【技术实现步骤摘要】
本申请涉及音频设备，特别涉及一种声换能器和终端设备。
技术介绍
1、压电微机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)声换能器是一种基于mems工艺制备的发声器件，下面简称：压电mems声换能器。其中，压电mems声换能器中设置有压电材料，所以压电mems声换能器可以通过压电材料的逆压电效应，将电信号转换为动部件的振动，进而推动空气振动并发声，进而将电信号转化为可听的音频信号。压电mems声换能器相对于传统的声换能器具有尺小寸、功耗低、易集成等优点，因此在手机、耳机、智能眼镜、智能手表等各类终端中具有重大应用前景。另外，压电mems声换能器不仅可以用于电-声能量的转换，还可以通过施加初始偏置电压，控制压电mems声换能器的开合状态，以增大/减小声换能器中的狭缝宽度，从而实现耳机中可控的物理透传功能。
2、在相关技术中，图1是一种压电mems扬声器的内部结构示意图，如图1所示，压电材料56沉积在单悬臂振膜34上，通过压电材料56在驱动电压的作用下产生变形，进而驱动单悬臂振膜34振动，进而推动空气振动并发声。由于压电mems声换能器的尺寸较小，所以压电mems声换能器用于推动空气的振膜的尺寸也比较小，所以导致振膜的最大振幅较小，一阶谐振频率f0较高，从而极大的限制了压电mems声换能器的低频性能，并导致其发声的声压级较低。对于使用压电mems声换能器实现物理透传功能，同样存在类似的问题，小尺寸导致声换能器振膜的最大静变形较小，影响了环境声物理透传的效果。
3、相关技术中
技术实现思路
1、本申请提供一种声换能器和终端设备，该声换能器能够在不增加体积的同时，可以增大振膜的振幅，从而提高声压级，以提升该声换能器作为扬声器的发声性能，以及作为动态开关的物理透传性能。
2、本申请实施例第一方面提供一种声换能器，包括基板、壳体和振动件，所述壳体与所述基板连接，在所述壳体和所述基板之间形成空腔结构，所述振动件设置在所述空腔结构内，且在所述振动件和所述基板之间设有支撑框；在所述振动件处于闭合状态时，所述振动件为板状结构，且所述振动件的外侧边缘与所述支撑框固定连接；所述振动件的内部至少包括锚定端、驱动力臂和振膜，其中，所述驱动力臂的部分结构与所述振动件活动连接，所述振膜的部分结构与所述振动件活动连接，所述振膜的第一端与所述驱动力臂连接，所述振膜的第二端向远离所述驱动力臂的方向延伸；所述振膜和所述驱动力臂的连接处至少设有一个扭臂，所述扭臂的一端与所述振膜和所述驱动力臂的连接处旋转连接，所述扭臂的另一端与所述锚定端和/或支撑框连接，所述锚定端的至少部分结构与所述支撑框固定连接；所述扭臂到所述振膜第二端的距离大于所述扭臂到所述驱动力臂远离所述振膜的一端的距离；当所述振动件在打开状态时，在所述振动件上施加第一电压，所述驱动力臂围绕所述扭臂旋转，并带动所述振膜围绕所述扭臂旋转。
3、本申请实施例提供的声换能器，通过将振动件在闭合状态下设置为一个二维的板状结构，以使驱动力臂、扭臂、锚定端、振膜均位于支撑框围成的同一平面内，这样可以节省振动件占用的空间，进而保证声换能器体积小的优点。通过将驱动力臂和振膜之间设置扭臂，从而使驱动力臂、扭臂和振膜之间形成一个杠杆结构。由于扭臂到所述振膜第二端的距离大于扭臂到驱动力臂远离振膜的一端的距离，所以这样驱动力臂和振膜之间形成了位移放大杠杆结构，利用其几何放大特性，这样就可以将驱动力臂一端的小位移，转换为振膜一端的大位移，从而在不增加振膜尺寸的前提下，增大了振膜的最大位移，进而降一阶谐振频率f0，提高压电mems声换能器的低频性能，并提高声换能器的声压级。
4、在一种可能的实施方式中，所述振动件的内部还包括压电力臂；其中，所述压电力臂设置在所述振膜的第三端和/或第四端；所述压电力臂靠近所述支撑框的一部分结构与所述支撑框固定连接，所述压电力臂靠近所述支撑框的另一部分结构与所述支撑框活动连接，且所述压电力臂与所述锚定端活动连接；所述压电力臂靠近所述驱动力臂的一面与所述驱动力臂固定连接；所述压电力臂上设置有压电材料，所述压电材料用于驱动所述压电力臂变形，以带动所述驱动力臂和所述振膜围绕所述扭臂旋转。
5、通过设置压电力臂，并在压电力臂上设置压电材料，以使压电力臂上施加第一电压后可以发生弯曲，从而带动驱动力臂向压电力臂运动的方向移动，以使振膜产生与压电力臂的变形方向相反的变形，从而使振膜产生位移，进而推动空气振动发声。通过将压电力臂设置在振膜的第三端和/或第四端，以使压电力臂在振膜的第三端到第四端的方向上的正投影，和驱动力臂在振膜的第三端到第四端的方向上的正投影部分重合，从而使振动件在振膜第一端到第二端方向上的尺寸更小一些，这样可以在不增加振动件在振膜第一端到第二端方向上尺寸前提下，增加了驱动力传递的长度，从而降低了声换能器的一阶谐振频率f0。
