DE1516780C - Elektromechanischer Hoch Spannungserzeuger mit einem ring formigen Korper aus piezoelektn schem Material - Google Patents

Description

nungserzeuger zu schaffen, der alle die geschilderten Nachteile nicht aufweist und der zugleich einfach und billig hergestellt werden kann, dabei auch zuverlässig arbeitet und gegenüber hoher Spannung widerstandsfähig ist und beispielsweise auch in Fernsehempfängerschaltungen angewendet werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem eingangs geschilderten bekannten Hochspannungs-, erzeuger mit einem ringförmigen Körper aus piezoelektrischem Material, der zur Ausführung von Radialschwingungen ausgebildet ist, mit mindestens zwei Elektroden an Innen- und Außenseite des ringförmigen Körpers eine dritte Elektrode auf dem Körper angebracht ist, die einen im wesentlichen gleichen Abstand von den beiden anderen Elektroden besitzt, und daß der Querschnitt des Körpers in axialer Länge eine größere Ausdehnung besitzt als in radialer Dicke.

Damit wird aus dem zweipoligen Resonanzkreis des Standes der Technik ein drei- bzw. vierpoliger Übertrager mit ausgezeichneten Übertragungseigenschaften, hoher Spannungsfestigkeit, niedrigen Verlusten, hohem Übersetzungsverhältnis, einfachem Aufbau und langer Lebensdauer.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Schwingresonanz des Körpers im wesentlichen einer Frequenz der durch den Hochspannungserzeuger erzeugten Signale. Dadurch werden wegen Resonanzüberhöhung besonders hohe Ausgangsspannungen erreicht.

Um Spannungsspitzen besser vertragen zu können, die zu einem Bruch des Körpers führen können, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung der Körper mit einem versteifenden Material umkleidet.

Besonders günstige Materialien sind dabei Materialien, die im wesentlichen gleiche Wärmedehnung wie das Körpermaterial besitzen. Deshalb ist eine besondere Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das versteifende Material aus Glasfasern mit im wesentlichen gleicher Wärmeausdehnung wie das Körpermaterial besteht.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn die erste Elektrode aus einem durchgehenden leitenden Belag auf einem Teil der· Innenseite des Körpers und die zweite Elektrode aus einem durchgehenden leitenden Belag auf der Außenseite des Körpers besteht, der dem ersten Belag gegenüberliegt.

Eine besonders wirkungsvolle Erregung wird ermöglicht, wenn die erste und zweite Elektrode aus ersten und zweiten Abschnitten besteht und sich der erste Abschnitt der ersten Elektrode und der zweite' Abschnitt der zweiten Elektrode wie auch der zweite Abschnitt der ersten Elektrode und der erste Abschnitt der zweiten Elektrode auf der Innen- bzw. Außenseite des Körpers gegenüberliegen.

Eine besonders wirkungsvolle Erregung wird des weiteren erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die erste und die zweite Elektrode aus jeweils mindestens drei uni den Ring herumgreifenden Teilen bestehen und daß diese Teile der beiden Elektroden kammartig mit gegenseitigem Abstand aneinanderliegen.

Zur besseren Aufhängung des Körpers bestehen bei einer noch anderen Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes die Anschlüsse der Elektroden aus leitendem Material derartiger Nachgiebigkeit, daß sie den Körper tragen können.

Bei einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die sich insbesondere für Fernsehempfänger eignet, wird bei Zuführung von Energiesignalen einer Fernsehkippschaltung an die erste und zweite Elektrode der Körper zu Radialkreisschwingungen auf der Grundfrequenz oder einer Oberwelle der Kippfrequenz angeregt und erzeugt dabei zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode eine Sinusspannung' der Frequenz der Radialkreisschwingung, die zur Erzeugung der Hochspannung für die Bildröhre verwendbar ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Darstellung von Ausführungsbeispielen, und der zugehörigen Beschreibung. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hochspannungserzeugers,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Hochspannungserzeuger nach F i g. 1,

F i g. 3 einen Teilschnitt längs der Linie 3-3 der

ao Fig. 2,

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform,

»5 F i g. 6 die schematische Schaltung eines Fernsehempfängers als Anwendungsbeispiel der Erfindung und

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer Variante des Erfindungsgegenstandes.

