DE2119892A1

DE2119892A1 - Piezoelektrischer Wandler

Info

Publication number: DE2119892A1
Application number: DE19712119892
Authority: DE
Inventors: Helmut χ 1170 Berlin Vorbrodt
Original assignee: Institut für Nachrichtentechnik, χ 1160 Berlin
Priority date: 1971-04-23
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1972-11-09
Also published as: DE2119892B2; DE2119892C3

Description

Piezoelektrischer Wandler Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Wandler, bei dem ein Antriebsglied, beispielsweise eine Membran, über ein Kopplungsglied mit einem einseitig eingespannten piezoelektrisohen Wandlerelement verbunden ist, das als aus mehreren Platten bestehender Bieger mit mindestens einer Zwisohenelektrode ausgeführt ist.
Bei derartigen piezoelektrisohen Wandlern ist die Kopplung zwischen Antriebsglied und Wandlerelement problematisch.
Bei einer bekannten Ausführung (Vorbrodt, H.: "Herzvohallmikrofon HM-61 und Arterienpulsabnenmer AP-1", medizintechnik 3 (1963), H. 4, S. 118, Sp. 2) ist auf dem frei schwingenden Teil des Wandlerelementes ein Stück Sohwammgummi als Kopplungsglied aufgeklebt. Das Wandlerelement besteht aus zwei aufeinandergeklebten Seignettesalzkristallplättchen mit zwei äußeren und einer mittleren Elektrode in Porm von Aluminiumfolien. Der sohwammgummi stellt einen "akustischen Tiefpaß" dar, so daß der Wandler nur für einen Frequenzbereich unterhalb 200 Hz einsetzbar ist. Bei Austausch des Sohwammgummis gegen einen härteren Werkstoff würde infolge der relativ großen Flächenverbindung zwischen Kopplungglied und Wandlerelement ein unerwünsohtes Biegemoment auftreten, das den angestrebten piezoelektrischen Effekt achwächt beziehungsweise aufhebt.
Es ist auoh eine magnetische Kupplung fiir piezoelektrisohe Wandlersysteme bekannt ( BRD-AS 1 092 957, K1. 21a2/8), bei der das Antriebsglied und das piezoelektrische Wandlerelement mit jeweils einem Dauermagneten versehen ist, die sloh unter Wahrung eines Luftspaltes mit gleichnamigen Polen gegenüberliegen. Es besteht hier infolge der zusätzlichen Masse des Magneten erhöhte Bruchgefahr für das Wandlerelement, außerdem ist die Lösung an sich verhältnismäßig aufwendig und erfordert zur Einhaltung der zulässigen Lufftspalftoleranzen einen entsprechenden Justieraufwand bei der Montage.
Bei einer weiteren bekannten Ausführung (BRD-AS 1 167 550, Kl. 42g/5.02) ist das Kopplungsglied ein in sich starr ausgebildeter dreieckförmiger Steg, der in einem Punkt am freien Ende des Wandlerelementes anliegt. Damit immer die KopPlung gewährleistet ist, muß das Wandlerelement gegenüber dem Kopplungslied mechanisch vorgespannt sein. Infolgedessen erhöht sich der Justieraufwand, und bei größeren Belastungen besteht Bruohgefahr an der Einspannungsstelle. Der Steg selbst stellt ein zusätzliches Montageteil dar und vergrößert die S¢hwingungsmasse.
Bei anderen bekannten Kopplungsgliedern in Form von Bügeln (BRD-PS 1 l2O725, Kl. 42g/5.02) oder Platten (BRD-PS 1 103 608 und 1 o67 232, Kl. 42g/5.02) bestehen analoge Nachteile, darüber hinaus sind diese beiden Lösungen speziell für Uonabnehmer gedacht.
Zweck der Erfindung ist die Vergrößerung der Funktionssicherheit, der Lebensdauer und des Einsatzbereiches sowie die Vereinfachung der Fertigung piezoelektrischer Wandler mit einseitig eingespannten stabförmigen piezoelektrischen Wandlerelementen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kopplung zwischen Antriebsglied und piezoelektrisohem Wandlerelement, das als aus mehreren Platten bestehender Bieger mit mindestens einer zwischenelektrode ausgeführt ist, so zu gestalten, daß sie massearm, starr, ohne Vorspannung und ungedämpft erfolgt, ohne daß der Frequenzbereich auf Grund der Art der Kopplung eingeengt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Kopplungsglied eine zu diesem Zweck auf der freischwingenden Stirnseite des Wandlerelementes verlängerte, abgewinkelt herausgeführte Zwischenelektrode dient. Diese Zwischenelektrode ist sowieso bereits vorhanden. in einfacher Weise wird in einem Arbeitsgang auf der einen Seite wie bisher die Zwischenelektrode für den elektrischen Anschluß verlängert herausgeführt und nun auch auf der anderen Seite für die mechanische Ankopplung. Der Fertigungsaufwand hat sich, abgesehen von der vernachlässigbaren Materialmenge, in keiner Weise erhöht. Eine automatische und einfache Fertigungstechnologie wird so ermöglicht.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist die herausgeführte Zwisohenelektrode an ihrem dem Antriebsglied zugewandten Ende in der Breite verjüngt, wobei dieses Ende einen kleinen Abstand zum Antriebsglied hat.
Das verjüngte Ende der Zwischenelektrode ist an dem Antriebsglied mittels eines Klebers befestigt. Infolge des kleinen Abstandes und der Befestigung mittels eines den Abstand überbrückenden SLlebers existiert bei der Kopplung kein Toleranzproblem mehr, mechanische Vorspannung und Justierarbeiten entfallen. Außerdem ist damit die Gestaltung des Antriebsgliedes unabhängig bezüglich Isolaeionsfragen, Die tlittelelektrode ist eine biegesteife Metallfolie, zum Beispiel eine entsprechende Kupferfolie.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine sohematisierte Ansicht eines piezoelektrischen Wandlers.
Als Antriebsglied dient eine Membran 1. Das piezoelektrische Wandlerelement 3 besteht aus zwei Platten 6; 7 und ist mittels einer rechtwinklig abgewinkelten Zwischenelektrode 2 und einer Kleberperle 5 mit der Membran 1 verbunden. Das andere Ende des Wandlerelementes 3 befindet sich in einer Einspannung 4.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 = Membran 2 = zwischenelektrode 3 = Wandlerelement 4 = Einspannung 5 = Kleberperle 6; 7 = Platten

Claims

Patentansprüche: 1»Piezoelektrischer Wandler, bei dem ein Antriebsglied, beispielsweise eine Membran, über ein Kopplungsglied mit einem einseitig eingeSpannten stabförmigen piezoelektrischen Wandlerelement verbunden ist, das als aus mehreren Platten bestehender Bieger mit mindestens einer Zwisohenelektrode aus geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Kopplungsglied eine zu diesem Zweck auf der freischwingenden Stirnseite des Wandlerelementes verlängerte, abgewinkelt herausgeführte Zwischenelektrode dient.
2. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die herausgeführte Zwischenelektrode an ihrem dem Antriebsglied zugewandten Ende in der Breite verjüngt ist und dieses Ende einen kleinen Abstand zum Antriebsglied hat.
3. Piezoelektrischer Wandler naoh Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verJüngte Ende der Zwischenelektrode an dem Antriebsglied mittels einer Kleberperle befestigt ist.
4. Piezoelektrischer Wandler naoh Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode eine biegesteife Metallfolie ist.

L e e r s e i t e