DE102021213003A1 - Transducer for generating sound waves and display - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Wandler (1) zur Erzeugung von Schallwellen umfassend ein Basissubstrat (9), auf welchem eine erste Schablone (8) angeordnet ist, wobei die erste Schablone (8) zumindest eine erste Aussparung (12a,..,12d) aufweist, ferner aufweisend zumindest ein erstes Piezoelement (7a,...,7d), welches in der zumindest einen ersten Aussparung (12a,..,12d) formschlüssig angeordnet ist, und eine auf der ersten Schablone (8) angeordnete erste Elektrode (6), welche das zumindest eine erste Piezoelement (7a,...,7d) elektrisch kontaktiert und eine auf der ersten Elektrode (6) angeordnete zweite Schablone (4), welche zumindest eine zur zumindest einen ersten Aussparung (12a,..,12d) im Wesentlichen identische zweite Aussparung (13a,..,13d) aufweist, wobei die zumindest eine zweite Aussparung (13a,..,13d) fluchtend ausgerichtet zur ersten Aussparung (12a,..,12d) in der zweiten Schablone (4) angeordnet ist und zumindest ein zweites Piezoelement (5a,...,5d), welches in der zumindest einen zweiten Aussparung (13a,..,13d) formschlüssig angeordnet ist, so dass das zumindest eine zweite Piezoelement (5a,...,5d) fluchtend zum ersten Piezoelement (7a,...,7d) ausgerichtet ist, und so dass das zumindest eine zweite Piezoelement (5a,...,5d) die erste Elektrode (6) elektrisch kontaktiert und wobei auf der zweiten Schablone (4) eine zweite Elektrode (3), welche mit der ersten Elektrode (6) ein Elektrodenpaar bildet, angeordnet ist, welche das zweite Piezoelement (5a,...,5d) elektrisch kontaktiert und wobei auf der zweiten Elektrode (3) eine Schwungmasse (2) angeordnet ist.Ferner betrifft die Erfindung ein Display.The invention relates to a transducer (1) for generating sound waves, comprising a base substrate (9) on which a first template (8) is arranged, the first template (8) having at least one first recess (12a, .., 12d). , further having at least one first piezo element (7a,...,7d), which is arranged in a form-fitting manner in the at least one first recess (12a,...,12d), and a first electrode (6 ), which makes electrical contact with the at least one first piezo element (7a,...,7d) and a second template (4) arranged on the first electrode (6), which has at least one opening for the at least one first recess (12a,...,12d ) has a substantially identical second recess (13a,...,13d), wherein the at least one second recess (13a,...,13d) is aligned with the first recess (12a,...,12d) in the second template (4) is arranged and at least one second piezo element (5a,...,5d), which is arranged in the at least one second recess (13a,...,13d) in a form-fitting manner, so that the at least one second piezo element (5a,..., 5d) is aligned with the first piezoelectric element (7a,...,7d), and so that the at least one second piezoelectric element (5a,...,5d) makes electrical contact with the first electrode (6) and wherein the second template ( 4) a second electrode (3), which forms a pair of electrodes with the first electrode (6), is arranged, which makes electrical contact with the second piezo element (5a,...,5d) and a flywheel mass on the second electrode (3). (2) is arranged.Furthermore, the invention relates to a display.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wandler zum Erzeugen von Schallwellen und ein Display mit einem solchen Wandler.The invention relates to a converter for generating sound waves and a display with such a converter.
Touchpanels /Displays werden häufig in elektronischen Geräten verwendet und insbesondere zur Erstellung von Touchscreens, beispielsweise für Mobiltelefone, oder Touchpads eingesetzt. Derzeit gibt es verschiedene vibrierende Touchpanels, die in der Lage sind, die taktile Empfindung bei Berührung zu modifizieren. Dabei werden Schwingungen im Ultraschallbereich auf die starre Oberflächen eingekuppelt.Touch panels/displays are often used in electronic devices and are used in particular to create touch screens, for example for mobile phones, or touch pads. There are currently various vibrating touch panels capable of modifying the tactile sensation of touch. In the process, vibrations in the ultrasonic range are coupled onto the rigid surfaces.
