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Magnetsystem für elektro-akustische Geräte, wie Lautsprecher od. dgl.
Zum Entwerfen von Magnetsystemen der elektromagnetischen Gattung für elektro-akustische
Geräte, wie z. B. Lautsprecher, kann man zum Erzielen eines gewissen akustischen Ergebnisses von schon bestehenden Bauarten ausgehen. Hiedurch ist es z. B. bekannt, dass die magnetisch wirksame Flache der Polsehuhe des Magneten einen bestimmten Höchstwert nicht überschreiten soll. da dies keine
Verbesserung der Qualität und der Intensität des Schalls ergibt. Ferner ist die Tiefe des Luftspalts, in dem der Anker beweglich angeordnet ist. für den Bau des Magnetsystems massgebend. Ist der Luft- spalt zu tief, so ist das System unempfindlich ; ist er dagegen zu wenig tief, so entsteht während des
Betriebs die Gefahr eines Anschlagens des Ankers gegen die Polschuhe.
Auch hier muss man, um zu einem
Kompromiss kommen zu können, auf die bestehenden Bauarten Rücksicht nehmen.
Wenn man von Polschuhen mit einer durch die praktische Erfahrung bestimmten magnetisch wirksamen Fläche und von einem ebenso durch die praktische Erfahrung bestimmten, der gegebenen Tiefe des Luftspalts gleichen Abstand zwischen diesen Polsehuhen ausgeht, ist es erwünscht, den kleinstmöglichen Magneten anzustreben, der in dem gegebenen Luftspalt ein Feld von zuvor festgelegter Intensität ergibt.
Ein kleines Volumen des Magneten besagt nämlich, dass die Streuung des Systems reduziert wird, was wiederum zur Folge hat, dass der Wirkungsgrad des Systems vergrössert wird. Ein anderer Vorteil eines kleinen Magnetvolumens ist der, dass dadurch die Möglichkeit gegeben wird, eine bessere und somit je Volumeneinheit teuere Qualität Stahl für den Magneten zu verwenden. Es ist z. B. bekannt, dass sich die Kobaltstähle in verschiedenen Zusammensetzungen als Material für Magnete vorzüglich eignen.
Auf Grund der Tatsache, dass bei den bestehenden Magnetsystemen für Lautsprecher das Volumen der Magnete derart gross ist, dass es praktisch nicht gut möglich ist, zu einem billigen Preis ein die gegenwärtigen Bedingungen erfüllendes Magnetsystem mit z. B. einem Magneten aus Kobaltstahl zu bauen, sind diese teureren Stahlarten für diesen Zweck praktisch wenig zur Verwendung gekommen.
Es ist bekannt, dass für einen Dauermagneten :
M. M. K. = = 0 gilt, worin M. M. K. = die magnetomotorisehe Kraft,
H = die Feldstärke des Magneten. r = die Länge der Kraftlinien.
Nun ist S Hdr = HL - bl = 0. worin b = die Feldstärke in dem Luftspalt,
L = die Länge des Magneten, l = die Tiefe des Luftspalts.
Bei einstellbaren Magnetsystemen ist unter dem Begriff Luftspalt der Luftspalt zu verstehen, wie er im Betrieb eingestellt ist und nicht der grösste Luftspalt, der durch die Einstellung erzielt werden kann, da das Magnetsystem praktisch nie in dieser Lage verwendet wird.
Aus obigem folgt : ssL-=N...... l)
Bei dieser Ableitung ist H in dem Eisen des Polschuhs vernachlässigt, was zulässig ist, da die Feldstärke darin gegenüber der Feldstärke im Magneten sehr klein ist.
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Kraftlinien erstrecken.
In Verbindung mit 1) ist
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Nm ist # = B#S, worin B die Induktion in dem Magneten und S der Querschnitt des
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ein Minimum, wenn :
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worin alle Grössen in c g s Einheiten ausgedruckt sind.
Aus Formel 3) ergibt sieh, dass, wenn man von Polschuhen mit einer bestimmten wirksamen Fläche s und einem bestimmten Luftspalt von der Tiefe l ausgeht, das Volumen des aus einer bestimmten Stahl-
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Feldes b im Luftspalt in dem Masse günstiger wird, als der Faktor K kleiner wird.
Nach der Erfindung wird der Faktor K kleiner als 4 gewählt, so dass bei Polschuhen bekannter magnetsystem ein kleinerer Magnet berechnet werden kann, als er bis jetzt verwendet wird. um das gleiche Feld in dem Luftspalt erhalten zu können. Diese Erkenntnis beruht auf ausführlichen Berech- nungen bezüglich der Streuung von Kraftlinien zwischen den verschiedenen Teilen der Pole von Laut- sprechermagneten.
