DE1298582B

DE1298582B - Electromechanical converter element for converting electrical vibrations into mechanical vibrations

Info

Publication number: DE1298582B
Application number: DE1967S0111597
Authority: DE
Inventors: Schramm Gottfried
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-08-28
Filing date: 1967-08-28
Publication date: 1969-07-03

Description

I 298 582I 298 582

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Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches derartigen Wandlerelementes zu gewährleisten, ist esThe invention relates to an electromechanical such transducer element, it is

Wandlerelement zur Umwandlung elektrischer einerseits erforderlich, die Anschlußdrähte in einerConverter element for converting electrical on the one hand required, the connecting wires in one

Schwingungen in mechanische Schwingungen, be- zuverlässigen Weise mit den Anregungselektroden zuVibrations in mechanical vibrations, reliable manner with the excitation electrodes too

stehend aus einem Plättchen elektrostriktiven Ma- verbinden, andererseits ist es erforderlich, das Wandterials, das auf gegenüberliegenden Oberflächen mit 5 lerelement in einer solchen Weise in einem mechani-standing from a plate electrostrictive Ma- connect, on the other hand it is necessary to connect the wall terials, that on opposite surfaces with 5 learning element in such a way in a mechanical

Anregungselektroden versehen ist, an die insbeson- sehen Filter anzuordnen, daß es gegenüber verhältnis-Excitation electrodes is provided to be arranged on the particular filter so that it is relative to

dere im Bereich der Schwingungsknoten elektrische mäßig harten mechanischen Stößen geschützt ist,which in the area of the vibration nodes is protected from electrical, moderately hard mechanical shocks,

Anschlußelemente herangeführt sind. ohne daß gleichzeitig die Anregungselektroden vomConnection elements are brought up. without the excitation electrodes from the

