DE2259368A1 - Mechanisch-elektrische umwandlungsvorrichtung - Google Patents

Mechanisch-elektrische umwandlungsvorrichtung

Info

Publication number
DE2259368A1
DE2259368A1 DE2259368A DE2259368A DE2259368A1 DE 2259368 A1 DE2259368 A1 DE 2259368A1 DE 2259368 A DE2259368 A DE 2259368A DE 2259368 A DE2259368 A DE 2259368A DE 2259368 A1 DE2259368 A1 DE 2259368A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
elastomer
mechanical
electrical
parts
converter device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2259368A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2259368C3 (de
DE2259368B2 (de
Inventor
Kiyotoshi Yo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rion Co Ltd
Original Assignee
Rion Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rion Co Ltd filed Critical Rion Co Ltd
Publication of DE2259368A1 publication Critical patent/DE2259368A1/de
Publication of DE2259368B2 publication Critical patent/DE2259368B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2259368C3 publication Critical patent/DE2259368C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/005—Measuring force or stress, in general by electrical means and not provided for in G01L1/06 - G01L1/22
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857—Macromolecular compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H04R17/04—Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus
    • H04R17/08—Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus signals being recorded or played back by vibration of a stylus in two orthogonal directions simultaneously
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S310/00—Electrical generator or motor structure
    • Y10S310/80—Piezoelectric polymers, e.g. PVDF

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

DR. ING. 15. HOFFMANN · DIPL·. ING, W. EITLE · BR. KI5R. NAT. K. HOFFMANN
PATENTANWÄLTE ■ .'
D.8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087 L L 0 \3 s5 D
23 087/90 .
Rion Kabushiki Kaisha, Kokubunji, Tokyo/Japan
Me chanis ch-e lekt ri s ehe ümwaiidlungs vorri chtung
Die Erfindung betrifft eine mechanisch-elektrische Umwandlungsvorrichtung, in der ein im wesentlichen aus einem Elastomer bestehendes elektrostriktives Material verwendet ist, insbesondere eine Vorrichtung zum Umwandeln einer mechanischen Kraft, z.B. einer Schall« oder mechanischen Schwingung in elektrische. Energie und umgekehrt.
Außer Einkristall-Rochellesalz, Quarz, Bleizirkonattitanat-Porzellanen etc. sind speziell als piezoelektrisches Material zubereitete synthetische hochmolekulare Verbindungen entdeckt worden, die in Form von Schichten, z.B. aus PoIy-
-2-
3 0 9 8 25/1022
vinylidenfluoriden, Polyvinylchloriden, Polykarbonaten, 11-Nylon etc. Verwendung finden. Es ist durchaus bekannt, daß Schichten aus diesen hochmolekularen Verbindungen dadurch ziemlich hohe piezoelektrische Eigenschaften erwerben können, daß eine solche bei einer dem Erweichungspunkt nahen Temperatur gehaltene Schicht gedehnt wird, eine Gleichstromspannung in Richtung der Dicke der Schicht an letztere angelegt und die Temperatur der Schicht erhöht wird, während die Gleichstromspannung angelegt bleibt. Dann läßt man die Schicht auf Zimmertemperatur abkühlen, wonach die Spannung von der Schicht abgenommen wird. Es heißt, daß diese Verbesserung der piezoelektrischen Eigenschaft der hochmolekularen Schichten sowohl zur durch die Umordnung der Dipole aufgrund des Polarisations effektes bewirkten spontanen Polarisation als auch zur Elektrostriktion der Schichten beiträgt.
Andererseits ist bis jetzt die sportane Polarisation in gummiähnlicheη Materialien oder Elastomeren schwierig zu erreichen, obwohl die Tatsache, daß die Elektrostriktion in Elastomeren auftritt, eine seit langem festgestellte Erscheinung ist. Das rührt daher, daß solche Materialien aus hochmolekularen Verbindungen gebildete Brückenbindungen enthalten, wodurch die Mikrobrownsche Bewegung bewirkt wird. Daher überwiegt zur Zeit die Überlegung, daß eine Ausstattung der Elastomere mit der piezoelektrischen Eigenschaft nicht zu erwarten ist,
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine neue verbesserte Umwandlervorrichtung unter Verwendung eines elektristriktiven Materials vorzusehen, das im wesentlichen aus einem mechanische in elektrische Energie hochwirksam umwandelnden Elastomer besteht.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine neuartige mechanoelektrische Umwandlervorrichtung vorzusehen, die eine hohe Flexibilität in bezug auf Form und Größe für jede gewünschte Leistung aufweist.
