WO1989004582A1 - Electro-acoustic transducer - Google Patents

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WO1989004582A1
WO1989004582A1 PCT/DE1988/000700 DE8800700W WO8904582A1 WO 1989004582 A1 WO1989004582 A1 WO 1989004582A1 DE 8800700 W DE8800700 W DE 8800700W WO 8904582 A1 WO8904582 A1 WO 8904582A1
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membrane
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electroacoustic transducer
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carrier
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PCT/DE1988/000700
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English (en)
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Inventor
Reinhardt Fischer
Original Assignee
Reinhardt Fischer
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Application filed by Reinhardt Fischer filed Critical Reinhardt Fischer
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers

Definitions

  • Such an electroacoustic transducer results from the content of the subsequently published German application P 36 20 557.5-31.
  • This electroacoustic transducer has a piezo element arranged on a transducer, the transducer being connected on the one hand to regions protruding beyond the piezo element with the edge region of a membrane such that the surface of the piezo element continues to form bending vibrations in the membrane and on the other hand with a fixed carrier is connected. Due to this special connection of the transmitter to the carrier and the membrane, the full oscillation capability of the piezo module surface can be used, whereby larger deflections and thus lower tones can be generated. In addition, the resonance peaks typical of piezo modules at 3 and 5 kHz do not occur as a result. Since the surface of the piezo element and thus that of the transducer continues to form bending vibrations in the membrane, the cylindrical or hemispherical membrane must have a relatively large diameter in order to avoid kinks between the membrane and the transduc
  • a web or extension which is arranged perpendicular to the transmitter surface, is provided at the connection point between the transmitter and the membrane, so that the surfaces of the transmitter and the membrane can be arranged in parallel at a distance.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an electroacoustic transducer in cross-sectional view, in which the driver unit, consisting of piezo element and transmitter, is arranged within the membrane and
  • 2 is a top view with the membrane removed;
  • 3 shows a second exemplary embodiment of an electroacoustic transducer in cross-sectional view, in which the driver unit is arranged outside the membrane;
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of an electroacoustic transducer, in which the surface of the driver unit is arranged at a distance parallel to a flat membrane;
  • Fig. 5 is a rectangular transformer in plan view
  • Fig. 7 shows a band-shaped transformer for several piezo elements.
  • each hemispherical partial membrane 1 ' is connected to a plurality of driver units, each consisting of a transformer 6 and a piezo element 5 arranged thereon.
  • driver units .5, 6 or each transformer 6 is connected to two with respect to the piezo element 5 opposite ends with the membrane 1 on the one hand and with a carrier 3 arranged inside the membrane on the other hand, the membrane being arranged at an angle of approximately 90 ° with respect to the transmitter at the junction of the membrane and the transmitter.
  • the carrier 3 arranged in the interior of the membrane 1 is designed as a disk, with the transmitter 6 for the one hemispherical partial membrane and on the upper edge region of the disk lower edge area, the transmitter 6 is attached for the other hemispherical partial membrane.
  • the transmitter surface thus runs in the direction of the disk surface.
  • the two hemispherical sub-membranes l 1 , 1 • have a gap caused by the disk-shaped carrier, through which one or more fastening tabs 15, which are connected to the carrier 3, are led out.
  • An insulating material 10 can be attached in the center of the disk-shaped carrier 3. Due to this construction, 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.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment in which the driver units 5, 6 are fastened analogously to the exemplary embodiment described above.
  • 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 ring disk is adapted to the shape of the respective membrane.
  • the outer circumference of the electroacoustic transducer is formed by the carrier 3.
  • the respective driver units 5, 6 project inwards 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 arbitrarily small. Inside the transducer, an insulating material 10 can be fastened with the aid of spokes 13 or the like fastened to the carrier 3. 4 shows a third exemplary embodiment of an electroacoustic transducer in section.
  • the driver unit 5, 6 is arranged in parallel in front of a flat membrane 1 ' 1 ' which is clamped on 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 1 ' 1 .
  • This web 11 can also be designed as an extension of the transmitter 6.
  • the resonance frequency can be linearized additionally. Otherwise, the transmitter can also be oval.
  • the transformer 6 is formed in a band, so that a plurality of piezo elements 5 can be arranged side by side on this.
  • the transmitter material exposed between two adjacent piezo elements each has a cutout 14.
  • the design of the transformer in the form of a band offers the advantage of a simpler electrical connection of the individual piezo elements, since the band-shaped transformer simultaneously serves as an electrical conductor, so that the piezo elements are only electrical with respect to one connection point need to be wired.

