸出。藉由連接該諧振元件與位在該諧 振元件的反節點處的該聲音發射器，該諧振元件的第一響 應可以成爲一低阻抗。由此方式，該聲音發射器必須放大 该谐振元件的讀振。 根據本發明的一第三具體實施例，其提供一包含一構件 的麥克風’其能夠支援聲音輸入及一如上定義的，隸合於 該構件的模態變換器，藉以回應於進入的聲音能量來提供 一電氣式輸出。 根據本發明的一第四具體實施例，其提供一主幹傳導聽 覺輔助，其包含了如上定義的襪態致動器。 根據本發明的一第五具體實施例，其提出一種製作包含 如上定義的一諧振聲音發射器及一模態變換器的揚聲器的 万法’其中包含分析該諧振元件及該聲音發射器的機械阻 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 511391 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（13) 抗的步驟，選擇及/或調整該發射器及/或該元件的參數， 來取得該諧振元件及/或該發射器的所需要的模態，益取得 該元件及該發射器之間的一所需要的功率傳遞。 根據本發明的一第六實施例，其提出一種製作包含如上 定義的一諧振聲音發射器及一變換器之揚聲器的方法，其 包含分析及/或比較一給定模態致動聲音系統的速率及力量 的受化的步驟’及選擇速率及力量數値的組合來達到一選 定的功率傳遞。 圖式簡單諸1 本發明係由所附圖面中的範例來做圖形化的解説，其中： 圖1所示爲根據本發明所實施的一平板形式的揚聲器的架 構圖； 一 圖1 a爲垂直於圖1的線A - A的截面； 圖2所示爲根據本發明的一變換器之參數化模型的平面架 構圖； 圖2 a爲垂直於圖2的變換器的附著線之截面圖； 圖3所示爲圖2的變換器之成本對於暫停長度（％L)的圖形； 圖4所爲圖2的變換器的成本對於長寬比的圖型，其安 裝在其長度上的44% ; 圖5所爲圖1的一平板形式揚聲器的頻率響應之模 梃的圖形，其係安裝在沿著其I度的4 4 %及5 〇 % ; 圖6a及6b所示爲根據本發明的另一方面之一變換器的平 面架構圖； 圖7所示爲圖6a及6b的該轉換器之成本函數對於ar及 --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 A7 B7 五、發明說明（， T R的圖形； 圖8所不爲一單一厥兩7 + 、 峻私式电子束形變換器的頻率響應，· 时圖9所7F爲根據本發明的具體實施例，—雙重電子束變換 器的側視圖； 圖10所示爲圖8及圖9的變換器頻率響應； 圖11a到11(：所不分別爲_雙重電子束變換器的成本相對於 α (頻率比例），-三電子束式變換器及一三碟式變換器； 圖1 Id所TjT爲根據本發明另一方面的一三碟式變換器的成 本相對於半徑的比例； 、圖心所爲根據本發明另—方面的多重元件變換器的側 視圖； 圖12b爲圖12a的變換器之平面圖； 圖13馬包含兩平板之變換器的成本函數相對於長寬比的 關係圖； 圖14爲安裝在一面板上三個不同厚度的變換器之頻率響 應（聲壓（dB)相對於頻率（Hz))的關係圖； 圖15爲根據本發明安裝在三個不同面板上的變換器之頻 率響應（聲壓（dB)相對於頻率（Hz))的關係圖； 圖16所不爲力量，速度及功率相對於不同負載的關係圖； 圖1 7所示爲根據本發明安裝在加上阻尼質量或未加入之 面板上的變換器之頻率響應； 圖1 8爲根據圖1 7之變換器的側視圖； 圖1 9爲根據本發明另一方面之變換器的側視圖； 圖20爲圖19之變換器的平面圖； -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Γ%先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ϋ — 1 --------訂----- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（15) 圖21a及21b分別爲根據本 、 及平面圖； 欷月另一万面I變換器的側視 圖22爲根據本發明另— 、 另万面〈變換器的側視圖； 圖23爲根據本發明另一 ^ 向 < 包覆式變換器的側視圖； 圖24爲根據本發明而杳费六 變換器之侧視n 裝在-活塞式揚聲器的圓錐上的 圖25a及25b分別爲根據本發明另—方面之變換器的侧視 及平面圖； 發明的最佳馗熊 圖1所示爲一面板形式的揚聲器（10)，其包含—諧振面板 (I2)形式的聲音發射器，及安裝声該面板〇2)上的一變換 咨（14)，用以激發面板（12)中的彎曲波振動，例如在專利 界0 97/09842中所提出。在冒〇97/〇9842中所提出的諧振彎 曲波面板揚聲器即爲熟知的DM或DML揚聲器。