309825/ 1022
Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch ein aus einem vulkanisierten Elastomer hergestelltes Element zum Umwandeln mechanischer in elektrische Energie, dem eine vorbestimmte Menge eines elektrisch leitenden Materials beigemischt ist, und eine Einrichtung zum Anlegen einer Gleichstromvorspannung an das Umwandlerelement.
Die Eleastomere können vorzugsweise aus der Gruppe bestehen, die Chloropren-Gummi, Nitril-Gummi, Isopren-Gummi, chlorsulfonierte Polyäthylen-Elastomere und Fluorelastomere mit polaren Substituenten in den Seitenketten enthält. Es kommt Jedoch auch ein Butadien-Elastomer in Frage, das keine polaren Substituenten in den Seitenketten enthält.
Es ist vorteilhaft, das elektrisch leitende Material des Füllmittels aus der Ruß und Graphit enthaltenden Gruppe zu wählen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße mechanoelektrische Umwandlervorrichtung mit elektrischer Schaltung,
Fig. 2 ist eine Fig. 1 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 3 ist ein eine Anwendungsform der Erfindung darstellendes Blocks chaltbild.
309825/1022
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß bestimmte Elastomere bei Vermischung mit geeigneten elektrisch leitenden Füllmitteln die bekannten elektrostrlktiven und pie*· zoelektrischen Eigenschaften zeigen, solange eine Gleichstromvorspannung an sie angelegt 1st. Vulkanisierte Elastomermaterialien weisen die Elektrostriktion auf, und zwar in Abhängigkeit sowohl von den Füllmitteln wie z.B. Verstärkungsmittel und alterungsbeständige Mittel (aging resisters) als auch vom Misch- und Knetverfahren.
Es ist festgestellt worden, daß ein aus elektrisch leitendem Material, wie z.B. Ruß bestehendes Füllmittel die elektrostriktiv© Eigenschaft des vulkanisierten Elastomers stark erhöht. Insbesondere nach Vermischung von Elastomeren* die polare Substituenten in ihren Seitenketten enthalten, äs.S. Chloro* pren-Oummi, chlorsulfoniertem Polyäthylen-Elastomer, Polylsopren-Oummi und Fluorelastomeren, mit Kanalruß und Vulkanisieren derselben können sie nach dieser Behandlung elektrostriktive
-ζ
Konstanten bis zu einem Wert von 10 C.G.S. in E.S.E, aufweisen. Bei Einsetzen in ein elektrisches Gleichstromfeld in einer Höhe von 300 Volt pro Zentimeter der Dicke des Materials weisen die vulkanisierten Elastomere die piezoelektrische Eigenschaft auf, z.B. sind ihre piezoelektrischen Konstanten d.j'ln der Größenordnung von 10~^ C.G.S. in E.S.E, gemessen worden. Diese Zahl ist im wesentlichen identisch mit dem Wert der piezoelektrischen Konstanten von Bleizirkonat-Porzellanen. Eine "g"-Konstante (krf&^/E J^1) für die Spannungeempfindlichkeit weist eine Größenordnung von 0,5 Volt pro Gramm-Zentimeter auf. Das heißt, daß eine Kraft von 1 Dyn pro Quadratzentimeter in einen elektrischen Ausgang von 0.5 χ IQ"-5 Volt verwandelt wird. Das bedeutet, daß aus oben beschriebenen Elastomer-Materialien hergestellte Mikrophone zum unmittelbaren Aufnehmen eines Schalldruckes eine für praktische Zwecke ausreichende Empfindlichkeit von -66 dB aufweisen.
