DE2320811A1

DE2320811A1 - ELECTROSTATIC CONVERTER

Info

Publication number: DE2320811A1
Application number: DE2320811A
Authority: DE
Inventors: Richard Edward Collins
Original assignee: Amalgamated Wireless Australasia Ltd
Current assignee: Amalgamated Wireless Australasia Ltd
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1973-04-25
Publication date: 1973-11-29
Also published as: SU498919A3; JPS4943625A; AU470994B2; DE2320811B2; AU5168273A; GB1428844A

Description

PatentanwaltPatent attorney

D;p!.-b:3-D; p! .- b: 3-

D-8023 Müdhsn - ."uüach 'D-8023 Müdhsn -. "Uüach '

Wiener^-. 2.ϊ.Κώ.;:.7ί50570,79ΐ1732Wiener ^ -. 2.ϊ.Κώ.;:. 7ί50570,79ΐ1732

v.I.Ata - D.B. 3OL München-Pullaeh, den 19. April 1973;v.I.Ata - D.B. 3OL Munich-Pullaeh, April 19, 1973;

AMALGAMATED WIRELESS (AUSTRALIA) LIMITED, eine Gesellschaft j nach den Gesetzen der Provinz Ken-Süd-Wales, Commonwealth Australien, 47 York Street, Sydney, Feu-Süd-Wales, AustralienAMALGAMATED WIRELESS (AUSTRALIA) LIMITED, incorporated under the laws of the Province of Ken-South Wales, Commonwealth Australia, 47 York Street, Sydney, Feu-South Wales, Australia

Elektrostatischer WandlerElectrostatic converter

Die Erfindung "betrifft elektrostatische Wandler des sogenannten Gegentakttyps. Diese Vorrichtungen konvertieren mechanische Energie in elektrische Energie und umgekehrt, was durch Modulation der in einem elektrostatischen PeId gespeicherten Energie erfolgt. Bei herkömmlichen Vorrichtungen der Vorliegenden Art wird das Feld mit Hilfe von einer äußeren Stromversorgung mit hoher Spannung erzeugt. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Erregung der Gegentaktklasse elektrostatischer Wandler mit Hilfe von Ferrodielektrika.The invention "relates to electrostatic transducers of the so-called Push-pull type. These devices convert mechanical energy into electrical energy and vice versa, which is done through modulation the energy stored in an electrostatic PeId takes place. In conventional devices of the present type the field is generated with the help of an external high voltage power supply. The present invention is concerned with the excitation of the push-pull class of electrostatic converters with the help of ferrodielectrics.

Das grundlegende Konzept existierender gegentakt-elektrostatischer Wandler ist gut bekannt. Gleichartige und entgegengesetzte elektrische Felder werden auf einer von zwei Seiten einer flexiblen Membran aufgebaut, und zwar durch Zuführung einer hohen Gleichspannung, die zwischen der Membran und festen Platten angelegt wird, die auf jeder Seite der Membran angeordnet sind. Ein Wechselspannungssignal wird (im Falle einer Ton- oder Klangerzeugung) den zwei festen Platten mit Hilfe eines mittenangezapften Transformators zugeführt. Die dabei resultierende und auf die Membran wirkende Kraft bewirkt eine Bewegung und führt zu einer akustischen Atisgangsgröße.The basic concept of existing push-pull electrostatic Converter is well known. Similar and opposite electric fields are built up on either side of a flexible membrane by applying a high one DC voltage applied between the membrane and solid plates placed on each side of the membrane. An alternating voltage signal is (in the case of tone or sound generation) the two fixed plates with the help of a center-tapped Transformer fed. The resulting force acting on the membrane causes a movement and leads to an acoustic output variable.

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ORIGINALORIGINAL

Ss ist Ziel der vorliegenden Erfindung, gegentakt-elektroakustische Wandler mit verbesserter Form zu schaffen, bei denen die Erregung durch, ein oder mehrere Ferrodielektrika (electrets) "vorgesehen wird, und es ist ebenso Ziel, eine neue Form eines j gegentakt-elektrostatischen Wandlers einer asymmetrischen Kon- i struktion zu schaffen, bei welcher die Erregung ebenfalls durch j ein oder mehrere Ferroelektrika vorgesehen wird.Ss is the aim of the present invention, push-pull electroacoustic To create transducers with an improved shape, in which the excitation is carried out by one or more ferrodielectrics (electrets) "is provided, and the aim is also to create a new form of a j push-pull electrostatic transducer of an asymmetrical construction i, in which the excitation also by j one or more ferroelectrics is provided.

Der gegentakt-elektrostatische Wandler besteht ans einer bewegbaren Membran, die nahe einem elektrischen Feld angeordnet ist, und zwar zwischen zwei festen Elektroden. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß das elektrische Feld durch wenigstens ein Ferrodielektrikum (eledtret) erzeugt wird.The push-pull electrostatic converter consists of a movable one Membrane placed close to an electric field between two fixed electrodes. The invention characterizes by the fact that the electric field through at least a ferrodielectric (eledtret) is generated.

Der gegentakt-elektrostatische Wandler mit der beweglichen Membran, die also nahe einem elektrischen Feld zwischen zwei festen Elektroden angeordnet ist, besteht gemäß einer weiteren^ Ausgestaltung darin, daß das elektrische Feld an irgendeinem Punkt der Membran nur zwischen der Membran bei diesem Punkt und der dorthin zeigenden und befestigten Elektrode vorhanden ist und durch wenigstens ein Ferrodielektrikum erzeugt wird.The push-pull electrostatic converter with the movable membrane, which is therefore close to an electric field between two Fixed electrodes is arranged according to a further ^ Design in that the electric field at any point on the membrane is only between the membrane at that point and the electrode pointing and fixed there is present and is generated by at least one ferrodielectric.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung. Es zeigt:Further advantages and details of the invention emerge from the description of exemplary embodiments which now follows referring to the drawing. It shows:

Fig.-1 a eine Darstellung zur Betrachtung des statischen Gleichgewichtes einer leitenden Folie zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Platten»Fig.-1 a shows a view of the static Balance of a conductive foil between two plates arranged parallel to each other »

Fig. 1 b eine einseitige Vorrichtung ausgehend von Fig. 1 a;FIG. 1 b shows a one-sided device based on FIG. 1 a; FIG.

Fig. 2 a und 2 b eine Anordnung entsprechend zweier Be-'Fig. 2 a and 2 b an arrangement corresponding to two loading '

triebsmöglichkeiten der gegentakt-elektrostatischen Wandler entsprechend konstanter Spannung und konstanter Ladung.push-pull electrostatic drive options Converter according to constant voltage and constant charge.

"■ 309848/0803 : "■ 309848/0803:

"Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungabeispiel eines Wandlers mit den Merkmalen nach, der vorliegenden Er- · findung; i"Fig. 3 shows a first embodiment of a converter with the features according to the present invention; i

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wandlers mit den Merkmalen nach, der Erfindung;4 shows a second exemplary embodiment of a converter with the features according to the invention;

"Pig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Wandlers nach der vorliegenden Erfindimg;"Pig. 5 a third embodiment of a converter according to of the present invention;

Fig. 6 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gegentaktwandlers mit asymmetrischer Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung;6 shows a first exemplary embodiment of a push-pull converter with asymmetrical construction according to the present invention;

Fig. 7 eine abgewandelte Konstruktion eines gegentaktelektrostatischen Wandlers;Fig. 7 shows a modified construction of a push-pull electrostatic Converter;

Fig. 8 eine Darstellung zur Veranschaulichung .des Vorganges bei der Aufladung der ferrodielektrischen Folie; und8 shows a representation to illustrate the process when charging the ferrodielectric film; and

"S¹Ig. 9 eine Anordnung für die Formation der Flächenladungen in einem Isolator."S ¹ Ig. 9 an arrangement for the formation of the surface charges in an insulator.