該變換器 (1 4)係安裝在耦合裝置（丨6)上的該面板上的偏離中心位置 ，位置係在該面板長度的4/9，及該面板寬度的3/7。此爲 根據W0 97/09842中最佳化的位置來施加一力量到面板上。 該變換器（1 4 )爲一預應力的壓電致動器，該形式係在美 國專利5632841所提出（國際專利申請編號WO 96/31333)，其 由PAR Technologies公司製造，商標爲NASDRIV。因此，該 變換器（1 4 )爲一主動諧振元件％ 如圖1及la所示，該變換器（14)爲一非平面曲度的長方 形。該變換器（14)的曲率代表該耦合裝置（16)的形式爲一 附著線。因此，該變換器（14)僅是沿著線A-A而附著於該 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511391 A7 B7 五、發明說明（16) 面板（1 2 )。遠變換器係安裝在中央，也就是該附著線係位 在該變換器長度的中間，其係沿著該變換器的短對稱軸。 該附著線的方向係非對稱的，大約是該面板長邊的l2(rc， 因此，該附著線並不平行於該面板的對稱軸。 該附著線的方向角Θ，可利用兩個"缺陷量測値，，將一中 央安裝的變換器模型化來選擇，藉以找出最佳化的角度。 舉例而’該響應的對數（dB )大小的標準差係爲一粗糙度 的量測値。這種優點/缺陷的圖形係在本提案人的國際申請 編號W0 99/41839中所討論到。 對於模型化，該面板尺寸係設定在524.0 mm乘462.0 mm , 爲了簡化模型，該面板材料的選擇是爲了該面板尺寸的最 佳化。该模型化的結果顯示，對於一中央安裝的變換器， 角度改變180。有影響’而該揚聲器的效能並不會對角度過 份敏感。但是，大約是90。到120。角則有改善，因爲其在兩 種方法中都相當地好。因此，該變換器（丨4 )必須指向該面 板（12)長邊最多到30。。 當該變換器安裝在沿著穿過中心的短軸之附著線之面板 上時，該變換器的兩個臂的響應頻率係重合的。 一具有主動諧振元件形式的變換器的參數化模型即示於 圖2。在該模型中，該主動諧振元件的寬度對長度 比例，以及沿著該變換器的該哫著點（16)的位置（χ)皆可改 變。該主動諧振元件爲長方形，長度爲76 mm。圖2 a所示 爲沿著一非中心的附著線來安裝在一面板（丨2 )上的該模型 化變換器（1 4 )。 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511391

五、發明說明（17) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該分析結果係示於圖3及4。圖3所示爲最佳化的延緩點 係沿著該諧振元件的長度之4 3 %到4 4 %的附著線：續成本 函數（或”缺陷”量測値）在此値時爲最小化；此係對應於在 該長度之4/9處的附著點的估計。另外，電腦模型顯示此附 著點對於交換器的一寬度範圍内皆屬有效。沿著該諧振元 件長度的3 3 %到3 4 %的第二延緩點也是適當的。 圖4所示爲一諧振元件，沿著其長度44%處的成本（或均 方根中心比例）相對於長寬比（AR = W/2L)的關係圖。最佳 化的長寬比爲1.06+/-0.01比1，因爲該成本函數在此値之下 爲最小化的。 如前所述，該附著Θ到該面板p 2 )的最佳角度可由一最 佳化的變換器來決定，意即一具有長寬比i 〇6 : 1，及使用 模型化在44%的附著點。變換器之較長部份朝下指向〇角度 之方向。在此修正範例中，該附著線（16)的旋轉可以有更 爲明顯的效果，因爲該附著位置不再是對稱的。其較佳的 是具有約270°，即朝向左方之較長的末端。 完整來説’该變換器附著在其長度的4 4 %及5 〇 %之頻率 響應之量測値示於圖5。圖中所示線（2 0 )中4 4 %的偏移， 提供了 一稍微更加強的低音，而使得其在高頻時，比在線 (2 2)中所示安裝在中間的變換器具有稍微增多的漣波。 似乎該偏移驅動器所增加的檬態密度係包含由一附著位 置所造成的慣性不平衡，其不再是位在該長方形變換器的 重心。因此，有進行試驗來研究是否該内含的不平衡可以 被改善，而不會喪失改善的模態。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------訂---------線泰 511391 A7 B7 五、發明說明（18) 圖6a及6b所示爲第二個範例，即一諧振元件形式中一非 對稱形狀的變換器（18)，其具有一梯形的橫截面。梯形的 形狀係由兩個參數來控制，AR(長寬比）&TR(削尖比）。 AR及TR決《-第三參數，λ，所以可滿足—些限制，例 如在該線兩側相等的重量。 相等重量（或相等面積）的限制等式如下： 1 + 277? ΜΤ\ΐ^ 上式可立即求解出TR或A，做爲依賴變數，而得到 2A(1-；I)