Dabei werden Glasoberflächen von Touch-Displays derart zum Schwingen angeregt, dass sich im Falle einer Berührung mit dem Finger das Luft- bzw. Aerosolpolster und/oder der Slip-Stick-Effekt zwischen Finger und Glasoberfläche ändert.The glass surfaces of touch displays are excited to oscillate in such a way that if they are touched with a finger, the air or aerosol cushion and/or the slip-stick effect between the finger and the glass surface changes.
Die Touchpanels nutzen ein physikalisches Prinzip, das es ermöglicht, den gefühlten Reibungskoeffizienten zu kontrollieren.The touch panels use a physical principle that makes it possible to control the perceived coefficient of friction.
Wenn der Finger das Touch-Display berührt, entsteht zwischen Glas und Finger ein „Luftpolster“ und verringert so den Reibungskoeffizienten zwischen Finger und Glas. Die Abnahme des Reibungskoeffizienten ist eine Funktion der Amplitude der erzeugten Schwingung. Um diese Schwingung zu erzeugen, werden im Stand der Technik piezoelektrische zylindrische Keramiken als Wandler verwendet.
Solche Wandler erzeugen auf Grund ihrer zylindrischen Bauform ringförmige Wellenformen auf starren Oberflächen ausgehend vom Ort der Einkopplung. Solche kreisförmigen Wandler werden für vielfältige Aufgaben in Displays eingesetzt.
Ferner sind derzeit ausschließlich zylindrische Wandler bekannt, die zum Zwecke von Ultraschallreinigung oder für die Diagnostik eingesetzt werden.When the finger touches the touch display, an "air cushion" is created between the glass and the finger, thus reducing the coefficient of friction between the finger and the glass. The decrease in the coefficient of friction is a function of the amplitude of the vibration generated. In order to generate this vibration, piezoelectric cylindrical ceramics are used as transducers in the prior art.
Due to their cylindrical design, such converters generate ring-shaped waveforms on rigid surfaces, starting from the point of coupling. Such circular converters are used for a variety of tasks in displays.
Furthermore, currently only cylindrical transducers are known, which are used for the purpose of ultrasonic cleaning or for diagnostics.
Die
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Wandler zur Erzeugung von Schallwellen anzugeben, welcher insbesondere in Displays eingesetzt werden kann und ein Display mit einem solchen Wandler.It is therefore an object of the invention to specify an improved converter for generating sound waves, which can be used in particular in displays, and a display with such a converter.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Wandler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Display mit den Merkmalen des Anspruchs 13.The object is achieved by a converter having the features of
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Wandler zur Erzeugung von Schallwellen umfassend ein Basissubstrat, auf welchem eine erste Schablone angeordnet ist, wobei die erste Schablone zumindest eine erste Aussparung aufweist, ferner aufweisend zumindest ein erstes Piezoelement, welches in der zumindest einen ersten Aussparung formschlüssig angeordnet ist, und eine auf der ersten Schablone angeordnete erste Elektrode, welche das erste Piezoelement elektrisch kontaktiert und eine auf der ersten Elektrode angeordnete zweite Schablone, welche zumindest eine zur zumindest einen ersten Aussparung im Wesentlichen identische zweite Aussparung aufweist, wobei die zumindest eine zweite Aussparung fluchtend ausgerichtet zur ersten Aussparung in der zweiten Schablone angeordnet ist und zumindest ein zweites Piezoelement, welches in der zumindest einen zweiten Aussparung formschlüssig angeordnet ist, so dass das zumindest eine zweite Piezoelement fluchtend zum ersten Piezoelement ausgerichtet ist, und so dass das zumindest eine zweite Piezoelement die erste Elektrode elektrisch kontaktiert und wobei auf der zweiten Schablone eine zweite Elektrode, welche mit der ersten Elektrode ein Elektrodenpaar bildet, angeordnet ist, welche das zweite Piezoelement elektrisch kontaktiert und wobei auf der zweiten Elektrode eine Schwungmasse angeordnet ist.The object is achieved by a transducer for generating sound waves, comprising a base substrate on which a first stencil is arranged, the first stencil having at least one first cutout, further having at least one first piezo element which is arranged in a form-fitting manner in the at least one first cutout , and a first electrode arranged on the first stencil, which makes electrical contact with the first piezo element, and a second stencil arranged on the first electrode, which has at least one second cutout that is essentially identical to the at least one first cutout, the at least one second cutout being aligned to the first recess in the second template and at least one second piezo element, which is arranged in a form-fitting manner in the at least one second recess, so that the at least one second piezo element is aligned flush with the first piezo element, and so that the at least one second piezo element is the first Electrode electrically contacted and on the second template a second electrode, which forms a pair of electrodes with the first electrode, is arranged, which electrically contacts the second piezoelectric element and on the second electrode a flywheel is arranged.