309825/1022
Es ist außerdem festgestellt worden, daß die vorliegende Erfindung auch dahingehend wirksam ist, daß, wie nachstehend beschrieben, einigen Elastomeren ohne polare Substltuenten in den Seitenketten hohe elektrostriktive und piezoelektrische Eigenschaften verliehen werden können.
Beispiel I
100 Teile eines Chloroprengummis des W-Typs, 4 Magnesiumoxid/ (MgO) -Teile, 1 Teil Stearinsäure und 35 Teile Kanalruß wurden gründlich vermischt und dann 30 Minuten lang bei einer Temperatur von. 1500C vulkanisiert. Die gemessene dielektrische Konstante des vulkanisierten Elastomeren betrug 90 und die elektrostriktive Konstante 10- 'C.G.S. in E.S.E.
Zu Vergleichszwecken wurden die gleichen Ausgangsmaterialien in den "gleichen Mengen wie oben beschrieben angewendet, wobei Kanalruß weggelassen und der obige Vorgang wiederholt wurde. Die sich ergebende dielektrische und elektrostriktive
-7 Konstante zeitigte jeweils gemessene Werte von 11 und 10 ' C.G.S. in E.S.E.
Beispiel II
100 Teile eines Nitrilgummis mit 30 % Nitril - erhältlich unter dem Warenzeichen Nycar DN 302 -, 5 Teile Zinkoxyd (ZnO), 1 Teil Stearinsäure, 1,5 Teile Dibenzo-thiazol-disulfid, und 40 Teile Ofenruß wurden innig vermischt und bei 1500C 20 Minuten lang vulkanisiert. Die Meßergebnisse -zeigten eine dielektrische Konstante von 52 und eine elektrostriktive Konstante von 10 CG.S. in E.S.E.; wurde Ofenruß bei dem oben beschriebenen Verfahren weggelassen, ergab sich eine dielektrische Konstante
_o
von 8 und eine elektrostriktive Konstante von 10~ C.G.S. in E.S.E.
-6-
309825/10 22
Niltrilgummiarten sind ansich Chloropren-Gummiarten in bezug auf Elektrostriktion unterlegen, jedoch wird durch einen Austausch des Ofenrußes durch Kanalruß die Elektrostriktion verbessert. Zum Beispiel ergaben sich die gleichen Resultate wie sie oben angegeben wurden, bei 20 Gewichtsteilen Kanalruß.
Beispiel III
100 Teile eines Isopren-Elastomers, 5 Teile Zinkoxid (ZnO), 3 Teile Stearinsäure, 2,5 Teile Schwefel, 1 Teil Dibenzothiazolyl-disulfid, 0,2 Teile Tetraraethyl-thiuram-disulfid und 20 Teile Kanalruß wurden völlig vermischt und 15 Minuten lang bei 16O°C vulkanisiert. Das Produkt wurde gemessen und ergab eine dielektrische Konstante von 80 und eine elektrostriktive Konstante von 2,3 χ 10 C.G.S. in E.S.E.
Wie bei Beispiel I wurden die gleichen Materialien in gleichen Mengen wie oben beschrieben angewendet, jedoch der Kanalruß weggelassen und der obige Vorgang wiederholt. Die Meßergebnisse zeigten für die dielektrische Konstante und die elektrostriktive Konstante jeweils die folgenden Werte: 2.8 und 2.6 χ 10~8 C.G.S. in E.S.E.
Beispiel IV
100 Teile eines Kopolymers aus Propylen-Hexafluorid und Vinylidenfluorid, einer Art Fluorelastomer, 15 Teile Magnesiumoxid (MgO), 3 Teile N,N*-dicinnanyliden - 1.6 Hexan-diamin und 5 Teile Kanalruß wurden vöBLg vermischt und dann 30 Minuten lang bei 150°C vulkanisiert. Die resultierende dielektrische Konstante und elektrostriktive Konstante wies jeweils einen
3 0 9 8 2 5/1022
Wert von 55 und 4.0 χ 10 C.G.S, in E.S.E, auf. Weiterhin waren die Produkte hochwiderstandsfähig gegen Öl, chemische Einwirkungen und Wetter, so daß sie bei hohen Temperaturen wie 2500C Verwendung finden konnten.