2TR %. 2 4 該等式可立即得到相等的慣性力矩，或是使總和慣性力 矩最小化。 對於相等慣性力矩（或相等的面 下： 積二次力矩）的限制式如 --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1+27V< (又κ 1 + 277? -ξ\\{ξ^λγάξ (λ2 -λ +1)(21 -1) Λ ι TR ----- 2 8 TR==2A4-4A3+2A-l〇r；La 最小總和慣性力矩的限制式爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210^7¾^ 〇U39l Α7 Β7 五、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 tr Λ 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 0.1 47.51% 2.24% 2.16% 2.16% 2.24% 2.31% 2.19% 2.22% 2.34% 0.2 45.05% 1.59% 1.61% 1.56% 1.57% 1.50% 1.53% 1.66% 1.85% 0.3 42.66% 1.47% 1.30% 1.18% 1.21% 1.23% 1.29% 1.43% 1.59% 0.4 40.37% 1.32% 1.23% 1.24% 1.29% 1.25% 1.29% 1.38% 1.50% 0.5 38.20% 1.48% 1.44% 1.48% 1.54% 1.56% 1.58% 1.60% 1.76% 發明說明（19) 蝴+ 2吩·—叫=。 TR = 3 — 6XorX « — — 2 6 一成本函數（π缺陷"量測値）係以AR在0.9到1.25的範圍， T R在〇 . 1到〇 · 5的範圍，而λ限於相等重量之下，執行4 0 次FEA之結果所畫出的。該結果列於下表，並繪製於圖7， 其所示爲成本函數相對於AR及T R的關係。 圖7及表列結果顯示出在AR=1及TR = 〇.3，λ大約在 43%時，有一最佳化的形狀（在圖7中標示在點28)。因此 一梯形變換器的好處在於該變換器可以沿著一附著線來安 裝’其係位在其重心位置’但否是在對稱線上。因此這種 變換器將具有改善的模態分佈，其不會具有慣性的不平衡。 因此，該最佳化的梯形變換器的模型可以應用到前述相 同的面板模型，以便找出最佳的方向。因此，如前所述， -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 511391 A7 _B7_ 五、發明說明（2〇) 該面板尺寸會設定在5 24.0 mm乘462.0 mm，而該面板材料 可選擇來使該面板尺寸最佳化。先前所使用的兩種比較方 法再次選擇270°到300。做爲最佳化的方向角。 另一種使得變換器的模態最佳化的方式是使用包含兩個 主動元件的變換器，例如兩個重合的壓電電子束。一電子 束具有一組模態，由一基本模態開始，其係由該電子束的 幾何及材料特性所定義。該模態可相當廣地分佈，並使用 在諧振以上的變換器來限制一揚聲器的逼眞度。因此，即 選擇一第二電子束，其具有與該第一電子束的模態分佈在 頻率上交錯的一模態分佈。 藉由交錯該分佈，該變換器的整體輸出可以最佳化。最 佳化的條件可選擇來適用於手中的工作。例如，如果兩個 電子束變換器的通過帶寬僅是最高到第二階模態，其並不 敏感於最佳化該前1 0個模態的交錯，因爲此會影響前3或4 個模態的最佳化。 考慮一範例中，第一壓電雙形式，長度3 6 mm，寬度12 mm，整體厚度350 microns，其基本·霄曲諧振約在960 Hz。 在表1中表示該第一模態。 -------------------- 訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 編號 頻率（Hz) 1 ^ 957 2 2460 3 5169 4 8530 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511391 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 I、發明說明（21) 第一變換器係安裝在一小面板上，該頻率響應則緣製於 圖8。在8 3 0 Hz及3 8 8 0 Hz處有很強的輸出（μ)，其磁角 (4 0)在1.6 kHz及7· 15 kHz。