6、可以理解的是，当振膜往复振动时可以作为发声器件，当振膜保持在打开状态时，可以作为物理透传开关使用。
7、在一种可能的实施方式中，所述振膜上设有所述压电材料，所述压电材料用于驱动所述振膜围绕所述扭臂旋转，其中，所述振膜上所述压电材料的驱动力和所述压电力臂上所述压电材料的驱动力的方向相反。
8、通过在振膜上设置压电材料，可以使振膜上也产生驱动力，通过将振膜的驱动力设置的和压电力臂的驱动力的方向相反，这样可以进一步增大振膜的位移。
9、在一种可能的实施方式中，所述锚定端上设有压电材料，所述锚定端用于驱动所述锚定端相对于所述支撑框往复运动，且所述锚定端的运动方向与所述振膜的运动方向相同。
10、通过在锚定端上设置压电材料，可以使锚定端上也产生驱动力，通过将锚定端的驱动力设置的和振膜的驱动力的方向相同，这样可以进一步增大振膜的位移。
11、在一种可能的实施方式中，所述压电力臂的数量至少为一个；所述锚定端的数量至少为一个；所述驱动力臂的数量至少为一个；所述振膜的数量至少为一个。
12、在一种可能的实施方式中，在所述振膜的第三端到第四端的方向上，所述驱动力臂和所述振膜的连接处为条状过渡段，所述条状过渡段的至少一端设有所述扭臂。
13、通过设置在条状过渡段设置扭臂，从而使扭臂和振膜均可以与锚定端和/或支撑框固定旋转连接，从而使驱动力臂和振膜可以相对于扭臂旋转，使驱动力臂、扭臂和振膜之间形成杠杆结构。
14、在一种可能的实施方式中，所述压电力臂的数量为两个，所述振膜的数量为一个，两个所述压电力臂分别位于所述振膜的第三端和第四端；其中，所述压电力臂靠近所述支撑框的一部分结构与所述支撑框固定连接，包括：至少所述压电力臂的第二端与所述支撑框固定连接；所述压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种声换能器，其特征在于，包括基板、壳体和振动件，所述壳体与所述基板连接，在所述壳体和所述基板之间形成空腔结构，所述振动件设置在所述空腔结构内，且在所述振动件和所述基板之间设有支撑框；
2.根据权利要求1所述的声换能器，其特征在于，所述振动件的内部还包括压电力臂；其中，
3.根据权利要求2所述的声换能器，其特征在于，所述振膜上设有所述压电材料，所述压电材料用于驱动所述振膜围绕所述扭臂旋转，其中，
4.根据权利要求2或3任一所述的声换能器，其特征在于，所述锚定端上设有压电材料，所述锚定端用于驱动所述锚定端相对于所述支撑框往复运动，且所述锚定端的运动方向与所述振膜的运动方向相同。
5.根据权利要求2-4任一所述的声换能器，其特征在于，所述压电力臂的数量至少为一个；
6.根据权利要求2-5任一所述的声换能器，其特征在于，在所述振膜的第三端到第四端的方向上，所述驱动力臂和所述振膜的连接处为条状过渡段，所述条状过渡段的至少一端设有所述扭臂。
7.根据权利要求6所述的声换能器，其特征在于，所述压电力臂的数量为两个，所
8.根据权利要求7所述的声换能器，其特征在于，所述锚定端的数量为一个，所述锚定端位于所述振膜的第一端；其中，
9.根据权利要求7或8所述的声换能器，其特征在于，所述锚定端的至少部分结构与所述支撑框固定连接，包括：所述锚定端的第一端与所述支撑框固定连接；
10.根据权利要求7-9任一所述的声换能器，其特征在于，所述驱动力臂靠近所述压电力臂的一侧与所述压电力臂具有第四缝隙；
11.根据权利要求10所述的声换能器，其特征在于，所述振膜的第二端与所述支撑框之间具有第六缝隙，所述第六缝隙与所述第五缝隙连通。
12.根据权利要求7-11任一所述的声换能器，其特征在于，所述扭臂的数量为两个，每个所述条状过渡段靠近所述锚定端的一端均设有一个所述扭臂；其中，
13.根据权利要求7所述的声换能器，其特征在于，所述锚定端的数量为两个，两个所述锚定端分别位于所述振膜的第三端和第四端，且位于所述振膜和所述压电力臂之间；其中，
14.根据权利要求13所述的声换能器，其特征在于，所述振膜的第二端与所述支撑框之间具有第二间隙，所述第一间隙与所述第二间隙连通。
15.根据权利要求13或14所述的声换能器，其特征在于，所述驱动力臂的数量为一个，且所述驱动力臂位于所述振膜的第一端，所述驱动力臂靠近所述支撑框的一端与所述支撑框之间具有第三间隙，所述第三间隙与所述第一缝隙连通。