Der oben beschriebene Vorgang wurde mit den gleichen Materialien, jedoch unter Weglassung von Kanalruß, wiederholt und ergab dabei eine dielektrische Konstante von 9,5 lind ei-" nen elektrostriktiven Modulus von 5 χ 10 C.G,S. in E.S.E.
Beispiel V
Aus 100 Teilen chlorsulfoniertem Polyäthylen-Elastomer, 10 Teilen Magnesiumoxid (MgO), 2 Teilen Dipenta-methylenthiuram-tetrasulfid, 10 Teilen Dioctyl-Phthalat und 15 Teilen Kanalruß wurde ein inniges Gemisch hergestellt, welches anschließend 50 Minuten lang bei 1500C vulkanisiert wurde.
Das Meßergebnis zeigte eine dielektrische Konstante von 85 und eine elektrostriktive Konstante von 1O~ CG4S. in E.S.E. Das Produkt konnte fortgesetzt bei 1500C verwendet werden und erwies sich als chemisch widerstandsfähig.
Der obige Vorgang wurde unter Weglassung von Kanalruß und Dioctyl-Phthalat wiederholt und ergab eine dielektrische Konstante von 5.6 und eine elektrostriktive Konstante von 6 χ 10 C.G.S. inE.S.E.
Beispiel VI
Es wurden 100 Teile eines Butadiengummis eines hohen Trans-Typs (der keine polaren Substituenten in den Seitenketten aufweist), 5 Teile Zinkoxid .(ZnO), 2 Teile Stearin-
30 9 825/1022
8 · · · 7259368
säure, 5 Teile Tetra-methyl^thiuram^diisuj.fl.d VW(IiO feile. Kanalruß verwendet, pie Vulkanisierung wurde l| f4inyt#n lang bei l6o°C durchgeführt, D,ie gemessenen Werte ..de*? ■■$!« elektrischen Konstanten und der elektrestriktiven
_ß ■■■■■■
ten ergaben 54 und 5 χ 10 CG.S. in E,3Sf
Als Kanalruß weggelassen wurde, ergaben sieh qhende Werte von 14 und 1.2 x 10*^ C.Q.S, in l,§tIf
Bei den obigen Beispielen wurden die die elektrostatische Konstante jeweils in elnep elikfc|»|ge|ien, Feld von 300 Volt pro gentime|er
Zur Ausführung der vorliegenden grfindung Sind di§ den Elastomere verwendbar? phloropren-?ilumniiapti#nf arten, Isopren-Gummis f fluor-^Elasto,ra.ere, äthylen-Elastomere, Butadien^öummiarte.nf dieser Elastomere können QhloroprengWffliUig wni WitrilpiPii§ hohem Nitrilgehalt sein. Von den Fluor-Siasl?§ffl§P©n IiI §ln Kopolymer aus Propylen^Hexafluorid und Vinyli-dgn-fl-uopld teilhaft zu verwenden und die ButadienHCfumiiiiftrten zugsweise hohe Trans-Typen,
Die beizufügende Rußmenge h&ngt sowohl VQU <&§f ftu0» alg auch von der Elastomerart ab. Es hat ßich herai|pgegfce|.||# daß eine Höchstmenge des Rußes nicht eine tiöe,h§t;gPeng§ ten sollte, über der das zugeordnete Elastomer nftPtl dgp nisierung leitend wird# d.h. einen
10' Megohm-Zentimeter oder weniger aufweistr der Ruß kann dem zugeordneten Elastomer in einer Wengi bis 40 Teilen je 100 Gewichtsteile des werden. Wie oben bei Beispiel JI besehriepenf £§t? K§M8rl¥U§ Ofenruß überlegen. Das hei§t, daß Wit einer
309825/ 1022
Kanalruß als Ofenruß gleiche Resultate erzielt werden.
Es wurde auch herausgefunden, daß der Wert der dem elektrostriktiven Element angelegten Gleichstromspannung vorzugsweise ausreicht, um ein elektrisches Feld aufzubauen, dessen Stärke zwischen 10 zu 10 χ 10^ Volt pro Zentimeter der Dicke des Elements liegt.
