Brevet FR2465387A1 — publié le 19810320

La présente invention concerne des générateurs électroacoustiques d'oscillations du genre transducteur piézoélectrique muni d'une première feuille plastique piézoélectrique à faces recouvertes par des couches métalliques. Une tension modulée, image du signal à reproduire, peut être appliquée entre les deux faces conductrices. Un tel transducteur piézoélectrique peut fonctionner en générateur sonore ou ultrasonore, mais également, à l'inverse, en capteur sonore ou ultrasonore. I1 est constitué principalement par une feuille de polymère présentant des propriétés piézoélectriques tel que le fluorure de polyvinylidène (pif2) ou le fluorure de polyvinyle (2vu). Cette feuille de polymère se présente, soit sous forme plane, soit sous une forme cylindrique ou fraction de cylindre. Selon certaines variantes connues (demande de brevet français n PV 77 34589 déposée le 17 Novembre 1977), la feuille de polymère est obtenue non développable, donc autoapor'cante, par un procédé de thermoformage associé à une polarisation électrique pour l'effet piézoélectrique.Avantageusement, ceci ne nécessite donc pas de moyens appropriés pour soutenir la feuille. Quel que soit le type de la feuille plastique piézoélec trique, elle forme, conjointement aux deux couches métalliques qu'elle supporte, formant électrodes, un unique condensateur. Bien que la constante diélectrique de la feuille soit relativement grande, il n'en demeure pas moins que le condensateur ainsi obtenu doit posséder une surface d'électrodes grande et, par suite, un encombrement conséquent pour conférer une capacité convenable. Or un tel encombrement est, en pratique, incompatible avec les dimensions réduites exigées pour des transducteurs tels que ceux destinés à des haut-parleurs ou microphones. Pour se fixer les idées, une impédance Z de 8 Q à la fréquence f de 20 kHz pour un haut-parleur correspond à une capacité C donnée par la relation suivante C = 1/(21rif Z) = 1 F Par exemple, pour une constante diélectrique 8 de la feuille plastique égale à 10-10 F/m et pour une épaisseur e égale à 30 tm, la surface S de la feuille correspondant à la capacité C = 1 pF est très grande et égale à 2 S = Ce/# = 0,3 m , surface incompatible avec une réalisation pratique. Le but de la présente invention est de fournir un transducteur piézoélectrique du genre défini dans l'entrée en matière permettant d'obvier aux inconvénients précédents. A cette fin, un transducteur piézoélectrique conforme à l'invention est caractérisé. en ce qu'il comprend une pluralité de secondes feuilles plastiques piézoélectriques dont certaines ont une ou deux faces recouvertes par des couches métalliques et qui sont superposées en tctt oe partie en dessous ou au-dessus de la première feuille, chaque feuille étant entretoisée par deux couches métalliques. Chaque feuille joue ainsi le rôle d'un condensateur élé dentaire. Si le transducteur comporte N feuilles plastiques superposées, les N condensateurs élémentaires sont connectés en parallèle de sorte que, à capacité égale, le transducteur présente une surface totale N fois moindre que celle d'un transducteur de l'art antérieur. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et en référence à la figure unique annexée qui représente schématiquement une vue en coupe explosée d'un transducteur piézoélectrique selon une réalisation préférée de l'invention. Tel qu'illustré, le transducteur piézoélectrique a la forme d'une calotte sphérique constituée par l'empilement de quatre feuilles de polymère piézoélectrique 11 à 14 autoporteuses et non développables. Chaque feuille a été thermoformée en une calotte centrale non développable et est recouverte sur l'une de ses faces ou ses deux faces par une couche métallique 2, de sorte que chaque feuille soit entretoisée par deux couches métalliques fermant électrodes.Suivant l'exemple illustréE la première feuille inférieure 11 est recouverte sur ses deux faces par deux couches métalliques 20 et 27 pour former un condensa- teur élémentaire. hes secondes feuilles 12 à 14 superposées par dessus à la première 11 ont uniquement leurs faces supérieures recouvertes par des couches métalliques 22 à 24. Chacun des ensembles 20 - 11 - 21, 21 - 12 ~ 2z, 22 - 13 - 23 et 23 - la - 24 forme un condensateur élé dentaire. Bien entendu, d'autres combinaisons sont possibles par superposition avec une ou plusieurs feuilles non métallisées sur les deux faces, avec une ou plusieurs feuilles métallisées sur une face et avec une ou plusieurs feuilles métallisées sur les deux faces. Par exemple, une feuille plastique à deux faces métallisées peut constituer une feuille intermédiaire ou la feuille inférieure ou supérieure de l'empilement. Quelle que soit la combinaison des trois types de feuille piézoélectrique choisie, tous les condensateurs élémentaires sont reliés en parallèle à des bornes Bo et B1 servant aussi bien à l'application d'une tension continue pour obtenir l'effet piézoélectrique dans les feuilles qu'à l'application d'un signal électrique à reproduire en signal acoustique ou à la transmission du signal électrique reproduisant un signal acoustique. Chaque feuille plasti que lî, 12, 13 ou 14 est polarisée à l'opposé de sa ou 3 4 ses deux feuilles adjacentes 12, 11 - 13, 12 - 14 ou 13 respectivement. Ainsi, lors de la polarisation, les couches métalliques 20, 22 et 24 sont reliées à la borne Bot par exemple positive d'une sourve de tension continue, et les couches métalliques 21 et 23 sont reliées à la borne négative B1. Ces couches métalliques sont reliées aux bornes Bo et B1 à travers les bords plans superposés des feuilles fixées à un support par des moyens connus (non représentés), tels que par collage, vissage, bridage, pinçage ou analogue, Cependant, ces bords peuvent, selon d'autres variantes, épouser la forme d'ondulation en vue de former une suspension souple. Par ailleurs, toujours dans le cadre de l'invention, les feuilles peuvent être thermoformées en enveloppe de révolution du genre conique, dôme, cylindrique, parabolique, hyperbolique, exponentielle, ou quelconque. Enfin, on notera que chaque feuille plastique 11 à 14 est solidaire de sa ou de ses feuilles adjacentes par un adhésif convenable, conducteur ou isolant électrique, ayant une très faible épaisseur et appliqué sur la ou les deux faces métallisées ou non de chaque feuille plane avant thermoformage ou développable après thermoformage. Un transducteur piézoélectrique conforme à l'invention peut comporter par exemple N = 40 feuilles plastiques ayant des dimensions compatibles avec la membrane d'un haut-parleur classique. Revendications du brevet 1. Transducteur piézoélectrique formé d'une première feuille plastique piézoélectrique à faces recouvertes de couches métalliques, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de secondes feuilles plastiques piézoélectriques dont certaines ont une ou deux faces recouvertes par des couches métalliques et qui sont superposées en tout ou partie en dessous ou au-dessus de la prémière feuille, chaque feuille étant entretoisée par deux couches métalliques. 2. Transducteur piézoélectrique conforme à la revendication 1 caractérisé en ce qu'au moins une feuille est solidaire de la ou des deux fe-es adjacentes par un adhésif isolant. 3. Transducteur piézoélectrique conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une feuille est solidaire de la ou des deux feuilles adjacentes par un adhésif conducteur. 4. Transducteur piézoélectrique conforme à l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit adhésif est appliqué sur la ou les deux faces métallisées ou non de la feuille avant ou après thermoformage de ladite feuille. 5. Transducteur piézoélectrique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à chaque couche métallique est appliquée une tension inverse de celle appliquée aux deux couches métalliques adjacentes afin que deux feuilles adjacentes soient polarisées à l'opposé.