Ein solcher Wandler ist einfach fertigbar. Insbesondere können mehrere Piezoelemente hintereinander und präzise durch die Aussparungen zueinander angeordnet werden.Such a converter is easy to manufacture. In particular, a plurality of piezo elements can be arranged one behind the other and precisely in relation to one another through the recesses.
Ein solcher Wandler ist einfach skalierbar in der Länge, Breite, Höhe als auch der Leistung bei gleichem Fertigungskonzept.Such a converter is easily scalable in length, width, height and performance with the same manufacturing concept.
Ferner können die Piezoelemente in ihrer Geometrie frei gewählt werden; so können diese beispielsweise rechteckig gewählt werden und damit eine gerade Wellenfront erzeugen. Die Ausbreitung der Wellen erfolgt nach einer solchen linienförmigen Anregung senkrecht zu der Wellenfront.Furthermore, the geometry of the piezo elements can be freely selected; for example, they can be selected to be rectangular and thus generate a straight wave front. After such a linear excitation, the waves propagate perpendicularly to the wavefront.
Eine solche Wellenfront ist insbesondere von Vorteil, wenn der Wandler in einem Display, d.h. zwischen Abdeckung insbesondere einem Glas und der Anzeigeeinheit angeordnet ist. Da ein Display für gewöhnlich rechteckig ist, kann mit einer solchen Ausgestaltung das komplette Display mit einer solchen geraden (geradlinige Wellenfront) Wellenfront erreicht werden. Bei größeren Displays können zwei sich gegenüberliegende Wandler angeordnet werden. Dies hat insbesondere Vorteile gegenüber handelsüblichen Wandlern, welche ringförmige Piezoelemente aufweisen, und sich daher kreisförmig ausbreiten (kreisförmige Wellenfront).Such a wavefront is particularly advantageous if the converter is arranged in a display, ie between a cover, in particular a glass, and the display unit. With such a configuration, since a display is usually rectangular, the complete display can be achieved with such a straight (rectilinear wavefront) wavefront. For larger displays, two opposing converters can be arranged. This has particular advantages over commercially available converters, which have ring-shaped pie have zo elements and therefore propagate in a circular fashion (circular wave front).
Durch die freie Skalierbarkeit eines solchen Wandlers kann die Leistung des Wandlers einfach erhöht oder erniedrigt werden; so kann durch den Einsatz dickerer Piezoelemente und einer dickeren oberen Schwungmasse, die Leistung des Wandlers einfach bei nahezu gleicher Bauweise erhöht werden.Due to the free scalability of such a converter, the power of the converter can easily be increased or decreased; by using thicker piezo elements and a thicker upper centrifugal mass, the performance of the converter can easily be increased with almost the same design.
Ein solcher Wandler hat zudem dem Vorteil, dass er gegenüber Störungen robust ist, das heißt sowohl die elektrische als auch die mechanische Anbindung der Piezoelemente ist robust gegenüber äußeren Störungen.Such a converter also has the advantage that it is robust in relation to disturbances, that is to say both the electrical and the mechanical connection of the piezo elements are robust in relation to external disturbances.
Ferner kann ein solcher Wandler die Verlustwärme der Piezoelemente beidseitig ableiten.Furthermore, such a converter can dissipate the heat loss of the piezo elements on both sides.