Wandlerelemente der vorbezeichneten Art finden keramischen Material abgelöst werden, wodurch die beispielsweise Verwendung in Mikrophonen, als Fre- io einwandfreie Funktion eines derartigen Wandlerquenznormal, bzw. dort, wo es darauf ankommt, elementes in Frage gestellt würde,
elektrische in mechanische Schwingungen umzuwan- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dein. So ist durch die USA.-Patentschrift 2454244 Weg zum Aufbau eines mechanischen Wandlerein piezoelektrisches Wandlerelement bekanntgewor- elementes zuweisen, bei dem einerseits die vorstehend den, das in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse unter- 15 geschilderten Anforderungen erfüllt sind und bei dem gebracht ist. Die metallischen Anregtragselektroden andererseits ein möglichst raumsparender Aufbau in werden dabei an das piezoelektrische Material mit Verbindung mit verhältnismäßig einfachen konstruk-HiIfe von Spiralfedern angedrückt, die sich ihrerseits tiven Maßnahmen erreicht wird,
wiederum am Gehäuse abstützen. Durch die USA.- Ausgehend von einem elektromechanischen Wand-Patentschrift 2 392 690 ist weiterhin eine Halterungs- 20 lerelement zur Umwandlung elektrischer Schwingunvorrichtung für einen piezoelektrischen Kristall be- gen in mechanische Schwingungen, bestehend aus kanntgeworden, bei der der piezoelektrische Kristall einem Plättchen elektrostriktiven Materials, das auf und dessen Elektroden über eine konkav ausgebildete gegenüberliegenden Oberflächen mit Anregungselekstreifenförmige Feder in einem Gehäuse festgehalten troden versehen ist, an die insbesondere im Bereich werden. Weiterhin ist durch die deutsche Auslege- 25 der Schwingungsknoten elektrische Anschlußelemente schrift 1140 602 ein elektrostriktiv wirkender elek- herangeführt sind, wird diese Aufgabe gemäß der Ertromechanischer Wandler bekannt, der insbesondere findung dadurch gelöst, daß zur Halterung des aus in einem Mikrophon Anwendung findet und für den elektrostriktivem Material bestehenden Plättchens ein es wesentlich ist, daß mit Hilfe eines starren Halte- U-förmiger Träger vorgesehen ist, dessen Schenkel im seiles die Klemmbacken eines elastischen Klemmteiles 30 Bereich von wenigstens einem stirnseitigen Ende über gegen den elektrostriktiven Wandlerkörper gedrückt das U-förmige Teil hinausragen, daß in den Schenkeln werden. Diese bekannten Anordnungen haben jedoch in Richtung der Längsachse des Trägers verlaufende den Nachteil, daß sie als Endresonatoren elektro- Nuten angeordnet sind und daß in die Nuten zwei mechanischer Filter praktisch nur schwer verwendbar sich gegenüberliegende, zweifach abgewinkelte Federwären, da die konstruktive Ausbildung der Halterung 35 bleche eingreifen, die mit Federschenkeln versehen lediglich auf die Anwendung als einzelnes Schwin- sind, an denen die Anregungselektroden des aus elekgungselement abgestellt ist. trostriktivem Material bestehenden Plättchens an-Transducer elements of the aforementioned type are replaced by ceramic material, whereby the use in microphones, for example, as a free io perfect function of such a transducer sequence standard, or where it matters, element would be called into question.
electrical to mechanical vibrations umzuwan- The invention is based on the object of a your. Thus, through the US Pat. No. 2,454,244, a way of constructing a mechanical transducer has been assigned to a piezoelectric transducer element in which, on the one hand, the requirements described above in a moisture-proof housing are met and in which is brought about. The metallic excitation electrodes, on the other hand, have a construction that is as space-saving as possible and are pressed against the piezoelectric material with a connection with a relatively simple construction aid of spiral springs, which in turn is achieved by tive measures,
again support on the housing. Through the USA.- Based on an electromechanical wall patent specification 2 392 690, a mounting element for converting electrical vibration device for a piezoelectric crystal into mechanical vibrations, consisting of, has also become known, in which the piezoelectric crystal consists of a platelet of electrostrictive material , which troden is provided on and whose electrodes are held in a housing by means of a concave opposite surface with excitation electrode strip-shaped springs, to which are in particular in the area. Furthermore, through the German interpretation 25 the vibration node electrical connection elements script 1140 602 an electrostrictively acting electrical are brought up, this task is known according to the ertromechanical transducer, which is achieved in particular by the fact that it is used to hold the from in a microphone and for the electrostrictive material existing platelets it is essential that a rigid U-shaped support is provided, the legs of which in the rope the jaws of an elastic clamping part 30 area of at least one front end pressed against the electrostrictive transducer body over the U-shaped Part protrude that will be in the thighs. However, these known arrangements, which run in the direction of the longitudinal axis of the carrier, have the disadvantage that they are arranged as end resonators with electro-grooves and that two mechanical filters that are practically difficult to use would be opposing, double-angled springs in the grooves, since the structural design of the holder 35 Intervene sheets that are provided with spring legs only for use as a single Schwin- are, on which the excitation electrodes of the elekgungselement is turned off. plate made of trostrictive material

Zur Lösung vieler Aufgaben der Filtertechnik wer- liegen.There will be a solution to many filter technology tasks.

den neuerdings gern mechanische Filter verwendet, Eine isolierte Aufhängung des Wandlerelementeswhich has recently become popular with mechanical filters, an isolated suspension for the transducer element

da sie bekanntlich in dem für sie geeigneten Frequenz- 40 läßt sich dadurch erreichen, daß der U-förmige Trä-as they are known to operate in the frequency that is suitable for them 40 can be achieved by the U-shaped carrier

bereich sowohl hinsichtlich des Raumverbrauchs als ger aus einem Kunststoff, insbesondere einem duro-area both in terms of space consumption and made of a plastic, in particular a thermoset

auch hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften den plastischen Material besteht.the plastic material also exists in terms of electrical properties.

aus konzentrierten Schaltelementen aufgebauten FiI- Definierte Befestigungsstellen des Wandlerelemen-FiI made up of concentrated switching elements Defined fastening points of the converter element

tern überlegen sind. Zur Umwandlung der elektri- tes ergeben sich dann, wenn die Federschenkel dertern are superior. In order to convert the electricity, if the spring legs of the

sehen in die mechanische Energie müssen elektro- 45 Federbleche an der Kontaktstelle mit einer Quersicke45 Spring steel sheets at the contact point with a transverse bead must be seen in the mechanical energy

mechanische Wandlerelemente vorgesehen werden, versehen sind.mechanical transducer elements are provided, are provided.