Fig. 1 a veranschaulicht eine Anordnung für die Betrachtung des statischen Gleichgewichtes einer leitenden Folie zwischen zwei j parallel verlaufenden Platten, wobei jedoch erwähnt sei, daß die Leitfähigkeit äer Folie sehr gering sein kann. Die Folie wird Kräften ausgesetzt, die von den vorhandenen elektrostatischen Kräften herrühren und ebenso von ihrer eigenen Spannung herrühren. Es sei angenommen, daß die Spannung auf die Folie eine Wieder-Rückführ-Kraft pro Flächeneinheit von F=- k^x vorsieht, wobei χ die Verschiebung aus der Gleichgewichtslage (T-Tittellage) ist, und k₁ ein Maß für die Foliensteifigkeit ist. Bei Gleichgewicht wird die Folie gleichen und entgegengesetzten elektrostatischen Kräften ausgesetzt.Fig. 1a illustrates an arrangement for considering the static equilibrium of a conductive foil between two parallel plates, although it should be mentioned that the conductivity of the foil can be very low. The film is subjected to forces that arise from the existing electrostatic forces and also arise from its own tension. It is assumed that the tension on the film provides a return force per unit area of F = - k ^ x, where χ is the displacement from the equilibrium position (T-center position), and k _{1 is} a measure of the film stiffness . At equilibrium, the film is exposed to equal and opposite electrostatic forces.

: W98S87ÖSÖ3 : W98S87ÖSÖ3

- "4 -■..■■■■■ -- "4 - ■ .. ■■■■■ -

Wenn die Folie um die Strecke χ verschoben wird, so werden die elektrischen Felder .auf jeder Seite bei Gleic.hspannungshe&in-.. gungeη gleich E=- V/(a + χ). Es wird auf einer der zwei Seiten der "Folie eine Ladungsdi elite von ί =* t | 3 / induziert, so daß die resultierende gesamte Kraft an-der Stelle,χ-gegeben ist durchi " ■ · " ■ - ■If the film is moved by the distance χ, the electric fields on each side at equal voltages gungeη equals E = - V / (a + χ). It will be on one of the two sides the "film induces a charge di elite of ί = * t | 3 /, so that the resulting total force at-the point, χ-given is throughi "■ ·" ■ - ■

F₁Cx) = t ₀V²/(a - x)² - £ ₀V²/(a + x)² ^xF ₁ Cx) = t ₀ V ² / (a - x) ² - £ ₀ V ² / (a + x) ² ^ x

' Bei dieser Analyse ist eine planparallele Geometrie angenommen, , und sie ist eine Annäherung hinsichtlich dem Ausmaß,..in welchem I die Folie eine gekrümmte Form oder ein gekrümmtes Profil in i einer praktischen realisierten. Vorrichtung annimmt, l^an ■ erkennt ! jedoch dabei die relevanten Merkmale, die für die folgende Sr-I läuterung erforderlich sind. -'This analysis assumes a plane-parallel geometry, , and it is an approximation of the extent .. to which I made the slide in a curved shape or a curved profile i a practical realized. Device assumes, l ^ an ■ recognizes ! however, in doing so, the relevant characteristics that apply to the following Sr-I purification are required. -

Damit die zentrale Lage der Folie eine derartige ist, daß ein ; stabiles Gleichgewicht herrscht, benötigt man:So that the central position of the film is such that a; stable equilibrium prevails, you need:

Ϊ Ix = O^O
?=£„Y² T(SAa-X)Ϊ Ix = O ^ O
? = £ "Y ² T (SAa-X)

so daß für Stabilität gilt: " .~so that the following applies to stability: ". ~

k₁ > 4 .£ ₀V²/a³ , .k ₁ > 4. £ ₀ V ² / a ^3,.

Fig. 1 b zeigt' nun andererseits eine einseitige Vorrichtung. j Nimmt man an, daß bei Abwesenheit elektrostatischer Kräfte die ! Folie an einer Stelle mit χ = 0 gelegen ist, so ergibt sich I aus denselben Ableitungen und Überlegungen, wie dies zuvor ge-', schehen ist, die Nettokraft, die auf die Folie wirkt·.--On the other hand, FIG. 1 b shows a one-sided device. j If one assumes that in the absence of electrostatic forces the ! Foil is located at a point with χ = 0, it results I from the same deductions and considerations as we did before happening is the net force that acts on the slide · .--

! F₀Cx) = £ „V²/(a - x)² - k₉x - ".■! F ₀ Cx) = £ "V ² / (a - x) ² - k ₉ x -". ■

30 9 8 48/0 8030 9 8 48/0 80

wobei kg ein Maß der Steifigkeit der Folie in diesem Fall ist.where kg is a measure of the stiffness of the film in this case.

Gleichgewicht wird erreicht, wenn F₂(x) = O. Für eine maximale Empfindlichkeit muß k₂ so klein wie möglich sein. Ss gibt jedoch für die Größe eine Grenze, die durch ein Folien-Stabilitätskriterium bestimmt ist. In der Gleichgewichtslage χ = ο muß o FZ 0 χ^Ι,Ο sein, da sonst die Folie weiterhin nach innen zur festen Platte hin bewegt wird.Equilibrium is reached when F ₂ (x) = O. For maximum sensitivity, k ₂ must be as small as possible. However, there is a limit to the size, which is determined by a film stability criterion. In the equilibrium position χ = ο o FZ 0 χ ^ Ι, Ο must be, otherwise the film will continue to move inwards towards the fixed plate.

Daher gilt:Therefore:

2 8 J²As, - x_o)³ - k₂<^ O2 8 J ² As, - x _o ) ³ - k ₂ <^ O

8 J²As, - x)³
Jedoch ist: 8 J ² As, - x) ³
However:

so daß:so that:

■ -■ -

2k₂x_o/(a - x_o) - k₂< O2k ₂ x _o / (a - x _o ) - k ₂ <O

x <. a/3, so daß:x <. a / 3 so that:

k₂ > 27 <f _QV²/4a³ ist.k ₂ > 27 <f _Q V ² / 4a ³ .

Man erkennt, daß es, wie erwartet, in dem Ein-Seiten-Fall erforderlich ist, eine steifere Folie zu verwenden, um eine Un-Stabilität zu verhindern. Ss ist jedoch bemerkenswert, daß die Folie zweimal so steif sein muß wie in dem Doppelseitenfall.It can be seen that in the one-page case, as expected, it is required is to use a stiffer film to prevent instability. It is noteworthy, however, that the Foil must be twice as stiff as in the double-sided case.

