DE2553414C2

DE2553414C2 - Piezoelektrischer, elektroakustischer Wandler

Info

Publication number: DE2553414C2
Application number: DE2553414A
Authority: DE
Inventors: Gaiko Tokorozawa Saitama Takahashi
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1974-11-27
Filing date: 1975-11-27
Publication date: 1983-04-21
Also published as: DE2553414A1; JPS5169841U; US4024355A; JPS5411867Y2

Description

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

Ein derartiger Wandler ist beispielsweise aus DE-OS 19 02 849 bekannt.

Wie sich aus der US-PS 38 32 580 entnehmen läßt, haben Polymermaterialien mit hohem Molekulargewicht, wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Poly-y-Glutaminsäure-Methylester (PGM) piezoelektrische Eigenschaften; ein dünner Film eines solchen⁴⁵ Materials kann als elektroakustischer Wandler verwendet werden, um die Nachteile zu vermeiden, die bei herkömmlichen bimorphen Schwingern auftreten; dazu gehören beispielsweise eine extrem hohe Resonanzfrequenz, eine äußerst hohe, für die Bearbeitung nachteili- so ge Härte, und ein großes Gewicht.

Auch wenn derartige Stoffe für die Membran verwendet werden, sind zumindest zwei Membranen erforderlich, denen jeweils eine unterschiedliche Spannung erteilt wird, um die gewünschten akustischen Eigenschaften zu erzielen, wie eine große Bandbreite der Tonwiedergabe. Hierdurch wird der Aufbau des Wandlers jedoch kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen piezoelektrischen, elektroakustischen Wandler gemäß ω dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, der bei einfachem Aufbau verbesserte akustische Eigenschaften, insbesondere eine große Bandbreite der Tonwiedergabe aufweist.

Der erfindungsgemäße Wandler besitzt die Merkma- f·⁵ Ie des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.

Durch die spezielle Ausbildung des Stützelementes ergibt sich ein verbesserter Umwandlungswirkungsgrad sowie ein verbesserter Verlauf der Amplitude bei hohen Frequenzen.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Wandlers sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen piezoelektrischen, elektroakustischen Wandler gemäß einer Ausführungsform,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der Halteeinrichtung,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines Abstandsstücks;

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer Membran,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht einer Form eines elastischen Stützelements,

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Abstandsstücks,

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht eines Basiselements,

Fig.8 einen Schnitt durch ein elastisches Stützelement gemäß einer weiteren Ausführungsform und

Fig.9 einen Schnitt durch ein elastisches Stützelement nach einer weiteren Ausführungsform.

In den Zeichnungen und der folgenden Beschreibung sind gleiche Abschnitte oder Teile durch gleiche Ziffern oder Bezrgszeichen gekennzeichnet

In den F i g. 1 bis 7 ist eine Ausfühningsform eines piezoelektrischen, elektroakustischen Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Halteeinrichtung bezeichnet, das aus einem leitenden Material, wie beispielsweise Aluminium, gebildet ist. Eine Deckplatte 2 ist einstückig bzw. integral mit dem Tragteil ausgebildet In ihrem Mittelbereich ist die Deckplatte 2 mit einer öffnung 5 versehen, die einer kreisförmigen öffnung 4 eines Kopfhörergehäuses 3 entspricht. Eine Membran 6 ist an beiden Seiten mit leitenden Schichten bedeckt, die als Elektroden 6bund 6cdienen; die Membran 6 besteht aus einem dünnen Film 6a aus einem Polymermaterial mit hohem Molekulargewicht, das eine gewisse Flexibilität und Biegsamkeit sowie, gegebenenfalls nach einer Behandlung, piezoelektrische Eigenschaften hat; als Material können beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Poly-y-Glutaminsäure-Methylester (PGM) verwendet werden. An ihren Randbereichen ist die Membran 6 durch ein Abstandsstück 7 fest an der Halteeinrichtung 1 so angebracht, daß sie der Deckplatte gegenüberliegt; das Abstandsstück 7 besteht aus einem biegsamen, isolierenden Material, wie beispielsweise Papier, und ist an den Randbereichen la, \b, Ic und Xd der Halteeinrichtung befestigt Ein Basiselement 8 aus steifem Material ist mit einer vorher bestimmten Zahl von öffnungen 9 einer vorgegebenen Größe versehen. Das Basiselement 8 ist so ausgebildet, daß es mit seinen Randbereichen Sb, 8c, 8c/ und 8e unter Ausübung einer Druckkraft die Membran 6 durch ein weiteres Abstandsstück 11 bedeckt. Ein elastisches Stützelement 12 besteht aus einem elastischen Kunstharz, wie beispielsweise Polyurethan-Schaum, und ist in seinem zusammengedrückten Zustand zwischen der Membran 6 und dem Basiselement 8 angeordnet. Aufgrund seiner Elastizität drückt das elastische Stützelement 12 die Membran 6 gegen die Deckplatte 2, so daß die Membran 6 eine geeignete Spannung erhält. Das elastische Stützelement 12 ist in einem Bereich, welcher der öffnung 5 der Deckplatte 2 entspricht, mit