die es gestatten, elektrische Schwingungen in mecha- Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Federschenkelwhich allow electrical oscillations in mecha- it is also advantageous if the spring legs

nische Schwingungen umzusetzen, so daß die einzel- der Federbleche mit winkelig abgebogenen Lappenniche vibrations so that the individual spring plates with angled bent tabs

nen Resonatoren eines mechanischen Filters in ge- versehen sind, die der seitlichen Führung des ausnen resonators of a mechanical filter are provided, which guide the side of the out

eigneter Weise zu Schwingungen angeregt werden. 50 elektrostriktivem Material bestehenden Plättchenscan be excited to vibrate in a suitable manner. 50 electrostrictive material platelets

Es ist bereits bekannt, für den Antrieb mechani- dienen, und wenn diese Lappen zu einer Einfüh-It is already known to serve for the drive mechani-

scher Filter als Wandlerelemente elektrostriktiv aktive rungsschräge verformt sind.shear filters are deformed as transducer elements, electrostrictively active.

Wandlerelemente zu verwenden, die aus einem kera- Eine definierte Befestigung in Längsrichtung des mischen Material, wie beispielsweise dem bekannten Trägers läßt sich dann erreichen, wenn aus dem Barium-Titanat, bestehen. Das elektrostriktiveMaterial 55 U-förmigen Träger Vertiefungen ausgespart sind, in kann dabei in Form von Stäben mit rechteckigem denen aus den Federblechen herausgerissene Feder-Querschnitt ausgebildet sein. Zur Schwingungs- lappen einrasten.To use transducer elements that consist of a kera- A defined attachment in the longitudinal direction of the mix material, such as the known carrier can be achieved when from the Barium titanate. The electrostrictive material 55 U-shaped support recesses are recessed into can be in the form of rods with a rectangular spring cross-section torn from the spring steel sheets be trained. Snap into the vibration tab.

anregung werden diese Stäbe auf gegenüberliegenden Der Eingangs- und der Ausgangswandler eines me-excitation, these rods are located on opposite sides of the input and output transducers of a

Oberflächen mit Anregungselektroden versehen, die chanischen Filters können verhältnismäßig raum-Surfaces provided with excitation electrodes, the mechanical filters can be relatively spacious

aus einem metallischen Material bestehen und die in 60 sparend in der Weise angeordnet werden, daß amconsist of a metallic material and which are arranged in 60 saving in such a way that on

Form von dünnen Schichten in der bekannten Weise, U-förmigen Träger wenigstens zwei elektrostriktiveForm of thin layers in the known way, U-shaped support at least two electrostrictive

beispielsweise durch Aufdampfen im Vakuum, auf Plättchen befestigt sind.for example by vapor deposition in a vacuum, are attached to platelets.

das keramische Material aufgebracht werden. Für die Ein elektromechanischer Wandler, bei dem das austhe ceramic material can be applied. For the An electromechanical converter in which the

Zuführung der elektrischen Wechselspannung ist es elektrostriktivem Material bestehende Plättchen alsIt is supplied with the electrical alternating voltage as an electrostrictive material

erforderlich, an den Anregungselektroden Anschluß- 65 Längsschwingungen ausführender mechanischer Re-necessary to connect 65 longitudinal vibrations to the excitation electrodes.

drähte zu befestigen. sonator ausgebildet ist, läßt sich vorteilhaft als An-wires to attach. sonator is formed, can advantageously be used as an

Um auch über einen verhältnismäßig langen Zeit- triebsresonator bzw. als Endresonator in einem me-In order to use a relatively long time drive resonator or as an end resonator in a

raum eine sichere und einwandfreie Funktion eines chanischen Filter mit Biegeresonatoren verwenden,use a safe and perfect function of a mechanical filter with bending resonators,

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die zueinander achsparallel angeordnet und über ein eingepreßt, die vorteilhaft entlang einer Knotenebene, Längsschwingungen ausführendes Koppelelement ge- verlaufen. Bei dem im Ausführungsbeispiel verwenkoppelt sind und deren Längsachsen senkrecht zur deten Längsschwinger bildet sich im Fall der Grund-Schwingungsrichtung des aus elektrostriktivem Ma- schwingung beim Schwingungsvorgang bekanntlich inwhich are arranged axially parallel to one another and pressed in via a, which is advantageously along a nodal plane, Coupling element executing longitudinal vibrations run. In the case of the interlinked in the exemplary embodiment and their longitudinal axes perpendicular to the longitudinal oscillator are formed in the case of the basic oscillation direction of the electrostrictive vibration during the vibration process is known in

terial bestehenden Plättchens orientiert sind. 5 der senkrecht zur Längsachse des Resonators stehen-material existing platelets are oriented. 5 which are perpendicular to the longitudinal axis of the resonator

