DE1279119B

DE1279119B - Piezoelectrically excitable resonator in the form of a cylinder

Info

Publication number: DE1279119B
Application number: DE1966T0032625
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Manfred B Dipl-Phys
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1966-11-30
Filing date: 1966-11-30
Publication date: 1968-10-03

Description

Piezoelektrisch anregbarer Resonator in Form eines Zylinders Die Erfindung betrifft einen piezoelektrisch anregbaren Resonator in Form eines Zylinders, der aus drei metallischen Resonatorteilen besteht, die gleichzeitig als Elektroden für zwei zwischen diesen metallischen Resonatorteilen eingeschlossene und im wesentlichen in Richtung der Resonatorachse gegensinnig polarisierte Resonatorteile aus piezoelektrischem Material dienen.Piezoelectrically excitable resonator in the form of a cylinder The invention relates to a piezoelectrically excitable resonator in the form of a cylinder, the consists of three metallic resonator parts, which also act as electrodes for two enclosed and essentially between these metallic resonator parts In the direction of the resonator axis oppositely polarized resonator parts made of piezoelectric Serve material.

Ein derartiger Wandlerresonator wurde bereits zur Erzeugung von Longitudinalschwingungen vorgeschlagen (deutsche Auslegeschrift 1261177). Dabei wurde auch vorgeschlagen, durch zirkulare Vorpolarisation der Teile des piezoelektrischen Resonators den Wandler zur Erzeugung von Torsionalschwingungen geeignet zu machen.Such a transducer resonator has already been used to generate longitudinal vibrations proposed (German interpretation 1261177). It was also suggested that the transducer by circular pre-polarization of the parts of the piezoelectric resonator to make suitable for generating torsional vibrations.

Nachteilig an einem derartigen Torsionswandler ist es, daß die zirkulare Vorpolarisation beim im allgemeinen bei höherer Temperatur (- 200° C und höher) erfolgenden Herstellungsprozeß (Löten) des Gesamtwandlers verschwindet oder doch wenigstens geschwächt wird. Die zirkulare Vorpolarisation ist aber im Gegensatz zur longitudinalen Vorpolarisation nach dem Zusammenbau nicht wieder einzubringen, da bekanntlich die Antriebselektroden dazu entfernt, der Wandler also wieder demontiert werden müßte.A disadvantage of such a torsion converter is that the circular Pre-polarization in general at a higher temperature (- 200 ° C and higher) ensuing manufacturing process (soldering) of the overall converter disappears or at least is at least weakened. However, the circular pre-polarization is in contrast for longitudinal pre-polarization not to be introduced again after assembly, as it is well known that the drive electrodes are removed for this purpose, so the converter is dismantled again would have to be.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, einen Resonator der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß er in besonders wirksamer und einfacher Weise zu Torsionsschwingungen anregbar ist.The invention now shows a way, a resonator of the initially described Kind to train so that it is particularly effective and simple to torsional vibrations is stimulable.