該響應頻率係低於預期，可能 是因爲很困難來準確地預估該壓電材料的機械性質。 該響應具有過多地可使用的寬磁角，因爲其有需要來在 該磁角（4 0 )附近的區域來加強該輸出。因此，具有一互補 頻率組合的電子束，也就是產生一組具有峰値的頻率響應 ，其中該第一變換器的磁角爲理想化的。 一較短的壓電元件將具有一較高的基本響應。這種28 mm長度的電子束的模態示於下表2 : 表2 編號 頻率（Hz) 1 1584 2 4361 3 8531 4 14062 该兩個電子束可以結合來形成一雙重電子束變換器（42) ，如圖9所示。該變換器（42)包含一第一壓電電子束（43) ，其爲以位在兩個電子束的中心處的一短棒（4 8 )形式的連 接裝置來安裝在一第二壓電電子束（51)的背面上。每個電 子束皆爲一雙重模式。該第一電_子束（43)包含兩個不同壓 電材料的疊層（44，46)，該第二電子束（51)包含兩個疊層 (5 0 ’ 5 2 )。每個壓電材料疊層的推進方向係由箭頭（4 9 )所 示。每個疊層（4 4，50)皆具有在該雙重模式中與其它疊層 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 511391 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（22) (4 6，5 2 )的相反推進方向。 該第一壓電電子束（44 , 46)係安裝在一結構（54)之上， 例如一彎曲波揚聲器面板，其藉由位在該第一電子束的中 心處的一短棒（56)形式的耦合裝置。該電子束可以使用在 一 DML面板的任一側上，而可能是在不同的位置。 藉由安裝該第一電子束在其中心處，僅有該偶數階的模 也可產生輸出。藉由定位在該第一電子束之後的第二電子 束’並耦合兩電子束在一短棒中心處，其兩者皆可視爲來 驅動相同軸向對準或重合的位置。 δ元件係結合在一起’該模態的分佈結果並不是該分開 頻率組合的總和。因爲每個元件-皆修正了其它的模態。在 圖10中的頻率顯示出一具有單一電子束（60)的變換器，及 包含兩個一起使用的電子束（62)的變換器之間的不同。該 兩個電子束的設計使得其個別的模態分佈係交錯來增進該 變換器的整體模態。該兩個電子束係加在一起來在有興趣 的頻率範圍中產生一可使用的輸出。局部狹窄的磁角的發 生，係因爲該壓電電子束係交錯在其個別偶數階模態處。 為第一電子束係使用該兩個電子束的基本諧振比例來選 擇。如果該材料及厚度是相同的，該頻率比例即正好是長 度比例的平方。如果該較高的f0 (基本頻率）係簡單地位在 其它較大的電子束之f〇&fl之閨的中間點，該較小電子束 的f 3及該較低電子束的f 4爲重合的。 圖lla所示爲兩個電子束的成本函數相對於頻率比例的關 係圖，其所示爲理想比例爲⑺：i，也就是其中該成本函 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣------- —訂---------· -25- U91 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（23) 數係在點（5 8 )處最小化。此比例係相等於w〇 97/ 09482中 所提出的，，黃金”長寬比（f〇2 : f20的比例）。 琢改善一變換器的模式的方法，可藉由使用在該變換器 中二個壓電電子束來擴充。圖1 lb所示爲該三個電子束的一 成本函數相對於頻率比例的關係圖。該理想化的比例爲 1.315 : 1.147 : 1 〇 結合像是電子束的主動元件之方法，可以延伸來使用壓 電碟片。使用兩個碟片，該兩個碟片的尺寸比例係依據有 考慮到多少的模態而定。對於高階模態密度，约1 . i +/_ 0.02比1的基本頻率比例可以得到良好的結果。對於低階模 態密度（及該前幾個或前5個模態），一種約3 2 : 1的基本 頻率比例即是良好的。該第一溝槽即位在該較大碟片的第 二及第三模態之間。 因爲在每個碟片的第一及第二半徑模態之間的大溝槽， 最佳地是以三個，而不是兩個碟片來達到交錯。當加入一 第二碟片到該雙重碟片變換器時，明顯的第一目的是要插 入孩溝槽在先前範例的較大碟片的第二及第三模態之間。 但是’幾何級數顯示此不是唯一的答案。在圖1 1 C中使用 基本頻率fo，ifo及α 2 f〇，及繪製均方根（αα 2)，其 存在有兩個α的主要最佳値。該値約爲丨72及2 90，在該圖 中的兩個最小値（65)，後者的谆即對應於該明顯溝槽填充 方法。 