DE2119892C3 - Piezoelektrischer Wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Wandler, bei dem On Antriebsglied, beispielsweise eine Membran, über ein Kopplungsglied mit einem einseitig eingespannten piezoelektrischen Wandlerelement verbunden ist, das als aus mehreren Platten bestehender Bieger mit mindestens einer Zwischenelektrode ausgeführt ist

Bei derartigen piezoelektrischen Wandlern ist die Kopplung zwischen Antriebsglied und Wandlerelement problematisch.

Bei einer bekannten Ausführung (V ο r b r ο d t, H.: »Herzschallmikrofon HM-61 und Arterienpulsabnehmer AP-1«, medizintechnik 3 (1963), H. 4, S. 118, Sp. 7\ ist auf dem frei schwingenden Teil des Wandlerelementes ein Stück Schwammgummi als Kopplungsglied aufgeklebt Das Wandlerelement besteht aus zwei aufeinandergeklebten Seignettesalzkristallplättchen mit zwei äußeren und einer mittleren Elektrode in Form von Aluminiumfolien. Der Schwammgummi stellt einen »akustischen Tiefpaß« dar, so daß der Wandler nur für einen Frequenzbereich unterhalb 200 Hz einsetzbar ist Bei Austausch des Schwammgummis gegen einen härteren Werkstoff würde infolge der relativ großen Flächenverbindung zwischen Kopplungsglied und Wandlerelement ein unerwünschtes Biegemoment auftreten, das den angestrebten piezoelektrischen Effekt schwächt beziehungsweise aufhebt

Ähnlich ist eine andere bekannte Lösung (US-PS 27 73 942), bei der die Kopplung zwischen piezoelektrischem Wandlerelement und Membran mittels separater Winkelstücke erfolgt, die mit einer Winkelfläche am Wandlerelement und mit einem Winkelende an der Membran befestigt sind. Auf Grund dieser Befestigung und der anscheinend starren Ausführung der V/inkel besteht gleichfalls die Gefahr, daß ein unerwünschtes Biegemoment auftreten kann, das den piezoelektrischen Effekt schwächt. Hinzu kommt noch, daß die Winkelstücke gesondert gefertigt und in einem zusätzlichen Arbeitsgang an dem Wandlerelement befestigt werden müssen.

Es ist auch eine magnetische Kopplung für piezoelektrische Wandlersysteme bekannt (DE-AS 10 92 957), bei der das Antriebsglied und das piezoelektrische Wandlerelement mit jeweils einem Dauermagneten versehen ist, die sich unter Wahrung eines Luftspaltes mit gleichnamigen Polen gegenüberliegen. Es besteht hier infolge der zusätzlichen Masse des Magneten erhöhte

ίο Bruchgefahr für das Wandlerelement, außerdem ist die Lösung an sich verhältnismäßig aufwendig und erfordert zur Einhaltung der zulässigen Luftspalttoleranzen einen entsprechenden Justieraufwand bei der Montage. Bei einer weiteren bekannten Ausführung (DE-AS

is 1167 550) 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 Kopplungsglied mechanisch vorgespannt sein. Infolgedessen erhöht sich der Justieraufwand, und bei größeren Belastungen besteht Bruchgefahr an der Einspannungsstcllc. Der Steg selbst stellt ein zusätzliches Montageteil dar und vergrößert die Schwingungsmasse.

Bei anderen bekannten Kopplungsgliedern in Form von Bügeln (DE-PS 1120 725) oder Platten (DE-PS 11 03 608 und 10 67 232), bestehen analoge Nachteile, darüber hinaus sind diese beiden Lösungen speziell für Tonabnehmer 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 piezoelektrischem 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 .«ich, 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 Zwischenelektrode 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 Klebers existiert bei der Kopplung kein Toleranzproblem mehr, mechanische Vorspannung und Justierarbeiten entfallen. Außerdem ist damit die Gestaltung des Antriebsgliedes unabhängig bezüglich Isolationsfragen.

Die Zwischenelektrode ist eine biegesteife Metallfolie, zum Beispiel eine entsprechende Kupferfolie,

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausföhrungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt eine schematisierte Ansicht eines piezoelektrischen Wandlers.

Als Antriebsglied dient eine Membran t. Das

piezoelektrische Wandlerelement 3 besteht aus zwei Platten 6; 7, zwei Außenelektroden sowie eine Zwischenelektrode 2 und ist mittels der 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,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche;

   J, Piezoelektrischer Wandler, bei dem ein Antriebsglied, beispielsweise eine Membran, über ein Kopplungsglied mit einem einseitig eingespannten stabförpiigen piezoelektrischen Wandllerelement verbunden ist, daß als aus mehreren Platten bestehender Bieger mit mindestens einer Zwischenelektrode ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Kopplungsglied eine zu diesem Zweck auf der freischwingenden Stirnseite des Wandlerelementes verlängerte, abgewinkelt herausgeführte Zwischenelektrode dient
2. 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. 3. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1 und

   2, dadurch gekennzeichnet, daß das verjüngte Ende der Zwischenelektrode an dem Antriebsgüed mittels einer Kleberperle befestigt ist
4. 4. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1 und

   3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode eine biegesteife Metallfolie ist