Der erfindungsgemäße Resonator ist dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere metallische Resonatorteil derart schräge (elliptische) Stirnflächen aufweist, daß die Projektionen der Hauptachsen dieser elliptischen Stirnflächen auf eine Ebene senkrecht zur Resonatorachse einen Winkel miteinander einschließen, daß die daran sich anschließenden Resonatorteile aus piezoelektrischem Material entsprechend schräge, jeweils einander parallele Stirnflächen aufweisen und daß schließlich auch die Stirnflächen der äußeren metallischen Resonatorteile an den den piezoelektrischen Resonatorteilen zugewendeten Seiten entsprechend abgeschrägt sind.The resonator according to the invention is characterized in that the middle metallic resonator part has such inclined (elliptical) end faces, that the projections of the main axes of these elliptical faces onto a plane perpendicular to the resonator axis include an angle with each other that the on it adjoining resonator parts made of piezoelectric material correspondingly sloping, each have parallel end faces and that finally also the end faces the outer metallic resonator parts to the piezoelectric resonator parts facing sides are beveled accordingly.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß nicht nur Radialschwingungen durch unsymmetrische Ausbildung des schwingenden Gebildes in Torsionsschwingungen umgewandelt werden können, wie dies in der deutschen Patentschrift 1158 588 beschrieben ist. Sie zeigt einen Weg, wie man durch unsymmetrische Ausbildung zumindest eines Teils eines Wandlerresonators auch Longitudinalschwingungen in Torsionalschwingungen umsetzen kann.The invention is based on the knowledge that not only radial vibrations due to the asymmetrical design of the vibrating structure in torsional vibrations can be converted, as described in German patent specification 1158 588 is. She shows one way how to get at least one by unbalanced training Part of a transducer resonator also includes longitudinal vibrations in torsional vibrations can implement.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen erfindungsgemäßen Resonator, der aus Resonatorteilen 1 bis 5 besteht. Die Resonatorteile 1 und 5 sind metallisch und bilden gleichzeitig die äußeren Elektroden der beiden Resonatorteile 2 und 4 des piezoelektrisch anregbaren Resonators, die aus piezoelektrischem Material bestehen. Der mittlere Resonatorteil 3, der die Verbindung zwischen den inneren Seiten der Resonatorteile 2 und 4 des piezoelektrisch anregbaren Resonators herstellt, besteht bei dem erfindungsgemäßen Resonator aus einem ursprünglich zylindrischen Metallteil, dessen Stirnflächen infolge schräg zur Längsachse des Zylinders verlaufende Schnitte eine elliptische Form aufweisen. Die Schnitte werden dabei so ausgeführt, daß die elliptischen Stirnflächen nicht parallel zueinander verlaufen. Die Resonatorteile 2 und 4 des piezoelektrisch anregbaren Resonators sind dagegen aus ebenfalls ursprünglich zylindrischem piezoelektrischem Material so ausgeschnitten, daß die beiden elliptischen Stirnflächen, die nachstehend wegen der verhältnismäßig geringen Dicke der piezoelektrischen Resonatorteile 2 und 4 als Hauptflächen bezeichnet werden, parallel zueinander verlaufen. Die Resonatorteile 1 und 5 des erfindungsgemäßen Resonators entstehen aus dem zylinderförmigen Grundmaterial durch je einen Schnitt senkrecht und einen Schnitt schräg zur Längsachse des Zylinders und weisen damit jeweils eine kreisförmige und eine zylindrische Grundfläche auf. Die Winkel, unter denen die Schrägschnitte bei den einzelnen Resonatorteilen 1 bis 5 des Resonators durchgeführt werden, sind dabei so ausgeführt, daß sich beim Zusammensetzen des Resonators wieder ein Zylinder ergibt. Der mittlere Resonatorteil3 besteht ebenso wie die äußeren Resonatorteile 1 und 5 aus einem metallischen Werkstoff und dient als Elektrode für die an seinen Stirnflächen befestigten Resonatorteile 2 und 4.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The drawing shows a resonator according to the invention, which consists of resonator parts 1 to 5. The resonator parts 1 and 5 are metallic and at the same time form the outer electrodes of the two resonator parts 2 and 4 of the piezoelectrically excitable resonator, which consist of piezoelectric material. The middle resonator part 3, which establishes the connection between the inner sides of the resonator parts 2 and 4 of the piezoelectrically excitable resonator, consists in the resonator according to the invention of an originally cylindrical metal part, the end faces of which have an elliptical shape as a result of cuts running obliquely to the longitudinal axis of the cylinder. The cuts are made in such a way that the elliptical end faces do not run parallel to one another. The resonator parts 2 and 4 of the piezoelectrically excitable resonator, on the other hand, are cut out of originally cylindrical piezoelectric material so that the two elliptical end faces, which are referred to below as main surfaces because of the relatively small thickness of the piezoelectric resonator parts 2 and 4, run parallel to one another. The resonator parts 1 and 5 of the resonator according to the invention are created from the cylindrical base material by a cut perpendicular and a cut oblique to the longitudinal axis of the cylinder and thus each have a circular and a cylindrical base. The angles at which the bevel cuts are made in the individual resonator parts 1 to 5 of the resonator are designed in such a way that a cylinder is obtained again when the resonator is assembled. The middle resonator part 3, like the outer resonator parts 1 and 5, consists of a metallic material and serves as an electrode for the resonator parts 2 and 4 attached to its end faces.

Weiterhin ist in der Zeichnung durch Pfeile P die Polarisationsrichtung der Resonatorteile 2 und 4 angedeutet. Die Polarisation verläuft in beiden Fällen senkrecht zu den schrägen Schnittflächen der angrenzenden, als Elektroden dienenden metallischen Resonatorteile 1 und 3 bzw. 3 und 5 und ist in beiden Resonatorteilen 2 und 4 im wesentlichen entgegengesetzt. Wenn man nun über die äußeren Resonatorteile 1 und 5 und den mittleren Resonatorteil 3 an den Resonator eine Wechselspannung geeigneter Frequenz anlegt, so werden die Resonatorteile 2 und 4 des piezoelektrisch anregbaren Resonators zu Dickenschwingungen angeregt. Durch die Ausbildung des mittleren Resonatorteils 3 werden dabei Torsionsschwingungen des Resonators hervorgerufen.Furthermore, the direction of polarization is indicated by arrows P in the drawing the resonator parts 2 and 4 indicated. The polarization takes place in both cases perpendicular to the inclined cut surfaces of the adjacent, serving as electrodes metallic resonator parts 1 and 3 or 3 and 5 and is in both resonator parts 2 and 4 essentially opposite. If you now look at the outer resonator parts 1 and 5 and the middle resonator part 3 to the resonator an alternating voltage applies a suitable frequency, the resonator parts 2 and 4 of the piezoelectric excitable resonator excited to thickness vibrations. By training the middle Resonator part 3 causes torsional vibrations of the resonator.

Claims

Claim: Piezoelectrically excitable resonator in the form of a Cylinder, which consists of three metallic resonator parts that act as Electrodes for two enclosed between these metallic resonator parts and resonator parts which are polarized in opposite directions essentially in the direction of the resonator axis made of piezoelectric material, characterized in that the middle metallic resonator part (3) has such inclined (elliptical) end faces, that the projections of the main axes of these elliptical faces onto a plane perpendicular to the resonator axis include an angle with each other that the on it adjoining resonator parts (2 and 4) made of piezoelectric material accordingly have inclined, mutually parallel end faces, and that finally also the end faces of the outer metallic resonator parts (1 and 5) to the sides facing piezoelectric resonator parts are sawn off accordingly. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1158 588.