DE3738325A1

DE3738325A1 - Electroacoustic transducer

Info

Publication number: DE3738325A1
Application number: DE19873738325
Authority: DE
Inventors: Reinhardt Fischer
Original assignee: Reinhardt Fischer
Current assignee: FISCHER, REINHARDT, 8359 ORTENBURG, DE
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1987-11-11
Publication date: 1989-06-01

Abstract

The invention relates to an electroacoustic transducer which exhibits a piezoelectric element (5) arranged on a transformer (6) and a diaphragm (1) and in which the transformer (6) is connected at two ends which are opposite with respect to the piezoelectric element (5) to the diaphragm (1) on the one hand and to a carrier (3), on the other hand. This transducer is characterised by the fact that the diaphragm is arranged angularly with respect to the transformer at the junction between diaphragm and transformer. Due to this arrangement of the transformer with piezoelectric elements with respect to the carrier and the diaphragm, the full vibrating capability of the piezoelectric module surface and suppression of the resonant peaks typical of piezoelectric elements can be achieved. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 8.The invention relates to an electroacoustic transducer 8 according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger elektroakustischer Wandler ergibt sich aus dem Inhalt der älteren Anmeldung P 36 20 557.5-31. Dieser elektroakustische Wandler weist ein auf einem Übertrager angeordnetes Piezoelement auf, wobei der Übertrager mit über das Piezoelement hinausragenden Bereichen einerseits mit dem Randbereich einer Membran derart in Verbindung steht, daß sich die Fläche des Piezoelements zur Ausbildung von Biegeschwingungen in der Membran fortsetzt, und andererseits mit einem feststehenden Träger verbunden ist. Aufgrund dieser besonderen Verbindung des Übertragers mit dem Träger und der Membran kann von der vollen Schwingungsfähigkeit der Piezomodulfläche Gebrauch gemacht werden, wodurch größere Auslenkungen und somit tiefere Töne erzeugt werden können. Außerdem treten dadurch die für Piezomodule typischen Resonanzüberhöhungen bei 3 und 5 kHz nicht auf. Da sich die Fläche des Piezoelements und somit die des Übertragers zur Ausbildung von Biege schwingungen in der Membran fortsetzt, muß die zylindrische oder halbkugelförmige Membran einen relativ großen Durchmesser aufweisen, um Knickstellen zwischen Membran und Übertrager zu vermeiden.Such an electroacoustic transducer results from the content of the earlier application P 36 20 557.5-31. This electroacoustic transducer has one on a transformer arranged piezo element, the transformer with areas protruding beyond the piezo element on the one hand in this way with the edge region of a membrane stands that the surface of the piezo element for training of bending vibrations in the membrane, and on the other hand is connected to a fixed support. Because of this particular connection the transmitter with the support and the membrane can be of full Vibration ability of the piezo module surface made use of become, which causes larger deflections and thus deeper Tones can be generated. In addition, the typical resonance peaks for piezo modules at 3 and 5 kHz not on. Since the surface of the piezo element and hence that of the transformer for the formation of bending vibrations in the membrane, the cylindrical must or hemispherical membrane a relatively large Have diameters around kinks between membrane and avoid transmitters.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Kopplungsprinzip des Piezoelements des elektroakustischen Wandlers der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der vollen Schwingungsfähigkeit der Piezomodulfläche und der Unterdrückung der für Piezomodule typischen Resonanzüberhöhungen eine breitere Anwendung möglich ist.It is an object of the invention, the coupling principle of Piezo element of the electroacoustic transducer of the input mentioned type in such a way that while maintaining the full vibration capability of the piezo module surface and the suppression of those typical for piezo modules Resonance peaks a wider application is possible.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 and 8 solved. Beneficial Embodiments of the invention are the subject of Subclaims.