In einer besonderen Aüsführungsform hat der Erfindungsgegenstand einen Ring aus piezoelektrischem Keramikmaterial. Der Umfang des Ringes ist so ausgebildet, daß er eine Ringschwingung mit ' vorbestimmter Resonanzfrequenz ausführen kann.

Der Ring kann dabei durch ein elektrisches Feld angeregt werden, das sich mit der Resonanzfrequenz ändert und das von Elektroden erzeugt wird, die im Abstand voneinander auf dem Ring so angeordnet sind, daß das Feld in Polarisationsrichtung eines Speiseabschnitts des Ringes erzeugt wird. Die Ausgangsspannung wird an Elektroden abgegriffen, die so im Abstand voneinander angeordnet sind, daß sie einen Ringabschnitt einschließen, der durch die Resonanzschwingung mechanisch beansprucht ist und dabei in Schwingungsrichtung polarisiert ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die sich als sehr wirksam erwiesen hat, sind die Elektroden so angeordnet, daß sich das elektrische Speisefeld in Richtung der Resonanzschwingung und Polarisation des gesamten Ringes befindet. Die Außenfläche des Ringes kann unter Spannung stehen, beispielsweise durch Umwickeln mit einem Glasfaden, der den Ring unter einer mechanischen Vorspannung hält. Das Glas hat etwa denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das Keramikmaterial, so daß Vorspannungsänderungen nicht ins Gewicht fallen. Der Hochspannungserzeuger, der im folgenden auch Wandler genannt werden soll, eignet sich insbesondere zur Verwendung im Hochspannungssystem eines Fernsehempfängers, bei dem die Energie aus dem Horizontal-Ablenksystem zur Erzeugung einer gleichgerichteten Hochspannung von 20 000 V oder mehr für den Schirm der Bildröhre benutzt werden kann.

Der Wandler 10 zeigt nach den F i g. 1 bis 3 einen rohrförmigen Ring 11 mit Leitern 13, 15 und 17, die um jeweils 120° versetzt um den Umfang verteilt angebracht sind. Die Leiter bestehen aus Streifen

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eines nachgiebigen, leitenden Materials von aus- Erregerfeld die gleiche Richtung wie die Polarisation reichender Festigkeit, um als Halterung für den hat. Veränderungen der radialen Dicke des AbRing 11 zu dienen. Geeignete Leiter 73, 75 und 77 schnittes zwischen den Eingangselektroden infolge für die elektrische Verbindung des Wandlers mit der des angelegten Feldes haben entsprechende Ände-Schaltung können unmittelbar an die Leiter 13, 15 5 rungen des Umfangs entsprechend der Poissonschen und 17 angelötet sein. Durch die Leiter wird der Beziehung zur Folge. Der Abstand zwischen den Ring 11 gleichzeitig auf dem Isolierchassis 79 ge- Eingangselektroden und der Ausgangselektrode 31 haltert. bestimmt Erregerabschnitte des Ringes zwischen

Die Leiter 13 und 15 sind jeweils elektrisch und den Eingangselektroden und der Ausgangselektrode

mechanisch mit einem Paar Plattenelektroden an io 31, die elektrisch parallel und mechanisch in Serie

gegenüberliegenden Seiten des Ringes 11 befestigt. geschaltet sind. Der Ring wird am Umfang längs

So ist der Leiter 15 mit einer Plattenelektrode 21 dieser Entfernung polarisiert, so daß sich diese

an der Außenseite des Ringes 11 verbunden, und Polarisation in der gleichen Richtung wie die radiale

die Elektrode 21 ist ihrerseits mit der Elektrode 23 Kreisresonanzschwingung befindet. So entsteht eine

an der Innenseite, des Ringes 11 über einen leiten- 15 Beanspruchung längs des Umfangs des Ringes 11

den Streifen 25 verbunden. In gleicher Weise ist der durch den gesamten Erregerabschnitt hindurch als