Es existieren zwei Betriebsphasen der gegentakt-elektrostatischen Wandler, konstante Spannung und konstante Ladung. Diese zwei Betriebsphasen sind jeweils in den Fig. 2 a und 2 b veran schaulicht. Im Betrieb entsprechend konstanter Spannung wird die Membran von der Fittelanzapfung des TreibertransformatorsThere are two operating phases of the push-pull electrostatic converter, constant voltage and constant charge. These two operating phases are each illustrated in FIGS. 2 a and 2 b. During operation, the voltage is correspondingly constant the membrane from the center tap of the driver transformer

309 8 48/0 80 3'309 8 48/0 80 3 '

β -β -

über eine niedrige.Impedanz gespeist. Bei diesen ist es für die Ladungen auf der Folie möglich, daß sich diese über die Transformatorwicklnng auf den festen Platten von selbst verteilen. Diese Bewegung findet während jedes Audiozyklusses statt. Die Wirkung dieser Rückverteilung besteht darin, die "Vorrichtung nichtiinear für alle Ablenkungen zu machen,, ausgenommen für sehr kleine Auslenkungen. Es sei hervorgehoben, daß gleichartige Argumente auch für den einseitigen Wandler gemäß Fig. 1 b ihre Gültigkeit haben.fed via a low impedance. With these, it is possible for the charges on the foil to be distributed by themselves over the transformer winding on the fixed plates. This movement takes place during each audio cycle. The effect of this redistribution is to make the "device nichtiinear all distractions ,, except for very small deflections. It should be noted that similar arguments b for the one-sided converter of FIG. 1 are valid.

In der Konstantladungs-Betriebsphase wird die Ladung auf der Membran durch einen großen Widerstand 5. (Fig. 2 b) an einer Be- ' wegung gehindert. Dieser Widerstand ist so ausgewählt, daß j HC >■>" V , wobei T die Periode der niedrigsten interessierenden Frequenz ist und C die Kapazität zwischen der Membran und den Außenseitenplatten. 3s sei erwähnt, daß es erforderlich j ist, daß eine Leitfähigkeit zwischen der Membran und den Außen- j seitenplatten vorhanden ist, damit die Gleichspannungspotent La- J Ie ausgeglichen werden können. Die polarisierende Spannungs-C[UeIIe kann wie gezeigt angeschlossen sein oder alternativ kann diese an einen Mittelabgriff des Transformators angeschlossen sein. In der Praxis werden Widerstände in der Größenordnung vonIn the constant charge operating phase, the charge on the membrane is prevented from moving by a large resistance 5. (FIG. 2 b). This resistance is chosen such that j HC>■>" V , where T is the period of the lowest frequency of interest and C is the capacitance between the membrane and the outer side plates. For 3s it should be noted that it is necessary that a conductivity between the Membrane and the outer side plates is present so that the DC voltage potential La- J Ie can be balanced. The polarizing voltage C [UeIIe can be connected as shown or alternatively it can be connected to a center tap of the transformer. In practice, resistors on the order of

S 10
10 - 10 Ohm verwendet. Die Vorteile der Konstantladungs-Betriebsphase sind unmittelbar klar. Da keine Ladungsbewegung möglich ist, .ist.die auf die .Membran wirkende Kraft unabhängig von der Lage über dem gesamten Spalt zwischen den Außenseitenplatten.= Der Betrieb kann so betrachtet werden, daß dieser durch eine auf eine feste Ladungsverteilung wirkende Kraft verursacht wird, die in geeigneter Weise in einem einheitlichen elektrostatischen Feld hängt bzw. angreift (suspended). Es sind Ausschläge oder Auslenkungen mit einer Größe bis zur äußeren Plattentrennung möglich, ohne eine Verzerrung dabei einzufüh- . ■ ren. In der Konstantlade-Betriebsphase ist'es nicht erforderlich, die Treiberspannungswerte auf einen kleinen Bruchteil der Polarisierungsversorgungsspannung zu begrenzen. Dies ist jedoch eine Vorschrift bei einem Sin-Seiten-Betriet) oder bei Konstant-3pannungsbetrieb, um die Verzerrung zu begrenzen.S 10
10-10 ohms used. The advantages of the constant charge operating phase are immediately clear. Since no charge movement is possible, the force acting on the membrane is independent of the position across the entire gap between the outer side plates hangs or attacks in a suitable manner in a uniform electrostatic field. There are deflections or deflections with a size up to the outer plate separation possible without introducing a distortion. In the constant charge operating phase, it is not necessary to limit the drive voltage values to a small fraction of the polarization supply voltage. However, this is a requirement for sin-side operation or constant 3-voltage operation in order to limit the distortion.

309848/0803309848/0803

_ 7 —"_ 7 - "

Bei der Konstantladungs-Betrlebsweise ergeben sich eine Reihe, von. praktischen ."Vorteilen. Der hohe Widerstand K "kann aus einem sohlecht-leitenden Überzug auf einer ansonsten isolierenden ivtembran bestehen. Ortliche zeitweilige Kurzschlüsse legen die Vorrichtung nicht mehr lahm und fähren lediglich zu einer zeitweiligen Örtlichen Abnahme in der Ausgangsgröße.· Diese 3rläuterunatrifft spezifisch für Wandler zn, die durch eine äußere Spannungsversorgung erregt werden,- "und nicht .für Wandler nach der vorliegenden Erfindung. ^: . . ■■".With the constant charge mode of operation there are a number of. practical. "Advantages. The high resistance K" can consist of a low-conductivity coating on an otherwise insulating IV membrane. Local temporary shorts do not put the device more lame and ferries only to a temporary Local decrease in the output variable · This 3rläuterunatrifft specific for transducer zn, which are energized by an external power supply, - "and not .for converter according to the present ^invention.:. .. ■■ ".

Im folgenden sollen nun -mehrere Ausführungsbeispiele der Wandler mit den LTe rk mal en nach der vorliegenden !Erfindung beschrieben werden. Alle zu beschreibenden Wandler arbeiten im (Jegentaktbetrieb, jedoch sind nicht alle diese Wandler in einer symmetrischen Weise konstruiert. Der "Einfachheit halber sind daher Ausführungsbeispiele von Wandlern nach der vorliegenden Erfindung aufgeteilt in solche, die symmetrisch konstruiert sind, und in solche, die asymmetrisch konstruiert sind.;In the following, several exemplary embodiments of the converter will now be described with the LTe rk times described according to the present invention will. All converters to be described work in (single cycle operation, however not all of these converters are in one constructed symmetrically. For the sake of simplicity hence embodiments of transducers according to the present invention Invention divided into those that are symmetrically constructed are, and those that are constructed asymmetrically .;

"ΐχη erstes Ausführungsbeispiel eines Wandlers nach der vorliegenden Erfindung ist in "Pig. 3 gezeigt und besteht aus einer S7fmmetris.ch konstruierten Einheit. Bei diesem Beispiel besteht die Membran 1 aus einer flexiblen gleichgeladenen (homocharged) ferrodielektrischen ^olie, die zwischen zwei festen perforierten Platten 2 und 3 gespannt ist. Aufgrund der Έatur.eines ^errodielektrikums ergibt sich, daß die Mittel zum Aufhängen der "Folie einfacher gestaltet sein können als im ?alle von extern polarisierten Vorrichtungen, bei denen unmittelbar in Bewegung gesetzte Ladungen und Potentiale vorkommen. In wenigstens einigen fällen ist es vorweggenommen, daß keine elektrische Verbindung mit der Membran erforderlich ist. Die einfache Anordnung dieses Beispiels führt insbesondere dazu, daß der Treibertransformator weggelassen werden kann, und eine einendige Speisung oder Erregung der einen festen Platte gegenüber der anderen festen Platte möglich ist, die an das Bezugspotential angeschlossen ist."ΐχη first embodiment of a transducer according to the present invention is in" Pig. 3 and consists of a unit constructed by S7fmmetris.ch. In this example, the membrane 1 consists of a flexible, homocharged ferrodielectric oil, which is stretched between two solid perforated plates 2 and 3. Due to the nature of an errodielectric, it follows that the means for hanging up the "foil" can be designed more simply than in all externally polarized devices in which charges and potentials are directly set in motion. In at least some cases it is anticipated The simple arrangement of this example leads in particular to the fact that the driver transformer can be omitted and a single-ended supply or excitation of one fixed plate is possible with respect to the other fixed plate which is connected to the reference potential is.

