DE2506709C2

DE2506709C2 - Piezoelektrischer, elektroakustischer Wandler

Info

Publication number: DE2506709C2
Application number: DE2506709A
Authority: DE
Inventors: Takashi Tokorozawa Saitama Oyaba; Masahiko Tamura
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1974-02-18
Filing date: 1975-02-18
Publication date: 1983-09-15
Also published as: JPS50110239U; US3982143A; JPS5220296Y2; DE2506709A1

Description

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen, elektroakustischen Wandler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 19 02 849 ist ein derartiger piezoelektrischer, elektroakustischer Wandler bekannt, bei welchem eine Membran aus einer dünnen Folie mit piezoelektrischen Eigenschaften verwendet wird. Eine derartige Folie kann aus einem Polymer mit hohem Molekulargewicht hergestellt sein /siehe: »Polypeptid-Piezoelectric Transducers« von E. Fukuda et al, 6. International Congress of Acoustics, D-31, Tokio. 1968 und »The Piezoelectricity of Polyvinylidenfluorid« von H. Kawai, Japan J. Appl. Phys. 8,975,1969).

Eine Ausführungsform des bekannten Wandlers hat gemäß F i g. 1 ein Basiselement 4, eine Membran 1 aus einer Folie aus einem piezoelektrischen Hochpolymer, welche an ihren Randbereichen durch die HalteeinricK lung 2 gehalten ist, und ein elastisches Stützelement 3, welches mit der Membran in Berührung gebracht ist, um der Membran eine Spannung zu erteilen. Aufgrund seiner Anordnung weist der herkömmliche piezoelektrische elektroakustische Wandler jedoch Nachteile hinsichtlich des Schallumwandlungswirkungsgrades auf. Weiterhin zeigt die Anordnung des herkömmlichen Wandlers, bei welchem das elastische Stützelement 3 gleichförmig mit jedem Teil der Membran in Berührung steht, ungünstige Frequenzcharakteristiken, insbesondere im Bereich tiefer Frequenzen.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Wandler zylinderförmig mit entsprechend zylindrisch ausgebildeten Elementen sein. Um das zylindrische Basiselement ist gleichmäßig das elastische Stützelement angeordnet, das von einer ringförmigen Membran umgeben ist. An der oberen bzw. unteren Fläche des zylindrischen Basiselements ist ein Schallsender bzw, ein Schallempfänger angeordnet, die auch als Halteeinrichtungen dienen.

Bei allen bekannten Wandlern dieser Art wird vom Basiselement über das, letzteres bedeckende, Stützelement in der statischen Phase der Membran eine gleichmäßige Spannung erteilt. Dies hat zur Folge, daß die Frequenzcharakteristik des Wandlers ungleichmäßig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen piezoelektrischen, elektroakustischen Wandler anzugeben, der bei einfachem Aufbau die Frequenzcharakteristik verbessert

Der erfindungsgemäße Wandler besitzt die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.

Durch die einfache und überraschende Maßnahme,

ίο die mit dem elastischen Stützelement in Kontakt befindliche Oberfläche des Basiselementes entsprechend zu formen, kann die Frequenzcharakteristik, insbesondere die Frequenzgangeigenschaft im unteren Frequenzbereich erheblich verbessert und der Obertragungswirkungsgrad gesteigert werden.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Wandlers sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben;

μ in dieser zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch den grundsätzlichen Aufbau eines herkömmlichen piezoelektrischen, elektroakustischer· Wandlers, und

Fig.2 einen Schnitt durch den grundsätzlichen Aufbau eines piezoelektrischen, elektroakustischen Wandlers gemäß dem AusführungsbeispieL

In der F i g. 2 ist mit 1 eine Membran bezeichnet, die aus einer hochpolymeren Folie mit eirer entsprechenden Flexibilität besteht. Diese Folie ist aus einem synthetischen Harz hergestellt, beispielsweise aus Polyvinylidenfluorid, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid, NyIon-11, Polypeptid oder einem ähnlichen Material. Die Folie wird dann einer Behandlung unterzogen, in welcher die Folie mit einer piezoelektrischen Eigenschaft ausgestattet wird.

