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Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lautsprecher mit besonders hohem Wirkungsgrad.
Gemäss der Erfindung besteht dieser aus einem rotierenden Elektromagneten, dessen Erregerwicklung von den Telephonströmen durchflossen wird, einem von diesem magnetisch angezogenen Anker und einer zwischen dem Elektromagneten und dem Anker angeordneten, mit entsprechenden Rueksteli- kräften versehenen dünnen magnetisch leitenden Lamelle, die durch die veränderliche Reibung mehr oder weniger aus ihrer Ruhelage herausgedreht wird und von deren Umfang die entstehenden mechanischen Bewegungen abgenommen und in an sich bekannter Weise in Sehall umgesetzt werden.
Es ist bereits bekannt, durch ein rotierendes Drehfeld eine Mitnehmerseheibe, sei es durch induktive Beeinflussung, sei es durch magnetische Anziehung mehr oder weniger aus ihrer Ruhelage herauszudrehen und die so entstehenden Bewegungen zur Steuerung einer Lautsprechermembran
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Prinzip gebaute Lautsprecher keine Vorteile gegenüber den üblicherweise benutzten Prinzipien der Schallerzeugung besassen. Erst die erfindungsgemässe Anordnung, bei welcher eine dünne, magnetisch leitende Lamelle zwischen dem rotierenden Elektromagneten und dem von diesem angezogenen und zwangläufig mitgedrehten Anker sitzt, ergibt die notwendigen Voraussetzungen für ein leistungsfähiges System. Dadurch kann nämlich der eigentliche schwingende Teil extrem leicht gehalten werden.
Die auf den schwingenden Teil entfallende mechanische Belastung ist eine reine Druckbelastung zwischen den Reibflächen, hindert also nicht, dass die Lamelle extrem dünn ist. Die abzunehmenden Steuerkräfte wiederum wirken in der Hochkantebene, also in der Ebene grössten Widerstandsmomentes, in welcher die Scheibe überdies zwischen den Reibflächen eingepresst und damit gestützt ist. Es ergibt sieh so einerseits eine sehr gute Mitnahme, da die Lamelle von beiden Seiten reibend erfasst wird, und anderseits eine sehr kleine schwingende Masse.
Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil liegt darin, dass die dünne Reiblamelle nur senkrecht vom Magnetfluss durchsetzt wird, also nur einen sehr kleinen Teil
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teilen, nämlich dem Elektromagneten und seinem Joch, verläuft, welche Teile aus besonders günstigen magnetischen Legierungen bestehen und grosse Magnetquerschnitte aufweisen können. Die Reib-
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bestehen, welches in bezug auf seine Oberfläehenbeschaffenheit, Reibung und Abnutzung günstig ist unter Hintansetzung der magnetischen Eigenschaften.
Es hat sich gezeigt, dass die beschriebene Anordnung dann besonders hohe Wirkungsgrade
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achse der Erregerwicklung rotiert und seinerseits eine zu dieser Drehachse zweiseitig oder allseitig symmetrische Form besitzt, beispielsweise die Form eines Topfmagneten oder E-Form. Diese Formen können besonders günstig so gestaltet werden, dass sie grosse nutzbare Reibfläche bei kurzem Eisenweg und grossem Magnetquersehnitt besitzen. Es lassen sich so Werte für den oben definierten Quotienten von 10 bis 20. 103 cm3 und darüber erzielen. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung, insbesondere der
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Die Magnetteile müssen kleine Eisenverluste besitzen. Zur Verringerung der Wirbelstromverluste können die Magnetteile in üblicher Weise aus lamellierten Blechen bestehen, beispielsweise kann ein E-formiger Elektromagnet aus gestanzten Blechen aufgebaut werden. Topfmagnet, die an sich für
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hohen spezifischen elektrischen Widerstand besitzt, u. zw. werden vorteilhaft Silizium-Eisenlegierungen verwendet, deren Siliziumgehalt oberhalb dem der duktilen Legierungen, jedoch unterhalb der Bildung unmagnetischer Verbindungen liegt. Es gelingt durch Verwendung von Legierungen mit beispielsweise 8 bis 12% Silizium, den spezifischen Widerstand des Materials so weit heraufzusetzen, dass auch ohne Lamellierung sich kleine Verlustziffern ergeben.
