DE2134661A1

DE2134661A1 - Elektrostatisch-Elektroakustischer Wandler

Info

Publication number: DE2134661A1
Application number: DE19712134661
Authority: DE
Inventors: Masahiko; Iwama Kiyonori; Tokorozawashi Saitama; Mitsuo Asahina Tokio; Tamura (Japan). P
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1970-07-14
Filing date: 1971-07-12
Publication date: 1972-02-10
Also published as: DE2134661B2; CA949675A; GB1353098A; FR2100905A1; JPS4963B1; FR2100905B1; ZA714259B

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN
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

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

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.

, 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 .

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 ~n_r. 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

Patentansprüche

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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