3 rj9 8 4 87 0 80 33 rj9 8 4 87 0 80 3

- B-- B-

Gleich, aufgeladene Ferrodielektrika mit langer lebensdauer und hohem effektivem Potential lassen sich, beim gegenwärtigen Stand der Technik schwieriger realisieren als hetero-geladene Ferrbelektrika," die effektiv gleiche und entgegengesetzte Ladungenauf einer von zwei Seiten aufweisen.-Aus diesem Gründe sind weitere Ausführungsbeispiele von Wandlern nach der Erfindung ·Same, charged ferrodielectrics with long life and high effective potential can, with the current status the technology more difficult to realize than hetero-charged ferric electrics, " the effectively equal and opposite charges have one of two sides .-- For these reasons are further embodiments of transducers according to the invention

. mit hetero-geladenen Perrodielektrika ausgeführt ·. Damit jedoch derartige Ferrodielektrika. in symmetrisch konstruierten Wand-' lern des Gegeritakttyps-verwendet werden können,- ist es'erfor-. executed with hetero-charged perrodielectrics ·. With that, however, such ferrodielectrics. can be used in symmetrically constructed walkers of the push-pull type, it is

. derlich, paarweise Ferrodielektrika zu verwenden. ^: " ' ■-' · . like to use ferrodielectrics in pairs. ^: "' ■ -' ·

Ein zweites Beispiel eines Wandlers mit den Merkmalen nach, derA second example of a converter with the features according to the

j Erfindung ist in Fig. '4 gezeigt und besteht wiederum· aus einer j symmetrisch konstruierten Einheit. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Membran 1 ans zwei flexiblen hetero-geladenen ferrodielektrischen Membranen, die die gleiche Ladungspolarität- und Fläche aufweisen. T'ie zwei'Folien sind Fläche an Fläche aneinander angeordnet und miteinander verbunden, wobei sie die leitenden Flächen"gemeinsam aufweisen. In diesem Fall sind.die ihnen gemeinsamen leitenden Flächen elektrisch mit einem Symmetriepunkt der signalzuführenden Einrichtung verbunden*The invention is shown in FIG. 4 and again consists of a symmetrically constructed unit. In this embodiment, the membrane 1 consists of two flexible hetero-charged ferrodielectric membranes that have the same charge polarity - and area. The two foils are face to face against each other arranged and connected to one another, wherein they have the conductive surfaces "in common. In this case are.die their common conductive surfaces electrically with a point of symmetry connected to the signaling device *

Die zwei Ferrodielektrika können aus zwei metallisierten Folien' hergestellt werden. Es besteht" jedoch auch die Möglichkeit, .die Metallisierung nach der Formation der ferrodielektrischen Ladungen aufzubringen. Als weitere Möglichkeit kann die· leitende Fläche eine andere Form oder Art sein- als eine metallene.· Auch besteht die Möglichkeit, eine Einfachfolie (piain foil) aufzuladen und diese dann auf eine gemeinsame Metallfolie zu binden. Wie auch immer die Einzelheiten der Konstruktion sein mögen, so erfüllt die Fläche an Fläche geladene Membran die angenommenen Bedingungen für die Erregung eines symmetrischen Gegentakt-j wandlers. Es sei hervorgehoben, daß die Form der Konstruktion, wobei zwei einfach-ferrodielektrische Folien an eine vergleichsweise ,starke, jedoch flexible Metallfolie gebunden sind, sehr"attraktiv ist, da dadurch die unvermeidbare (physikalische) Alterung und Kriecheffekte (creep effects), die in denThe two ferrodielectrics can consist of two metallized foils' getting produced. However, there is "also the possibility of .the Metallization after the formation of the ferrodielectric charges to raise. As a further possibility, the conductive surface can be of a different shape or type than a metallic one it is possible to charge a single foil (piain foil) and then to bind them to a common metal foil. Whatever the details of the construction, Thus the membrane charged face to face fulfills the assumed conditions for the excitation of a symmetrical push-pull-j converter. It should be emphasized that the shape of the construction, two single-ferrodielectric foils being compared to one , strong, but flexible metal foil are bound, is very "attractive, since it creates the unavoidable (physical) Aging and creep effects that occur in the

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meisten organischen Faterialien des hier interessierenden Gebietes vorhanden sind bzw. auftreten, vermieden werden.most of the organic materials in the area of interest here are present or occur, must be avoided.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines Wandlers mit den Merkmalen nach der Erfindung ist in Fig. 5 veranschaulicht und besteht wiederum aus einer symmetrisch konstruierten Einheit. Bei diesem Beispiel sind die Dielektrika auf die festen Platten 2, 3 aufgetragen, und die Membran 1 besteht aus einem ebenen Element bzw. Einfachelement, beispielsweise aus Metall. Ein Ferrodielektrikum ist auf jeder festen Platte aufgebracht, und die Polaritäten sind wiederum so angeordnet, daß die angenommenen Bedingungen der Erregung hergestellt werden. Ss ist bekannt, daß die festen Platten bei Wandlern dieses Typs perforiert sein müssen. Es ist ausreichend, Folien auf den Platten zu befestigen und die Anordnungen vor der Formung und Herstellung der elektrischen ladungen in den Folien zu perforieren. Dieses Ausführungsbeispiel eines Yfandlers führt zu dem Vorteil, daß die mechanischen Folieneigenschaften und die Dielektrikumseigenschaften getrennt werden, wodurch eine,größere Flexibilität in der Auslegung und Gestaltung möglich wird.A third embodiment of a converter with the features according to the invention is illustrated in FIG. 5 and consists again from a symmetrically constructed unit. In this example, the dielectrics are on the solid plates 2, 3 applied, and the membrane 1 consists of a flat element or simple element, for example made of metal. A ferrodielectric is applied to each solid plate, and the polarities are again arranged so that the assumed Conditions of arousal are established. It is known that the solid plates in transducers of this type are perforated must be. It is sufficient to affix foils to the panels and the assemblies prior to molding and manufacturing to perforate the electrical charges in the foils. This embodiment of a Yfandler leads to the advantage that the mechanical film properties and the dielectric properties be separated, whereby a, greater flexibility in the design and design is possible.