An Hand von Ausführungsbeispielen wird nach- den mittleren Querschnittsebene eine Knotenebene stehend die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt aus. Durch diese Aufhängung in der Knotenebene F i g. 1 ein elektromechanisches Wandlerelement wird bekanntlich ein mechanischer Resonator beimOn the basis of exemplary embodiments, the middle cross-sectional plane becomes a nodal plane standing the invention explained in more detail. It shows off. Because of this suspension in the nodal plane F i g. 1 an electromechanical transducer element is known to be a mechanical resonator

sowie die zum Aufbau erforderlichen Einzelteile, Schwingungsvorgang möglichst dämpfungsarm undas well as the individual parts required for assembly, vibration process with as little damping as possible and

F i g. 2 ein elektromechanisches Filter mit Biege- ίο rückwirkungsfrei gegenüber den Halteelementen ge-F i g. 2 an electromechanical filter with bending ίο without any reaction to the retaining elements

resonatoren, das durch ein elektromechanisches halten. Um den Federweg zu vergrößern, sind imresonators that hold by an electromechanical. In order to increase the spring deflection, the

Wandlerelement gemäß der F i g. 1 angetrieben wird. Ausführungsbeispiel der F i g. 1 die Federschenkel 9Converter element according to FIG. 1 is driven. Embodiment of FIG. 1 the spring legs 9