Durch den Einsatz der Schablonen mit den definierten Aussparungen können die Piezoelemente positionsgenau angeordnet werden.By using the templates with the defined cut-outs, the piezo elements can be positioned precisely.
Je nach Einsatz können auch mehrere solcher Aussparungen und damit Piezoelemente angeordnet werden und die übrige Geometrie beispielsweise die der Elektroden und der Schablonen angepasst werden.Depending on the application, several such cutouts and thus piezo elements can also be arranged and the remaining geometry, for example that of the electrodes and the templates, can be adapted.
Dabei wird ein Elektrodenpaar von einer Minus- und einer Pluselektrode ausgebildet.In this case, a pair of electrodes is formed by a negative and a positive electrode.
Vorzugsweise ist die erste Elektrode eine Pluselektrode und die zweite Elektrode eine Minuselektrode.Preferably, the first electrode is a positive electrode and the second electrode is a negative electrode.
In weiterer Ausbildung ist zumindest das eine erste Piezoelement als auch die dazu korrespondierende erste Aussparung und das zumindest eine zweite Piezoelement als auch die dazu korrespondierende zweite Aussparung im Wesentlichen rechteckig ausgebildet, so dass der Wandler im Betrieb eine gerade Wellenfront erzeugt.In a further embodiment, at least the one first piezo element and the corresponding first recess and the at least one second piezo element and the corresponding second recess are essentially rectangular, so that the transducer generates a straight wave front during operation.
Dadurch ist der Wandler insbesondere geeignet um in einem Display verwendet zu werden.This makes the converter particularly suitable for use in a display.
Bei Anordnung eines solchen Wandlers auf einer rechten und/ oder gegenüberliegenden linken Seite bzw. einer oberen und einer unteren Seite, deckt die Wellenfront somit die gesamte Displayfläche problemlos gleichmäßig ab.If such a converter is arranged on a right and/or opposite left side or an upper and a lower side, the wavefront thus covers the entire display surface evenly without any problems.
In weiterer Ausbildung sind mehrere erste Piezoelemente als auch dazu korrespondierende in der ersten Schablone eng zueinander benachbarte und in einer Reihe angeordnete erste Aussparungen vorgesehen, so dass die mehreren ersten Piezoelemente durch die ersten Aussparungen eng zueinander benachbart in der ersten Schablone angeordnet sind als auch mehrere zweite Piezoelemente als auch dazu korrespondierende in der zweiten Schablone eng zueinander benachbarte und in einer Reihe angeordnete zweite Aussparungen vorgesehen sind, so dass die mehreren zweiten Piezoelemente durch die zweiten Aussparungen eng zueinander benachbart in der zweiten Schablone angeordnet sind, wobei die ersten Piezoelemente als auch die zweiten Piezoelemente kreisförmig oder ellipsenförmig oder oval ausgebildet sind, so dass durch die eng zueinander benachbarte Anordnung der ersten Piezoelemente und der zweiten Piezoelemente zueinander der Wandler im Betrieb eine gerade Wellenfront erzeugt.In a further development, several first piezo elements are provided as well as corresponding first recesses arranged in a row and closely adjacent to one another in the first template, so that the several first piezo elements are arranged closely adjacent to one another in the first template through the first recesses, as well as several second ones Piezo elements and corresponding second recesses in the second stencil that are closely adjacent to one another and arranged in a row are provided, so that the plurality of second piezo elements are arranged closely adjacent to one another in the second stencil through the second recesses, the first piezo elements and the second Piezoelectric elements are circular or elliptical or oval in shape, so that the transducer generates a straight wavefront during operation due to the closely spaced arrangement of the first piezoelectric elements and the second piezoelectric elements.
Dadurch ist der Wandler insbesondere geeignet um in einem Display verwendet zu werden. Bei Anordnung eines solchen Wandlers auf einer rechten und/ oder gegenüberliegenden linken Seite bzw. einer oberen und einer unteren Seite, deckt die Wellenfront somit die gesamte Displayfläche problemlos ab.This makes the converter particularly suitable for use in a display. When such a converter is arranged on a right and/or opposite left side or an upper and a lower side, the wave front thus covers the entire display surface without any problems.