Es wurde festgestellt, daß sich bei einer im wesentlichen rechtwinkligen Ankopplung der Membran an den Übertrager die gleichen vorteilhaften klanglichen Auswirkungen wie bei dem eingangs erwähnten elektroakustischen Wandler erzielen lassen. Darüber hinaus kann durch eine im wesentlichen rechtwinklige Ankopplung der Membran an den Übertrager eine sehr kleine Membran z. B. einer Hochtonkalotte Verwendung finden.It was found that there was essentially one right-angled coupling of the membrane to the transmitter the same beneficial sonic effects as in the electroacoustic transducer mentioned at the beginning let achieve. In addition, an im essentially right-angled coupling of the membrane the transmitter a very small membrane z. B. one Use the tweeter dome.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist an der Verbindungsstelle zwischen Übertrager und Membran ein zur Übertragerfläche senkrecht angeordneter Steg bzw. Ansatz vorgesehen, so daß die Flächen des Übertragers und der Membran im Abstand parallel angeordnet werden können. Durch passende Wahl der Befestigungsstelle zwischen dem freien Ende des Stegs bzw. Ansatzes und einer Flachmembran kann eine Feinanpassung an dynamische Lautsprecher erfolgen.In another embodiment, the Connection point between transmitter and membrane web perpendicular to the transmitter surface or Approach provided so that the surfaces of the transmitter and the membrane are arranged in parallel at a distance can. By choosing the right attachment point between the free end of the web or attachment and a flat membrane can be fine-tuned to dynamic Loudspeakers.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen Wandlers in Querschnittsansicht, bei dem die Treibereinheit bestehend aus Piezoelement und Übertrager inner halb der Membran angeordnet ist, und Fig. 1 shows a first embodiment of an electroacoustic transducer in cross-sectional view, in which the driver unit consisting of piezo element and transformer is arranged within the membrane, and

Fig. 2 in Draufsicht bei abgenommener Membran; Figure 2 in plan view with the membrane removed.

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen Wandlers in Querschnittsansicht, bei dem die Treibereinheit außerhalb der Membran angeordnet ist; Fig. 3 shows a second embodiment of an electroacoustic transducer in cross-section, wherein the drive unit is arranged outside of the membrane;

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen Wandlers, bei dem die Fläche der Treibereinheit im Abstand parallel zu einer Flachmembran angeordnet ist; Fig. 4 shows a third embodiment of an electroacoustic transducer, wherein said surface is arranged the drive unit at a distance parallel to a flat membrane;

Fig. 5 einen rechteckigen Übertrager in Draufsicht und Fig. 5 shows a rectangular transformer in plan view and

Fig. 6 im Schnitt; Fig. 6 in section;

Fig. 7 einen bandförmigen Übertrager für mehrere Piezoelemente. Fig. 7 shows a band-shaped transformer for several piezo elements.

Die Fig. 1 und 2 stellen ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen Wandlers dar, bei dem die Membran 1 aus zwei halbkugelförmigen Teilmembranen 1′, 1′ zusammengesetzt ist. Der Randbereich jeder halbkugelförmigen Teilmembran 1′ steht mit mehreren Treibereinheiten, die jeweils aus einem Übertrager 8 und einem darauf angeordneten Piezoelement 5 bestehen, in Verbindung. Jede Treibereinheit 5, 6 bzw. jeder Übertrager 6 steht dabei mit zwei bezüglich des Piezoelements 5 sich gegenüberliegenden Enden mit der Membran 1 einerseits und mit einem im Inneren der Membran angeordneten Träger 3 andererseits in Verbindung, wobei an der Verbindungsstelle von Membran und Übertrager die Membran bezüglich des Übertragers in einem Winkel von etwa 90° angeordnet ist. Der im Inneren der Membran 1 angeordnete Träger 3 ist als Scheibe ausgebildet, wobei am oberen Randbereich der Scheibe der Übertrager 8 für die eine halbkugelförmige Teilmembran und am unteren Randbereich die Übertrager 6 für die andere halbkugelförmige Teilmembran befestigt ist. Die Übertragerfläche verläuft somit in Richtung der Scheibenfläche. Die beiden halbkugelförmigen Teilmembranen 1′, 1′ weisen voneinander einen durch den scheibenförmigen Träger bedingten Spalt auf, durch den ein oder mehrere Befestigungslaschen 12, die mit dem Träger 3 verbunden sind, herausgeführt sind. Mit Hilfe dieser Befestigungslaschen 15 kann der elektroakustischen Wandler an einer Chasis oder dergleichen befestigt werden. Figs. 1 and 2 illustrate a first embodiment is of an electroacoustic transducer in which the diaphragm 1 consists of two hemispherical portion membranes 1 ', 1' is composed. The edge region of each hemispherical partial membrane 1 'is connected to a plurality of driver units, each consisting of a transformer 8 and a piezo element 5 arranged thereon. Each driver unit 5 , 6 or each transmitter 6 is connected to the membrane 1 on the one hand with two ends opposite one another with respect to the piezo element 5 and to a carrier 3 arranged inside the membrane, on the other hand, the membrane being at the junction of the membrane and the transmitter is arranged at an angle of approximately 90 ° with respect to the transmitter. The carrier 3 arranged in the interior of the membrane 1 is designed as a disk, the transmitter 8 for the one hemispherical partial membrane and the transmitter 6 for the other hemispherical partial membrane being attached to the upper edge area of the disk. The transmitter surface thus runs in the direction of the disk surface. The two hemispherical part membranes 1 ', 1 ' have a gap caused by the disc-shaped carrier from each other, through which one or more fastening tabs 12 , which are connected to the carrier 3 , are led out. With the aid of these fastening tabs 15 , the electroacoustic transducer can be fastened to a chasis or the like.

