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Vorrichtung zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische, z. B. Schallschwingungen.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art lässt man die Stärke eines magnetischen Feldes, innerhalb dessen ein Anker (z. B. eine nachgiebige Membran) beweglich ist, von den elektrischen Schwingungen beeinflussen. Der Anker muss dabei stets unter dem Einfluss einer mechanischen Kraft in seine Nullstellung zurückbewegt werden, nachdem er vom Magnet aus dieser Nullstellung gebracht worden ist. Diese Kraft, häufig als Richtkraft bezeichnet, muss gewöhnlich ziemlich gross sein, da die anziehende Wirkung des Magnetes auf den Anker bei dessen Annäherung stark zunimmt und die Lage also labil wird, es sei denn, dass man ziemlich starke Federn auf den Anker wirken lässt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass tiefe Töne schlechter als hohe Töne wiedergegeben werden und diesen Übelstand weisen auch die meisten Lautsprecher dieser Art auf.
Gegenstand der Erfindung ist eine solche Anordnung eines Ankers, dass dieser in seiner Nullstellung schwach stabil ist, so dass verhältnismässig geringe auf ihn wirkende Kräfte schon eine ziemlich grosse Amplitude bewirken und das Unterdrücken der tiefer frequenten Schwingungen als Folge der benötigten grossen Richtkraft vermieden wird.
Gemäss der Erfindung wird dieser Übelstand dadurch beseitigt, dass das ferromagnetische Element eine derartige Form aufweist und derart in bezug auf die Polschuhe angeordnet ist, dass der durch das Element verlaufende Kraftfluss in der Gleichgewichtslage des Elementes sein Maximum besitzt und dass das Element unter dem Einfluss dieses Kraftflusses in die Gleichgewichtslage zurückzukehren sucht.
Der Erfindung gemäss kann das ferromagnetische Element zwichen den einander paarweise gegen- über angeordneten ungleichnamigen Polen zweier Magnete liegen.
Eine andere Möglichkeit nach der Erfindung besteht darin, dass man das ferromagnetische Element um eine senkrecht zu seiner Längsachse stehende Achse drehbar macht und das Element mit jedem seiner Enden nahe den Polen zweier Magnete anordnet, deren gleichnamige Pole auf derselben Seite der Längsachse derselben liegen.
Weitere Kennzeichen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert ist.
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung nach der Erfindung, bei welcher das ferromagnetische Element geradlinig geführt wird, die Fig. 2,3 und 4 zeigen schematisch den Verlauf der Kraftlinien in drei verschiedenen Stellungen des ferromagnetisehen Elements. Fig. 5 ist eine schematische Draufsicht auf eine geänderte Ausführung, bei welcher das Element drehbar angeordnet ist.
Die Fig. 6,7 und 8 zeigen schematisch den Verlauf der Kraftlinien, bei drei verschiedenen Stellungen des Elementes der Ausführungsform nach Fig. 5.
In Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 zwei Magnete, die sowohl Elektromagnete als auch permanente Magnete sein können und die mit den ungleichnamigen Polen einander gegenüber angeordnet sind. Die Mitten dieser Magnete sind durch ein magnetisches Joch 3 verbunden. Zwischen den Polschuhen der Magnete ist ein H-förmiges ferromagnetisches Element beweglich, dessen Schenkel 4 und 5 vor den Polschuhen der Magnete 1 bzw. 2 liegen. Die Mitten der Schenkel sind durch ein magnetisches Joch 6 ver-
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bunden, das von einer Spule 7 mit so viel Spiel umgeben wird, dass das Element Schwingungen beträchtlicher Amplitude (z. B. einige Millimeter) um seine Gleichgewichtslage ausführen kann.
Das Element wird mit Hilfe zweier an seinen Enden angreifenden gabelförmigen Stangen 8 gerade geführt, die durch Führungen 9 hindurchgehen. Eine dieser Stangen trägt an ihren Enden einen Hohlkegel 10, mit dessen Hilfe die Schwingungen des Elementes in Schallschwingungen umgewandelt werden.
In Fig. 2 ist das ferromagnetische Element schematisch in seiner in bezug auf die gleichfalls schematisch dargestellten Magnete 1 und 2 mittleren Lage dargestellt. Vorausgesetzt ist dabei, dass die Spule 7 stromlos ist. Die Kraftlinien treten aus den zwei Nordpolen heraus, folgen den beiden Schenkeln 4 und 5 in entgegengesetzten Richtungen und treten in die beiden Südpole wieder ein. Das Element ist infolge dessen in stabilem Gleichgewicht, wobei die Grösse der Kraft, die Verschiebungen des Elementes Widerstand entgegensetzt, bei gegebenen Abmessungen dieses Elementes von der Stärke der beiden Magnete 1 und 2 und von der Breite der Luftspalte abhängt.