In weiterer Ausbildung sind sowohl das Basissubstrat als auch die erste und zweite Schablone als auch die erste Elektrode und die zweite Elektrode als auch die Schwungmasse strangförmig ausgebildet.In a further development, both the base substrate and the first and second templates and also the first electrode and the second electrode and the centrifugal mass are designed in the form of strands.
Ein solcher strangförmiger Wandler ist daher lang und schmal. Durch eine solche schmale und längliche Strangausführung kann der Wandler einfach an dem Rande einer starren Oberfläche, wie eines rechteckigen Displays positioniert werden. Ein solcher strangförmiger Wandler, beispielsweise ein Ultraschall-Transducer, ist daher besonders für Schwingungseinkopplungen in starre Oberflächen wie rechteckige Displays geeignet.Such a string-shaped transducer is therefore long and narrow. Such a narrow and elongated strand design allows the transducer to be easily positioned at the edge of a rigid surface such as a rectangular display. Such a strand-shaped transducer, for example an ultrasonic transducer, is therefore particularly suitable for injecting vibrations into rigid surfaces such as rectangular displays.
In weiterer Ausbildung sind sowohl am Basissubstrat als auch an der ersten Schablone und der zweiten Schablone als auch der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode als auch der Schwungmasse jeweils endseitig zueinander fluchtende Führungsdurchlässe zur Aufnahme von Führungsstiften im Fertigungsprozess vorgesehen, so dass eine positionsgenaue Ausrichtung des Basissubstrats als auch der ersten Schablone und der zweiten Schablone als auch der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode als auch der Schwungmasse zueinander und damit auch des zumindest einen ersten Piezoelements und des zumindest einen zweiten Piezoelements ermöglicht ist.In a further development, guide passages are provided on the base substrate, on the first template and the second template, as well as on the first electrode and the second electrode and on the centrifugal mass as well as the first template and the second template as well as the first electrode and the second electrode as well as the centrifugal mass to each other and thus also the at least one first piezoelectric element and the at least one second piezoelectric element is made possible.
Dadurch können die einzelnen Elemente bei Herstellung einfach positionsgenau angeordnet werden und verrutschen im Betrieb nicht.As a result, the individual elements can easily be arranged in the exact position during production and do not slip during operation.
In weiterer Ausbildung weisen sowohl das Basissubstrat als auch die erste Schablone und die zweite Schablone als auch die erste Elektrode und die zweite Elektrode als auch die Schwungmasse Poka-Yoka-Elemente auf, so dass eine positionsgenaue Ausrichtung des Basissubstrats als auch der ersten Schablone und der zweiten Schablone als auch der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode als auch der Schwungmasse zueinander und damit auch des zumindest einen ersten Piezoelements und des zumindest einen zweiten Piezoelements ermöglicht ist.In a further development, both the base substrate and the first template and the second template as well as the first electrode and the second electrode and the centrifugal mass have Poka-Yoka elements, so that the base substrate and the first template and the second template as well as the first electrode and the second electrode as well as the centrifugal mass to each other and thus also the at least one first piezoelectric element and the at least one second piezoelectric element is made possible.
Dabei sind beispielsweise die Poka-Yoka-Elemente aus der Gruppe: Stiftelement und dazu korrespondierende Öffnung und/oder Einrastungselemente wie Zapfen/Vorsprünge, und dazu korrespondierende Vertiefungen wählbar. Dadurch ist eine einfache positionsgenaue Herstellung eines solchen Wandlers möglich.For example, the poka-yoka elements can be selected from the group: pin element and corresponding opening and/or latching elements such as pins/projections and corresponding depressions. As a result, such a transducer can be manufactured in a simple, position-accurate manner.
Dabei werden beispielsweise bei einem Stiftelement und einer dazu korrespondierenden Öffnung, auf einem Element das Stiftelement, und auf dem anderen Element die dazu korrespondierende Öffnung angebracht, so dass die Anordnung der einzelnen Elemente positionsgenau erfolgen kann. Ferner wird ein Verrutschen der einzelnen Elemente im Betrieb verhindert.For example, in the case of a pin element and a corresponding opening, the pin element is attached to one element and the corresponding opening is attached to the other element, so that the individual elements can be arranged in a precise position. Furthermore, the individual elements are prevented from slipping during operation.