Das zweite und dritte Ausführungsbeispiel des Wandlers nach der vorliegenden Erfindung, wie dies dargelegt wurde, verwendet die Elektrika in Paaren, um die angenommenen Feldbedingungen für Gegentaktwandler des symmetrisch konstruierten Typs aufzubauen. Die Elektrika haben jedoch eine weitere Klasse eines gegentakt-elektrostatischen Wandlers möglich gemacht, wobei die Konstruktion asymmetrisch ausgeführt werden kann, und die Notwendigkeit, die Dielektrika paarweise zu verwenden, vermieden wird. Im folgenden sollen nun Ausführungsbeispiele dieses Typs eines neuartigen Wandlers beschrieben werden.The second and third embodiments of the transducer of the present invention as set forth are used the electrics in pairs to the assumed field conditions for push-pull converters of the symmetrically constructed type build up. However, the Elektrika have made another class of a push-pull electrostatic converter possible, whereby the construction can be made asymmetrical and the need to use the dielectrics in pairs is avoided will. Exemplary embodiments of this type of novel converter will now be described below.

Fig. 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gegentaktwandlers in einer asymmetrischen Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung, wobei dieses Ausführungsbeispiel in einer Konstantladungs-Betriebsweise arbeitet. Die Membran 1 besteht in diesem Fall aus einem einzigen Dielektrikum, von dem die.Fig. 6 shows a first embodiment of a push-pull converter in an asymmetrical construction according to the present invention, this embodiment in a Constant charge mode works. The membrane 1 consists in this case of a single dielectric, of which the.

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eine Seite ."durch. Auftragen, einer geeigneten Schicht oder eines geeigneten Überzugs leitend gemacht wurde," und zwar entweder vor oder nach der Aufladung. In diesem Fall beträgt das PeId , auf der linken Seite des Dielektrikums (in der Zeichnung), d. h. zwischen der nichtleitenden Fläche und der benachbarten festen Platte 2, bei G-lei chspannungsbe dingungen gleich E = V' /(d + t/£ ), wobei V die äquivalente Dielektrikumsspannung ist, d der Luftspalt, t die Dielektrikumsdicke und die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikummaterials. Das Feld a"f der rechten Seite des Dielektrikums (in der Zeichnung), d. h. zwischen der leitenden Fläche und der benachbarten festen Platte 3, ist bei G-lei chspannungsbe dingungen gleich null. -Daher gilt die übliche Bedingung einer Kraft von null bei G-lei chgewicht für eine Gregentaktkonstruktion-nicht mehr. Wie man jedoch aus der vorausgehenden Beschreibung entnehmen kann, macht dies lediglich eine Zunahme in der Folienspannung um weniger als einen Faktor von 2 erforderlich. , ~ one side. "made conductive by. application, a suitable layer or coating," either before or after charging. In this case, the PeId, on the left side of the dielectric (in the drawing), i.e. between the non-conductive surface and the adjacent solid plate 2, is equal to E = V '/ (d + t / £) under G voltage conditions , where V is the equivalent dielectric voltage, d is the air gap, t is the dielectric thickness and the dielectric constant of the dielectric material. The field a "f of the right-hand side of the dielectric (in the drawing), ie between the conductive surface and the adjacent fixed plate 3, is equal to zero under G-lei chspannungsbe conditions -easy weight for a Gregentakt construction -not any more. However, as can be seen from the preceding description, this only requires an increase in the foil tension by less than a factor of 2. , ~

Unter diesen-Bedingungen weist die gesamte Folie eine Nicht-Rull-Ladungsdichte auf, die gegeben ist durch ~C = £ ^r/'¹^ + "J⁵/£ )· Dies ist genau gleich der Ladung auf einer Seite einer herkömmlichen G-egentaktkonstruktic-n ähnlicher Geometrie. In diesem Fall befindet sich jedoch eine gleiche Ladung auf der anderen Seite. Hier befindet sich die gesamte Ladung auf der linken Seite, d. h. auf der Dielektrikumsseite der Membran. Wenn dann eine Wechselspannung an die zwei äußeren Platten angelegt wird, so erfährt die Membran j eine Kraft, die unabhängig von der Lage zwischen den zwei Platten ist, und zwar für Konstantladungs-Betrieb. Die G-egen-■ taktbedingung wurde somit zufriedengestellt, obwohl die Vorrichtung asymmetrisch ist. Under these conditions, the entire film has a non-rull charge density, which is given by ~ C = £ ^ r / ' ¹ ^ + "J ⁵ / £) * This is exactly the same as the charge on one side of a conventional G -egentakt Konstruktic-n similar geometry. In this case, however, there is an equal charge on the other side. Here the entire charge is on the left, ie on the dielectric side of the membrane. When an alternating voltage is then applied to the two outer plates , the diaphragm j experiences a force which is independent of the position between the two plates, namely for constant charge operation.

Eine weitere Konstruktionsmöglichkeit für einen gegentaktelektrοstatischen Wandler ist in FIg,'7 veranschaulicht. In diesem Fall sind leitende Streifen geeigneter Breite auf gegenüberliegenden Seiten einer flexiblen Folie angeordnet, so daß lediglich eine Seite an irgendeiner Stelle überzogen ist.Another construction option for a push-pull electrostatic Converter is illustrated in Figure 7. In in this case conductive strips of suitable width are arranged on opposite sides of a flexible film, see above that only one side is covered at some point.

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geringfügige Überlappung der Schablonen hat keinen Einfluß auf die Betriebsweise der Vorrichtung, ausgenommen eine proportionale Abnahme in der Empfindlichkeit. "Die Dielektrikumsfoiie wird dann in zwei Vorgängen geladen, und zwar in einer V/eise, ähnlich wie dies in "Pig. 8 veranschaulicht ist. Das Ziel besteht dabei darin, gleiche Ladungen (sprich negative Ladungen) auf den nichtleitenden "Flächen auf jeder Seite zu erzeugen bzw. abzusetzen, ohne dabei die Ladung auf der gegenüberliegenden Seite zu stören. "Bei dem veranschaulichten. Verfahren sind die leitenden überzüge zu Beginn elektrisch isoliert. Die untere Seite wird auf eine segmentierte Elektrode gelegt oder über diese gezogen, die nur Kontakt mit den leitenden Flächen .schließt, und es wird die obere Seite geladen, beispielsweise durch einen Flüssigkeitskontakt, wie dies an späterer Stelle erläutert werden soll.slight overlapping of the templates has no effect on the operation of the device, except for a proportional one Decrease in sensitivity. "The dielectric film is then charged in two processes, namely in a V / eise, similar to that illustrated in "Pig. 8. The goal is." in doing so, the same charges (i.e. negative charges) are generated or generated on the non-conductive "surfaces on each side. without losing the load on the opposite Disturbing side. "In the illustrated. Method, the conductive coatings electrically insulated at the beginning. The lower side is placed on or over a segmented electrode this is pulled, which only closes contact with the conductive surfaces, and the upper side is charged, for example by a liquid contact, as will be explained later.

