DE19612481C2 - Elektrostatischer Wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Wandler bzw. eine Ohrkanalkapsel mit einem solchen elektrostatischen Wandler für den Einsatz als hochwertigen Hörgerä­ tewandler und/oder HiFi-Hörer.

Elektrostatische Wandler sind vom Prinzip her seit langem bekannt. Im Gegensatz zu elektrodynamischen Wandlern, deren Membran ringförmig von einer Schwing­ spule angetrieben wird, erfolgt der Antrieb der Membran beim elektrostatischen Wandler ganzflächig. Dies wird dadurch erreicht, daß zwischen zwei Flächenelek­ troden eine hauchdünne leitfähige Folie als schallerzeugende Membran eingespannt ist, die auf geringste Veränderungen der angelegten Tonfrequenzspannung reagiert.

Eine auf diese Weise angeregte Membran folgt mit außergewöhnlicher Genauigkeit dem Tonsignal. Sie reagiert so schnell, daß die Wiedergabe nahezu frei von Inter­ modulationsverzerrungen, Phasenfehlern und Intermodulationsprodukten ist.

Im übrigen trägt die geringe Masse der Membran ebenso wesentlich zur detailge­ treuen Auflösung bei, die durch einen elektrodynamischen Wandler unerreicht ist, weil die Wandlermembran eines elektrodynamischen Wandlers um ein Vielfaches dicker ist als die Membran eines elektrostatischen Wandlers, der beispielsweise über eine Wandlermembran mit einer Dicke von etwa 1 µm verfügen kann.

Im Gegensatz zum elektrodynamischen Wandler benötigt ein elektrostatischer Wandler jedoch einen relativ hohen Technologieaufwand, wie bei seiner Ferti­ gung engste Toleranzen eingehalten werden müssen und die hohe Maßhaltigkeit einen relativ hohen Kostenaufwand bei der Fertigung benötigt. Aufgrund der hö­ heren Kosten eines elektrostatischen Wandlers wird dieser meist nur im gehobe­ nen HiFi- und HighEnd-Bereich eingesetzt.

In der DE-OS 21 14 163 wird ein elektrostatischer Spiralwandler gezeigt. Hierbei wurde eine große Membranfläche dadurch erreicht, dass die Membran spiralför­ mig aufgewickelt vorgesehen ist. Ferner ist der elektrostatische Wandler als ein Gegentaktwandler ausgebildet.

Bei sog. Intra-Concha-Hörern, d. h. Ohrkanalkapseln, welche einen Wandler aufweisen und in den äußeren Gehörgang des menschlichen Ohrs hineinge­ schoben werden, ist der Einsatz elektrostatischer Wandler bislang nicht möglich, weil aufgrund des geringen Gehörgangdurchmessers sich keine genügend gro­ ßen Wandlerflächen ausbilden lassen, die die erforderlichen akustischen Signale in der benötigten Qualität liefern können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen Wandler so auszubilden, daß er auch für Ohrkanalkapseln für "Intra-Concha- Hörer" wie z. B. bei Hörgeräten einsetzbar ist. Außerdem sollen die Resonanzen innerhalb der Ohrkanals minimiert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mittels eines elektrostatischen Wandlers mit einem rohrförmigen Gehäuse, in dem eine flächige Wandlermembran angeordnet ist, gelöst, wobei die Wandlermembran in einem Winkel ungleich 0 Grad zum Gehäusequerschnitt angeordnet ist. Durch die winklige Anordnung der Wandler­ membran zum Gehäusequerschnitt kommt es zur antiparallelen Anordnung der Wandlermembran zum Trommelfell, was eine Minimierung der Resonanzen in­ nerhalb des Ohrkanals zur Folge hat. Außerdem wird durch die winklige Anord­ nung der Membran zum Gehäusequerschnitt die Membranfläche in Bezug auf die Querschnittsfläche des Gehäuses wesentlich erhöht, wodurch höhere Schalldrü­ cke und eine tiefere System-Grundresonanz erreicht werden. Weitere Vorteile sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen haben eine hohe Übertragungsqualität des elektrostatischen Wandlers zur Folge und erlauben ohne weiteres einen Einsatz des elektrostatischen Wandlers in einem Hörgerät oder für einen Intra-Concha-Hörer für HiFi-Zwecke.

Vorzugsweise beträgt der Winkel der Wandlermembran zum Gehäusequerschnitt etwa 30 bis 90 Grad, vorzugsweise etwa 60 Grad. Durchsetzt die Membran und die sie umgebenden Wandlerelektroden ein rohrförmiges bzw. kreiszylinderförmiges Gehäuse der Diagonale nach, so ergibt sich automatisch eine Wandlermembran mit einer elliptischen Fläche.