Diese Legierungen haben darüber hinaus den Vorteil,
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Es hat sich ferner gezeigt, dass bei dem erfindungsgemässen Lautsprechersystem besondere Massnahmen in der Schaltung erforderlich sind, um den elektrischen Wirkungsgrad günstig zu gestalten. Während z. B. bei den Üblichen magnetischen Lautsprechern hochohmig Wicklungen bevorzugt sind,
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Wicklungen. Diese unerwartete Verbesserung ist offenbar darauf zurückzuführen, dass infolge des Wegfalls jeglicher Luftspalte gegenüber dem magnetischen Lautsprecher die Selbstinduktion der Erregerwicklung hier viel höher wird und bei hochohmigen Wicklungen die Entstehung der gewünschten starken Felder verhindert.
Einen wesentlichen Bestandteil der Erfindung bilden Massnahmen, die eine Herabsetzung der
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Anordnung kleiner und billiger und die Betriebskosten werden verringert ; insbesondere wird dadurch auch die Verlustreibung vermindert, was geringere Erwärmung und Abnutzung der Reibflächen zur Folge hat.
Die Untersuchungen des Anmelders haben eigenartigerweise ergeben, dass die Drehzahl der Magnete nicht etwa, wie man zunächst vermuten sollte, möglichst hoch gewählt werden muss, um eine gute Aussteuerung zu erzielen, vielmehr ist die abgegebene Schalleistung unabhängig von der Drehzahl ; diese braucht also nur der bei der grössten verlangten Amplitude auftretenden Winkelgeschwindigkeit der Reiblamelle zu entsprechen. Alles was darüber hinaus geht, wird nutzlos in Wärme verwandelt, ohne die abgegebene Leistung zu vergrössern. Im Gegenteil ergibt sich sogar eine bessere Mitnahme bei kleinerer Differenzgeschwindigkeit. Dimensioniert man also den Motor, gegebenenfalls unter Verwendung von Schwungmassen zum Ausgleich der Momentanbelastungen bei grossen Amplituden (z. B.
Paukensehlag) nur so, dass er diese Winkelgeschwindigkeit der Magnetteile sicher hergibt, so verringert man die Grösse des Motors, seinen Stromverbrauch, die entwickelte Verlustwärme und die Abnutzung der Reibflächen sehr erheblich, ohne ein Einbusse an Sehalleistung dafür in Kauf nehmen zu müssen.
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notwendig ist, die Reibflächen auf einem Kreise mit möglichst grossem Durchmesser anzuordnen, um eine stärkere Bremsung des Motors und damit eine gute Energieaufnahme des Systems zu erzielen.
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verkleinern. Diese ist bei einseitigen Systemen, welche beispielsweise eine Feder als Rückstellkraft besitzen, dadurch immer noch relativ gross, dass, um Frequenzverdoppelung zu vermeiden, das System mit einer beträchtlichen Vormagnetisierung betrieben werden muss.
Bei zwei gegenläufigen Magnet-
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wesentliche Vormagnetisierung arbeiten. Die Ruhereibung fällt damit nahezu völlig fort bzw. wird auf den im Interesse einer gewissen Stabilität des Systems nützlichen remanenten Magnetismus bzw. die Federvorspannung beschränkt, welche die Magnetteile zusammendrückt.
Die beiden gegenläufigen Magnetsysteme können in einer Ebene parallelachsig angeordnet sein und die Steuerbewegungen in der Mitte zwischen den beiden Achsen abgenommen werden, wobei vorzugsweise ein Magnetsystem direkt vom Motor angetrieben und das andere mittels Riemen oder
Seiltrieb mit dem direkt angetriebenen gekuppelt ist.
Die Systeme können aber auch koaxial angeordnet sein, wobei vorzugsweise der gegenläufige Antrieb erfolgt durch ein gemeinsames zwischen den beiden Magnetsystemen in einer zur Hauptachse parallelen Ebene laufendes Reibrad. Diese Anordnung hat den Vorteil einer kompakteren konstruktiven Form und bietet ferner den Vorteil, dass dieAbnahmestelle für die Steuerbewegungen an beliebiger Stelle am Umfang der Reibscheibe angeordnet sein kann, so dass das Steuersystem beliebig gekippt zum Lautsprecherkonus befestigt werden kann und trotzdem immer eine tangentiale Abnahme der Steuerbewegungen erfolgt.