Ferner kann sowohl das Basissubstrat als auch die erste Schablone und die zweite Schablone als auch die erste Elektrode und die zweite Elektrode als auch die Schwungmasse jeweils zumindest eine zueinander fluchtende Gewindebohrung aufweisen, zur Fixierung des Basissubstrats mit der ersten Schablone und der ersten Elektrode und der zweiten Schablone und zweiten Elektrode als auch der Schwungmasse miteinander mittels einer Schraube. Alternativ kann sowohl das Basissubstrat als auch die erste Elektrode und die erste Schablone und die zweite Elektrode als auch die zweite Schablone als auch die Schwungmasse miteinander verklebt sein.Furthermore, both the base substrate and the first template and the second template as well as the first electrode and the second electrode and the centrifugal mass can each have at least one aligned threaded hole for fixing the base substrate with the first template and the first electrode and the second Template and second electrode as well as the flywheel together with a screw. Alternatively, both the base substrate and the first electrode and the first template and the second electrode and the second template and the centrifugal mass can be glued together.
Dadurch kann eine einfache Fixierung der Elemente untereinander bewerkstelligt werden.This allows the elements to be easily fixed to one another.
Ferner können die erste Schablone und die zweite Schablone aus einem weichen Kunststoff bestehen. Da die Schablonen für die Schwingungen einen Bypass darstellen, wird somit durch den weichen Kunststoff, die Dämpfung geringgehalten . Ferner können mehrere erste Aussparungen und zweite Aussparungen und mehrere erste Piezoelemente und zweite Piezoelemente in einer Reihe angeordnet sein, und wobei sowohl das Basissubstrat als auch die erste Schablone und die zweite Schablone als auch die erste Elektrode und die zweite Elektrode als auch die Schwungmasse in ihrer Länge korrespondierend dazu angepasst sind. Somit kann der Wandler auf die Breite oder Länge beispielsweise eines Displays angepasst werden.Furthermore, the first template and the second template can be made of a soft plastic. Since the templates represent a bypass for the vibrations, the damping is kept low by the soft plastic. Furthermore, several first recesses and second recesses and several first piezoelectric elements and second piezoelectric elements can be arranged in a row, and with both the base substrate and the first template and the second template and the first electrode and the second electrode as well as the centrifugal mass in their Length are adjusted accordingly. The converter can thus be adapted to the width or length of a display, for example.
Dadurch kann ein solcher Wandler vielfältig einsetzbar sein.As a result, such a converter can be used in a variety of ways.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Display mit einer im Wesentlichen rechteckigen Anzeigeeinheit zur Anzeige von Bildern und einer korrespondierenden durchsichtigen rechteckigen Front, wobei ein wie oben beschriebener Wandler zwischen der Anzeigeeinheit und der durchsichtigen Front angeordnet ist.Furthermore, the object is achieved by a display with a substantially rectangular display unit for displaying images and a corresponding transparent rectangular front, wherein a converter as described above is arranged between the display unit and the transparent front.
Dabei kann der Wandler erste Piezoelemente und zweite Piezoelemente aufweisen, wobei die ersten Piezoelemente und die zweiten Piezoelemente rechteckig oder im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sind. Dadurch ergibt sich eine gerade Wellenfront, welche sich vollständig auf dem rechteckigen Display ausbreitet.The converter can have first piezo elements and second piezo elements, the first piezo elements and the second piezo elements being rectangular or essentially rectangular. This results in a straight wave front, which propagates completely on the rectangular display.
Ferner kann der Wandler strangförmig ausgebildet sein. Dadurch kann der Wandler beispielsweise problemlos links und rechts am Rand unter der Front angeordnet werden. Die Wellenfront kann sich somit gerade über das Display ausbreiten.Furthermore, the converter can be designed in the form of a strand. This means that the converter can easily be arranged on the left and right edge under the front, for example. The wavefront can thus propagate straight across the display.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.Further properties and advantages of the present invention emerge from the following description with reference to the enclosed figures.
