EP0140143B1 - Elektrostatischer Schallwandler - Google Patents

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EP0140143B1
EP0140143B1 EP84111260A EP84111260A EP0140143B1 EP 0140143 B1 EP0140143 B1 EP 0140143B1 EP 84111260 A EP84111260 A EP 84111260A EP 84111260 A EP84111260 A EP 84111260A EP 0140143 B1 EP0140143 B1 EP 0140143B1
Authority
EP
European Patent Office
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plastic film
plane electrode
plastic
membrane
chucking
Prior art date
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Expired
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EP84111260A
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English (en)
French (fr)
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EP0140143A3 (en
EP0140143A2 (de
Inventor
Klaus Dipl.-Ing. Imdahl
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IMDAHL, KLAUS, DIPL.-ING.
Original Assignee
Individual
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Publication of EP0140143A3 publication Critical patent/EP0140143A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers

Definitions

  • the invention relates to an electrostatic sound transducer in which a perforated, flat electrode, an air space, a conductive membrane based on plastic, an air space and a further perforated flat electrode are arranged one behind the other and insulated from one another.
  • Electrostatic loudspeakers with perforated, copper-clad hard paper electrodes, with wound wire electrodes and metal-coated plastic film are known.
  • the disadvantage of these elements lies in the high manufacturing costs for the electrodes, the difficult insulation, the susceptibility of the metal layer to alternating stress and the charging of the foil material.
  • the metal layer separates over time by alternating bending and interrupts the conductivity of the membrane.
  • an electrostatic sound transducer which has a tensioned membrane with at least one conductive surface made of evaporated metal, as well as an adjacent driver plate, which consists of a conductive foil and has a dielectric coating on the side facing the membrane is provided, which is much stronger than an air gap, which separates this dielectric pad and the membrane when the latter is in a neutral position, the dielectric pad having a dielectric constant> 30 at audible frequencies.
  • the air gap must disadvantageously be kept relatively large in order to take account of changes over time in the plane parallelism of the dielectric supports.
  • the direct path between the membrane and the conductive layer
  • an electroacoustic transducer the electrode of which consists of many particles of plastic and metal powder that are only partially sintered together at the interfaces.
  • a membrane is arranged on each side of the open-pore sintered body. Since there is a high AC voltage on the outer membrane, there is a risk of arcing over to nearby people.
  • the task is to create an electrostatic transducer which has a simple structure and is therefore inexpensive to manufacture and has high operational reliability and sound quality.
  • the flat electrode consists of an electrically conductive slotted plate with a layer of sintered plastic designed for at least 6 kV dielectric strength on the outer surfaces, over which a tensionable clamping element, in itself an electrically conductive plastic film, is used Membrane is arranged, which in turn is covered at a distance from a coated, electrically conductive slotted plate as a further flat electrode.
  • Loudspeakers of this type are suitable for unadulterated emission of frequencies from 150 Hz to 20 kHz and above. Thanks to their excellent impulse behavior, they are particularly suitable for playing digital compact discs.
  • the coating of the electrodes offers reliable protection against arcing and mechanical stress.
  • the construction is simple in construction. The components are easy to manufacture from commercially available products.
  • Electrodes All electrically conductive, solid materials, in particular metals such as aluminum, steel, etc., with a conductivity greater than 8 m / ⁇ 2 mm z are suitable as electrodes.
  • the thickness should be between 0.8-3 mm, in particular 1.2-2.0 mm.
  • the material listed should have a dielectric strength against sparkover greater than 3 kV, especially greater than 6 kV for operational safety reasons.
  • Saponified ethylene-vinyl acetate copolymers can be used as sintered plastics.
  • polyamides, polyvinyl chlorides, polyolefins, polyesters, fluorine-containing polymers and other plastics are also suitable.
  • Plastics such as polycarbonate, with incorporated electrically conductive particles are suitable for the electrically conductive foils, the volume resistivity according to DIN 53 596 being between 10- 1 to 10 3 flcm, in particular between 0.5-5 flcm.
  • the thickness of the film is 3-30 wm, especially 8-15 J-Lm. The film can be stretched bidirectionally before installation.
  • strips of the same thickness are clamped between the steel slotted sheets in the edge region as tensioning elements on both sides of the plastic sheet, which can be displaced in the longitudinal slots of the slotted sheets by releasable screws for tensioning the plastic sheet.
  • the thickness is 0.5-2.5 mm, in particular 1-2.0 mm.
  • a sound transducer 1 is shown in section, which consists of two steel slotted sheets 2 with an outer layer of saponified ethylene-vinyl acetate copolymers 3, between which a conductive plastic film 4 is arranged, which between clamping elements 8 of two Last 5 and in the longitudinal slots 6 guided screws 7 is clamped.
  • a sound transducer 1 which consists of a steel slotted plate 2 with longitudinal slots 6, which have removable screws 7 in the edge area for the strips 5 (not shown).
  • Sandblasted steel slotted sheets measuring 1000 x 200 x 1.5 mm in a fluidized bed are coated with saponified ethylene-vinyl acetate copolymers and then checked to see if they have a dielectric strength of at least 6 kV.
  • the longitudinal slots run parallel to the narrow side of the steel slot plates.
  • strips of insulating material 20 mm wide and 1.5 mm thick are fastened along the edge areas using screws in the longitudinal slots.
  • a plastic film made of polycarbonate is glued onto it, which is then stretched by moving the strips guided in the longitudinal slots by means of screws. After placing further strips as spacers, the second steel slotted plate is fastened so that the plastic film is enclosed on both sides with a distance of 1.5 mm from electrodes in the finished sound transducer.