einem vorstehenden Bereich versehen. Bei dieser Ausführungsform weist das elastische Stützelement 12 in einem Bereich, welcher der öffnung 5 entspricht, einen vorstehenden Bereich 12a auf, der eine ähnliche Form wie die öffnung 5 der Deckpia) te 2 hat und einstückig damit ausgebildet ist, wie in F i g. 5 dargestellt ist Bei einer anderen Ausführungsform ist das elastische Stützelement 12 in einer Form ausgebildet, bei der eine getrennte, kreisförmige, elastische Platte 126 so an einer Schicht aus dem elastischen Material angebracht ist, daß ein Kontak» mit der Membran 6 hergestellt wird, wie in F i g. 8 dargestellt ist. Nach einer weiteren Ausführungsform wird das elastische Stützelement in einer Form hergestellt, bei der die getrennte, kreisförmige, elastische Platte 126 zwischen die Schichten aus dem elastischen Material eingeschoben wird, wie in Fig.9 dargestellt ist. Bei der Herstellung hängen die Form und die Dicke des vorstehenden Bereichs des elastischen Siützelements 12 sowohl von den Eigenschaften des elastischen Materials, das zur Ausbildung des elastischen Stützelement verwendet wird, als auch von den Eigenschaften und der Form der Membran 6 ab. Mit dem Bezugszeichen 13 ist ein Netz aus einem steifen Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, bezeichnet, das mit einer Vielzahl von Löchern versehen ist Das Netz 13 dient dazu, die Membran 6 zu schützen und gegen das Eindringen von Staub abzuschirmen.
Aufgrund dieser Anordnung wird es möglich, einen verbesserten Wandlungswirkungbgrad und eine verbesserte Kiangkennlinie zu erreichen; insbesondere kann eine verbesserte Frequenz-Charakteristik im Bereich hoher Frequenzen erhalten werden, indem die Verteilung der Spannung an dem Bereich der Membran 6, welcher der Öffnung 5 der Deckplatte 2 entspricht, in geeigneter Weise eingestellt wird. So übt beispielsweise der vorstehende Abschnitt 126 des elastischen Gegenteils 12 eine Spannung auf einen vorher bestimmten

in Bereich der Membran 6 aus, um die Frequenz-Charakteristik im Bereich hoher Frequenzen zu verbessern. Es wird dadurch also möglich, die Membran 6 mechanisch auf zwei verschiedene Arten zu erregen. Weiterhin soll darauf hingewiesen werden, daß die Membran 6 durch die Halteeinrichtung 1 gehalten und unter Spannung versetzt wird, um in Abhängigkeit von den Eingangssignalen zu schwingen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Kopfhörer beschränkt, sondern läßt sich auch bei anderen Arten von piezoelektrischen, elektroakustischen Wandlern mil piezoelektrischen Membranen, wie beispielsweise Lautsprechern, Mikrophonen, usw, einsetzen; auch dann ergeben sich die oben zusammengestellten Vorteile und die Wirkung, daß eine Verbesserung der Frequenz-Charakteristik durch die einfache Maßnahme erreicht wird, ein elastisches Stützelement 12 zu verwenden, das der Membran 6 unterschiedliche Spannung verleiht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Piezoelektrischer, elektroakustischer Wandler mit einer Membran aus flexiblem, piezoelektrischem Material, einer die Membran am Rand abstützenden Halteeinrichtung aus verhältnismäßig starkem Material, einem an die Membran angepaßten und in dieser unter Spannung versetzenden federnden Stützelement und einem das ganze Stützelement gegen die Membran drückenden Basiselement aus ο starkem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (12) an zumindest einer Stelle einen überstehenden Bereich (12b) besitzt, der unterschiedliche Teile der Membran (6) unter unterschiedliche Spannung versetzt

2. Piezoelektrischer, elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (12) örtlich unterschiedliche Dicke besitzt, derart, daß der örtlich vorstehende Bereich (t2b)eme örtliche Dickendiskontinuität des Stützele- » mentes (12) bildet

3. Piezoelektrischer, elektroakustischer Wandler nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß der örtlich vorstehende Bereich (126,) einstückig mit den anderen Bereichen des Stützelementes (12) gebildet ist

4. Piezoelektrischer, elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der örtlich vorstehende Bereich (12a, 12Z^ getrennt von den restlichen Bereichen des Stützelementes (12)» gebildet ist