一 藉由使用f0，α .:^及々.f〇，使得縮放率是自由的，並 使用以上的α値做爲種子値，其可得到稍微較佳的最佳値 -26- 本紙張尺度過用中國國家標準（CNS)A4規公釐 --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 511391 A7 B7 五、發明說明（24) 。該參數配對u，A )爲（163，3 〇3)及（3 2〇，8 19)。這些 最佳値皆相當地淺，表示參數値的變化在1〇%或甚至2〇% ，皆是可接受的。 另二種要結合且用來決定該不同碟片的方式，係要將成 本視爲孩三個碟片的半徑比例的函數。圖i i d所示爲fe A 分析的結果，其繪出三個不同的成本函數相對於半徑比例 。在圖1 1 d中，該三個碟片係耦合在一起，雖然其可注意 到分析隔離中的三個碟片會產生類似的結果。 該三個成本函數爲RSCD(中心差異總和的比例），SRCD( 中心差異的比例總和），及SCR(中心比例的總和），其分別 如線（6 4 ) ’（ 6 6 )及（6 8 )所示。對於一組模態頻率f。，f i， f2，...fN，這些函數定義如下： RSCD ( R sum CD)

CR (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

RSCD 7ΓΤ Σ (fn+i + fn-i - 2/n)2 -iY 1 n=l _ /〇

SCR

(/J 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

S CRD ( sum RCD fn+i +Λ-1 ~2/m ‘ In 該最佳化半徑比例，也就是使該成本函數最小化，在圖 1 Id中所有的三條線皆爲丨.3。因爲該半徑比例的平方等於 該頻率比例，對於這些同樣材料及厚度的碟片， 1 . 3 * 1 · 3 =1.69的結果，及解析解的I67相當地符合。 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511391 A7 B7 1、發明說明（2δ) 另外或額外地，被動元件可以加入該變換器中來改善其 整體模態。該主動及被動元件可以配置成一串鏈。圖1 2 a 及12b所示爲一多重碟片變換器（70)，其包含兩個主動壓 電元件（7 2 )，其堆疊有兩個被動諧振元件（7 4 )，例如薄的 金屬板，所以該主動及被動元件的模態係交錯的。該元件 係由短棒（7 8 )形式的連接裝置所連接，其位在每個主動及 被動元件的中心。該元件係配置成共心。每個元件係具有 不同的尺寸，而最小及最大的碟片即分別位在該堆疊的頂 部及底部。該變換器（7 0 )係安裝在一負載裝置（7 6 )之上， 例如一面板，其係由一短棒（7 8 )形式的耦合裝置，也位在 最大碟片的第一被動裝置的中心。 該改善變換器的模態的方法可以延伸到包含兩個壓電板 形式的主動元件之變換器。兩個平板尺寸（1乘“）及（“乘 泛）係1¾合在（3/7 ’ 4/9)。圖13所示爲成本函數相對於長 寬比（α )的圖形，及α的最佳値（75)爲1· 14。因此該頻率 比例約爲 1.3 : 1 (1.14 X 1.14=1.2996)。 此外，或做爲另一選擇的是來改變該變換器的模態特性 ，該物件的參數，如面板，安裝於其上的該變換器可以改 變來符合該變換器的模態。舉例而言，考慮一變換器，其 係以一主動諧振元件的形式來安裝於一面板上，圖14及15 所示爲該頻率響應分別如何隨著該變換器的厚度及面板的 厚度來改變。該主動元件的形式爲一壓電電子束。圖具 有三個頻率響應（84)，（86)，（88)，分別用於一 177 microns，一 200 microns 及一 150 microns 的電子束。圖 15 具有 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511391 A7 ___B7____ 五、發明說明（26) 三個頻率響應（9 0 )，（ 9 2 )，（ 9 4 )，其分別爲丨1 mm，〇 8 mm及1 . 5 mm厚度的面板。 圖14及15所示爲一 1.1 mm面板的頻率響應，其可符合一 I77 micron厚度電子束的頻率響應。因此，一 i 1 mm面板 的模態可符合於一 177 micron電子束的模態。 雖然該變換器爲模態的，其可對任何負載或面板阻抗來 估計一主要力量及速率。該最大的機械功率在當該力量及 該速率的乘積係在最大値時，皆爲可用。該變換器可以用 來驅動任何負載，該最佳的負載數値可藉由繪製該速率 (170)而發現到，該力量（I72)及該機械功率（17句相對於負 載阻抗即示於圖1 6。