Leiter 13 mit der Elektrode 27 an der Außenseite Folge der Resonanzanregung des Ringes, und an

des Ringes 11 verbunden, und die Elektrode 27 ist der Elektrode 31 entsteht ein Ausgangspotential,

mit der Elektrode 29 an der Innenseite des Ringes 11 Da der Ring 11, aus einem einzigen Stück besteht,

über einen nicht dargestellten leitenden Streifen, 20 sind seine Erregungs- und Ausgangsabschnitte sehr

ähnlich dem Streifen 25, an der Unterseite des Rin- eng miteinander gekoppelt. Längs des Ringes gibt

ges 11 verbunden. Wegen der Ausbildung der Elek- es im Keramikmaterial weder Übergangsstellen noch

trodenplatten als Innen- und Außenelektroden kön- andere Unterbrechungen, und zwecks einer gleich-

nen die Leiter 15 und 13 auf der Außenseite des mäßigen Feldverteilung ist sein Querschnitt recht-

Ringes 11 angeordnet werden. Damit lassen sie sich 35 eckig. Eine gleichmäßige Feldverteilung ist für eine

leicht unter einer Glasumhüllung, wie im folgenden gute Wirksamkeit im Betrieb erwünscht, da bei einer

noch erläutert wird, an den Elektroden befestigen. ungleichmäßigen Feldverteilung nur das Material

Der Leiter 17 ist an einer bandförmigen Elektrode zwischen den dichtesten Abschnitten der Elektroden

31 befestigt, die einen Teil des Ringes 11 umgibt. benutzt wird, während der Rest nicht beteiligt ist.

An der Oberfläche des Ringes 11 können auf elektro- 30 Aus dem gleichen Grunde soll die radiale Abmes-

lytischem Wege die Elektroden 21, 23, 25, 27, 29 sung W gegenüber dem Ringdurchmesser klein ge-

und 31 angebracht werden. Die Speisesignale für halten werden. Dadurch werden Änderungen in der

den Wandler werden zwischen den Anschlüssen 33 Feldverteilung zwischen den Ausgangselektroden

und 35 angelegt, und die Ausgangsspannung wird vermieden. Der Ausgangsstrom des Wandlers 10

zwischen dem Anschluß 37 und einem der Eingangs- 35 steigt linear mit der Erregerfrequenz und hängt

anschlüsse, der als gemeinsamer Anschluß dient, ebenfalls unmittelbar von der Fläche zwischen den

abgenommen. Ausgangselektroden ab. Die Ausgangsspannung des

Der Ring 11 besteht aus einem piezoelektrischen Wandlers ist auch direkt proportional dem Abstand

Keramikmaterial, wie etwa Bariumtitanat oder Blei- zwischen der Eingangs- und der Ausgangselektrode

titanatzirkonat, wobei letzteres zu bevorzugen ist 40 und der Güte Q des Ringes. Für einen guten Wir-

und unter der Handelsbezeichnung PZT-4 von der kungsgrad ist es auch wünschenswert, den Erreger-

Clevite Corporation in den Handel gebracht wird. abschnitt länger zu machen als den erregten Ab-

Der Hauptumfang des Ringes 11 ist so gewählt, daß schnitt (d. h., die Länge des Ringes 11 zwischen

er einer halben Wellenlänge des Speisesignals oder den Elektroden 21 und 29 soll größer sein als die einer seiner Harmonischen entspricht, d. h. einer 45 Länge des Ringes 11 zwischen den Eingangselek-

halben Wellenlänge eines ganzen Vielfachen des troden 21, 29 und der Ausgangselektrode 31), so

Speisesignals. In diesem Falle ergibt sich eine Kreis- daß Reibungs- oder Umwandlungsverlusten im

Schwingung des Ringes 11 mit abwechselnder Aus- Material begegnet wird.