Verschiedene andere Kombinationen zweier oder mehrerer Drehsysteme können je nach den vorliegenden Verhältnissen zweckmässig sein. Auch mehrere axial hintereinander angeordnete parallel arbeitende Reiblamellen können vorteilhaft sein, um bei kleinen Systemdurchmessern grössere Kräfte erzielen zu können.
Der Lautsprecher nach der Erfindung besitzt einen sehr hohen elektroakustischen Wirkungsgrad, d. h. hohe Schalleistung bei kleinen Steuerströmen. Dies bietet den grossen Vorteil, dass man auch für sehr grosse Lautsprecher mit kleinen Endverstärkern auskommt, wodurch sich der Aufwand für den Verstärker und insbesondere auch für den Röhrenersatz bedeutend vermindert. Diese Vorteile machen sich vor allem bei Verwendung des Lautsprechers als Zusatztieftonstrahler bemerkbar. Gerade für
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vorhandenen Luftspaltes nur mit kleinen Induktionen und kleinen Amplituden arbeiten können und grosse Steuerleistung benötigen, die durch den Verstärker aufgebracht werden muss. Dagegen kann man mit dem neuen Lautsprecher Amplituden fast beliebiger Grösse erzeugen, wobei die Steuerleistung sehr gering bleibt und die Sehalleistung durch den Motor hergegeben wird.
Aber selbst bei Einrechnung der Motorleistung in den Wirkungsgrad ergeben sich Werte in der Grössenordnung der bisherigen Lautsprecher, so dass der Gesamtstromaufwand kaum vergrössert wird. Das erfindungsgemässe Steuerungsprinzip kann ausser für Lautsprecher auch für irgendwelche andere Zwecke Verwendung finden, wo es sich darum handelt, irgendwelche Modulationen in äquivalente mechanische Bewegungen bzw.
Kräfte umzuwandeln z. B. für Fernsehzwecke.
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Die Arbeitsweise des Systems ist nun so, dass die Reibung zwischen den sich drehenden Magnetteilen 1 und 5 und der dazwischen eingepressten Lamelle 6 im Rhythmus der Stromschwankungen, welche durch die Telephonströme hervorgerufen werden, geändert wird. Damit ändern sieh auch die
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verdoppelung vermieden.
Baut man zwei derartige Systeme in der Weise zusammen, dass die Reibungskräfte in umgekehrter Weise auf die Membranstange wirken, so kann die RÜckstellkraft fortfallen. Man kann dann ferner die Schaltung gemäss Fig. 2 a und 2 b so wählen, dass jedes der Systeme nur eine Halbwelle zugeteilt bekommt und so Frequenzverdoppelung vermieden wird, ohne dass eine Vormagnetisierung erforderlich wäre.
Auch diese Massnahme bewirkt eine wesentliche Verkleinerung der Reibungsverluste. Wie Fig. 2 a
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erkennen lässt, sind die Windungen der gegenläufigen Bremsmagnete 50, 51, zwischen denen sich die Reiblamellen 55 befinden, durchflossen von dem Anodenstrom der Verstärkerröhren 52 bzw. 5. 3. Die Gitter der Verstärkerröhren liegen an dem Niederfrequenztransformator 54 negativ vorgespannt in der Weise, dass nur die das Gitter dieser Röhren positiver machenden Wechselspannungen des Transformators 54 wirksam werden.
Dieser Vorgang ist schematisch in Fig. 2 b dargestellt, worin bedeuten : Ego = negative Gittervorspannung, V g = Gitterwechselspannung, ial = Anodenstrom der Röhre I in Abhängigkeit von der Gitterweehselspannung, ial, = Anodenstrom der Röhre II in Abhängigkeit von der Gitterwechselspannung.
= zeigt den dementsprechend auf den Magneten 60 entfallenden Teil der Modulation, iz = den auf den Magneten 51 entfallenden Teil.
Der Arbeitspunkt liegt also im Ruhezustand so, dass durch die Röhre und damit auch durch die Bremsmagnete kein Strom fliesst. Erst wenn am Gitter der Röhre eine gegen die Vorspannung positive Wechselspannung auftritt, entsteht ein proportionaler Anodenstrom (,')-Die so im Gegentakt in den Röhren I und Il erzielten Halbwellen bewirken proportionale Änderungen der Druckkräfte an den Elektromagneten 50 und 51, die sich dann zu einer vollständigen Schwingung des Rotationssystems 55 ergänzen wie in Fig. 2 b in Kurve ir schematisch dargestellt ist. Die Vormagnetisierung
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mieden werden.