Zur Bedämpfung ist es vorteilhaft, Dämpfungsmaterial, wie z. B. Fliese, Gewebe, Stoffe, Watte oder andere Dämpfungsmittel, auf der dem Ohr abgewandten und/­ oder dem Ohr zugewandten Membranseite im Gehäuse anzuordnen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch darstellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 ein Querschnitt durch eine elektrostatische Ohrkanalkapsel;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Längsquerschnitt durch eine Ohrkanalkapsel 1, welche ein Gehäuse 2 aufweist, das im dargestellten Fall eine zylindrische Form aufweist, wobei im dargestellten Beispiel die Längsachse mit dem Bezugszeichen L und die Querschnittsebene des Gehäuses mit Q gekennzeichnet ist.

Innerhalb des Gehäuses 2 ist eine Membran 3 diagonal angeordnet, wobei sie im dargestellten Beispiel die Querschnittsebene Q in einem Winkel von etwa 60 Grad schneidet. Beidseitig der Membran 3 sind Elektroden 4 angeordnet.

Durch die quasi diagonale Anordnung der Wandlermembran 3 ergibt sich eine elliptische Membranfläche 6, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Durch die winklige Anordnung der Membran 3 innerhalb des Wandlergehäuses 2 ist die Membran­ fläche bezogen auf die Querschnittsfläche des Zylindergehäuses wesentlich erhöht, so daß höhere Schalldrücke ermöglicht werden und der Wandler eine tiefere Grundresonanz aufweist.

Gegenüber einer Lösung, bei der die Wandlermembran längs zum Gehäusequerschnitt verläuft, wird eine Verringerung der Membraneigenresonanzen erreicht und darüberhinaus werden Resonanzen innerhalb des Ohrkanals durch die antiparallele Anordnung des Wandlers zum Trommelfell minimiert.

Zur Bedämpfung der Membrangrundresonanz ist es möglich, innerhalb des Gehäu­ ses 2 Mittel zur Bedämpfung, z. B. Fliese, Gewebe, Stoffe oder Watte unterzubrin­ gen und zwar auf der dem Ohr abgewandten und/oder auf der dem Ohr zugewand­ ten Membranseite.

Die Nachgiebigkeit der Membran 3 ist in dem dargestellten Beispiel höher als die Nachgiebigkeit des Trommelfells. Somit ist die Membran tief abgestimmt.

Damit vorgeschriebene Sicherheitsmaßnahmen - wie zum Beispiel in VDE-DIN 0860 - eingehalten werden können, beträgt die Signalspannung weniger als 34 Volt.

Die Membran ist mit einer Konstantladung versehen, was durch ein Elektret oder durch ein Ferrodielektrikum oder durch eine andere von außen angelegte Polarisa­ tionsspannung erreicht werden kann.

Mit dem dargestellten Wandler kann ein qualitativ hochwertiges Hörgerät oder Ohr­ kanalkapsel für ein Hörgerät oder eine sonstige Audiowiedergabeeinrichtung geschaffen werden, deren Wiedergabequalität deutlich besser ist als bei einem Wandler mit einem magnetischen oder elektrodynamischen Prinzip.

Claims (9)

1. Elektrostatischer Wandler (1) mit einem rohrförmigen Gehäuse (2), in dem eine flächige Wandlermembran (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlermembran in einem Winkel ungleich 0 Grad zum Gehäusequerschnitt (Q) angeordnet ist.

2. Elektrostatischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler nach dem Gegentakt-Prinzip arbeitet.

3. Elektrostatischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) das Gehäuse diagonal durch­ setzt.

4. Elektrostatischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Membran zum Gehäusequerschnitt (Q) etwa 30 Grad bis 90 Grad, vorzugsweise 60 Grad beträgt.

5. Elektrostatischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) einen kreisrunden oder ellipti­ schen Querschnitt aufweist und die Membran elliptisch ausgebildet ist.

6. Elektrostatischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Ohr abgewandten und/oder der dem Ohr zugewandten Seite der Membran ein Bedämpfungsmittel angeordnet ist.

7. Elektrostatischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachgiebigkeit der Membran (3) höher ist, als die Nachgiebigkeit des Trommelfells.

8. Elektrostatischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die angelegte Signalspannung geringer als 34 Volt ist.

9. Verwendung eines elektrostatischen Wandlers nach einem der vorherge­ henden Ansprüche in einer Ohrkanalkapsel bzw. in einer Audiowiedergabeein­ richtung.