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird davon trapezförmig ausgebildet. Wenn es darauf ankommt, ausgegangen, daß zwei elektrostriktiv aktive Plättchen die elektrostriktiven Plättchen 12,12' möglichst genau 12 und 12' in einem gemeinsamen U-förmigen Trä- 15 in ihrer Mittellage gegenüber dem Träger 1 zu halten, ger 1 gehalten werden. Das Plättchen 12 sowie der können die Federschenkel 9 mit den winkelig ab-Träger 1 sind dabei unterbrochen dargestellt. Als Ma- gebogenen Lappen 11 versehen sein, die an den elekterial für den U-förmigen Träger 1 eignet sich ins- trodenfreien Flächen der Plättchen 12 bzw. 12' anbesondere ein duroplastischer Kunststoff, da sich da- liegen. Zweckmäßig versieht man die abgewinkelten durch eine elektrisch isolierte Aufhängung der Platt- 20 Lappen 11 mit den Einführungsschrägen 13, da auf chen 12 und 12' gegenüber einer metallischen Grund- diese Weise die Plättchen 12,12' erst nach der vollplatte eines mechanischen Filters erreichen läßt. Als ständigen Montage der Einzelteile oder gegebenenfalls Beispiel sei ferner angenommen, daß die Plättchen 12 erst nach der vollständigen Montage eines mechani- und 12' derart bemessen sind, daß sie als Längs- sehen Filters in einfacher Weise zwischen die Federschwinger wirken. Hierzu sind gegenüberliegende 25 bleche 2 eingeschoben werden können.
Oberflächen der Plättchen 12 und 12' mit den strich- Wie der F i g. 1 weiter zu entnehmen ist, sind aus punktiert gezeichneten Anregungselektroden 18 ver- den Schenkeln Γ des U-förmigen Trägers 1 die Versehen, die, wie bereits erwähnt, beispielsweise durch tiefungen 6 ausgespart. In diese Vertiefungen 6 fallen Aufdampfen im Vakuum, auf die aus elektrostrikti- beim Einführen der Federbleche 2 in die Nuten 4 aus vem Material bestehenden Plättchen 12, 12' auf- 30 den Federblechen 2 herausgerissene Federlappen 5 gebracht sein können. Beim Anlegen einer elektri- ein, die die Federbleche 2 gegenüber einem unschen Wechselspannung an die Anregungselektroden erwünschten Herausziehen aus den Nuten 4 sperren. 18 wird bekanntlich das elektrostriktive Material Für die Zuführung der elektrischen Wechselspannung Dehnungen und Verkürzungen in Richtung des elek- sind die Federbleche 2 mit lötösenartigen Ansätzen 7 irischen Wechselfeldes unterworfen. Über den Quer- 35 versehen, in die die der Zuführung der elektrischen kontraktionseffekt führt das elektrostriktive Material Wechselspannung dienenden Anschlußdrähte bei-Längsschwingungen senkrecht zum elektrischen spielsweise eingelötet werden können.
Wechselfeld, d. h. also in Richtung der Längsachse Bekanntlich ergibt sich bei einem über den Querder elektrostriktiven Plättchen 12 und 12' aus. Diese kontraktionseffekt angetriebenen elektrostriktiven Längsschwingungen sind bekanntlich dann besonders 40 Wandlerelement dann ein besonders hoher elektroausgeprägt, wenn die Frequenz der angelegten Wech- mechanischer Kopplungsfaktor, wenn die Anregungsseispannung mit der Eigenfrequenz für Längsschwin- elektroden 18 nicht auf die gesamte Oberfläche aufgungen der elektrostriktiven Plättchen zusammenfällt. gebracht sind, sondern wenn an den beiden stirn-In the embodiment of FIG. 1 is formed from it trapezoidal. If it matters, it is assumed that two electrostrictively active platelets hold the electrostrictive platelets 12, 12 'as precisely as possible 12 and 12' in a common U-shaped carrier 15 in their central position relative to the carrier 1, ger 1. The plate 12 as well as the spring legs 9 with the angular ab-carrier 1 are shown interrupted. Be provided as curved tabs 11, which are suitable on the electrode-free surfaces of the platelets 12 or 12 'for the U-shaped carrier 1, in particular a thermosetting plastic, since they are located there. The angled tabs 11 are expediently provided with insertion bevels 13 by electrically insulated suspension of the plate 20, since on surfaces 12 and 12 'compared to a metallic base, the plates 12, 12' can only be reached after the full plate of a mechanical filter . As a permanent assembly of the individual parts or possibly an example, it is also assumed that the plates 12 are dimensioned only after the complete assembly of a mechanical and 12 'in such a way that they act as a longitudinal filter in a simple manner between the spring oscillators. For this purpose, opposite 25 sheets 2 can be inserted.
Surfaces of the platelets 12 and 12 'with the dashed As the F i g. 1 can also be seen from the dotted excitation electrodes 18 around the legs Γ of the U-shaped carrier 1, the oversights, which, as already mentioned, are cut out by depressions 6, for example. In these depressions 6 there are evaporation in a vacuum, onto which spring tabs 5 torn out electrostrictively when inserting the spring steel sheets 2 into the grooves 4 made of material are applied to the spring lobes 5. When an electrical one is applied, the spring steel sheets 2 are blocked from being pulled out of the grooves 4 as desired against an unsan alternating voltage applied to the excitation electrodes. As is known, the electrostrictive material is used for the supply of the electrical alternating voltage. Over the transverse 35 provided, in which the supply of the electrical contraction effect leads the electrostrictive material alternating voltage serving connecting wires can be soldered for example in the case of longitudinal vibrations perpendicular to the electrical.
Alternating field, that is to say in the direction of the longitudinal axis, is known to result in an across the transverse of the electrostrictive platelets 12 and 12 '. These contraction effect driven electrostrictive longitudinal vibrations are known to be particularly high electrospecific when the frequency of the applied alternating mechanical coupling factor, when the excitation ice voltage does not coincide with the natural frequency for longitudinal vibrating electrodes 18 on the entire surface of the electrostrictive platelets. are brought, but when on the two forehead

Zur Halterung der Plättchen 12,12' ist es erforder- seitigen Enden etwa 15% der Oberfläche frei gelassen lieh, einerseits eine sichere Kontaktierung und Zu- 45 sind. Diese Verhältnisse sind im Plättchen 12' in der führung zu den Anregungselektroden 18 zu schaffen, Fig. 1 ebenfalls angedeutet. Im freien Bereich des und andererseits die schwingenden Plättchen 12,12' Plättchens 12' liegen walzenartige Stäbe 22, die beimöglichst gegenüber von außen einwirkenden Stößen spielsweise aus einem metallischen Material bestehen elastisch zu halten. Darüber hinaus sollte entspre- können und die gegebenenfalls mit einem Glaslot an chend den Anforderungen einer modernen Serien- 50 der elektrostriktiven Keramik des Plättchens 12 bzw. fertigung das jeweilige Keramikplättchen möglichst 12' befestigt sein können. Die Funktion der sich senkeinfach in Verbindung mit den zu seiner Halterung recht zur Längsachse der Plättchen 12,12' erstrekerforderlichen Teilen montiert werden können. kenden Stäbe 22 wird im einzelnen an Hand des Aus-To hold the platelets 12, 12 ', about 15% of the surface is left free on the ends required borrowed, on the one hand a secure contact and access 45 are. These relationships are in the plate 12 'in the To create a guide to the excitation electrodes 18, Fig. 1 also indicated. In the free area of the and on the other hand, the vibrating plate 12,12 'plate 12' are roller-like rods 22, which as possible consist, for example, of a metallic material in relation to external impacts to keep elastic. In addition, it should be able to match and, if necessary, with a glass solder according to the requirements of a modern series 50 of the electrostrictive ceramic of the plate 12 or production the respective ceramic plate can be attached as possible 12 '. The function of the sink is simple in connection with the right to the longitudinal axis of the platelets 12,12 'required for its holder Parts can be assembled. kenden rods 22 is shown in detail on the basis of the