Anschließend wird Bezug auf die Zeichnung genommen, in der in Pig. 1 eine erfindungsgemäß konstruierte mechano-elektrische Umwandlervorrichtung gezeigt ist, mit der eine Impulsbewegung, z.B. ein Aufprall oder ein mechanischer Druck in entsprechende elektrische Energie umgewandelt wird. Die Anordnung zeigt ein aus einem elektrostriktiven Elastomer, wie es oben in Verbindung mit den Beispielen beschrieben wurde, hergestelltes scheibenförmiges Umwandlerelement 10, eine Heizelektrode 12 aus metallischem Material, wie z.B. Messing, die sich in gleicher Richtung wie die Scheibe erstreckt und auf einer der entgegengesetzten Flächen derselben angeordnet ist, und einen elektrisch isolierenden Block 14, der sowohl die Seitenfläche des Elements 10 und der mit ihm verbundenen Elektrode 12 als auch die freie Fläche der letzteren umfaßt und berührt und nur die Mitte der freien Elektrodenfläche freiläßt, an der eine Ausgangselektrode 16 angeordnet ist. Die Oberfläche der auf diese Weise gebildeten Anordnung ist mit Ausnahme des freien Flächenbereichs gänzlich mit einer metallischen Schutzschicht 18 bedeckt. Ein z.B. aus einem geschäumten Urethan hergestelltes Dämpfungselement 20 ist über der metallischen Schutzschicht 18 an der anderen Fläche des Umwandlerelements 10 angebracht. Die Ausgangselektrode 16 und die metallische Schutzschicht 18 sind mit einem Paar Ausgangsklemmen 22 verbunden.
-10-
309825/1022
Zum Anlegen einer Gleichstromvorspannung an das Umwandlerelement 10 ist eine Gleichstromquelle 24 über einenWiderstand 26 mit der Ausgangselektrode 16 und der metallischen Schutzschicht 20 verbunden.
Wenn diese Anordnung vorgesehen ist, kann ein Druck auf das Dämpfungselement 20 in Richtung des in Pig. I gezeigten Pfeiles A ausgeübt werden. Dadurch wird ein entsprechender Wechselstromausgang an den Ausgangsklemmen 22 erzeugt.
Mit einem Umwandlerelement 10, das in einer Dicke von 2 Millimetern aus dem elektrostriktiven Elastomer des Beispiels V hergestellt und an das eine Vorspannung von 18 Volt angelegt ist, kann die Umwandlervorrichtung gemäß Pig. I einen Ausgang von 50 Millivolt erzeugen, wenn eine (nicht gezeigte) Eisenkugel mit einem Gewicht von 12 Gramm auf das Dämpfungselement fällt. Es ist zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung einen haltbaren Stoßmesser von hoher Empfindlichkeit vorsieht, weil das verwendete Elastomer weich genug ist, um die mechanische Impedanz auf einen äußerst geringen Wert zu verringern, wobei das selbst als Fühlelement dienende Elastomer sich Bewegungen mechanischer Systeme gegenüber, z.B. bei einem Aufprall, sehr zäh verhält.
In Fig. 2 ist eine für eine Vorrichtung zur Aufnahme von Schwingungen verwendete Abwandlung der vorliegenden Erfindung gezeigt, in der ein zweiteiliges Gehäuse 30 ein scheibenförmiges Umwandlerelement 32 enthält. Dieses besteht aus einem erfindungsgemäß hergestellten elektrostriktiven Material, das an einer seiner beiden entgegengesetzten Seiten mit der Innenwand des Gehäuses 30 durch eine dünne metallische Elektrode und ein Gewicht 36 verbunden ist, das sich in gleicher Richtung
309825/ 1022
erstreckt und das durch eine zweite dünne metallische Elektrode 58 an der anderen Fläche des Elements 32 angeordnet ist, Die beiden Elektroden 34 und 38 sind durch Leiter und über eine Gleichstrom-Vorspannungsquelle 42 mit einem Paar Ausgangs klemmen 4o verbunden.