Jede Stahlart hat ihren charakteristischen Wert für RBmax. und dieser ist für Kobaltstähle bedeutend höher als für z. B. Wolfram-oder Chromstahl. Durch Verwendung von Kobaltstählen kann daher das Volumen des Magneten noch weiter herabgesetzt werden, so dass gleichzeitig die Oberfläche und mithin die Beteiligung des Magneten an der Streuung kleiner wird. Dies hat wieder einen günstigen Einfluss auf die Verkleinerung des Faktors K. Zweckmässig werden in dem Magnetsystem nach der Erfindung deshalb, trotz des höheren Preises des Kobaltstahls, Magnete aus Kobaltstahl verwendet.
Die Länge des Magneten findet sieh aus :
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worin H in diesem Fall gleich dem aus (BH)max. ermittelten Wert ist.
Wenn mit Hilfe der Formel 4) die Länge eines Magneten berechnet wird, der ein Feld von bestimmter Intensität in dem Luftspalt hervorruft, so ergibt sich, dass diese Länge nicht grösser als einige Zentimeter zu sein braucht. Dies ist von Wichtigkeit, weil es nunmehr möglich ist, den Magneten selbst als Polschuh zu verwenden, was zu einem sehr gedrängten Bau des Magnetsystems führt, was wieder zur Folge hat, dass die Streuung kleiner wird und das Volumen ein Mindestmass sein kann.
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ist es sicher, dass keines dieser Magnetsysteme bei dem erwähnten Wert von (BHmax.
wirkt, sondern immer bei einem Wert, der noch nicht 50% von (BH)max. erreicht, so dass. wenn eine sehr giinstige. mit einem Wert von (J nach der Erfindung erhaltene Ausführung einen Faktor J = 2'3 gibt. die be-
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systemen am schärfsten ausgeprägt. Unter einem ausgeglichenen Magnetsystem ist ein solches System zu versetehen, bei dem die Polschuhe derart gegenüber dem Anker angeordnet sind. dass die darauf ausgeübten Kräfte in der mittleren Lage des Ankers im Gleichgewicht sind. Es ist aus dem Dynamobau bekannt, dass es bisher sogar bei einfachen Polschuhen sehr schwer gewesen ist, den Streufluss mit grosser Genauigkeit zu berechnen.
Bei ausgeglichenen Magnetsystemen mit verwickelten Polsehuhformen ist dies noch schwerer. Dies ist demnach die Erklärung der Tatsache, dass bisher keine Lösung dafür gefunden wurde. Die Anmelderin hat nun, auch für ausgeglichene Magnetsysteme, dieses Problem gelöst, was die Möglichkeit gibt, Magnete mit einem Mindestvolumen zu verwenden.
Die Erfindung ist in der schematischen Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine Ansicht eines bekannten Magnetsystems. Fig. 2 ist eine Ansicht eines Magnetsystems nach der Erfindung, mit dem sich die gleichen Ergebnisse wie mit demjenigen nach Fig. 1 erzielen lassen.
Fig. 3 ist eine Ansicht eines Magnetsystems nach der Erfindung, bei dem der Magnet gleichzeitig als Polschuh wirksam ist. Fig. 4 ist eine andere Ansicht des Magnetsystems nach Fig. 3.
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Magneten nach Fig. l.
Die Verwendung von Stabmagneten für Lautsprecher ist an sich bekannt. Es ist jedoch nie vorgeschlagen worden, das Volumen dieser Art von Magneten durch Benutzung der oben wiedergegebenen Erkenntnisse nach der Erfindung zu wählen.
In Fig. 3 und 4 bezeichnet 14 zwei durch einen Weicheisenstab 15 miteinander verbundene Magnete,
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derart gebogen, dass zwischen den freien Enden 16 und 17 ein Luftspalt entsteht, in dem der Anker 18 beweglich angeordnet ist.
Die in den Fig. 1-4 dargestellten 1Iagnetsysteme gehören alle der Art mit ausgeglichen angeordnetem Anker an. Der Übersichtlichkeit halber sind die Unterstützungsmittel für den Anker jedoch nicht dargestellt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Magnetsystem für elektro-akustische Geräte, wie z. B. Lautsprecher od. dgl.. mit einem Dauer- magneten und mit einem oder mehreren Luftspalten, in denen ein Magnetfeld gegebener Stärke vorhanden ist. dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Magneten kleiner ist als der vierfache Wert des Volumens des Luftspalts, multipliziert mit dem Quadrat der Feldstärke und geteilt durch (BH) nwx. des verwendeten Stahls, wobei alle Grössen in e g s Einheiten ausgedrückt sind.
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