dehnung und Zusammenziehung seines Umfangs. Es gibt zahllose Ausführungsformen, die einen Durch die Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes 50 Einfluß auf die optimale Bemessung des Wandlers und durch Erregung des Ringes in Kreisschwingung haben. Die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen sind bei seiner Resonanzfrequenz ist die Wirksamkeit des umgekehrt proportional den Eingangs- bzw. Aus-Keramikmaterials am besten. Bei anderen Schwin- gangskapazitäten. Die Eingangskapazität ist proporgungsformen treten Knotenpunkte auf, so daß es tional der axialen Länge H geteilt durch die Radialan dem Wandler Stellen maximaler Beanspruchung 55 abmessung W, da die Kapazität proportional der und beanspruchungsfreie Stellen gibt. Eine Spannung Fläche zwischen den Elektroden und umgekehrt tritt nur an Stellen maximaler Beanspruchung auf, proportional ihrem Abstand ist. Die Ausgangskapa- und demgemäß ist die Wirkung am besten, wenn zität ist andererseits proportional H ■ W, da sie beanspruchungsfreie Knotenpunkte vermieden wer- direkt proportional der Querschnittsfläche zwischen den. Bei der radialen Kreisschwingung werden solche 60 der Eingangs- und der Ausgangselektrode ist. Die Knoten vermieden. Ausgangsspannung des Wandlers ist auch direkt Die jeweiligen Eingangselcktroden, die die Elek- proportional dem Verhältnis von Eingangs- zu Austrodenabschnittc 21 und 23 bzw. die Elektroden- gangskapazität. Aus den erwähnten Beziehungen ist abschnitte 27 und 29 umfassen, begrenzen einen ersichtlich, daß die Ausgangsspannung auch pro-Errcgcrabschnitt für den zwischen ihnen befind- 6s · , l ·..,,,,.· · , ■ , ,
liehen Teil des Ringes. Der röhrenförmige Ring Ρ°"ϊ»°™1 ^ ^lst- ^w bcsl.mml sich jedoch semer-

wird in radialer Richtung im Bereich zwischen den seits nach der Leistung des Wandlers und ist dieser Iiingangseleklroden polarisiert, so daß das angelegte direkt proportional.

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Mit diesen Beziehungen läßt sich der Wandler das Glas gegenüber dem Keramikmaterial sehr nach dem folgenden Schema berechnen. Zunächst elastisch ist, sind die durch die Umwicklung aufwerden die erforderlichen Eingangs- und Ausgangs- tretenden Verluste minimal. Zwar kann die Resoimpedanzen bestimmt. Für eine optimale Wirksam- nanzfrequenz sich leicht verändern, aber dies kann keit soll eine leichte Fehlanpassung der Impedanzen 5 bereits beim Entwurf des Wandlers berücksichtigt sowohl im Eingang als auch im Ausgang vorliegen. werden.

Der Hauptdurchmesser des Ringes bestimmt sich Natürlich können auch andere Wandlerarten aus

durch die Frequenz, bei der er arbeiten soll. Die magneto- oder elektrostriktivem Material in dieser

Größe W wird dann so klein gewählt, wie es für Weise vorgespannt werden. Die Umwicklung soll

die Wandlerleistung gerade noch zulässig ist. Dann io dabei so ausgeführt werden, daß sie einen Druck

wählt man den Abstand zwischen den Ausgangs- in Schwingungsrichtung ausübt. Beispielsweise ist

elektroden, die Fläche zwischen den Eingangs- und der in F i g. 7 dargestellte, in Längsrichtung schwin-

Ausgangselektroden und die Größe// entsprechend gende rechteckige Block so umwickelt, daß derGlas-

der gewünschten Ausgangsspannung und den Impe- faden 41 α über seine Enden verläuft. Damit wird

danzerfordernissen. Für eine optimale Wirkung 15 der Block in Längsrichtung vorgespannt, so daß er

soll H, wie sich gezeigt hat, mindestens gleich, vor- unempfindlich gegenüber hohen Speisespannungen

zugsweise jedoch wesentlich größer als W sein. ^an den Anschlüssen 33 und 35 wird.