Mit 2 ist eine Halteeinrichtung bezeichnet, die aus einem steifen bzw. starren Material besteht und derart ausgebildet ist, daß sie die Membran 1 hält. Mit 3 ist ein elastisches Stützelement bezeichnet, welches aus solchen elastischen Materialien wie Polyurethanschaum besteht, weiche eine gleichförmige Eigenschaft oder einen gleichförmigen Druck haben, wenn das Material keiner äußeren Kraft unterworfen ist, wobei dieses elastische Stützelement die Form eines rechteckigen Parallelepipeds aufweist Mit 4 ist ein Basiselement aus einem steifen Material bezeichnet, die mit einer Anzahl von Öffnungen 41 vorgegebener Größe ausgestattet ist, wobei die Oberfläche des Basiselements konvex ausgebildet ist, welche an dem elastischen Stützelement

so 3 anliegt. Mit 5 sind eine Anzahl von Federn bezeichnet, welche derart ausgebildet sind, daß sie auf das Basiselement einen Druck ausüben. Die Federn 5 sind derart angeordnet, daß die Stärke des Druckes einstellbar ist.

Bei der oben beschriebenen Anordnung berührt das elastische Stützelement 3 direkt die Membran 1, um der Membran eine Spannung zu erteilen, und das elastische Stützelement 3 wird zusammengedrückt, und zwar durch das Basiselement, welche gemäß F i g. 2 ausgebildet ist. Deshalb wird mit mittlere Teil der Membran 1 durch das Basiselement 4 über das elastische Stützelement 3 stärker unter Druck gesetzt als der übrige Teil der Membran 1, und zwar aufgrund der konvexen Ausbildung des Basiselements. Folglich wird jeder Teil der Membran 1 lokal über das elastische Stützelement 3 mit einem unterschiedlichen Druck beaufschlagt, und zwar in Abhängigkeit von, der konvexen Form, welche das Basiselement 4 auf einer Seite aufweist, und

insgesamt empfangt die Membran 1 auf diese Weise eine lokal unterschiedliche Spannung.

Die Form der einen Seite des Basiselements 4 ist nicht auf eine konvexe Form beschränkt, die Oberfläche kann vielmehr irgendeine unregelmäßige Form haben, kann beispielsweise konkav, ungleichmäßig, mit Rillen oder Rippen versehen oder auch derart ausgebildet sein, daß Kombinationen der oben angegebenen Formen vorhanden sind, um einen ähnlichen Effekt zu erreichen, wie er für das oben beschiebene Basiselement 4 erwähnt ist Das Basiselement 4 kann aus einem Kunststoff bestehen, welches durch die Spannungen keine Verformung erleidet

Obwohl gemäß den obigen Ausführungen ein elastisches Stützelement 3 aus Polyurethanschaum verwendet wird, sei darauf hingewiesen, daß die Materialien für das elastische Stützelement nicht darauf beschränkt sind, daß vielmehr ein beliebiges Material

verwendet werden kann, welches eine Elastizität hat, die für den vorliegenden Zweck zur Verwendung als elastisches Stützelement 3 ausreicht Obwohl gemäß der beschriebenen bevorzugten Ausführungsfcrm der Erfindung nur eine Art eines elastischen Materials verwendet wird, um das elastische Stützelement 3 zu bilden, sei darauf hingewiesen, daß auch zwei oder mehrere Arten von elastischen Materialien in Kombination dazu verwendet werden können, das elastische Stützelement 3 zu bilden.

Obwohl die Erfindung anhand einer Ausführungsform erläutert wurde, die sich auf einen piezoelektrischen Lautsprecher bezieht, ist die Erfindung natürlich auch auf andere Arten von elektroakustischen Wandlern, wie ein piezoelektrisches Mikrofon usw. anwendbar, bei welchen eine Membran vorhanden ist die eine Spannung benötigt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Piezoelektrischer, elektroakustischer Wandler mit einer durch eine Halteeinrichtung aus steifem Material an ihren Randbereichen abgestützte, piezoelektrische Eigenschaften aufweisende Membran und mit einem Basiselement aus steifem Material, wobei ein das Basiselement bedeckendes elastisches Stützelement gegen die Membran drückt, dadurch gekennzeichnet, daß das Basiselement (4) derart uneben geformt ist, daß der Membran (1) über das elastische Stützelement (3) ein örtlich unterschiedliche Spannung erteilt wird.

2. Piezoelektrischer, elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basiselement (4) derart uneben geformt ist, daß dem Mittelbereich der Membran (1) eine höhere Spannung als den anderen Bereichen erteilt wird.

3. Piezoelektrischer, elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Stützelement (3) zugewandte Sehe des Basiselemests (4) eine konkave und/oder konvexe Oberfläche besitzt.