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  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Schallwandler, bei dem eine gelochte, flächige Elektrode, ein Luftzwischenraum, eine leitfähige Membran auf Kunststoffbasis, ein Luftzwischenraum und eine weitere gelochte flächige Elektrode hintereinander und isoliert zueinander angeordnet sind.
  • Bekannt sind elektrostatische Lautsprecher mit gelochten, kupferkaschierten Hartpapier-Elektroden, mit gewickelten Draht-Elektroden und metallbedampfter Kunststoff-Folie.
  • Der Nachteil liegt bei diesen Elementen in den hohen Fertigungskosten für die Elektroden, der schwierigen Isolation, der Anfälligkeit der Metallschicht gegen Wechselbeanspruchung und der Aufladung des Folienmaterials. Die Metallschicht löst sich im Laufe der Zeit durch Wechselbiegung ab und unterbricht die Leitfähigkeit der Membran.
  • Aus GB-A-1 319 652 ist ein elektrostatischer Schallwandler bekannt, welcher eine gespannte Membran mit mindestens einer leitfähigen Oberfläche aus aufgedampftem Metall aufweist, sowie eine benachbarte Treiberplatte, welche aus einer leitfähigen Folie besteht und auf der der Membran zugewandten Seite mit einer dielektrischen Auflage versehen ist, welche wesentlich stärker ist als ein Luftspalt, welcher diese dielektrische Auflage und die Membran trennt, wenn sich letztere in neutraler Stellung befindet, wobei die dielektrische Auflage eine Dielektrizitätskonstante >30 bei hörbaren Frequenzen besitzt. Die Praxis hat gezeigt, daß die Metallbedampfung der Membran durch deren häufiges Schwingen bricht, wodurch die elektrische Leitung unterbrochen wird und eine einwandfreie Schallübertragung nicht mehr möglich ist. Der Luftspalt muß ungünstigerweise relativ groß gehalten werden, um zeitlichen Veränderungen in der Planparallelität der dielektrischen Auflagen Rechnung zu tragen. Der direkte Weg zwischen Membran und leitender Schicht kann unerwünschte elektrische Überschläge begünstigen.
  • Es ist gemäß DE-B-1 129 183 ein elektroakustischer Wandler bekannt, dessen Elektrode aus vielen nur an den Grenzflächen teilweise zusammengesinterten Partikelchen aus Kunststoff und Metallpulver besteht. Beiderseits des offenporigen Sinterkörpers ist jeweils eine Membran angeordnet. Da an der äußeren Membran eine hohe Wechselspannung anliegt, besteht die Gefahr von Überschlägen auf in der Nähe befindliche Personen.
  • Es besteht die Aufgabe, einen elektrostatischen Schallwandler zu schaffen, welcher einfachen Aufbau besitzt und deshalb günstig herstellbar ist sowie hohe Betriebssicherheit und Klangqualität aufweist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die flächige Elektrode aus einem elektrisch-leitenden Schlitzblech mit an den Außenflächen auf mindestens 6 kV Durchschlagfestigkeit ausgelegter Schicht aus gesintertem Kunststoff besteht, über der in Abstand eine über Spannelemente spannbare, in sich elektrisch leitende Kunststoff-Folie als Membran angeordnet ist, die wiederum in Abstand von einem beschichteten, elektrischleitenden Schlitzblech als weitere flächige Elektrode abgedeckt ist.
  • Lautsprecher dieser Bauart sind geeignet, Frequenzen von 150 Hz bis 20 kHz und darüber unverfälscht abzustrahlen. Sie sind durch ihr hervorragendes Impulsverhalten besonders für die Wiedergabe der digitalen Compakt-Disks geeignet. Die Beschichtung der Elektroden bietet einen sicheren Schutz gegen Funkenüberschlag und bei mechanischer Beanspruchung. Die Kunststoff-Folie, bei der die elektrisch-leitenden Partikel, insbesondere Ruß, direkt in den Kunststoff eingearbeitet sind, behält nach vielen Schwingungswechseln - auch im besonders beanspruchten Randbereich - ihre Eigenschaften, so daß ein Auswechseln, wie bei den bisher bedampften Folien, nicht erforderlich ist. Die Konstruktion ist einfach im Aufbau. Die Bauelemente sind aus handelsüblichen Produkten leicht herzustellen.