H ist jedoch dadurch begrenzt, daß mit zunehmen- In Fig. 4 ist ein Wandler 10a dargestellt, der

der Röhrenform des Ringes die Verluste durch ebenfalls einen piezoelektrischen Keramikring 11

Längsschwingungen, d. h. in axialer Richtung, an- 2° verwendet, der eine radiale Kreisschwingung aus-

wachsen. Als Faustregel soll H nicht größer als ein führt· Am inneren und äußeren Ringdurchmesser

Fünftel des Ringaußendurchmessers sein. sind Eingangselektroden 51 und 53 angeordnet, die

Unter bestimmten Umständen kann die an den ^mit Eingangsanschliissen 33 bzw. 35 verbunden sind. Wandler angelegte Spannung so groß sein, daß die Gegenüber den Eingangselektroden 51 und 53 bemechanische Festigkeit des Ringes 11 überschritten *5 findet sich eine Ausgangselektrode 31, die den Querwird und er bricht. Um dies zu vermeiden, kann schnitt des Ringes völlig umgibt. Die Ausgangsman den Ring 11 durch eine Umkleidung mecha- elektrode 31 ist mit einem Anschluß 37 verbunden, nisch vorspannen, die der Richtung der maximalen In dem Abschnitt des Ringes 11, der von den EinBeanspruchung entgegengesetzt ist. So kann man gangselektroden 51 und 53 umgeben ist, ist der keraeinen Glasfaden 51 um den äußeren Umfang des 30 mische Ring in seiner Dicke vollständig polarisiert, Ringes 11 wickeln. Tut man dies mit einer größeren wobei die Polarisation parallel zu dem angelegten Anzahl von Windungen, so kann man den Ring so Feld, das zwischen diesen Elektroden entsteht, verweit vorspannen, daß die Zugbeanspruchung die läuft. In dem Abschnitt zwischen der Ausgangs-Bruchgrenze nicht erreicht. Normalerweise halten elektrode 31 und den Enden der Eingangselektroden keramische und andere magnetostriktive und elektro- 35 51, 53 verläuft die Polarisation auf einem gebogenen striktive Materialien eine erheblich größere Druck- Weg längs dem Umfang des Ringes zwischen diesen spannung als Zugspannung aus. Durch die Verwen- Punkten. Die Gesamtumfangslänge des Ringes 11 dung des Glasfadens 41 kann die effektive Zug- wird nach denselben Überlegungen gewählt, wie sie beanspruchung weit erhöht werden, wobei noch eine bei der Dimensionierung nach Fig. 3 angeführt ausreichende Druckbeanspruchung zur Verfügung 40 sind, und für die Wahl der Elektrodenabstände gilt steht, die innere Verluste niedrig hält. Eine aus- das bei F i g. 2 Gesagte.

reichende Näherung für die Berechnung liegt in der Bei Anlegen von Resonanz-Eingangssignalen an Bestimmung der maximalen Zugspannung, der der die Anschlüsse 33 und 35 des Wandlers 10a werden Ring unterliegt, wenn eine bestimmte Erregerspan- radiale Kreisschwingungen und Beanspruchungen nung angelegt wird. Eine Vorspannung sollte man 45 des Keramikringes 11 zwischen den Enden der Einvorsehen, um dieser maximalen Kraft entgegen- gangselektroden und der Ausgangselektrode erzeugt, zuwirken und das Gebiet der gefährlichen Zug- wobei zwischen der Ausgangselektrode 37 und einer spannung zu vermeiden. Da Glas nicht leitet, ist der Eingangselektroden eine hochgespannte Sinuskeine zusätzliche Isolation nötig. In der Ausfüh- spannung erzeugt wird.

rungsform nach den F i g. 1 und 3 dient die Glas- 50 Man kann auch die Eingangselektroden in Form

Umwicklung auch dazu, die Leiter 13 und 15 gegen einer Reihe von im Abstand voneinander um den

die entsprechenden Elektroden zu drücken und sie Ring herum angeordneten Streifen 55 vorsehen, wie

dort zu halten, so daß sich ein sicherer Aufbau bei dem Wandler 10b in Fig. 5. In diesem Falle