當該負載巧抗大約爲12 Ns/m時，即 發生最大功率（176);對於一較低的負載阻抗，該速率可增 加，而力量則降低，對於較高的負載阻抗，該速率將會降 低，而力量則增加。 圖1 7所示爲加入小的質量（丨〇4)在該壓電變換器（丨〇6)的 末端處的結果，其具有如圖1 8所示的轉合裝置（丨〇5)。在圖 1 7中’其所示分別爲沒有質量的一變換器，一具有兩個 0.67g重量的電子束，及具有兩個“重量的變換器之頻率響 應（108 ’ 110及Π2)。一具有2g重量的電子束理想上可以符 合，因爲該頻率響應（110)在該中等範圍（1 kHz到5 kHz)中 的變化，要比無重量或〇.67g重戈的頻率響應（108，112)要 來得小。 在圖1 9及2 0中，該變換器（丨14)爲一慣性電動力移動線圈 激發器，例如在WO 97/09842中所提出的，其具有一語音線 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 511391 A7 B7 ^ ^^0101463號申請專利案 說明書修正頁(91年4月） 發项説明（ 1¾ %} ；- 27 圈而形成一模態平板（118)形式的一主動元件（115)及一被動 諧振元件。該主動元件（115)係安裝在該模態平板（118)上， 並偏離該模態平板的中心。該模態平板（118)係由一耦合器 (120)安裝在該面板（116)。該耦合器係與該主動元件的軸 (Ζ)相對準，但不是與垂直於該面板（116)平面的軸（117)相 對準。因此，該變換器並不重合於該垂直軸（Ζ)。該主動元 件係透過電導線（122)而連接到一電子信號。 如圖2 0所示，該模態平板（丨丨8)係被穿過來由此降低該聲 音發射。該主動元件係位在該模態平板（118)的偏心位置， 例如在該最佳安裝位置，即（3/7，4/9)。再者，該變換器 (114)係偏心安裝在該面板（116)，亦例如在該最佳安裝位置 ’即（3/7，4/9P因此，該變換器（114)並未重合於任一個 該垂直軸（X，Y)，其位在該面板（116)的平面上。 圖21a及21b所示為一變換器（124)，其包含一主動壓電諧 振兀件’其係由一短棒形式的耦合裝置（126)安裝到一面板 (128)。該變換器（124)及該面板（128)皆具有寬度對長度比例 為1 ·· 1.13。該耦合裝置（126)並不對準於該變換器或該面板 的任何一軸（130，Χ，γ，Z)。另外，該耦合裝置的位置係 為在相對於該變換器（124)及該面板（128)偏心而最佳的位置。 心 圖22所不為一電子束形式的主動壓電諧振元件的變換器 (132)。孩變換器（丨32)係由短棒形式的兩個耦合裝置來耦合 到-面板（134)。-短棒係位在朝向該電子束的末端⑽）， 及其它的短棒則位在朝向該電子束的中 圖23所示為一變換器（14〇)，其包含兩個諧振元件（142 30- 511391

'0101463號申請專利案 說明書修正頁(91年4月） A7 B7 明説明（ 143)，其由連接裝置（144)所耦合，以及一外殼（148)，其包 圍了該連接裝置（144)及該諧振元件（142)。因此該變換器則 成為可防止振動及衝擊。該外殼係由一低機械阻抗橡膠， 或類似的聚合物所製成，藉以不會阻礙該變換器運作。如 果該聚合物為防水的，該變換器（140)可製成為防水的。 該上部諧振元件（142)係大於該下部諧振元件（143)，其係 透過短棒形式的耦合裝置（146)來耦合於一面板（145)。該 短棒即位在該較低諳振元件（143)的中心。每個主動元件的 功率耦合（150)係由該外殼延伸出來，以允許較佳的聲音附 著性到一負載裝置（未示出）。 圖24所示為根據本發明施加一力量到一活塞式揚聲器的 隔膜之變換器（152)。該隔膜的形狀為一圓錐（154)，其尖端 即是該變換器安裝的地方。該圓錐（154)係由一彈力終端 (158)的一隔板（156)所支撐。 圖25a及25b所示為一平板狀主動諧振元件的形式之變換器 (160)。該諧振元件係配合溝槽（162)的形成，其可定義出指 部，因此而形成一多重諧振系統。該諧振元件係安裝在一 面板（168)之上，其藉由一短棒（166)形式的耦合裝置。 本發明可以視為一分散模式面板的倒數，例如WO 97/09842中所提出的，其中該變換器係設計成一分散模式物 件。再者，來自該變換器的力量即由一點取出，其通常可 使用於該分散式模式驅動點（如最佳化位置（3/7，4/9)。 產業應用 因此本發明提供一具有改善的效能，及使用該裝置的一 揚聲器或麥克風。 