16.根据权利要求13-15任一所述的声换能器，其特征在于，每个所述压电力臂的第一端靠近所述锚定端的一侧均与所述驱动力臂连接；
17.根据权利要求13-16任一所述的声换能器，其特征在于，所述扭臂的数量为两个；其中，
18.根据权利要求6所述的声换能器，其特征在于，所述压电力臂的数量为一个，所述振膜的数量为两个，两个所述振膜分别位于所述压电力臂的第三端和第四端，且在每个所述振膜和所述压电力臂之间均设有一个所述锚定端；其中，
19.根据权利要求18所述的声换能器，其特征在于，所述振膜的部分结构与所述振动件活动连接，包括：每个所述振膜的第二端均与所述支撑框之间具有第二间隔；
20.根据权利要求18或19所述的声换能器，其特征在于，每个所述振膜的第一端均连接一个所述驱动力臂，且每个所述驱动力臂靠近所述压电力臂的一侧均与所述压电力臂连接；
21.根据权利要求18-20任一所述的声换能器，其特征在于，所述驱动力臂的部分结构与所述振动件活动连接，包括：位于所述压电力臂同一侧的所述驱动力臂和所述锚定端之间均具有第七间隔；
22.根据权利要求18-21任一所述的声换能器，其特征在于，所述扭臂的数量为四个，所述条状过渡段的两端分别设有一个所述扭臂；其中，
23.根据权利要求13-22任一所述的声换能器，其特征在于，所述锚定端为从所述振膜的第二端向所述振膜的第一端延伸的条状结构。
24.根据权利要求2-23任一所述的声换能器，其特征在于，所述振动件的数量为多个，多个所述振动件在所述支撑框上呈矩阵式分布；其中，
25.根据权利要求24所述的声换能器，其特征在于，在所述振膜第一端到第二端的方向上，相邻所述振动件上的所述振膜之间活动连接；
26.根据权利要求2-25任一项所述的声换能器，其特征在于，所述振动件与所述基板之间具有第一振动空间...
【技术特征摘要】
1.一种声换能器，其特征在于，包括基板、壳体和振动件，所述壳体与所述基板连接，在所述壳体和所述基板之间形成空腔结构，所述振动件设置在所述空腔结构内，且在所述振动件和所述基板之间设有支撑框；
2.根据权利要求1所述的声换能器，其特征在于，所述振动件的内部还包括压电力臂；其中，
3.根据权利要求2所述的声换能器，其特征在于，所述振膜上设有所述压电材料，所述压电材料用于驱动所述振膜围绕所述扭臂旋转，其中，
4.根据权利要求2或3任一所述的声换能器，其特征在于，所述锚定端上设有压电材料，所述锚定端用于驱动所述锚定端相对于所述支撑框往复运动，且所述锚定端的运动方向与所述振膜的运动方向相同。
5.根据权利要求2-4任一所述的声换能器，其特征在于，所述压电力臂的数量至少为一个；
6.根据权利要求2-5任一所述的声换能器，其特征在于，在所述振膜的第三端到第四端的方向上，所述驱动力臂和所述振膜的连接处为条状过渡段，所述条状过渡段的至少一端设有所述扭臂。
7.根据权利要求6所述的声换能器，其特征在于，所述压电力臂的数量为两个，所述振膜的数量为一个，两个所述压电力臂分别位于所述振膜的第三端和第四端；其中，
8.根据权利要求7所述的声换能器，其特征在于，所述锚定端的数量为一个，所述锚定端位于所述振膜的第一端；其中，
9.根据权利要求7或8所述的声换能器，其特征在于，所述锚定端的至少部分结构与所述支撑框固定连接，包括：所述锚定端的第一端与所述支撑框固定连接；
10.根据权利要求7-9任一所述的声换能器，其特征在于，所述驱动力臂靠近所述压电力臂的一侧与所述压电力臂具有第四缝隙；
11.根据权利要求10所述的声换能器，其特征在于，所述振膜的第二端与所述支撑框之间具有第六缝隙，所述第六缝隙与所述第五缝隙连通。
12.根据权利要求7-11任一所述的声换能器，其特征在于，所述扭臂的数量为两个，每个所述条状过渡段靠近所述锚定端的一端均设有一个所述扭臂；其中，
13.根据权利要求7所述的声换能器，其特征在于，所述锚定端的数量为两个，两个所述锚定端分别位于所述振膜的第三端和第四端，且位于所述振膜和所述压电力臂之间；其中，
14.根据权利要求13所述的声换能器，其特征在于，所述振膜的第二端与所述支撑框之间具有第二间隙，所述第一间隙与所述第二间隙连通。
15.根据权利要求13或14所述的声换能器，其特征在于，所述驱动力臂的...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭勃，倪正阳，王磊，秦仁轩，何云乾，潘春娇，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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