Bei Anwendung der Vorrichtung wird ihr eine Schwingung in Richtung des Pfeiles B gemäß Fig. 2 eingegeben, die einen entsprechenden Weehselstromausgang an den Ausgangsklemmen 40 erzeugt»
n Fig. 3 ist eine Umwandlervorriehtung gemäß Fig. 1 über eine zusätzliche Vorrichtung sowohl mit einer Wiedergabevorrichtung; 48 als auch mit einem Aufzeichnungsgerät 50 verbunden. Die zusätzliche Vorrichtung 46 kann ein Verstärker für den Ausgang bzw. die Ausgangsleistung der Umwandlervorrichtung oder eine Übertragungseinrichtung sein, die zum Verwandeln des Ausgangs der umwandlervorriehtung 44 in eine andere elektric sehe Quantität durch elektrische Zählungen dient. Dann wird der Ausgang der Vorrichtung 44 an.der WMergabe vorrichtung 48 wiedergegeben und vom Aufzeichnungsgerät 50 aufgezeichnet.
Die vorliegende Erfindung ist den bekannten Arten der piezgrelektrischen Einkristalle und Porzellane sehr überlegen,, weil das betreffende Elastomer in bezug auf mechanische Impedanz äußerst gering und in jeder erwünschten Form und Größe herstellbar ist, .Weiterhin sieht die Erfindung einfach und wirtschaftlich herzustellende mechano-elektrisehe Umwandlervorrichtungen vor, die durch zweckentsprechendes Kombinieren verschiedener Arten von Elastomeren jede gewünschte Leistung erbringen.
Die Erfindung ist ebenso gut für elektro-mechanische Umwandler vorrichtungen verwendbar.
30 9 8 2 5/1022

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    Q_, Mechanisch-elektrische Umwandlervorrichtung, gekennzeichnet durch ein aus einem vulkanisierten Elastomer hergestelltes Element (10, 32) zum Umwandeln mechanischer in elektrische Energie, dem eine vorbestimmte Menge eines elektrisch leitenden Materials beigemischt ist, und eine Einrichtung (24, 42) zum Anlegen einer Gleichstromvorspannung an das Umwandlerelement.
  2. 2. Mechanisch-elektrische Umwandlervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß das Elastomer aus der Chloropren-Gummi, Nitril-Gummi, Isopren-Gummi, chlorsulfonierte Polyäthylen-Elastomere und Fluorelastomere enthaltenden Gruppe mit polaren Substituenten in den Seitenketten besteht.
  3. J. Mechani seil-elektrische Umwandlervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß das Elastomer aus Butadien-Elastotneren gewählt ist, die in den Seitenketten keine polaren Subütituenten aufweisen.
  4. 4. Mechaniüch-elnktrj Dche Utnwandlervorrichtung nach Anspruch 1,
    2 oder 3* dadurch gekennzei chnet, daß das elektrisch leitende Material aus der aus Kanalruß und Ofenruß bestehenden Gruppe gewählt ist und zwar in einer Menge zwischen
    3 und 4o Teilen auf der Basis des Gewichts des Elastomers.
    [j>. I-leehanisch-oJcktrisehe Umwandlervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch c ν L e η n ζ e i c h η e t, daß der Wert der an das Urnwandlerelement (10, 32) angelegten Gleichstromspannung zum Aufbau einen elektrischen Feldes ausreicht, dessen Stärke zwischen IO und 10 χ lO^olt pro Zentimeter Dicke des Umwandlerelementc lic^t.