  • Als Elektroden sind alle elektrisch leitenden, festen Stoffe, insbesondere Metalle wie Alu, Stahl usw., mit einer Leitfähigkeit größer 8m/Ω2mmz geeignet. Aus Stabilitätsgründen sollte die Dicke zwischen 0,8-3 mm, insbesondere 1,2-2,0 mm, liegen.
  • Das aufgeführte Material sollte eine Durchschlagsfestigkeit gegen Funkenüberschlag größer als 3 kV, insbesondere aus Betriebssicherheitsgründen größer als 6 kV, besitzen. Als gesinterte Kunststoffe sind verseifte Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate einsetzbar. Geeignet sind aber auch Polyamide, Polyvinylchloride, Polyolefine, Polyester, fluorhaltige Polymere und andere Kunststoffe.
  • Für die elektrisch-leitfähigen Folien sind Kunststoffe, wie Polycarbonat, mit eingearbeiteten elektrisch-leitfähigen Partikeln geeignet, wobei der spezifische Durchgangswiderstand nach DIN 53 596 zwischen 10-1 bis 103 flcm, insbesondere zwischen 0,5-5 flcm, liegen sollte. Die Dicke der Folie beträgt 3-30 wm, insbesondere 8-15 J-Lm. Die Folie kann vor dem Einbau bidirektional gereckt sein.
  • In einer besonderen Ausführungsform sind als Spannelemente beidseitig zur Kunststoff-Folie Leisten gleicher Stärke zwischen den Stahl-Schlitzblechen im Randbereich eingeklemmt, die zum Spannen der Kunststoff-Folie durch lösbare Schrauben in Längsschlitzen der Schlitzbleche verschiebbar sind.
  • Die Montage dieser Konstruktion ist sehr einfach, da die Leisten als Abstandshalter und Spannelemente dienen, wobei die Kunststoff-Folie vorteilhafterweise an den Leisten festgeklebt ist.
  • Für die Abstandshalter sind alle Stoffe geeignet, die eine Durchschlagsfestigkeit gegen Funkenüberschlag größer als 6 kV besitzen.
  • Die Dicke beträgt 0,5-2,5 mm, insbesondere 1-2,0 mm.
  • Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen :
    • Fig. 1 einen Schnitt durch den Schallwandler und
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf das Stahl-Schlitzblech.
  • In Fig. 1 ist ein Schallwandler 1 im Schnitt gezeigt, der aus zwei Stahl-Schlitzblechen 2 mit einer äußeren Schicht aus verseiften Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisaten 3 besteht, zwischen denen eine leitende Kunststoff-Folie 4 angeordnet ist, die zwischen Spannelementen 8 aus zwei Leisten 5 und in den Längsschlitzen 6 geführten Schrauben 7 eingeklemmt ist.
  • In Fig. 2 ist ein Schallwandler 1 dargestellt, welcher aus einem Stahl-Schlitzblech 2 mit Längsschlitzen 6 besteht, die im Randbereich lösbare Schrauben 7 für die Leisten 5 (nicht dargestellt) besitzen.
    • Beispiel
  • Als Elektroden werden gesandstrahlte Stahl-Schlitzbleche mit den Abmessungen 1000 x 200 x 1,5 mm im Wirbelbett mit verseiften Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisaten beschichtet und anschließend daraufhin geprüft, ob sie mindestens eine Durchschlagfestigkeit von 6 kV besitzen. Die Längsschlitze verlaufen parallel zur Schmalseite der Stahl-Schlitzbleche. Auf einem Stahl-Schlitzblech werden entlang der Randbereiche Leisten aus Isoliermaterial von 20 mm Breite und 1,5 mm Dicke über Schrauben in den Längsschlitzen befestigt. Darauf wird eine Kunststoff-Folie aus Polycarbonat geklebt, die anschließend durch Verschieben der mittels Schrauben in den Längsschlitzen geführten Leisten gespannt wird. Nach Auflegen weiterer Leisten als Distanzhalter wird das zweite Stahl-Schlitzblech befestigt, so daß im fertigen Schallwandler die Kunststoff-Folie beiderseits mit einem Abstand von jeweils 1,5 mm von Elektroden eingeschlossen ist.