Im· Betrieb wird keine Ladung auf die untere Fläche in den nichtleitenden Zonen erzeugt. Der Vorgang wird daran anschlie- I Send wiederholt, und zwar mit vertauschten Rollen der Oberseite i und der Unterseite, und es wird dann die untere Seite' in ähnlicher 7/eise geladen. Wenn die geladene Folie zwischen den äußeren Platten angeordnet wird, so werden abwechselnd Flächen der Folie Kräften in entgegengesetzten Richtungen ausgesetzt. Die auf die Folie wirkende ITettokraft; integriert über eine große Fläche, beträgt null. Yv^renn daher die einzelnen Segmente ausreichend klein auegeführt werden, so wird die Bedingung entsprechend einer elektrostatischen Kraft von null bei Gleichgewicht wiederhergestellt. Die Gegentaktbetriebsweise bleibt weiterhin erhalten und gültig, und zwar unter Konstantladungsbedingungen, da jedoch die gesamte Folie eine von null abweichende Ladung besitzt (in diesem Fall mit negativer Polarität), ist die auf die Folie wirkende Kraft gleich derjenigen bei dem asymmetrischen Fall, der in Fig. 6 veranschaulicht ist.In operation, no charge is generated on the lower surface in the non-conductive zones. The process is then repeated, with the roles of the upper side and the lower side reversed, and the lower side is then loaded in a similar manner. When the charged film is placed between the outer plates, alternating surfaces of the film are subjected to forces in opposite directions. The net force acting on the slide; integrated over a large area, is zero. ^R Yv therefore hen the individual segments are sufficiently auegeführt small, the condition corresponding to an electrostatic force of zero at equilibrium is restored. The push-pull mode of operation is retained and valid under constant charge conditions, but since the entire film has a charge other than zero (in this case with negative polarity), the force acting on the film is equal to that in the asymmetrical case shown in Fig Figure 6 is illustrated.

Die Verwendung von Dielektrika bei Vorrichtungen mit Konstantladungs-Betrieb eröffnet die Möglichkeit für eine große Vereinfachung hinsichtlich der Konstruktionstechniken. Ss wurde zuvorThe use of dielectrics in constant charge devices opens up the possibility of great simplification in terms of construction techniques. Ss was previously

TO 98 48/0 803-TO 98 48/0 803-

ausgeführt, daß für eine Vorrichtung, die durch eine äu-ßere ■ Spannungsquelle' erregt wird, ein zeitweilig auftretender■ Kurz-. Schluß auf einer der Gegenplatten zu einer örtlichen zeitweili- : gen Reduzierung der.Empfindlichkeit führt, vorausgesetzt, daß eine leitende Schicht mit ausreichend hohem elektrischem Wider- ; stand verwendet wird. Ein konstanter Kurzschluß führt jedoch zu ι einem Verlust in der Empfindlichkeit über eine große Fläche der . Folie, da die Ladung Zeit findet, über den hohen Widerstand auf der Folie abzufließen. Eine stark unterschiedliche .Situation besteht bei den zwei' asymmetrischen dielektrikum-erregten Vorrichtungen, die zuvor beschrieben wurden. Bei diesen Anordnungen befindet sich bei Gleichspannungszuständen bzw. -bedingungen auf der leitenden Seite der Folie keine ladung. Die aktivierende Ladung befindet sich vollständig auf einer stark isolierenden Fläche. Ein Kontakt mit der geladenen Fläche führt daher nicht zu einem Ladungsabfluß, auch nicht bei Gleichspannungsbedingungen, ausgenommen an der unmittelbaren Kontaktstelle oder -fläche. Von größerer Wichtigkeit ist jedoch, daß ein Kontakt mit der leitenden Seite nicht zu einem Ausfall der Vorrichtung führt, wenn ein leitender Film mit hohem Wideretandyerwendet wird. Der Kontakt erscheint lediglich als verlustbehaftetes Element in der Kapazität, welches willkürlich klein gemacht werden kann. Man kann daher eine Konstruktion ins Ange fassen, bei der abstützende Säulen für die "^olie auf einer der festen Platten verteilt werden können, und zwar ohne Rücksicht anf das Vorhandensein oder irgendeine andere Ladung oder Leiter auf der Folie-. Alternativ können diese Pfeiler vorsätzlich unter einem Leiter in Lage gebracht werden, um dadurch die erforderliche Gleichstromrückführung für die flexible Folie zu den äußeren Metallplatten vorzusehen.carried out that for a device, which by an outer ■ voltage source 'is excited, a temporarily occurring ■ brief. End on one of the counter plates to a local temporary : leads to a reduction in sensitivity, provided that a conductive layer with a sufficiently high electrical resistance; stand is used. However, a constant short leads to ι a loss in sensitivity over a large area of the . Foil, as the charge finds time to flow away through the high resistance on the foil. A very different situation exists in the two 'asymmetric dielectric-excited devices, previously described. In these arrangements there are DC voltage states or conditions no charge on the conductive side of the foil. The activating The charge is completely on a highly insulating surface. Contact with the charged surface leads therefore not to a discharge of charge, not even under DC voltage conditions, except at the immediate contact point or area. More importantly, contact with the conductive side does not cause device failure when a high resistance conductive film is used. The contact only appears as lossy Element in capacitance that can be made small arbitrarily. One can therefore plan a construction grasp at the supporting pillars for the "^ olie on one of the solid plates can be distributed regardless of the presence or any other load or conductor on the slide-. Alternatively, these pillars can be deliberately placed under a ladder to achieve the required Provide direct current feedback for the flexible film to the outer metal plates.

Die vorangegangene Beschreibung hat gezeigt, auf welche Weise gegentakt-elektrostatische Wandler konstruiert werden können, und zwar unter der Verwendung von Dielektrikum-Folien als aktivierende Quelle. In der neuen Klasse der asymmetrischen.Ge- , gentaktwandler wurde die Forderung, zwei Dielektrika zu verwenden, um einen abgeglichenen Betrieb zu erreichen, beseitigt,The previous description has shown in what way Push-pull electrostatic transducers can be constructed using dielectric foils as activating Source. In the new class of asymmetrical. Gentact converter, the requirement to use two dielectrics to achieve balanced operation has been eliminated,

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und es wurde gezeigt, daß derartige Konstruktionen in der Tat einen echten Gegentaktbetrieb ermöglichen. Auch'wurden die Un- i empfindlichkeit und Immunität der Dielektrikum-Aktivierung hin- ^: sichtlich innerer Kurzschlüsse und auch die dadurch erzielbaren Vorteile demonstriert. ^v jand it has been shown that such constructions do indeed allow true push-pull operation. Auch'wurden the UN i sensitivity and immunity of the dielectric activation ^departures: clear internal short circuits and the advantages achieved thereby demonstrated. ^v j

Ein Verfahren zur Herstellung eines Ferrodielektrikums, wie an ■ früherer Stelle erwähnt wurde, besteht darin, einen Isolator \ zwischen zwei Elektroden in Lage zu bringen und mit diesen in I Kontakt zu bringen, wobei wenigstens eine dieser Elektroden ef- i fektiv einen elektrischen Kontakt mit dem Isolator aufweist, ! und zwar über eine Zwischenschicht aus einer elektrisch leitenden Flüssigkeit; es wird dann ein elektrisches Potential den Elektroden aufgedrückt, um zwischen diesen ein elektrisches Feld zu erzeugen, und es wird während des Vorhandenseins des Feldes die elektrisch leitende Flüssigkeit entfernt.A process for producing a Ferrodielektrikums, as mentioned at ■ earlier, is to bring an insulator \ between two electrodes in position and to bring it into contact I, wherein at least one of these electrodes ef- fectively i electrical contact with the isolator,! via an intermediate layer of an electrically conductive liquid; an electrical potential is then impressed on the electrodes in order to generate an electrical field between them, and the electrically conductive liquid is removed while the field is present.