    BAD
    309825/ 1 022
DE2259368A 1971-12-03 1972-12-04 Mechanisch-elektrische Umwandlungsvorrichtung Expired DE2259368C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9818871A JPS5318893B2 (de) 1971-12-03 1971-12-03

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2259368A1 true DE2259368A1 (de) 1973-06-20
DE2259368B2 DE2259368B2 (de) 1973-11-08
DE2259368C3 DE2259368C3 (de) 1974-06-12

Family

ID=14213026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2259368A Expired DE2259368C3 (de) 1971-12-03 1972-12-04 Mechanisch-elektrische Umwandlungsvorrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3801839A (de)
JP (1) JPS5318893B2 (de)
DE (1) DE2259368C3 (de)
FR (1) FR2164282A5 (de)
GB (1) GB1418673A (de)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50114281U (de) * 1974-02-28 1975-09-18
CA1007355A (en) * 1974-06-17 1977-03-22 Canadian General Electric Company Limited Ultrasonic transducer mounting and coupling assembly
JPS513379U (de) * 1974-06-25 1976-01-12
JPS5278476U (de) * 1975-12-09 1977-06-11
JPS5278477U (de) * 1975-12-09 1977-06-11
JPS5946112B2 (ja) * 1975-12-29 1984-11-10 三菱油化株式会社 アツデンザイリヨウ
JPS5854681Y2 (ja) * 1977-07-04 1983-12-13 日本特殊陶業株式会社 シ−ト状ピックアップ
JPS5854683Y2 (ja) * 1977-09-19 1983-12-13 日本特殊陶業株式会社 可撓性音響測定子
US4378721A (en) * 1978-07-20 1983-04-05 Kabushiki Kaisha Kawai Seisakusho Pickup apparatus for an electric string type instrument
JPS599000B2 (ja) * 1979-02-13 1984-02-28 東レ株式会社 超音波トランスデユ−サ
JPS5920234B2 (ja) * 1979-09-27 1984-05-11 沖電気工業株式会社 超音波送受波器
DE2936672C2 (de) * 1979-09-11 1982-06-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Kontaktierung für einen Ultraschall-Wandler.
US4387318A (en) * 1981-06-04 1983-06-07 Piezo Electric Products, Inc. Piezoelectric fluid-electric generator
US4642202A (en) * 1982-07-29 1987-02-10 Phillips Petroleum Company Conductive (hard) rubber compositions
FR2540325A1 (fr) * 1983-01-28 1984-08-03 Thomson Csf Hydrophone de vitesse
GB2168185B (en) * 1984-12-05 1987-09-23 Mars Inc Checking coins
DE3447587A1 (de) * 1984-12-28 1986-07-10 Foton Production Automation GmbH Präzisionsmaschinenbau, 8000 München Maschine zum befestigen der verbindungsdraehte an den anschlussstellen eines halbleiterbauelements und des das halbleiterbauelement aufnehmenden gehaeuses
US4723087A (en) * 1985-09-09 1988-02-02 Raychem Ltd. Piezoelectric impact sensor
JPH0697183B2 (ja) * 1986-02-04 1994-11-30 本田技研工業株式会社 振動センサ
DE3707988A1 (de) * 1987-03-12 1988-09-22 Ferenc Farago Angelgeraet
DE8805953U1 (de) * 1988-05-05 1988-07-07 Höntzsch GmbH, 71334 Waiblingen Elektroakustischer Wandler
US5229979A (en) * 1990-12-14 1993-07-20 Rutgers, The State University Of New Jersey Electrostrictive driving device, process for sonic wave projection and polymer materials for use therein
US5835453A (en) * 1993-07-20 1998-11-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Electrostrictive acoustic projector and polymers used therein
US6201336B1 (en) * 1998-06-12 2001-03-13 Ocean Power Technologies, Inc. DC bias scheme for field induced piezoelectric power generators
WO2001006575A1 (en) * 1999-07-20 2001-01-25 Sri International Improved electroactive polymers
US6515077B1 (en) 1999-10-22 2003-02-04 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Electrostrictive graft elastomers
US6911764B2 (en) 2000-02-09 2005-06-28 Sri International Energy efficient electroactive polymers and electroactive polymer devices
WO2009006318A1 (en) 2007-06-29 2009-01-08 Artificial Muscle, Inc. Electroactive polymer transducers for sensory feedback applications
EP2239793A1 (de) 2009-04-11 2010-10-13 Bayer MaterialScience AG Elektrisch schaltbarer Polymerfilmaufbau und dessen Verwendung