Im Zentrum des scheibenförmigen Trägers 3 kann ein Dämmaterial 10 angebracht werden. Aufgrund dieses Aufbaus ist der minimale Durchmesser des Lautsprechers in etwa durch die Länge zweier Übertrager bestimmt. Die Membran 1 kann jedoch auch nur eine einzige halbkugelförmige Teilmembran 1′ aufweisen. Gleichfalls kann die Membran in Form einer ovalen Ausbauchung oder dergleichen ausgebildet sein.An insulating material 10 can be attached in the center of the disk-shaped carrier 3 . Because of this structure, the minimum diameter of the loudspeaker is roughly determined by the length of two transmitters. However, the membrane 1 can also have only a single hemispherical partial membrane 1 '. Likewise, the membrane can be designed in the form of an oval bulge or the like.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Befestigung der Treibereinheiten 5, 6 analog zum vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgenommen ist. Die Unterschiede bestehen darin, daß der Träger 3 außerhalb der Membran 1 vorgesehen und in Form einer Ringscheibe ausgebildet ist. Die Form der Membran kann hierbei kugelförmig sein oder in einer ovalen, langgestreckten Ausbauchung bestehen. Die Ringscheibe wird hierzu der Form der jeweiligen Membran angepaßt. Wie aus der Schnittansicht gemäß Fig. 3 ersichtlich, wird der Außenumfang des elektroakustischen Wandlers durch den Träger 3 gebildet. Von diesem Träger 3 ragen die jeweiligen Treibereinheiten 5, 6 nach innen zum Zentrum des Wandlers. An den zum Zentrum des Wandlers gerichteten Enden der Übertrager 6 ist die Membran 1 befestigt. Aufgrund dieser Anordnung kann der Durchmesser der Membran beliebig klein gewählt werden. Im Inneren des Wandlers kann ein Dämmaterial 10 mit Hilfe von am Träger 3 befestigten Speichen 13 oder dergleichen befestigt werden. FIG. 3 shows a further exemplary embodiment in which the driver units 5 , 6 are fastened analogously to the exemplary embodiment described above. The differences are that the carrier 3 is provided outside the membrane 1 and is in the form of an annular disc. The shape of the membrane can be spherical or consist of an oval, elongated bulge. The washer is adapted to the shape of the respective membrane. As can be seen from the sectional view according to FIG. 3, the outer circumference of the electroacoustic transducer is formed by the carrier 3 . The respective driver units 5 , 6 project inward from this carrier 3 to the center of the converter. The membrane 1 is attached to the ends of the transducers 6 which are directed towards the center of the transducer. Because of this arrangement, the diameter of the membrane can be chosen to be as small as desired. Inside the transducer, an insulating material 10 can be fastened with the aid of spokes 13 or the like fastened to the carrier 3 .

In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen Wandlers im Schnitt dargestellt.In FIG. 4, a third embodiment of an electroacoustic transducer is shown in section.