Ein weiteres Verfahren umfaßt das vorausgehend geschilderte Verfahren und besteht weiterhin darin, daß man das Dielektrikum erwärmt, bis die Anfangs-Polarisationsspannung, die diesem aufgedrückt wurde, auf einen bestimmten Wert gefallen ist, und indem man dann die vorausgegangen geschilderte Methode wiederholt. Another method includes the method outlined above and further consists in that one the dielectric heated until the initial polarization voltage, which was imposed on it, has fallen to a certain value, and by the method described above is then repeated.

Ein weiteres Verfahren, welches besonders für die durchgehende Produktion von geladenem Material geeignet ist, umfaßt eines der grundlegenden Verfahren, wie sie voraufgehend geschildert wurden, wobei zusätzlich eine relative Bewegung zwischen dem Isolator und dem Elektrodensystem eingeführt wird. Sin derartiges Verfahren ist auch für die Speicherung einer Information auf einem durchgehenden Band oder Körper geeignet, beispielsweise einer Scheibe a^s isolierendem Material.Another method particularly suitable for the continuous production of charged material includes one of the basic procedures as described above, with a relative movement between the Insulator and the electrode system is introduced. Sin such a thing Method is also suitable for storing information on a continuous tape or body, for example a disk of insulating material.

Eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens, um also die Flächenladungen in einem Isolator herzustellen, ist schematisch in Fig. 9 gezeigt. Gemäß dieser Figur wird der Isolator 1, bei-.spielsweise ein Polymerfilm, in Berührung mit einer Elektrode 2An arrangement for carrying out this method, that is to say in order to produce the surface charges in an insulator, is schematic shown in FIG. According to this figure, the insulator 1, for example a polymer film in contact with an electrode 2

gebracht. Eine zweite "Elektrode 3, die einen Abstand von dem 'Isolator aufweist, wird in Kontakt mit dem Isolator gebracht, und zwar über eine Zwischenschicht auf einem leitenden "Flüssigkeitsfilm 4. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, ^! indem man die Elektrode 3 mit der flüssigkeit benetzt und indem! man dann die benetzte Elektrode auf den Isolator gibt. . ;brought. A second "electrode 3, which is at a distance from the" insulator, is brought into contact with the insulator via an intermediate layer on a conductive "liquid film 4. This can be achieved, for example, by ^! by wetting the electrode 3 with the liquid and by! the wetted electrode is then placed on the insulator. . ;

Ein enger und intensiver Kontakt zwischen dem Isolator und der i Elektrode 2 kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Ss j kann beispielsweise dort ausreichend sein, wo der Isolator auf jClose and intensive contact between the insulator and the electrode 2 can be achieved in various ways. Ss j can be sufficient, for example, where the isolator j

derjenigen Seite einen elektrisch leitenden I¹Hm aufweist, die ! sich am nächsten der Elektrode befindet, daß"man diese leitende Seite lediglich in Berührung mit der Elektrode bringt. Der Kontakt kann verbessert werden, indem man eine Vielzahl von kleinen löchern in der Elektrode 2 vorsieht, die dann an eine Vakuumpumpe angeschlossen werden. Auch besteht die Möglichkeit, die zur Elektrode 2 hin weisende Fläche des Isolators und die Elektrode mit der leitenden Flüssigkeit zu benetzen.that side has an electrically conductive I ¹ Hm that! is closest to the electrode that "this conductive side is only brought into contact with the electrode. The contact can be improved by providing a large number of small holes in the electrode 2, which are then connected to a vacuum pump. Also exists the possibility of wetting the surface of the insulator facing the electrode 2 and the electrode with the conductive liquid.

Die Elektroden ,2 und 3 werden an eine Potentialquelle 5 angeschlossen, um zwischen diesen ein elektrisches Feld zu erzeugen . Bewegliche Ionen in der Flüssigkeit trennen sich unter dem Einfluß des angelegten Feldes, und bei der in der Zeichnung dargestellten Polarität werden positive Ionen zu der Metallelektrode 3 gezogen, und negative Ionen werden zur Fläche des Isolators gezogen. Die Flüssigkeit wird nun von der geladenen Fläche des Isolators entfernt, und dadurch wird die Formation des Dielektrikums im wesentlichen vervollständigt. Die Flüssigkeit kann typisch durch Schieben oder Rollen des Flüssigkeitskontaktes seitlich entlang der Fläche des Isolators entfernt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Flüssigkeit beispielsweise durch eine öffnung oder Öffnungen abzusaugen, die in der Elektrode 3 vorgesehen sind. Das Entfernen der Flüssigkeit findet jedoch statt, während das elektrische Feld vorhanden ist, um die Ladungstrennung aufrechtzuerhalten.The electrodes 2, 2 and 3 are connected to a potential source 5 in order to generate an electric field between them . Movable ions in the liquid separate under the influence of the applied field, and in the case of the one in the drawing positive ions are drawn to the metal electrode 3, and negative ions become the surface of the polarity shown Isolator pulled. The fluid is now removed from the charged surface of the isolator, and this creates the formation of the dielectric is essentially completed. The liquid can typically be removed by sliding or rolling the liquid contact laterally along the face of the isolator will. There is also the possibility of sucking off the liquid, for example through an opening or openings which are provided in the electrode 3. The removal of the liquid, however, takes place while the electric field is present is to maintain charge separation.

Die Gleitbewegung kann dazu verwendet werden, den Kontakt "~ ^: ~~~~ 309848/08PT⁷ ~~~The sliding movement can be used to "~ ^: ~~~~ 309848 / 08PT ⁷ ~~~

aufzuheben, beispielsweise bei durchgehenden Prozeßanordnungen, bei denen typisch flache oder rollenartige Elektroden verwendet: werden können, durch welche der Isolator gezogen wird. Sine weitere Möglichkeit besteht darin, daß man dort, -wo zwei koin- ■ zidente Elektroden zur Erzeugung des elektrischen Feldes verwendet werden, durch Verschieben eines Isolators aus der T-eckung mit dem anderen heraus verschiebt, das zur Erzeugung einer diskreten geladenen Fläche in dem Isolator ausreichend ist. Dieselbe Situation besteht dann, wenn die Elektroden in Lage gehalten werden, jedoch die Flüssigkeit entfernt wird, beispielsweise durch Absaugen. Bei einer relativen Bewegung zwischen dem Isolator und den Elektroden erhält man ein Informationsspeichersystem, indem man beispielsweise eine von der Information abhängige Veränderung der Intensität des elektrischen Feldes verwendet.to be canceled, for example in the case of continuous process arrangements, which typically use flat or roller-type electrodes through which the insulator is drawn. Sine Another possibility is that one there, -where two koin- ■ Zidente electrodes are used to generate the electric field by moving an isolator out of the T-junction with the other out, which is sufficient to create a discrete charged surface in the isolator is. The same situation exists if the electrodes are held in place but the liquid is removed for example by suction. With a relative movement between the insulator and the electrodes, an information storage system is obtained, by, for example, an information-dependent change in the intensity of the electrical Field used.