ergibt. sind die Streifen jeweils abwechselnd miteinander

Das Glas soll die gleichen thermischen Ausdeh- 55 verbunden, und die Polarisation des ganzen Ringes nungseigenschaften wie der Ring haben, damit bei 11 verläuft längs des Umfanges. Zum Betrieb des verschiedenen Umgebungstemperaturen die mecha- Wandlers nach F i g. 5 ist eine Poissonsche Koppnische Vorspannung möglichst gleichbleibt. Ein ein- lung nicht erforderlich, da die Eingangspolarisation faseriger Quarzglasfaden, wie er in verschiedenen längs des Umfanges und in Umfangsrichtung der Typen erhältlich ist, ist ein zufriedenstellendes Ma- 60 Schwingungen verläuft. Dadurch wird der Wandler terial. Die Wicklung kann von einem Epoxydharz 42 mit sehr gutem Wirkungsgrad unmittelbar in Radialbedeckt sein, damit die Zwischenräume zwischen kreisschwingung angeregt. Die Ausführungen nach den einzelnen Windungen ausgefüllt sind und ein den Fig. 4 und 5 können gleichfalls mechanisch Schaden vermieden wird. Das Harz soll jedoch so vorgespannt werden, so daß sie unempfindlich gegen brüchig wie möglich sein, um den Elastizitätscigcn- 65 höhere Errcgcrsignalc sind.

schäften des Glases möglichst nahezukommen, da Fig. 6 zeigt einen Anwcnclungsfall des Wandlers es sonst die Schwingung dämpfen und dadurch den 10 zur Erzeugung einer Hochspannung für den

Wirkungsgrad des Wandlers herabsetzen könnte. Da Schirm dor Bildröhre eines IVinsehcmpfängcrs. Der

Empfangsteil 62 des Fernsehers enthält einen HF-Teil, Zwischenfrequenzverstärker, einen Gleichrichter und einen Videoverstärker zur Steuerung der Kathodenstrahlröhre 64. Der Empfangsteil 62 kann auch wie gewöhnlich einen Tonteil mit einem Laut-Sprechersystem sowie eine automatische Verstärkungsregelung und eine Synchronisier-Signaltrennstufe zur Ableitung der Horizontal- und Vertikal-Synchronisiersignale aus dem empfangenen Hochfrequenzsignal haben. Das Vertikal-Ablenksystem 66 ist an eine Ablenkspule 68 auf dem Hals der Bildröhre 64 angeschlossen, und das Horizontal-Ablenksystem 70 wird ebenfalls mittels der empfangenen Synchronisierimpulse synchronisiert.

Das Ablenksystem 70 umfaßt den üblichen Horizontal-Ablenk-Oszillator, der mit Zeilenfrequenz schwingt. Ein solcher synchronisierter Oszillator erzeugt eine Wellenform, von der der Sägezahnablenkstrom abgeleitet und der Horizontal-Ablenk-' spule 68 zugeführt wird. Dieser Kreis wird durch ao den Kondensator 80 nach Masse geschlossen.

An die Verbindungsstelle des Horizontal-Ablenksystems 70 mit der Ablenkspule 68 ist auch der Eingangsanschluß 33 des Wandlers 10 angeschlossen, dessen gemeinsamer Anschluß 35 mit Masse verbunden ist. Die dem Anschluß 33 zugeführte Spannung ist eine Impulsspannung mit Zeilenfrequenz. Die vom Wandler 10 erzeugte Spannung hat jedoch Sinusform. Der Ausgangsanschluß 37 ist mit einem Vollweg-Gleichrichter aus den Dioden 91 und 92 und dem Kondensator 92 verbunden. Über einen Trennwiderstand 94 liegt der Gleichrichter am Schirm der Bildröhre 64.