Zur Halterung sind die Schenkel 1' des U-förmigen führungsbeispiels 2 noch näher erläutert.
Trägers 1 mit den Nuten 4 versehen, die in der Längs- 55 Die Befestigung des U-förmigen Trägers 1 an einer richtung des Trägers 1 verlaufen. Im Bereich von metallischen Grundplatte eines mechanischen Filters wenigstens einem stirnseitigen Ende sind die Sehen- erfolgt durch einen Blechstreifen 15, der mit der kell' über das eigentliche U-förmige Teil des Trä- Grundplatte eines mechanischen Filters verschweißt gers 1 hinausgeführt. In die Nuten 4 werden die zwei- sein kann. Vom Blechstreifen 15 sind die Trägerfach abgewinkelten Federbleche 2 eingeschoben, so 60 säulen 16 abgebogen, die bei der Montage durch daß sich die abgebogenen Seiten 3 der Federbleche 2 einen im U-förmigen Träger 1 vorgesehenen Schlitz federnd in den Nuten 4 des U-förmigen Trägers 1 16' hindurchgesteckt und dann abgebogen werden halten. Die Federbleche 2 sind mit den Federschen- können.To hold the legs 1 'of the U-shaped example 2 are explained in more detail.
Carrier 1 is provided with the grooves 4, which run in the longitudinal 55 The fastening of the U-shaped carrier 1 to one direction of the carrier 1. In the area of the metallic base plate of a mechanical filter at least one end face, the sight is carried out by a sheet metal strip 15 which is welded to the cell over the actual U-shaped part of the carrier base plate of a mechanical filter 1. In the grooves 4 there will be two. From the sheet metal strip 15, the carrier compartment angled spring steel sheets 2 are inserted, so 60 columns 16 are bent, which during assembly by that the bent sides 3 of the spring steel sheets 2 a slot provided in the U-shaped carrier 1 resiliently in the grooves 4 of the U-shaped carrier 1 16 'put through and then hold to be bent. The spring plates 2 are with the spring can.

kein9 versehen, die derart vorgeformt sind, daß sie Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die kraftschlüssig an den Anregungselektroden 18 an- 65 elektrostriktiven Plättchen 12 und 12' in den gemeinliegen. Um eine sichere Kontaktgabe zwischen den samen Träger 1 eingeführt, so daß beispielsweise das Federblechen 9 und den Anregungselektroden 18 zu Plättchen 12 als Eingangswandler und das Plättchen erhalten, sind in die Federschenkel 9 Quersicken 10 12' als Ausgangswandler eines mechanischen FiltersNo 9 provided, which are preformed in such a way that they are in the embodiment of FIG 65 electrostrictive platelets 12 and 12 'in the common areas in a force-locking manner on the excitation electrodes 18. In order to establish a secure contact between the seed carrier 1 introduced, so that for example Spring steel sheets 9 and the excitation electrodes 18 to form a plate 12 as an input transducer and the plate received, are in the spring legs 9 transverse beads 10 12 'as an output transducer of a mechanical filter

dienen kann. In ähnlicher Weise ist es auch möglich, jeweils jedem Wandlerelement einen eigenen U-förmigen Träger zuzuordnen, was insbesondere dann günstig ist, wenn die Überkopplungen zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangswandler eines mechanischen Filters besonders gering sein sollen.can serve. In a similar way, it is also possible for each transducer element to have its own U-shaped Assign the carrier, which is particularly advantageous if the coupling between the The input and output transducers of a mechanical filter should be particularly low.

