DE2134661A1 - Elektrostatisch-Elektroakustischer Wandler - Google Patents
Elektrostatisch-Elektroakustischer WandlerInfo
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- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Description
DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN
DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT
DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT
MÖNCHEN HAMBURG
TELEFON: 395314 2000 H AMB U RG 50, *» 7, 71
TELEGRAMME: KARPATENT KDNIGSTRASSE 28
W. 40 576/71 20/
Pioneer Electronic Corporation,
Tokyo, Japan
Tokyo, Japan
Elektrostatiseh-Elekti-oakust isolier Wandler
Die Erfindung bezieht sicn auf einen elektrostatisciielektroakustischen
Wandler und insbesondere auf eine Verbesserung eines elektrostatisch-elektroakus+ls: :
<--u Jandfers, der
einen Elektreten verwendet.
Bisher sind grundsätzlich zwei Arten von elektrostatischelektroakustischen
Wandlern, die einen Elektreten verwenden, vorgeschlagen worden, welche sich hinsichtlich ihres Aufbaus
stark voneinander unter scheider.:
1. Ein Y/andler, der den ^lektreten in der fern eines
schwingenden Filmes oder einer schwingenden Folie verwendet
und
schwingenden Filmes oder einer schwingenden Folie verwendet
und
2. ein Wandler, der den Elektreten als eine feste Elektrode
verwendet.
Insbesondere in dem letzten !Fall kann die Dicke des
Elektreten ausreichend gross gemacht v/erden, um eine hohe
Ladungsmenge und hohe Stabilität zu erhalten, und da das
Elektret nicht als schwingende Folie oder schwingender Film, sondern als eine feste Elektrode verwendet wird, brauchen die mechanischen und akustischen Charakteristiken des Elektreten nicht betrachtet zu werden, so dass irgendein Elektret ausgewählt werden kann.
Elektreten ausreichend gross gemacht v/erden, um eine hohe
Ladungsmenge und hohe Stabilität zu erhalten, und da das
Elektret nicht als schwingende Folie oder schwingender Film, sondern als eine feste Elektrode verwendet wird, brauchen die mechanischen und akustischen Charakteristiken des Elektreten nicht betrachtet zu werden, so dass irgendein Elektret ausgewählt werden kann.
, Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, einen neuen
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BAD ORIQWAL
und verbesserten elektrostatisch-elektroakustischen V/analer
zu schaffen, welcher in verschiedenen Eigenschaften hervorragend ist, indem das Elektret nicht allein als ein schwingender
Film oder als eine schwingende Folie sondern auch als
eine feste Elektrode verwendet wird.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend an
iland der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht des G-rundaufbaus
des elektroctatisch-elektroakuotischen y&ndlers
einer bevorzugten Ausführun^sform der Erfindung.
I1Ig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines olektrostatisch-elektroakustischen
Einfach-.Vandlers, beispielsweise eines elektrostatischem Sprechapparates,
in einer bevorzugten Au^fi'hrungsforra, die
d«s Prinzip der Erfindung erläu+^rn soll. ·
Fig. 3 i°t eine Querschnittsansicht eines elektrostatisch-elektroakustischen
Doppelwandlers oder G-egentaktwandlers, beispielsweise für einen
elektrostatischen Sprechapparat, in einer bevorzugten Ausführungsform gemäss der Erfindung,
die das Prinzip der Erfindung erläutern soll. In Fig. 1 bilden ein Elektret 111 und eine Gegenelektrode
112, die an diesem befestigt ist, eine feste Elektrode 11 und ein Elektret 121 und eine an diesem befestigte Gegenelektrode
122 eine schwingende Folie 12 oder einen schwingenden Film 12.
Die Elektreten 111 und 121 stehen im richtigen Abstand einander gegenüber. Der Kraftfaktor A dieses elektrostatischelektroakustischen
Wandlers kann durch die folgende Gleichung erhalten werden, in der die Grosse in elektrostatischen Einheiten
(es. E) des CGS-Systems angegeben ist.
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rr Luft spalt länge
des Elektreten 111
C^ des Elektreten 121
ζο sz. Stirnfläche .
C^ des Elektreten 121
ζο sz. Stirnfläche .
oe^= Dielektrizitätskonstante des Elektreten Hj.
ie<a=Dielektrizitätskonstante des Elekti^ten 121
^f^FlächenladungsJichte des Elektreten ill
^2=Flächenladunt,ödichte des Elektreten 121
In der Gleichung (l) werden die Grossen U-. und ~nr. zugezählt,
wemi sie einander entgegengesetzte Vorzeichen haben.