Bei dem Fernsehempfänger nach F i g. 6 kann · man vorzugsweise den Wandler 10 mit der zweiten Harmonischen der Horizontal-Ablenkfrequenz, nämlich mit der doppelten Zeilenfrequenz (2 ■ 15,75 kHz = 31,5 kHz), schwingen lassen. In diesem Falle liegen die Erregersignale weit über der höchsten hörbaren Frequenz, und der Wandler kann relativ kleine Abmessungen haben. Beispielsweise würde ein Hauptdurchmesser zwischen 32 und 45 mm ausreichend sein. Üblicherweise steht am Ausgang des Horizontal-Ablenksystems die zweite Harmonische mit einer genügend hohen Spannung zur Verfügung, die eine ausreichende Erregung des Wandlers 10 sicherstellt. Es lassen sich noch wesentlich höhere Resonanzfrequenzen benutzen, die dann noch kleinere Abmessungen des Wandlers erfordern, wobei jedoch dann Probleme bei der Plattierung oder sonstigen Anbringung der Elektroden auftreten können und Spannungsüberschläge zwischen den eng nebeneinander befindlichen Elektroden des Wandlers vorkommen können. Wenn man bedenkt, daß üblicherweise gleichgerichtete Spannungen der Größenordnung von 20 000 V und darüber an die Bildröhre gelegt werden, ist das Problem von Spannungsüberschlägen nicht zu unterschätzen. Wenn man den Wandler 10 für Resonanz mit Zeilenfrequenz (etwa 15 kHz) auslegt, so ergeben sich relativ große Abmessungen, und die mechanischen Schwingungen bei dieser Frequenz liegen noch störend im Hörbereich. Wenn der Wandler 10 so konstruiert ist, daß er bei genau einem ganzzahligen Vielfachen der Erregerfrequenz in Resonanz schwingt, so erniedrigt sich diese Resonanzfrequenz ein wenig, wenn auf der Hochspannungsseite eine Ohmsche und/oder kapazitive Last angeschlossen wird. Um diesen Belastungseffekt auszugleichen, wählt man die Resonanzfrequenz des Wandlers 10 um einige Prozent höher als die Frequenz, bei der er mechanisch schwingen soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 2 Patentansprüche- trode (37) eine Sinusspannung der Frequenz der ratemansprucne. Radialkreisschwingung erzeugt, die zur Erzeu-

1. Elektromechanischer Hochspannungserzeu- , gung der Hochspannung für die Bildröhre verger mit einem ringförmigen Körper aus piezo- wendbar ist.

elektrischem Material, der zur Ausführung von 5

Radialkreisschwingungen ausgebildet ist, mit —-——

mindestens zwei Elektroden an Innen- und .

Außenseite des ringförmigen Körpers, d a d u.r c h ·,.''.

gekennzeichnet, daß eine dritte Elektrode Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-

(37) auf dem Körper (11) angebracht ist, die io erzeuger mit einem ringförmigen Körper aus piezo-

einen im wesentlichen gleichen Abstand von den elektrischem Material, der zur Ausführung von

beiden anderen Elektroden (33, 35; 13, 15) be- Radialkreisschwingungen ausgebildet ist, mit min-

sitzt, und daß der Querschnitt des Körpers (11) destens zwei Elektroden an Innen- und Außenseite

in axialer Länge eine größere Ausdehnung be- des ringförmigen Körpers.

sitzt als in radialer Dicke. »5 Kreisförmige Körper aus piezoelektrischem Ma-

2. Hochspannungserzeuger nach Anspruch 1, terial, die Schwingungen ausführen können, sind dadurch gekennzeichnet, daß die Schwing- bekannt. Derartige Körper dienten bisher vorresonanz des Körpers (11) im wesentlichen einer wiegend als Resonanzkreise zur Erzeugung von Frequenz der durch den Hochspannungserzeuger Schwingungen, die eine sehr stabile Frequenz auferzeugten Signale entspricht. a° weisen.

3. Hochspannungserzeuger nach Anspruch 1 So ist in der deutschen Auslegeschrift 1 192 705 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß der Körper ein piezoelektrischer kreisförmiger Biegeschwinger (11) mit einem versteifenden Material (41, 41a) offenbart, der mit 2n + 2 Paar Elektroden an Innenumkleidet ist. und Außenseiten des Ringes ausgestaltet ist (n = 1,

4. Hochspannungserzeuger nach Anspruch 3, «5 2, 3 ...), die mit Wechselspannungsquellen verbundadurch gekennzeichnet, daß das versteifende den werden können, um den Körper in eine Biege-Material (41, 41a) aus Glasfasern mit im we- schwingung zu versetzen.

sentlichen gleicher Wärmedehnung wie das In der deutschen Auslegeschrift 1 144 793 ist ein