Durch die in der F i g. 1 gezeigte Halterung ist es möglich, den empfindlichen Antriebsresonator erst nach der Montage der Halterung und der übrigen z. B. aus Stahl bestehenden Resonatoren auf der Grundplatte eines mechanischen Filters in die Halterung selbst einzuschieben, ohne daß an der Metallbelegung des Antriebsresonators weitere Bearbeitungsmaßnahmen, wie z. B. Anlöten der Zuführungsdrähte, vorgenommen werden müssen. Durch die ela- stische Aufhängung des Antriebsresonators an Federn ist dieser darüber hinaus weitgehend gegen mechanische Zerstörung geschützt.Through the in the F i g. 1 it is possible to mount the sensitive drive resonator only after mounting the bracket and the other z. B. existing steel resonators on the Slide the base plate of a mechanical filter into the holder itself without affecting the metal coating the drive resonator further processing measures, such as. B. soldering the lead wires must be made. Due to the ela- Stical suspension of the drive resonator on springs, this is also largely against mechanical Destruction protected.

In der F i g. 2 ist ein mechanisches Filter gezeigt, dessen Resonatoren 20 als Biegeresonatoren ausgebildet sind. Als Eingangs- bzw. als Ausgangswandler des in der F i g. 2 unterbrochen dargestellten Filters dienen die an Hand der Fig. 1 erläuterten Wandlerelemente. Die Biegeresonatoren 20, die zur besseren Übersicht zum Teil abgeschnitten dargestellt sind, sind über Halteelemente 25 auf einer metallischen Grundplatte 14 befestigt. Die Halteelemente 25 greifen in Schwingungsknoten der BiegeresonatorenIn FIG. 2 shows a mechanical filter whose resonators 20 are designed as bending resonators are. As an input or output transducer of the FIG. 2 interrupted filter shown the converter elements explained with reference to FIG. 1 are used. The bending resonators 20, which are used to are shown partially cut off for a better overview, are on holding elements 25 on a metallic Base plate 14 attached. The holding elements 25 engage in vibration nodes of the bending resonators

20 an, so daß also die Biegeschwingung der einzelnen Resonatoren in der von den Längsachsen der Biegeresonatoren 20 gebildeten Ebene verläuft. Die Biegeresonatoren 20 sind achsparallel zueinander auf der Grundplatte 14 befestigt, und ihre Kopplung erfolgt über das ebenfalls nur teilweise dargestellte Koppelelement 21, das man sich mit sämtlichen Biegeresonatoren verbunden denken muß. Die elektrische Wechselspannung wird über Zuführungsdrähte 8 zugeführt, die beispielsweise über eine Druckglasdurchführung durch die Grundplatte 14 hindurchgeführt sind und die mit den lötösenartigen Anschlüssen? 40 der Federbleche 2 verbunden sind. Wie vorstehend bereits erläutert, führen die elektrostriktiven Plättchen 12 ausgeprägte Längsschwingungen im Rhythmus der Eingangswechselspannung aus, wenn ihre Eigenfrequenz mit der Frequenz der angelegten Wechselspannung übereinstimmt. Diese Längsschwingungen verlaufen in Richtung des Doppelpfeiles 26. Über die Stäbe 22 ist das Plättchen 12 mit dem Koppelelement20, so that the flexural vibration of the individual resonators in that of the longitudinal axes of the Bending resonators 20 formed plane runs. The bending resonators 20 are axially parallel to one another attached to the base plate 14, and their coupling takes place via the also only partially shown Coupling element 21, which one must think of as connected to all bending resonators. The electric AC voltage is supplied via lead wires 8, for example via a pressure glass leadthrough are passed through the base plate 14 and those with the solder lug-like connections? 40 the spring plates 2 are connected. As already explained above, the electrostrictive platelets lead 12 pronounced longitudinal oscillations in the rhythm of the AC input voltage when their natural frequency corresponds to the frequency of the applied alternating voltage. These longitudinal vibrations run in the direction of the double arrow 26. The plate 12 with the coupling element is via the rods 22