"Die verwendete leitende Flüssigkeit ist nicht kritisch. Obwohl man Äthylalkohol sehr erfolgreich bei Ausführungen verwendet hat, existiert ein breiter Bereich von anderen Flüssigkeiten, der zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt. Natürlich ist die Verwendung einer stark flüchtigen Flüssigkeit, die nach dem Verdampfen eine saubere Fläche hinterläßt, sehr von Vorteil. Ss wurde jedoch sogar übliches Leitungswasser verwendet, welches ausreichend Verunreinigungen enthielt, um eine Leitungsfähigkeit aufzuweisen. Bei durchgehenden oder Wiederhol-Prozessen sind Einrichtungen erforderlich, um für eine durchgehende Befeuchtung der sich ändernden Flächen, die geladen werden sollen, zu sorgen. Geeignete Kittel hierzu sind gut bekannt und brauchen nicht weiter erläutert zu werden."The conductive liquid used is not critical. Though Ethyl alcohol has been used very successfully in executions, there is a wide range of other liquids which leads to satisfactory results. of course is the use of a highly volatile liquid that leaves a clean surface after evaporation is very beneficial. However, even ordinary tap water was used, which contained sufficient impurities for conductivity to have. With continuous or repetitive processes facilities are required for a continuous moistening of the changing surfaces that are being charged supposed to worry. Suitable gowns for this are well known and do not need to be explained further.

Fit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich relativ scharf umgrenzte Flächen mit einheitlicher Ladung herstellen, die der Größe und der Form der verwendeten Elektroden entsprechen. Eine Abtastung d^rch Sonden während des Abfalls der Polarisationsspan-•nung zeigt keine seitliche Änderung in dieser Spannung während des Abfallprozesses. Dies bedeutet, daß keine Wanderung aufgebauter Ladung entlang der Isolatorfläche auftritt, und daß derFit help of this procedure can be relatively sharply delineated Create areas of uniform charge that match the size and shape of the electrodes used. One scan by probes during the drop in polarization voltage shows no lateral change in this tension during the decay process. This means that no hike is built Charge occurs along the insulator surface, and that the

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■■■■.:- 16 - -■■■■.: - 16 - -

Vb fall direkt durch die Körpermasse des Isolators ei"folgt.Vb case follows directly through the body mass of the insulator ei ".

Der Beitrag zum Abfall der Polarisationsspannung durch Sammlung von Ionenpaaren, die in dem Umgebungsgas durch natürliche Strahlungs-quellen erzeugt werden, ist aufgrund der extrem niedrigen G-leichgewichtakonzentration von Ionenpaaren unbedeutend. - ■ . The contribution to the drop in polarization voltage due to collection of ion pairs that are generated in the ambient gas by natural radiation sources is extreme due to the low equilibrium concentration of ion pairs insignificant. - ■.

"Die anfängliche Abfallfolge der Polarisationsspannung ist ähnlich derjenigen, die man in Verbindung mit einigen anderen Verfahren der Dielektrikums-Formation oder -Bildung festgestellt hat. Tan hat jedoch festgestellt, daß es möglich ist, die anfängliche A.bfallfolge um einen "Faktor von ο bis 7 zu vermindern, indem man eine'Doppelladetechnik zur Anwendung bringt. Bei einem typischen Beispiel dieser Technik wird der Isolator flächen-geladen, wird erwärmt, um den Abfall zu beschleunigen, bis die Polarisationsspannung bis ca. auf die Hälfte des Anfangswertes abgefallen ist, und wird dann wieder auf Umgebungstemperatur zurückgeführt. Während'der Erwärmungsphase wird die Flächenladung schnell in die Masse des Isolators verdrängt oder getrieben, und zwar unter dem Einfluß des starken inneren "Feldes, und diese Ladung wird dann in Form einer verteilten Raumladung gefangen gehalten, wenn das Dielektrikum.abgekühlt wird. Das"Dielektrikum wird dann auf die ursprüngliche Polarisationsspannung durch Absetzen einer zweiten Flachenladung wieder aufgeladen, es wird jedoch nun das "Feld kurz unterhalb der Fläche des Isolators durch das Vorhandensein der inneren Raumladung vermindert. Die Nach-Innen-Wanderung der Flächenladung und damit die Polarisations-Abfallgeschwindigkeit oder -folge werden daher beträchtlich, reduziert. . . ."The initial decay sequence of polarization voltage is similar those found in connection with some other methods of dielectric formation or formation. However, Tan found that it is possible to use the initial A. to reduce the waste sequence by a "factor of ο to 7, by using a 'double charging technique. In a typical example of this technique, the insulator is face-charged, heated to accelerate waste, until the polarization voltage is about half of the initial value has fallen, and is then returned to ambient temperature. During the heating phase, the Surface charge quickly displaced or driven into the mass of the insulator, under the influence of the strong internal "field, and this charge is then trapped in the form of a distributed space charge when the dielectric is cooled down. The "dielectric is then charged again to the original polarization voltage by depositing a second surface charge, but it now becomes the" field just below the surface of the insulator due to the presence of the internal space charge reduced. The inward migration of the surface charge and with it become the polarization decay rate or sequence therefore considerable, reduced. . . .

Es wurde festgestellt, daß das "Zuschneiden" (tailoring) der Ladungsverteilung innerhalb dem Isolator, d. h. die Einstellung des Profils der Ladungsintensität durch den Isolator, eine ! merkliehe Wirkung auf die Faktoren, wie beispielsweise das vor-; herrschende A.b fall-System in den Dielektrika und die effektive Lebensdauer der Dielektrika, hat.It was found that the "tailoring" of the Charge distribution within the insulator, d. H. the setting of the profile of the charge intensity through the isolator, one! noticeable effect on factors such as the pre-; prevailing A.b fall system in the dielectrics and the effective Lifetime of the dielectrics.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung veranschaulichten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.All of the technical details that can be recognized in the description and illustrated in the drawing are essential for the invention significant.

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Claims

- 18 - ' - ■ . ■- 18 - '- ■. ■

P at e nt an s ρ r ü c h e P at e nt to s ρ r ü ch e

, Single-cycle electrical ο static converter, consisting of one movable membrane, which is arranged between two fixed electrodes depending on an electrical PeId, thereby characterized in that the electric field is generated by at least one ferrodielectric (electret).

2. Push-pull electrostatic converter, consisting of a movable membrane, · which is dependent on an electrical ■ see field placed between two fixed electrodes!

ι characterized, .that the electric field by a Ferrodielectric (electret) is generated and at any point on the membrane only.between the membrane at this Place and the fixed electrode pointing there.

3. Converter according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane (1) consists of a flexible one consists of the same charged or homogeneously charged dielectric film.

4. Converter according to one of claims 1 or 2, characterized. that the membrane (1) consists of two hetero-charged There is dielectric films, each having a conductive surface on one side and conductive surfaces on these are tied together.

5. Converter according to one of claims 1 and 2, characterized in that the membrane (1) consists of two hetero-charged There is dielectric sheets bonded to one of two sides of a conductive sheet.

6. Converter according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the dielectrics are formed on the inner surfaces of the fixed electrodes (2, 3) or on them are upset. ~

309843/0801 "~

7. Converter according to claim. 2, characterized in that the j Membrane (1) has a single dielectric which is arranged entirely on one side of the membrane. ;

8. Converter according to claim 2, characterized in that the j

Membrane (1) on each side with an arrangement of one; or pattern!

Template / is provided with alternating surfaces that

have a conductive surface with surfaces with dielectrics

or misfer
or wear, the arrangement of these templates / such; is made that any surface located on one side relative to ¹ of a surface of the other type on the other _side: is. I.

9. Converter according to one or more of the preceding claims, characterized in that the inner surfaces of the
fixed electrodes are equipped with means to the
i'embrane in position to hold on.

¥ 09 84 87 0 80-3

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