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Description

B e s c h r e i b u n g
Elektroakustischer /andler
STAND DER TECHNIK
Ein derartiger elektroakustischer Wandler ergibt sich aus dem Inhalt der nachveröffentlichten deutschen 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 Schwingungsfähgigkeit der Piezomodulflache 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 Biegeschwingungen in der Membran fortsetzt, muß die zylindrische oder halbkugelförmige Membran einen relativ großen Durchmesser aufweisen, um Knickstellen zwischen Membran und Übertrager zu vermeiden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, das Kupplungsprinzip des Piezoelements des elektroakustischen Wandlers der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der vollen Schwingungenfähigkeit der Piezomodulflache und der Unterdrückung der für Piezomodule typischen Resonanzüberhöhungen eine breitere Anwendung möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 8 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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.
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.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen Wandlers in Querschnittsansicht, bei dem die Treibereinheit, bestehend aus Piezoelement und Übertrager, innerhalb der Membran angeordnet ist und
Fig. 2 in Draufsicht bei abgenommener Membran; Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen Wandlers in Querschnittsansicht, bei dem die Treibereinheit außerhalb der Membran angeordnet ist;
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen Wandlers, bei dem die Fläche der Treibereinheit im Abstand parallel zu einer Flachmembran angeordnet ist;
Fig. 5 einen rechteckigen Übertrager in Draufsicht und
Fig. 6 im Schnitt;
Fig. 7 einen bandförmigen Übertrager für mehrere Piezoelemente.
BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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 6 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 6 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 l1, 1• weisen voneinander einen durch den scheibenförmigen Träger bedingten Spalt auf, durch den ein oder mehrere Befestigungslaschen 15, die mit dem Träger 3 verbunden sind, herausgeführt sind. Mit Hilfe dieser-Befestigungslaschen 12 kann der elektroakustische Wandler an "einer Chasis oder dergleichen befestigt werden.
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.
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. In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen Wandlers im Schnitt dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform ist die Treibereinheit 5, 6 parallel vor einer Flachmembran l'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 l1'1 in Verbindung. Diese 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 die dynamische Lautsprecher, wie 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 geringerer Breite ergeben, so werden von der Zone B der Membran verstärkt hohe Töne abgestrahlt.
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 gebildeten 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. 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 12 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. 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.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Elektroakustischer Wandler, der ein auf einem Übertrager (6) angeordnetes Piezoelement (5) und eine Membran (1) aufweist, wobei der Übertrager (6) an zwei bezüglich des Piezoelements (5) sich gegenüberliegenden Enden mit der Membran (1) einerseits und mit einem Träger (3) andererseits verbunden ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an der Verbindungsstelle von Membran und Übertrager die Membran (1) bezüglich des Übertragers (6) winkelförmig angeordnet ist.
2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Membran (1) bezüglich des Übertragers (6) rechtwinklig angeordnet ist.
3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Randbereich der Membran (1) über mehrere im Abstand angeordnete Übertrager (6) an den Träger (3) angekoppelt ist.
4. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Übertrager (6) bandförmig ausgebildet ist/ wobei eine Seitenkante mit der Membran (1) und die andere Seitenkante mit dem Träger (3) verbunden ist.
5. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Membran (1) halbkugelförmig oder"oval ausgebaucht und der Träger (3) als runde bzw. ovale Scheibe ausgebildet ist.
6. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Membran (1) halbkugelförmig oder oval ausgebaucht und der Träger (3) als runder bzw. ovaler Scheibenring ausgebildet ist.
7. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an der Anordnurigsstelle des Piezoelements (5) auf dem Übertrager (6) der Übertrager eine Öffnung (12) aufweist, deren Querschnittsfläche kleiner als die des Piezoelements
(5) ist.
8. Elektroakustischer Wandler, der ein auf einem Übertrager
(6) angeordnetes Piezoelement (5) und eine Membran (1) aufweist, wobei der Übertrager (6) an zwei bezüglich des Piezoelements (5) sich gegenüberliegenden Enden mit der Membran (1) einerseits und mit einem Träger (3) andererseits verbunden ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Übertrager (6) im Abstand parallel zur Membran
(1* • ' ) verläuft und daß der Übertrager auf der
Membranbefestigungsseite einen rechtwinklig angeordneten
Ansatz (11) aufweist, der mit der Membran (1) gekoppelt ist.
9. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der rechtwinklig angeordnete Ansatz (11) als separater Steg ausgebildet ist.
10. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Membran (l1*1) als Flachmembran ausgebildet ist und daß der Ansatz bzw. Steg (11) zwischen den Einspannstellen der Flachmembran mit der Flachmembran in Verbindung steht.
11. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Membran (l'11) mit mehreren im Abstand angeordneten Übertragern (6) in Verbindung steht.
12. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Übertrager (6) bandförmig ausgebildet ist, wobei eine Seitenkante mit dem Steg bzw. Ansatz (11) und die andere Seitenkante mit dem Träger (3) in Verbindung steht.
13. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an der Anordnungsstelle des Piezoelements (5) auf den Übertrager (6) der Übertrager eine Öffnung (12) aufweist, deren Querschnittsfläche kleiner als die des Piezoelements (5) ist.
PCT/DE1988/000700 1987-11-11 1988-11-10 Electro-acoustic transducer WO1989004582A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP3738325.6 1987-11-11
DE19873738325 DE3738325A1 (de) 1986-06-19 1987-11-11 Elektroakustischer wandler

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WO1989004582A1 true WO1989004582A1 (en) 1989-05-18

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AU (1) AU2549888A (de)
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Citations (6)

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AU2549888A (en) 1989-06-01

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