D.h., wenn die Elektreten 111 und 121 so einander gegenüber
gestellt sind, dass die Ladungen entgegengesetzte Vorseichen zueinander haben, erreicht der Kraftfaktor A den maximalen
Wert ο
Die Pig. 2 zeigt das Prinzip der bevorzugten Ausführungsform
des elektrostatischen Einfach-Sprechspparates goraäss der
Erfindung. Die feste elektrode 11 setzt sich aus dem Elektreten 111 und der Gegenelektrode 112 zusammen. Richtige Löcher
113 für die akustische Abstrahlung sind durch diese hindurchgehend vorgesehen. Auf der anderen Seite setzt sich die
schwingende Folie 12 aus dem Elektreten 121 in ±lorm eines
Films oder einer Polie und aus der.Gegenelektrode 122 zusammen,
welche l'ilin- oder Polienform hat und an diesem befestigt
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ist. Die feste Elektrode 11 und der schwingende Film 12
sind durch Halteteile 13 und 14 aus einem isolierenden Material befestigt. Der eine Anschluss der Sekundärwindung eines
hinauftransformierenden Transformators oder Wandlers
ist mit der Gegenelektrode 112 der festen Elektrode 11 verbunden, und der andere Anschluss ist an die Gegenelektrode
122 des schwingenden Filmes 12 geschaltet. Die Primärwicklung des hinauftransformierenden Wandlers 15 ist mit einer
Signalquelle 16 verbunden.
Wenn ein Wechselsignal aus der Signalquelle 16 an den t hinauftransformierenden Wandler 15 angelegt wird, erhalten
die fregenelektroden 112 und 122 zueinander entgegengesetzte Ladungen. Beide Elektreten 111 und 121 sind vorher mit entgegengesetzten
Ladungsvorzeichen, wie in Pig. 2 gezeigt, einander gegenübergestellt«r Dadurch tritt während jeder
Halbperiode des Signals die elektrostatipnhe Zugkraft auf,
und der schwingende Film 12 schwingt.
Die Fig.3 erläutert den grundsätzlichen Aufbau und die
Arbeitsweise eines elektrostatischen Zug-Drucksprechapparates, eines Doppel- oder Gegentaktsprechapparates gemäss der
Erfindung.
In der Fig. 3 sind gleiche Teile mit den gleichen. Bezugszeichen
der Fig. 2 versehen. Ausserdem ist eine feste P Elektrode x7 vorgesehen. Die feste Elektrode 17 setzt sich
aus einem Elektreten 171 und einer Gegenelektrode 172 zusammen, die an diesem befestigt ist und viele Löcher 173
aufweist, welche akustische Strahlung passieren lassen. Der eine Anschluss der Sekundärwicklung des hinauftransformierenden
Wandlers 15 ist mit beiden Elektroden 112 und 172 verbunden,
und der andere Anschluss ist an die Gegenelektrode 122 des schwingenden Films 12 geschaltet.
.Wenn ein Wechsel-Signal von der Signalquelle 16 in den
hinauftransformierenden Wandler 15 gespeist wird, werden
die Gegenelektrode 112 und 172 zur Gegenelektrode 122 entgegengesetzt
geladen. Die drei Elektreten 111, 121 und 171
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sind mit einander entgegengesetzten Ladungsvorzeionen, wie
in Pig. 3 gezeigt, gegenübergestellt. Dadurch werden die Ladungen der Flächen der Elektrete 111 und 122 verringert und
die Ladungen der Elektrete 171 und 121 werden während des einen Halbzyklus des Signals erhöht. Während des nächsten
Halbzyklus des Signals werden dann die Oberflächenladungen der Elektrete 111 und 122 erhöht und diejenigen der Elektrete
171 und 121 werden verringert.·
Dieser Vorgang wird zyklisch wiederholt und der schwingende PiIm 12 schwingt.
Die vorliegende Erfindung erzeugt, wie oben beschrieben, viele Vorteile im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen.
Erstens sind gemäss der Erfindung sowohl die feste Elektrode
als auch der schwingende PiIm aus dem Elektreten zusammengesetzt,
dadurch wird die Spannungsempfindlichkeit erhöht. Zweitens, da die Spannungsempfindlichkeit hoch wird, k.ann
das Y/indungs^ahlverhältnis des hinauftransformierenden Wandlers
sehr klein sein. Daher kann der hinauftransformierende
Wandler in seiner Grosse sehr klein, im Gcvicht sehr leicht
und in der Herstellung sehr billig sein.
Palis die Spannung der Signalquelle hoch genug ist, kann der hinauftransformierende Wandler weggelassen werden,
und die Signalquelle kann direkt an die G-egenelektroden geschaltet
werden.
Während die Erfindung insbesondere mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen von Sprechapparaten gezeigt
und erläutert ist, ist zu verstehen, dass für den Pachmann verschiedene Veränderungen in Porm und in den Einzelheiten
durchgeführt v/erden können, beispielsweise zur Anwendung auf ein Mikrophon, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Claims (2)
1. Elektrostatisch-elektroakustischer V/andler, dadurch
gekennzeichnet, dass eine feste Elektrode (11) und ein schwingender PiIm (12) aus Elektreten (111, 121) zusammengesetzt
sind, und dass die Elektrete (111, 121) mit entgegengesetzten Ladungsvorzeichen einander gegenüberstehen.
2. Elektrostatisch-elektroakustischer Wandler, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen zwei festen Elektroden (11, 1?) ein aus Elektreten (111, 171) zusammengesetzter schwingender
P Film (12) angeordnet ist, und dass die Elektrete (111, 171)
mit entgegengesetzten Ladungsvorzeichen einander gegenüberstehen.
3· Elektrostatisch-elektroakustischer V/andler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektroden
(112, 122; 112, 172, 122) direkt an eine Signalquelle (16) gescnaltet sind.
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