Darin zeigen schematisch:
-
1 : ein erfindungsgemäßer Wandler als Explosionszeichnung, -
2 : ein erfindungsgemäßer Wandler.
-
1 : a converter according to the invention as an exploded view, -
2 : a converter according to the invention.
Das Basissubstrat 9 weist einige Gewindebohrungen 11 auf sowie jeweils endseitig Führungslöcher 10a bzw. Führungsnuten 10b.The
Auf das Basissubstrat 9 wird eine erste untere Schablone 8 angeordnet. Die untere Schablone 8 besteht vorzugsweise aus weichem Kunststoff und ist mit ersten identischen, in Reihe angeordneten Aussparungen 12a,.., 12d versehen, in die anschließend untere erste Piezoelemente 7a,..7d, hier mit dem negativen Pol, nach unten, d.h. in Richtung Basissubstrat 9, formschlüssig eingelegt (integriert) werden. Je nach Anzahl der gewünschten Länge des Wandlers 1 können mehr oder weniger erste Piezoelemente 7a,...,7d oder deren Länge variiert werden.A first
Die Piezoelemente 7a,...,7d werden durch die ersten Aussparungen 12a,..,12d sowohl positionsgenau als auch elektrisch leitend auf dem Basissubstrat 9 angeordnet.The
Da die erste Schablone 8 für die Schwingungen einen Bypass darstellt, wird durch eine Ausbildung aus weichem Kunststoff, die Dämpfung gering gehalten. Alternativ kann für die erste Schablone 8 auch Hartgummi verwendet werden. Ferner sind in der ersten unteren Schablone 8 korrespondierende Gewindebohrungen 11 zur späteren Verschraubung mit dem Basissubstrat 9 vorgesehen.Since the
Anschließend wird eine erste Elektrode 6, hier eine Plus-Elektrode 6, vorzugsweise aus Kupfer auf die erste Schablone 8 und den darin integrierten ersten Piezoelementen 7a,...,7d angeordnet. Die Piezoelemente 7a,...,7d kontaktieren die erste Plus- Elektrode 6 elektrisch.A
Ferner sind in der ersten Elektrode 6 korrespondierende Gewindebohrungen 11 zur späteren Verschraubung mit dem Basissubstrat 9 und der ersten Schablone 8 vorgesehen.Furthermore, corresponding threaded
Anschließend wird eine zweite obere Schablone 4 auf die Plus-Elektrode 6 angeordnet. Diese ist ebenfalls aufgrund der gering zu haltenden Dämpfung vorzugsweise aus weichem Kunststoff; kann jedoch alternativ auch aus Hartgummi sein.A second
Die zweite Schablone 8 weist entsprechend zu den ersten Aussparungen 12a,.., 12d fluchtend angeordnete zweite Aussparungen 13a, ...,13d auf, für die Aufnahme zweiter Piezoelemente 5a,...,5d. Diese sind vorzugsweise identisch zu den ersten Piezoelementen 7a,...,7d.The
Die ersten Piezoelemente 7a,...,7d und die zweiten Piezoelemente 5a,...,5d liegen somit in vertikaler Richtung direkt übereinander.The first
Dabei werden die oberen Piezoelemente 5a,...,5d mit dem positiven Pol nach unten,
d.h. in Richtung der Plus-Elektrode 6 in die zweiten Aussparungen 13a, ..., 13d der oberen zweiten Schablone 8 eingelegt.The upper
ie inserted in the direction of the
Ferner sind in der zweiten oberen Schablone 4 korrespondierende Gewindebohrungen 11 zur späteren Verschraubung mit dem Basissubstrat 9 und der ersten unteren Schablone 8 und der ersten Plus-Elektrode 6 vorgesehen. Anschließend wird eine zweite Elektrode, hier eine Minus-Elektrode 3 auf die obere zweite Schablone 4 und die oberen zweiten Piezoelemente 5a,...,5d angeordnet. Furthermore, corresponding threaded
Durch diese Anordnung sind die oberen ersten Piezoelemente 5a,...,5d elektrisch leitend mit der ersten Plus-Elektrode 6 und der zweiten Minus-Elektrode 3 verbunden.This arrangement means that the upper first