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 511391— 部 修正 % ^0901014( 063號申請專利案 修正頁(91年4月） A7 B7 五、發明説明（28a ) 元件符號說明 10 揚聲器 72 主動壓電元作 12 面板 74 被動諧振元件 14 變換器 75 最佳值 16 附著線 76 負載裝置 18 變換器 78 短棒 20,22 線 84,86,88 頻率響應 28 最佳化點 90,92,94 頻率響應 38 輸出 104 質量 40 磁角 105 耦合裝置 42 雙重電子束變換器 106 壓電變換器 43 第一壓電電子束 108,110,112 頻率響應 44,46 疊層 114 變換器 48 短棒 115 主動元件 49 箭頭 116 面板 50,52 疊層 117 面板軸 51 第二壓電電子束 118 模態平板 54 結構 120 耦合器 56 短棒 122 電導線 58 點 124 變換器 60 單一電子束頻率響應 126 耦合裝置 62 兩個電子束頻率響應 128 面板 64,66,68 線 130 軸 70 多重碟片變換器 132 變換器 -31a- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 511391

Claims (1)

1. )丄1391 ABCD 11463號申請專利案 r專利範圍修正本(91车4月) .4利範圍 ·-種電子機械式力量變換器，&含—諧振元件及在該讀 振元件上之搞合裝置’其用以將該變換器安裝在力量施 加的地方，其特徵為該變換器有一所需要的操作頻率範 圍，該諧振元件具有在該操作頻率範圍中的頻率模態分 体，且該譜冑元件的參數係選擇來增進在該操作频^範 圍中之模態分佈。 2.如申請專利範圍第1項之變換器，纟中該輕合裝置係附 著於該諧振元件，其位置可利於該諧振元件在該位置的 耦合模態活動。 3·如申請專利範圍第1項或第2項之變換器，其中該错振元 件為被動，而冑變換器包含連接裝置，用以將該諸振元 件耦合到一主動變換器元件。 4.如中請專利範圍第3項之變換器，其中該連接裝置係附 著於該諧振元件，其位置可利於增進該諧振裝置中的模 態活動。 5·如申請專利範圍第3項之變換器，纟中該主動元件係由 包含移動線圈、移動磁鐵、壓電、磁致伸縮、電致伸縮 及電介體裝置組成的群組中選取。 6. 如申請專利範圍第3項之變換器，其中該諧振元件為穿 透的。 7. 如申請專利範圍第i項或第2項之變換器，其中該諸振元 件為主動的。 8. 如申請專利範圍第1項之變換器，叾中該讀振元件具有 一聲音孔洞，其為一小洞來節制來自其中的聲音發射。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格------- 申請專利範圍 9.如申請專利範圍第7項之變換器.，其中該主動元件係由 包含壓電、磁致伸縮、電致伸縮及電介體裝置所組成的 群組中選取。 10·如申請專利範圍第9項之變換器，其中該主動元件為一 預先應力的壓電裝置。 11 ·如申请專利範圍第9項之變換器，其中該主動元件為一 壓電裝置，其係安裝在一平板狀的基板上，纟中該基板 的寬度至少為該壓電裝置寬度的兩倍。 1 2 ·如申凊專利範圍第i項之變換器，其中該諧振元件為沿 著大致垂直的軸之模態。 13·如申請專利範圍第1項之變換器，其中該耦合裝置的尺 寸係相當於或小於在該運作頻率範圍中的波形的波長。 M·如申請專利範圍第i項之變換器，其中在該運作頻率範 圍中，該耦合的諳振元件具有一模態密度，其可使該主 動元件足以提供一有效的平均力量，而可大致保持頻率 15· 16. 17. 18. 如申請專利範圍第丨項之變換器，其中該參數係自包含 長寬比、彎曲剛性的等向性、厚度及幾何之等向性所： 成的群組中選取出來。 v 如申請專利範圍第丨項之變換器，其中該諧振元件為平 板狀。 如申請專利範圍第16項之變換器，其中該諧振元件係形 成有溝槽或不連續點’藉以形成一多重諧振系統。" 如申請專利範圍第！項之變換器，其中該諧振元件或每 -2 - A8 B8 C8 申請專利範圍 個諧振元件皆通常為一電子束的形狀。 1 9 ·如申請專利範圍第i項之變換器，其中該諧振元件或每 個諧振元件皆通常為一碟片的形狀。 2 0 ·如申請專利範圍第丨6項或第丨8項之變換器，其中該諧振 元件通常為一長方形。 2 1 •如申請專利範圍第1項之變換器，其中該諧振元件為梯 形。 •如申請專利範圍第1 8項之變換器，其中該諧振元件為彎 曲出一平面。 •如申請專利範圍第1項之變換器，其包含複數個諧振元 件，每個皆具有一分佈模態，該諧振元件的分佈模態可 以配置成在該運作頻率範圍中交錯，以及連接裝置，其 用以將該諧振元件耦合在一起。 Ο A •如申請專利範圍第23項之變換器，第19項時，包含兩個 電子束，其具有頻率比例1 · 2 7 : 1。 