Bei dieser Ausführungsform ist die Treibereinheit 5, 6 parallel vor einer Flachmembran 1′′′ angeordnet, die an einer Chasis 9 eingespannt ist. Das eine Ende der Treibereinheit 5, 6 ist wie vorstehend an einem Träger 3 befestigt, während das gegenüberliegende Ende mit einem rechtwinklig dazu angeordneten Steg 11 versehen ist. Das freie Ende des Stegs 11 steht mit der Flachmembran 1′′′ in Verbindung. Dieser Steg 11 kann auch als Fortsatz des Übertragers 6 ausgebildet sein. Durch Verschieben der Treibereinheit 5, 6 mit dem Träger 3 längs der Flachmembran 1′′′ können der Hoch- und der Mitteltonbereich entsprechend variiert werden, um somit eine optimale Feinanpassung an dynamische Lautsprecher, z. B. Baßlautsprecher, vorzunehmen. Wird z. B., wie aus Fig. 4 ersichtlich, der Befestigungspunkt des Stegs 11 zum Rand hin verlagert, wodurch sich eine Zone A mit großer Breite und eine Zone B mit geringer Breite ergeben, so werden von der Zone B der Membran verstärkt hohe Töne abgestrahlt.In this embodiment, the driver unit 5 , 6 is arranged in parallel in front of a flat membrane 1 '''which is clamped to a chasis 9 . One end of the driver unit 5 , 6 is fastened to a carrier 3 as above, while the opposite end is provided with a web 11 arranged at right angles thereto. The free end of the web 11 is connected to the flat membrane 1 '''. This web 11 can also be designed as an extension of the transmitter 6 . By moving the driver unit 5 , 6 with the carrier 3 along the flat membrane 1 ''', the high and mid-range can be varied accordingly, thus optimal adjustment to dynamic speakers, for. B. bass speaker. Is z. B., as can be seen from Fig. 4, the attachment point of the web 11 to the edge, resulting in a zone A with a large width and a zone B with a small width, so high tones are emitted from zone B of the membrane.

In Fig. 5 ist ein z. B. rechteckiger Übertrager 6 dargestellt, in dessen Zentrum ein Piezoelement 5 befestigt ist, wobei an der Anordnungsstelle des Piezoelements 5 auf dem Übertrager 6 dieser eine Öffnung 12 aufweist, deren Querschnittsfläche kleiner als die des Piezoelements 5 ist; d. h. der Übertrager steht mit dem von der Öffnung 12 gebildeteten Randbereich mit dem äußeren Randbereich des Piezoelements 5 in Verbindung. Aufgrund dieser Öffnung 12 im Übertragermaterial kann die Resonanzfrequenz zusätzlich linearisiert werden. Im übrigen kann der Übertrager auch oval ausgebildet sein.In Fig. 5 a is z. B. rectangular transformer 6 is shown, in the center of which a piezo element 5 is fastened, wherein at the location of the piezo element 5 on the transformer 6 this has an opening 12 whose cross-sectional area is smaller than that of the piezo element 5 ; that is, the transmitter is connected to the edge region formed by the opening 12 with the outer edge region of the piezo element 5 . Because of this opening 12 in the transmission material, the resonance frequency can be linearized additionally. Otherwise, the transformer can also be oval.

In Fig. 7 ist der Übertrager 6 bandförmig ausgebildet, so daß auf diesem eine Vielzahl von Piezoelementen 5 nebeneinander angeordnet werden kann. Auch bei dieser Ausführungsform ist es von Vorteil, an der Anordnungsstelle des Piezoelements 5, wie vorstehend beschrieben, eine Öffnung vorzusehen, deren Querschnittsfläche kleiner als die des Piezoelements 5 ist. Zur Erhöhung der Flexibilität des bandförmigen Übertragers 6 und somit der jeweiligen Piezoelemente in Richtung Träger-Membran weist das zwischen zwei nebeneinanderliegenden Piezoelementen freiliegende Übertragermaterial jeweils einen Ausschnitt 14 auf.In Fig. 7, the transmitter 6 is formed in a band, so that a plurality of piezo elements 5 can be arranged next to each other on this. In this embodiment too, it is advantageous to provide an opening at the location of the piezo element 5 , as described above, the cross-sectional area of which is smaller than that of the piezo element 5 . In order to increase the flexibility of the band-shaped transmitter 6 and thus the respective piezo elements in the direction of the carrier membrane, the transmitter material which is exposed between two piezo elements lying next to one another each has a cutout 14 .