Ferner sind in der zweiten Minus-Elektrode 3 korrespondierende Gewindebohrungen 11 zur späteren Verschraubung mit dem Basissubstrat 9, der zweiten oberen Schablone 4 und der ersten unteren Schablone 8 und der ersten Plus-Elektrode 6 vorgesehen.Furthermore, corresponding threaded
Anschließend wird eine metallische obere Schwungmasse 2, vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium, auf die Minus-Elektrode 3 mit entsprechenden Gewindebohrungen 11 angeordnet.A metallic
Abschließend sind mit Schrauben 14 die Schwungmasse 2 und das Basissubstrat 9 miteinander verschraubt, wodurch sämtliche weitere Komponenten miteinander verpresst werden. Die ersten Piezoelemente 7a,...,7d und die zweiten Piezoelemente 5a,...,5d sind dadurch mechanisch vorgespannt und elektrisch kontaktiert.Finally, the
Die erste untere Schablone 8 mit den ersten Aussparungen 12a,..,12d und die zweite obere Schablone 4 mit den zweiten Aussparungen 13a,.., 13d sorgen für die positionsgenaue Anordnung der ersten Piezoelemente 7a,...,7d und der zweiten Piezoelemente 5a,...,5d.The first
Außer den ersten Piezoelementen 7a,...,7d und den zweiten Piezoelementen 5a,...,5d sind alle Komponenten an ihren Enden mit Führungslöchern 10a bzw. Führungsnuten 10b versehen, bei denen im Fertigungsprozess die Elemente anhand der beschriebenen Reihenfolge mittels Zentrierstiften positionsgenau zusammengesteckt werden.Except for the first
Dieser ist insbesondere strangförmig ausgebildet. Dabei können jedoch die Dimensionen, wie Länge, Breite, Höhe aller Bauteile und/oder die Länge und Breite der ersten Piezoelemente 7a,...,7d und zweiten Piezoelemente 5a,...,5d variieren. Der Wandler 1 kann aus mehr oder weniger als den dargestellten vier Segmenten bestehen. Ferner kann der Aufbau aus mehr oder weniger als den dargestellten zwei Schichten aus erster und zweiter Elektrode 3, 6, sowie Schablonen 4, 8 bestehen.This is in particular in the form of a strand. However, the dimensions such as length, width, height of all components and/or the length and width of the first
Insbesondere sind die Piezoelemente 5a,.,,5d, 7a,...,7d rechteckig, so dass eine geradlinige Wellenfront erzielt wird.In particular, the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Wandlerconverter
- 22
- Schwungmasseflywheel
- 33
- zweite Minus-Elektrodesecond negative electrode
- 44
- zweite Schablonesecond template
- 5a,...,5d5a,...,5d
- zweite Piezoelementesecond piezo elements
- 66
- erste Plus-Elektrodefirst positive electrode
- 7a,...,7d7a,...,7d
- erste Piezoelementefirst piezo elements
- 88th
- erste Schablonefirst template
- 99
- Basissubstratbase substrate
- 10a10a
- Führungslöcherguide holes
- 10b10b
- Führungsnutenguide grooves
- 1111
- Gewindebohrungthreaded hole
- 12a,..,12d12a,..,12d
- erste Aussparungenfirst recesses
- 13a,..,13d13a,..,13d
- zweite Aussparungensecond recesses
- 1414
- Schraubenscrews
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- EP 1172019 B1 [0006]EP 1172019 B1 [0006]
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DE102021213003A1 true DE102021213003A1 (en) | 2023-05-25 |
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ID=86227688
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
EP1172019B1 (en) | 1999-04-29 | 2003-09-17 | New Transducers Limited | Piezoelecric vibration exciter |
CN110187538A (en) | 2019-06-04 | 2019-08-30 | 武汉华星光电技术有限公司 | Display device |
DE102019212440A1 (en) | 2019-08-20 | 2021-02-25 | Continental Automotive Gmbh | Pressure detection system |
-
2021
- 2021-11-18 DE DE102021213003.8A patent/DE102021213003A1/en active Pending
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