Körpermaterial besteht. piezoelektrischer Radialschwinger offenbart, der

5. Hochspannungserzeuger nach Ansprüchen 1 3" Elektroden als In + 1 (n = 1, 2 .. .) Kreisringe auf bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste der Ober- und Unterseite des Körpers besitzt.
Elektrode (33) aus einem durchgehenden leiten- Die deutsche Auslegeschrift 1 121 134 offenbart den Belag auf einem Teil der Innenseite des einen Dickenschwinger, bei dem die Elektroden Körpers (11) und die zweite Elektrode (35) aus jeweils die Ober- und Unterseite einer Hälfte des einem durchgehenden leitenden Belag auf der 35 kreisförmigen Schwingquarzes bedeckten.
Außenseite des Körpers (11) besteht, der dem Der piezoelektrische Resonator nach der USA.-ersten Belag gegenüberliegt. Patentschrift 1 809 624 hat Ringform und besteht

6. Hochspannungserzeuger nach Ansprüchen 1 aus sechs Einzelstücken, während die Elektroden bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und aus einem massiven Innenteil 5, auf den der piezozweite Elektrode (13, 15) aus ersten (27, 21) 4° elektrische Ring aufgesteckt ist, und weiter aus und zweiten (29, 23) Abschnitten besteht und einem dicken Rohrteil 6 bestehen, der den Quarzring daß sich der erste Abschnitt (27) der ersten umgibt. Als weitere Möglichkeit des Anschlusses Elektrode (13) und der zweite Abschnitt (23) der von Elektroden sind zwei Stäbe 7, 8 gezeigt, die sich zweiten Elektrode (15) wie auch der zweite Ab- in einem Abstand gegenüberliegen, wobei der Quarzschnitt (29) der ersten Elektrode (13) und der 45 ring einmal durch diesen Abstand geführt ist.

erste Abschnitt (21) der zweiten Elektrode (15) Die durch diesen Stand der Technik offenbarten

auf der Innen- bzw. Außenseite des Körpers (11) Einrichtungen sind nur zur Erzeugung einer stabilen

gegenüberliegend angeordnet sind. Signalfrequenz geeignet, wobei der Schwingquarz

7. Hochspannungserzeuger nach Ansprüchen 1 durch- einen elektrischen Schwingkreis hoher Güte bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und 5° darstellbar ist.

zweite Elektrode aus jeweils mindestens drei um Es sind ferner auch Hochspannungserzeuger beden Ring (11) herumgreifenden Teilen (55) be- kannt, die einen Hochspannungstransformator aufsteht und daß diese Teile der beiden Elektroden weisen, bei denen ein niedergespanntes Speisesignal kammartig mit gegenseitigem Abstand anein- zur Erzeugung eines wesentlich höher gespannten anderliegen. 55 Hochspannungssignals mit verringerter Stromstärke

8. Hochspannungserzeuger nach Ansprüchen 1 dient. Beispielsweise ist es bei einem Fernsehbis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die An- empfänger üblich, einen Transformator mit den Schlüsse an den Elektroden aus nachgiebigem, Horizontal-Ablenksignalen zu speisen, um eine leitendem Material bestehen und den Körper Wechselspannung zu erzeugen, die nach Gleich-(11) tragen können. 6o richtung eine Spannung von 20 000 V oder mehr

9. Hochspannungserzeuger nach Ansprüchen 1 als Schwingspannung für die Kathodenstrahlröhre bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zufüh- ergibt. Eine derartige Hochspannung setzt einen rung von Energiesignalen einer Fernsehkipp- teuren Transformator besonderer Konstruktion vorschaltung an die erste und zweite Elektrode (33, aus, damit Spannungszusammenbrüche oder Funken-35) der Körper zu Radialkreisschwingungen auf 65 Überschläge vermieden werden. Die notwendige der Grundfrequenz oder einer Oberwelle der Hochspannungsisolation altert und begrenzt die Kippfrequenz angeregt wird und dabei zwischen Lebensdauer der Anordnung.

der zweiten Elektrode (35) und der dritten Elek- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochspan-