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Balanciertes Magnetsystem zur Umwandlung von elektrischen Schwingungen in akustische.
Die Erfindung bezieht sich auf ein balanziertes Magnetsystem zur Umwandlung von elektrischen Schwingungen in akustische, bei dem ein ferromagnetisches Element (Anker) in einem magnetischen Feld beweglich angeordnet ist.
Wenn ein Anker sieh in einem magnetischen Feld den Polschuhen nähert oder sich von ihnen entfernt, so wird die auftretende magnetische Kraft bei Verengung des Luftspalts zunehmen, u. zw. im umgekehrten Verhältnis mit dem Quadrat der Breite des Luftspaltes. Wenn der innere magnetische Widerstand des Magnets und des Ankers vernachlässigt wird, so wird der Kraftlinienfluss unendlich sein, wenn Anker und Pol miteinander in Berührung kommen. Wenn jedoch der innere Widerstand des Magnets und des Ankers einen bestimmten Wert hat, so wird, wenn der Anker an dem Polschuh klebt, der Kraftlinienfluss einen bestimmten Höchstwert erreichen.
Will man den Anker in seine Mittellage zurückbringen, so benutzt man im allgemeinen eine z. B. von Federn erzeugte mechanische Kraft. Man muss dafür sorgen, dass in jeder Lage des Ankers diese Kraft (Richtkraft) grösser als die magnetische Kraft ist.
Wenn nun die Riehtkraft von einer einseitig eingeklemmten Feder ausgeübt wird, so wird sie geradlinig mit der Aussehwingung des Ankers verlaufen. Da nun, wie oben erwähnt wurde, die magnetische Kraft hyperbolisch mit dieser Aussehwingung verläuft, ist es klar, dass sich der Unterschied zwischen Richtkraft und magnetischer Kraft nicht geradlinig ändert.
Die Erfindung hat eine solche Bauart des Magnetsystems zum Zweck, dass die magnetische Kraft nahezu geradlinig mit der Aussehwingung des Ankers verläuft.
Gemäss der Erfindung ist das Magnetsystem derart ausgebildet, dass der Widerstand im Magnetweg gegenüber dem Widerstand im Ankerweg durch Einschaltung einer Luftstrecke oder eines paramagnetisehen Stoffes gross gemacht ist und dass der den Anker in der Gleichgewichtslage durchfliessende permanente magnetische Fluss durch Vergrösserung der auf den Kreis einwirkenden magnetomotorischen Kraft auf einer passenden Grösse gehalten wird.
Unter"Ankerweg"ist hier der Anker und der Teil der Luftspalte zu verstehen, in welchem der
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Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung kann der Widerstand derart geschaltet sein, dass das durch die elektrischen Schwingungen erzeugte Wechselfeld hauptsächlich nur durch die Polschuhe geschlossen ist.
Die Erfindung wird in der Zeichnung beispielsweise erläutert, in der Fig. 1 ein Beispiel eines balanzierten Magnetsystems ist und Fig. 2 und 3 schematisch einige Lagen zeigen, die der Anker beim Magnetsystem einnehmen kann. Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der Werte, welche die magnetische Kraft bei verschiedenen Abweichungen des Ankers annimmt.
Vor Eingehen in die Figurenbeschreibung soll zunächst an Hand der graphischen Darstellung (Fig. 4) das Wesen der Erfindung erläutert werden. In dieser graphischen Darstellung geben die Abszissen die Abweichung des Ankers aus der Mittellage an, während die Ordinaten den Wert angeben, den die
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magnetische Kraft in diesen Lagen annimmt. Der Buchstabe a mit der Lotrechten gibt die Ebene des Polschuhes an. Bewegt sich der Anker in der Richtung nach dem Polschuh, so nimmt die magnetische Kraft umgekehrt proportional mit dem Quadrat des Abstandes zwischen Anker und Polschuh zu. Der Verlauf der magnetischen Kraft wird durch die ausgezogene Kurve I angegeben.
Falls der innere Widerstand von Anker und Magnet null ist, so wird der Wert der magnetischen Kraft unendlich, wenn der Anker den Polschuh berührt. Da dies jedoch nicht der Fall ist, wird die magnetische Kraft einen gewissen Höchstwert erreichen (dl). Man kann dies auch folgendermassen darstellen.
Angenommen, der innere Widerstand von Anker und Magnet könnte durch einen Luftspalt angegeben werden, der die Abmessung a, b hat. Der magnetische Kraftverlauf findet dann gemäss einer Kurve statt, die asymptotisch mit der b-Lotreehten verlaufen wird. Wenn der Anker den Polschuh berührt, so erhält die Kraft einen Wert d2.
Zum Zurückbringen des Ankers in seine Mittellage wird Federkraft benutzt. Eine einseitig eingeklemmte Feder übt eine Kraft aus, die geradlinig mit der-Ausschwingung, die der Anker erfährt, verläuft. Eine Richtkraft, die sich dazu eignet, den Anker von der Kurve I in seine Mittellage zurückzu- bringen, wird den durch A angegebenen Verlauf haben. Diese Linie A schneidet die Kurve I ungefähr in dem Punkt, wo letztere die a-Lotrechte trifft. Wie aus der graphischen Darstellung deutlich ersichtlich ist, weicht der Unterschied zwischen mechanischer und magnetischerKraft in den verschiedenen Lagen des Ankers sehr ab.
Wenn der innere Widerstand durch den Luftspalt a, b dargestellt wird, so wird die Kurve anders verlaufen und die Lotrechte a im Punkt d2 schneiden. Die Richtkraft, die dafür sorgen soll, dass der Anker nicht am Polschuh liegen bleibt, kann den durch die Linie B angegebenen Verlauf haben. Wird der innere Widerstand noch grösser gemacht, was durch den Luftspalt a, c dargestellt werden kann, so wird die magnetische Kraft den durch die Kurve Ill angegebenen Verlauf zeigen. Diese Kurve schneidet die Lotrechte a im Punkt < ,. Die Richtkraft, die verhindern soll, dass der Anker am Polsehuh klebt, muss den durch die Linie 0 angegebenen Verlauf haben.
Bei Vergleich der drei Figuren ergibt sich, dass das Magnetsystem der Kurve III ein viel günstigeres Verhältnis zwischen der mechanischen Richtkraft und der magnetischen Kraft zeigt als das Magnetsystem der Kurve I oder II. Beim Magnetsystem gemäss Kurve Ill wird der Unterschied zwischen Richtkraft und magnetischer Kraft ungefähr geradlinig mit der Abweichung des Ankers verlaufen, während überdies der Vorteil erzielt wird, dass eine sehr schlaff Feder hinreicht, was bedeutet, dass der Resonanzpunkt des Magnetsystems sehr tief zu liegen kommt, was dem wiederzugebenden Schall zugute kommt.
In Fig. 1 ist ein balanziertes Magnetsystem dargestellt. Ein Anker 14 befindet sich zwischen Polschuhen 12 und 13, die durch einen Luftspalt 17 von einem Dauermagnet 11 getrennt sind. Um den Anker 14 sind Windungen 18 unbeweglich angeordnet, die vom Sprechstrom durchflossen werden und den Anker polarisieren. Der Anker ist in 15 drehbar angeordnet, bewegt sich also bei Polarisation mit dem einen Ende zu einem Nordpol, während das andere Ende sich dem Südpol nähert. Dies hat zur Folge, dass an dem einen Ende eine Zunahme des Kraftlinienflusses und am andern Ende eine Abnahme des Kraftlinienflusses durch den Nordpol stattfindet. Hat man nun ein gewöhnliches Magnetsystem mit normalen innerem Widerstand, so ergibt sich, dass die Summe der Kraftlinienflüsse sich noch immer stark mit der Abweichung des Ankers ändert.
Wird aber der innere Widerstand erhöht, so ist der Verlauf auch regelmässiger und es wird die Summe der zwei durch den Pol gehenden Kraftlinienflüsse nahezu konstant sein. Dadurch werden die auf den Anker ausgeübten Kräfte viel gleichmässiger verlaufen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Balanziertes Magnetsystem zur Umwandlung von elektrischen Schwingungen in akustische oder umgekehrt, bei dem ein ferromagnetischer Anker angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand im Magnetweg gegenüber dem Widerstand im Ankerweg durch Einschaltung einer Luftstrecke oder eines paramagnetischen Stoffes gross gemacht ist und dass der den Anker in der Gleichgewichtslage durchfliessende permanente Kraftlinienfluss durch Vergrösserung der auf den Kreis einwirkenden magnetomotorischen Kraft auf einer passenden Grösse gehalten wird.