Sobald ein Strom in einer Richtung in der Spule 7 zu fliessen anfängt, wird das Joch 6 des Elementes magnetisiert, so dass die Schenkel 4 und 5 entgegengesetzte Polarität erhalten. In Fig. 3 ist der Fall dargestellt, bei dem der Schenkel 4 Südpol und der Schenkel 5 Nordpol wird. Der Verlauf der Kraftlinien ist dann dem in Fig. 3 angegebenen gleich. Die den beiden Schenkeln 4 und 5 folgenden Kraftlinien suchen das Element wieder in Gleichgewichtslage zu bringen und der zwischen den beiden linken Polen über das Joch 6 sich schliessende Kraftstrom zieht das Element nach links. Dieses wird sich, falls derselbe Strom in der Spule ? zu fliessen fortfährt und den dadurch bewirkte Kraftlinienfluss einen
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Entfernung auf der linken Seite der Mittelstellung zwischen den Magnetpolen liegt.
Kehrt der Strom in der Spule 7 seine Richtung um, so erhält man die in Fig. 4 dargestellte Lage, für die in sinngemässer Anwendung das bei Fig. 3 Gesagte gilt.
Wird die Spule 7 somit von elektrischen Schwingungen durchlaufen, so wird das Element, wofem seine Trägheit nicht zu gross ist, diesen Schwingungen folgen. Sorgt man dafür, dass die magnetischen Richtkraft nur eben imstande ist, das Element aus den äusseren Stellungen, die es bei einer gewünschten beträchtlichen Amplitude einnimmt, wieder zu der Mittelstellung zurückzuführen, so ist die vorteilhafteste Lage erzielt. Augenscheinlich hat man dieses Mittel u. a. dadurch in der Hand, dass man die magnetischen Widerstände der Eisenwege längs der Schenkel 4 und 5 und jene längs des Joches 6 inbezug aufeinander, z. B. in der Weise regelt, dass man den Querschnitt dieser Schenkel oder aber den des Joches grösser oder kleiner gestaltet.
Macht man das Joch schwerer, so nähert man sich der labilen Lage, macht man es
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Fig. 5 zeigt eine Bauart, bei welcher das ferromagnetische Element aus einem doppel T-förmigen magnetischen Körper, z. Raus Eisel1, besteht, der zwei Segmente 4 und 5 hat, die durch eine auf einer Spindel 11 befestigtes Joch 6 verbunden werden. Die Polschuhe der zwei Magnete 1 und 2, die auf einem magnetisch leitenden Joch 3 mit den gleichnamigen Polen einander gegenüber angeordnet sind, sind konzentrisch zur Achse 11 derart ausgedreht, dass nur ein sehr enger Luftspalt (0'1 mm oder weniger) zwischen diesen Polen und den Segmenten 4 und 5 frei bleibt.
Das Joch 6 wird von zwei festen Spulen 7
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und die dem Joch 6 so viel Bewegungsfreiheit lassen, dass das Element mit beträchtlicher Amplitude um seine Mittelstellung schwingen kann.
In den Fig. 6,7 und 8 ist schematisch der Verlauf der Kraftlinien bei nicht erregten Spulen 7 bzw. beiErregung dieser Spulen durch Ströme in den beiden Richtungen dargestellt. Die Wirkung entspricht völlig der bei Fig. 1-4 beschriebenen..
Auch bei der Bauart nach Fig. 5 hat man die grössere oder geringere Stabilität durch Regelung des Eisenquerschnittes des Joches 6 in bezug auf den der beiden Segmente 4 und J in der Hand. Macht man den Querschnitt des Joches kleiner, so nimmt die Stabilität zu und umgekehrt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische Schwingungen, bei der die elektrischen Schwingungen auf ein ferromagnetisches Element induzierend wirken, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Element eine derartige Form aufweist und derart in bezug auf die Polsehuhe angeordnet ist, dass der durch das Element verlaufende Kraftfluss in der Gleichgewichtslage des Elementes sein Maximum besitzt und dass das Element unter dem Einfluss dieses Kraftflusses in die Gleichgewichtslage zurückzukehren sucht.