US9553254B2 (en) 2011-03-01 2017-01-24 Parker-Hannifin Corporation Automated manufacturing processes for producing deformable polymer devices and films
CN103703404A (zh) 2011-03-22 2014-04-02 拜耳知识产权有限责任公司 电活化聚合物致动器双凸透镜系统
WO2012158914A1 (en) * 2011-05-17 2012-11-22 Georgia Tech Research Corporation Nanogenerator for self-powered system with wireless data transmission
EP2828901B1 (de) 2012-03-21 2017-01-04 Parker Hannifin Corporation Rolle-an-rolle-herstellungsverfahren zur herstellung selbstheilender elektroaktiver polymervorrichtungen
US9761790B2 (en) 2012-06-18 2017-09-12 Parker-Hannifin Corporation Stretch frame for stretching process
US9590193B2 (en) 2012-10-24 2017-03-07 Parker-Hannifin Corporation Polymer diode
US10260968B2 (en) 2013-03-15 2019-04-16 Nano Composite Products, Inc. Polymeric foam deformation gauge
BR112015022879B8 (pt) 2013-03-15 2022-08-30 Univ Brigham Young Aparelho compreendendo uma espuma compósita uniforme e método para medir tensão de compressão usando o dito aparelho
US10405779B2 (en) 2015-01-07 2019-09-10 Nano Composite Products, Inc. Shoe-based analysis system
DK3098622T3 (da) 2015-05-29 2020-03-09 Consilium Sal Navigation Ab Skrog-indrettet elektronisk enhed til et fartøj

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2231159A (en) * 1936-12-12 1941-02-11 Telefunken Gmbh Piezoelectric device

Also Published As

Publication number Publication date
US3801839A (en) 1974-04-02
FR2164282A5 (de) 1973-07-27
JPS4863770A (de) 1973-09-04
DE2259368C3 (de) 1974-06-12
JPS5318893B2 (de) 1978-06-17
DE2259368B2 (de) 1973-11-08
GB1418673A (en) 1975-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2259368C3 (de) Mechanisch-elektrische Umwandlungsvorrichtung
DE2944506C2 (de) Piezoelektrischer Wandler für elektrische Saiteninstrumente
DE2657536C2 (de)
DE2463414C2 (de)
DE3329164A1 (de) Elektromagnetisches stoerungsabschirmmaterial
DE69403619T2 (de) Vorrichtung zum Verbinden von Energiekabeln
DE102020132743A1 (de) Elektret
DE1961504A1 (de) Elektret und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19605182A1 (de) Verfahren zur Polarisation von mindestens einer Folie aus einem ferroelektrischen Material mit großer Oberfläche
EP0141108A1 (de) Kunststoffolie auf der Basis von Polyvinylchlorid-Homopolymerisaten und/oder Copolymerisaten
EP0028201B1 (de) Steuerelement für Hochspannungsgeräte und Verfahren zur Herstellung eines Steuerelementes
DE3008264C2 (de) Dauerelastischer dielektrischer Werkstoff zur Beeinflussung elektrischer Felder, sowie seine Verwendung in Feldsteuerungselementen
DE2445744C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels
DE102016208986A1 (de) Herstellungsverfahren für ein elektrostriktives Element
DE1571350A1 (de) Ferroelektrisches keramisches Material fuer elektromechanische Wandler
DE3218081A1 (de) Elektretvorrichtung
DE1441648A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur piezoelektrischen Umwandlung elektrischer Energie in hydrostatische mechanische Energie oder umgekehrt
AT263870B (de) Elektroakustischer Wandler auf Halbleiterbasis
DE2136096C3 (de) Piezoelektrischer Meßwandler
DE1806082A1 (de) Halbleitende piezoelektrische Keramiken und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2628260C3 (de) Elektroakustische Wandlervorrichtung
DE2649474A1 (de) Reizstromgenerator
DE2944120C2 (de) Elastisches Steuerelement für Garnituren elektrischer Kabel sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Steuerelementes
DE2253721C3 (de) Elektrostatischer elektro-akustischer Wandler
DE1646753C (de) Piezoelektrische Keramik

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8339 Ceased/non-payment of the annual fee