Da in der Regel mehrere Treibereinheiten pro Wandler vorgesehen sind, bietet die Ausbildung des Übertragers in Form eines Bandes den Vorteil einer einfacheren elektrischen Verbindung der einzelnen Piezoelemente, da der bandförmige Übertrager gleichzeitig als ein elektrischer Leiter dient, so daß die Piezoelemente nur bezüglich einer Anschlußstelle elektrisch verdrahtet werden müssen.As a rule, several driver units per converter are provided, offers the training of the transmitter in the form of a tape the advantage of a simpler electrical connection of the individual piezo elements, because the band-shaped transformer simultaneously as one electrical conductor is used, so that the piezo elements only electrically wired to a junction Need to become.

Claims

1. Electroacoustic transducer, which has a piezo element ( 5 ) and a membrane ( 1 ) arranged on a transmitter ( 6 ) and in which, according to patent application P 36 20 557.5-31, the transmitter ( 6 ) has two with respect to the piezo element ( 5 ) opposite ends with the membrane ( 1 ) on the one hand and with a support ( 3 ) on the other hand, characterized in that the membrane ( 1 ) is arranged at an angle to the transmitter ( 6 ) at the junction of the membrane and the transmitter.

2. Electroacoustic transducer according to claim 1, characterized in that the membrane ( 1 ) with respect to the transmitter ( 6 ) is arranged at right angles.

3. Electroacoustic transducer according to claim 1 or 2, characterized in that the edge region of the membrane ( 1 ) is coupled to the carrier ( 3 ) via a plurality of spaced-apart transmitters ( 6 ).

4. Electroacoustic transducer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transmitter is designed in the form of a band, one side edge being connected to the membrane and the other side edge being connected to the carrier ( 3 ).

5. Electroacoustic transducer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the membrane ( 1 ) is hemispherical or oval and the carrier ( 3 ) is designed as a round or oval disc.

6. Electroacoustic transducer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the membrane ( 1 ) is hemispherical or oval and the carrier ( 3 ) is designed as a round or oval disc ring.

7. Electroacoustic transducer according to one of claims 1 to 6, characterized in that at the location of the piezo element ( 5 ) on the transmitter ( 6 ), the transmitter has an opening ( 12 ) whose cross-sectional area is smaller than that of the piezo element.

8. Electroacoustic transducer, which has a piezo element ( 5 ) and a membrane ( 1 ) arranged on a transmitter ( 6 ) and in which, according to patent application P 36 20 557.5-31, the transmitter ( 6 ) is connected to two with respect to the piezo element ( 5 ) opposite ends to the membrane ( 1 ) on the one hand and to a support ( 3 ) on the other hand, characterized in that the transmitter ( 6 ) runs parallel to the membrane ( 1 ) at a distance and that the transmitter on the membrane attachment side has a right-angled extension ( 11 ), which is coupled to the membrane.

9. Electroacoustic transducer according to claim 8, characterized in that the right-angled approach ( 11 ) is designed as a separate web.

10. Electroacoustic transducer according to claim 8 or 9, characterized in that the membrane ( 1 ) is designed as a flat membrane and that the approach or web ( 11 ) between the clamping points of the flat membrane with the flat membrane is in communication.

11. Electroacoustic transducer according to one of claims 8 to 10, characterized in that the membrane ( 1 ) is connected via a plurality of spaced transducers.

12. Electroacoustic transducer according to claim 11, characterized in that the transmitter ( 6 ) is designed in the form of a band, one side edge being connected to the web or shoulder ( 11 ) and the other side edge being connected to the carrier ( 3 ).

13. Electroacoustic transducer according to one of claims 8 to 12, characterized in that at the location of the piezo element ( 5 ) on the transmitter ( 6 ) the transmitter has an opening ( 12 ) whose cross-sectional area is smaller than that of the piezo element ( 5 ) .