Claims (2)

1. Elektrostatischer Schallwandler, bei dem eine gelochte flächige Elektrode, ein Luftzwischenraum, eine leitfähige Membran auf Kunststoffbasis, ein Luftzwischenraum und eine weitere gelochte flächige Elektrode hintereinander und isoliert zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die flächige Elektrode aus einem elektrisch leitenden Schlitzblech (2) mit an den Außenflächen auf mindestens 6 kV Durchschlagfestigkeit ausgelegter Schicht (3) aus gesintertem Kunststoff besteht, über der in Abstand eine über Spannelemente (8) spannbare, in sich elektrisch leitende Kunststoff-Folie (4) als Membran angeordnet ist, die wiederum in Abstand von einem beschichteten, elektrisch leitenden Schlitzblech (2) als weitere flächige Elektrode abgedeckt ist.
2. Elektrostatischer Schallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannelemente (8) beidseitig zur Kunststoff-Folie (4) Leisten (5) gleicher Stärke zwischen den Stahl-Schlitzblechen (2) im Randbereich eingeklemmt sind, die zum Spannen der Kunststoff-Folie (4) durch lösbare Schrauben (7) in Längsschlitzen (6) verschiebbar sind.
EP84111260A 1983-10-01 1984-09-21 Elektrostatischer Schallwandler Expired EP0140143B1 (de)

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DK468684A (da) 1985-04-02
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