Abgesehen von den geringeren Reibungsverlusten bei dieser Schaltung werden auch die Anodenruheströme beträchtlich verkleinert, so dass die Endstufe und die den Anodenstrom erzeugenden Einrichtungen (Gleichrichter, Transformator, Röhren usw.) entsprechend schwächer dimensioniert sein können.
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Gestell, Rahmen, Gehäuse od. dgl. 22 aus Metall oder einem Isolierpressstoff sind senkrecht übereinander die Magnetsysteme 18 und 19 angeordnet. Das System 18 wird direkt vom Motor 26 angetrieben, das System 19 über einen Schnurtrieb 23, 24, 25. Die Bewegungen der Reiblamelle sind durch versteifte Hebelarme 20, 21 nach der Mitte herausgeführt und wirken zusammen auf die Membranstange 27 mit der Membran 80, die in dem Rahmen 28 in üblicher Weise gelagert ist. Der Rahmen 28 seinerseits ist
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geschraubt.
Da die Hebelarme 20 und 21 Kreisbewegungen ausführen, die Membranstange dagegen sich nach einer Geraden bewegt, sind die Hebel 20 und 21 mittels Federn oder anderer geeigneter Anordnungen 81, 82, welche die Vertikalkomponente der Hebelbewegungen ausgleichen, an die Membran-
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vermag Amplituden bis zu 5 cm zu erzeugen, ohne dass die bei den bisherigen mit Luftspalt arbeitenden Lautsprecher auftretenden Schwierigkeiten eine Rolle spielen. Der lange Hebelarm ist wegen seiner
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bei Verwendung des Systems als Tieftonstrahler den Vorteil, dass die Schleifgeräusche und sonstigen
Störgeräusche hoher Frequenz durch den Hebel abgefiltert werden. Gegebenenfalls kann für die hohen Töne ein besonders gebautes System mit kurzem Hebelarm, vorzugsweise jedoch ein magnetischer oder dynamischer Lautsprecher als Zusatz verwendet werden.
Eine etwas andere Anordnung zeigt Fig. 4 a und 4 b. Die beiden Magnetsysteme 30 mit den Jochen 32 sind in diesem Falle koaxial auf einer gemeinsamen Achse : 13 angeordnet. Die Joche werden mittels Blatt-oder Scheibenfedern 34 oder auch mittels Spiralfedern gegen die Magnete 30 bzw. die dazwischen liegenden Reiblamel1en 35 gedrückt. Die Magnete besitzen einen Triebkranz 39, der mittels der Reibscheibe 43, bestehend aus Gummi od. dgl., angetrieben wird. Die Achse 33 ist in dem Rahmen, 31 gelagert. Dieser ist seinerseits elastisch mit der Laterne 48 des Motors 46 verbunden, so dass etwaige Motorgeräusche nicht auf das System übertragen werden. Die Übertragung der Drehbewegungen von den Drehmagneten 30 auf die Joche 32 kann in beliebiger Weise erfolgen, z.
B. durch Stifte 45, die durch entsprechende Schlitze in den Reibscheiben 35 hindurchgreifen. Die Stromzuführung erfolgt durch federnde Kontakte 40, 41, die auf einem feststehenden isolierten Schleifring 42 bzw. der Reiblamelle 35 schleifen. Die beiden Reiblamellen 35 sind unter Verwendung geeigneter Versteifungen in Form des Hebels 36 nach oben verlängert und zusammengeführt und wirken gemeinsam auf die Membranstange 38, die in der Vertikalrichtung etwas federnd sein bzw. mit einer federnden Verlängerung
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besitzt den Vorteil des gedrungenen und kompakten Aufbaus.
Die Hebelanordnung. 36 kann auch rechtwinklig nach links oder rechts geschwenkt mit der Membranstange verbunden werden, je nachdem, ob das Antriebssystem an der Schallwand oder auf einer Grundplatte befestigt wird. Eine derartige Befestigungsanordnung zeigt Fig. 5, zu der sich weitere Erläuterungen erübrigen.
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**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.