21 verbunden. Wenn das Plättchen 12 Längsschwingungen ausführt, dann werden die Biegeresonatoren 20 zu Biegeschwingungen angeregt, da ihre Längsachsen senkrecht zur Schwingungsrichtung 26 bzw. auch senkrecht zur Richtung des Koppelelementes 21 stehen. Durch die Stäbe 22 wird eine nahezu punktförmige Verbindung des Koppelelementes 21 mit dem als Eingangswandler wirkenden elektrostriktiven Plättchen 12 erreicht, wodurch sich definierte und reproduzierbare Verhältnisse in der Kopplung zwischen dem Eingangswandler und den Biegeresonatoren des Filters erreichen lassen. Durch den Schwingungsvorgang der Biegeresonatoren 20 wird die Energie in Form mechanischer Schwingungen auf einen zum Eingangswandler gleichartig ausgebildeten Ausgangswandler übertragen, der wegen des piezoelektrischen Effektes die mechanischen Schwingungen 6g in elektrische Schwingungen zurückverwandelt, die dann als Ausgangswechselspannung am Ausgangswandler abgenommen werden kann.21 connected. When the plate 12 vibrates longitudinally, the bending resonators become 20 excited to flexural vibrations, since their longitudinal axes are perpendicular to the direction of vibration 26 or are also perpendicular to the direction of the coupling element 21. The rods 22 make it almost point-like Connection of the coupling element 21 to the electrostrictive one acting as an input transducer Platelet 12 reached, whereby defined and reproducible relationships in the coupling between the input transducer and the bending resonators of the filter. Through the vibration process of the bending resonators 20, the energy in the form of mechanical vibrations is transferred to an input transducer that is similar to the input transducer Output transducer transmitted, which because of the piezoelectric effect, the mechanical vibrations 6g converted back into electrical oscillations, which are then output as AC output voltage at the output transducer can be removed.

Um einen möglichst raumsparenden Aufbau eines mechanischen Filters zu erreichen, ist es zweckmäßig, die elektrostriktiven Wandlerelemente sowie ihre Halterung zwischen den Biegeresonatoren 20 und der Grundplatte 14 anzuordnen, wie dies ebenfalls der F i g. 2 zu entnehmen ist.In order to achieve the most space-saving construction of a mechanical filter, it is advisable to the electrostrictive transducer elements and their mounting between the bending resonators 20 and the To arrange base plate 14, as is also shown in FIG. 2 can be found.

Claims

Patent claims:

1. Electromechanical transducer element for converting electrical vibrations into mechanical vibrations, consisting of a plate of electrostrictive material which is provided on opposite surfaces with excitation electrodes to which electrical connection elements are brought up in particular in the area of the vibration nodes, characterized in that for holding the electrostrictive material existing plate (12) a U-shaped carrier (1) is provided, the legs (1 ') protrude in the region of at least one end over the U-shaped part that in the legs (V) in the direction of the longitudinal axis of the carrier (1) extending grooves (4) are arranged and that in the grooves (4) two opposing, twice angled (3) spring plates (2) engage, which are provided with spring legs (9) on which the excitation electrodes (18) of the made of electrostrictive material abut plate (12).

2. Electromechanical transducer element according to claim 1, characterized in that the U-shaped carrier (1) made of a plastic, in particular a thermosetting material.

3. Electromechanical transducer element according to claim 2, characterized in that the Provide the spring leg (9) of the spring steel sheet (2) with a transverse bead (10) at the contact point are.

4. Electromechanical transducer element according to claim 2 or 3, characterized in that the spring legs (9) of the spring steel sheets (2) are provided with lugs (11) bent at an angle, which serve to guide the plate (12) made of electrostrictive material laterally, and that these tabs (11) are deformed to form an insertion bevel (13).

5. Electromechanical transducer element according to one of claims 2 to 4, characterized in that that from the U-shaped carrier (1) recesses (6) are recessed, in which from the Snap in the spring tabs (5) that have been torn out from the spring plate (2).

6. Electromechanical transducer element according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least two electrostrictive plates (12, 12 ') on the U-shaped carrier (1) are attached.

7. Electromechanical transducer element according to claim 6, wherein the from electrostrictive Material consisting of platelets as a mechanical resonator that carries out longitudinal vibrations is designed, characterized by its use as a drive resonator or as an end resonator in a mechanical filter with bending

resonators (20), which are arranged axially parallel to one another and carry out longitudinal vibrations Coupling element (21) are coupled and their longitudinal axes are perpendicular to the direction of oscillation of the electrostrictive material Plate (12) are oriented.

1 sheet of drawings