一 ·如申請專利範圍第23項之變換器，當根據第19項時，其 包含三個電子束，其具有頻率比例1.315 : 1.147 : 1。 2 6 ·如申請專利範圍第2 3項之變換器，當根據第2 〇項時，其 包含兩個碟片，其具有頻率比例。 ’、 27·如申請專利範圍第23項之變換器，當根據第2〇項時，其 包含兩個碟片，其具有頻率比例3.2 : 1。 ’、 28·如申請專利範圍第23項之變換器，其中該複數個諧振元 件為碟片狀，並包含至少三個這種碟片元件。 29·如申請專利範圍第28項之變換器，其 x —個碟片元件 -3- 本紙張尺度相中S @家標準(CNS) Μ規格(21GX297公爱) 、申請專利範圍 30 二有：頻率比例為3.G3:1.63:liul9:3 20:1。 .種麵聲器，其包括如申請專利範圍第 :器及-變換器’該變換器係輕合 發該聲音發射器產生一聲音輸出。來激 31.Π=Γ第30項之揚聲器，其中該輕合裝置的參 分佈 運作頻率1請中該諧振元件之模態 32·:申請專利範圍第30項或第31項之揚聲器，其中該搞合 裝置係非對稱地置於相對於該聲音發射哭。 33. 二！：利範圍第30項之揚聲器，其中_合裝置形成 一附者線。 34. :!f專利範圍第33項之揚聲器，其中該附著線並未與 孩諧振元件的對稱線相重合。 35. =請專利第33項或第34項之揚聲器，其中該附著 、，泉並不平行於該聲音發射器的一對稱軸。 其通常位於該元件# 其中該變換器的形并 A :申請專利範圍第3G项之揚聲器，其中該譜振元件的两 狀係選擇來供應一偏心的附著線 重心。 3 7·如申請專利範圍第30項之揚聲器 為梯形。 38·^請專利範„則或第31項之揚聲器，其中該^ 衮置形成一小的局部區域或一個附著點。 39·如申請專利第3G項之揚聲器，其中職合裝置❸ 在離開咸諸振元件的中心位置。 、 -4 A8 B8

   其中該耦合裝置係位 4 〇 ·如申請專利範圍第3 9項之揚聲器 在该諧振元件的一反節點。 41·如申請專利範圍第38項 、 諸振元件與該聲音發射器之裝置在該 點。 j匕。起過一個以上的耦合 ^中請專利範圍㈣項之揚聲器，其中該 43 =其運作頻率範園的一部份内為所想要的活塞式 ’夠。支;2 =广0項之揚聲器，其中該聲音發射器能 支板.弓曲波振動，而該變換器激發在該聲音發射器中 的彎曲波振動來產生一聲音輸出。 口口 44.如申請專利範圍第43項之揚聲器，其中該聲音發射器支 极谐振彎曲波模態，而該變換器激發該諧振彎曲波模態 〇 45. 如申請專利範圍第44項之揚聲器，其中該聲音發射器的 參數係選擇來增進在該運作頻率範圍中該諧振 態分佈。 46. 如申請專利範圍第44項或第45項之揚聲器，其中該聲音 發射器的參數及該諧振元件的參數係共同選擇來增進在 該運作頻率範圍中該諧振元件的模態分佈。 47. 如申請專利範圍第3〇項之揚聲器，其中該諧振元件的區 域相對於該聲音發射器的區域而言，是比較小的。 48· —種製作包含一諧振聲音發射器及一變換器的揚聲器之 方法，該變換器包含一諧振元件及在該諧振元件上之耦 合裝置，其用以將該變換器安裝在力量施加的地方，其 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 511391 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 中該變換器有一所需要的操作頻率範圍，該諧振元件具 有在該操作頻率範圍中的頻率模態分佈，且該諳振元件 的參數係選擇來增進在該操作頻率範圍中之模態分佈， 該方法包含以下步驟：分析該諧振元件及該聲音發射器 的機械阻抗，選擇及/或調整該發射器及/或該元件的參 數來達到該諧振元件及/或該發射器所需要的模態，並可 達到在該元件與該發射器之間所需要的功率傳遞。 49. 一種製作包含一諧振聲音發射器及一變換器的揚聲器之 方法，該變換器包含一諧振元件及在該諧振元件上之耦 合裝置，其用以將該變換器安裝在力量施加的地方，其 中該變換器有一所需要的操作頻率範圍，該諧振元件具 有在該操作頻率範圍中的頻率模態分佈，且該諳振元件 的參數係選擇來增進在該操作頻率範圍中之模態分佈， 該方法包含以下步驟：分析及/或比較一給定模態致動聲 音系統的速率及力量變化，並選擇速率及力量值的組合 來達到一選擇的功率傳遞。 50. —種麥克風，其包含能夠支援聲音輸入構件，及如申請 專利範圍第1到2 9項中任何一項之變換器，該變換器耦 合於該構件來回應於進入的聲音能量而提供一電子輸出 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）