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Elektroakustischer Wandler mit ringförmigem Anker
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischen Wandler mit ringförmigem Anker, bei dem zur Kompensation der Membranresonanz an das Volumen hinter der Membran ein Resonator angekoppelt ist und sich beim Einsetzen des Wandlers in eine Halterung, wie Kapsel, Gehäuse od. dgl., ein Luftvolumen vor der Membran ausbildet.
Für elektroakustische Wandler, die in öffentlichen Fernsprechnetzen eingesetzt werden sollen, bestehen Vorschriften hinsichtlich ihrer elektroakustischen Eigenschaften, ihrer mechanischen Widerstandsfähigkeit und der Temperaturabhängigkeit ihrer Eigenschaften. Hiezu kommt neuerdings der Wunsch, die Hörkapseln des Handapparates rückseitig dicht abzuschliessen, um ein Eindringen von Feuchtigkeit durch die rückseitige Öffnung zu verhindern.
Bei den bisher bekannten elektroakustischen Wandlern mit ringförmigem Anker, die rückseitig ge- öffnet sind, bereitet es bereits Schwierigkeiten, die erwähnten Vorschriften in ihrer Gesamtheit einzuhalten. Ist aber die Hörkapsel rückseitig geschlossen, so dass dadurch der Innenraum des Handapparates nicht als Resonatorraum ausgenutzt werden kann, dann besteht keine Aussicht, die Vorschriften für den Frequenzgang des elektroakustischen Übertragungsmasses auch nur annähernd zu erfüllen. Selbst wenn das Volumen des Füllkörpers, der sich hinter der Membran befindet, als Resonatorraum verwendet wird, ist es ohne Vergrösserung der Abmessungen der Hörkapsel nicht möglich, die vorgegebene Toleranz für den Frequenzgang des elektroakustischen Übertragungsmasses einzuhalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, elektroakustische Wandler mit ringförmigem Anker, deren Rückseite geöffnet oder geschlossen ist, so zu verbessern, dass sie die für öffentliche Fernsprechnetze geltenden Vorschriften ohne Schwierigkeiten erfüllen.
Bei elektroakustischen Wandlern mitringförmigem Anker, bei denen zur Kompensation der Membranresonanz an das Volumen hinter der Membran ein Resonator angekoppelt ist und sich beim Einsetzen des Wandlers in eine Halterung, wie Kapsel, Gehäuse od. dgl., ein Luftvolumen vor der Membran ausbildet, ist die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass beide Volumina durch eine leichte Metallmembran mit mechanisch widerstandsfähiger Form voneinander getrennt sind, wobei das Volumen vor der Membran möglichst klein ist und das Verhältnis des Volumens hinter der Membran zu dem Volumen vor der Membran grösser als eins ist.
Im Gegensatz zu den neuerdings verwendeten Kunststoffmembranen, die gegenüber Metallmembranen ein kleineres spezifisches Gewicht haben, und deshalb bei gleicher Masse dicker ausgeführt werden können, so dass ihre mechanische Festigkeit grösser als die einer Metallmembran gleicher Ausführungsform ist, wird bei dem elektroakustischen Wandler nach der Erfindung eine leichte Metallmembran verwendet, die in einer mechanisch widerstandsfähigen Form ausgebildet ist. Sie besteht vorzugsweise aus einer Legierung geringen spezifischen Gewichts mit kaltverformbaremHärtegrad, wie zum Beispiel Al Mg5/F 28.
Metallmembranen haben gegenüber Kunststoffmembranen den Vorteil, dass sie etwa den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der am Rand der Metallmembran befestigte ringförmige Anker haben und deshalb die elektroakustischen Übertragungseigenschaften nicht so temperaturabhängig sind wie bei Kunststoffmembranen.
Die Membran kann wie bisher kalottenförmig sein, wenn das Volumen vor der Membran, z. B. durch einen scheibenförmigen Füllring, verringert wird, der zwischen dem Rand der Membran und dem Flansch
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des Magneten angeordnet ist und dessen Abmessungen so gewählt sind, dass bei grösstmöglicher Verkleinerung des Volumens vor der Membran die Schallaustrittsöffnungen des Hörers durch den Fulling nicht verdeckt sind und die Schwingfähigkeit der Membran nicht beeinträchtigt wird. Reicht diese Massnahme nicht aus, um das Verhältnis des Volumens hinter der Membran zu dem Volumen vor der Membran grösser als eins zu machen, dann muss der hinter der Membran befindliche Füllkörper. konstruktiv entsprechend ge- ändert werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgedankens Ist dann gegeben, wenn eine Membran verwendet wird, die innerhalb des ringförmigen Ankers mit steilen Flanken nach vorne gezogen ist. Dadurch wird das Volumen vor der Membran verringert und zugleich das Volumen hinter der Membran vergrössert, so dass das angestrebte Volumenverhältnis leicht zu verwirklichen ist. Die geforderte mechanische Festigkeit der Membran wird durch steile Flanken erreicht und dadurch, dass die nach vorne gezogene Membranfläche entweder nach Art einer Kugelkalotte oder nach Art eines flachen, sich nach hinten verjungenden Kegelstumpfes ausgebildet ist, dessen Kegelflächen durch axiale Sicken versteift sind.
Ist durch die Verwendung einer nach vorne gezogenen Membran und eines scheibenförmigen Füllrin" ges zwischen dem Rand der Membran und dem Flansch des Magneten das Volumen vor der Membran möglichst klein und das Verhältnis des Volumens hinter der Membran zu dem Volumen vor der Membran grö- sser als eins gemacht, dann kann ohne Vergrösserung der äusseren Abmessungen des elektroakustischen Wandlers auch bei einem rückseitig geschlossenen System ein Resonator zur Komperu1ation der Membranresonanz vorgesehen werden. Zu diesem Zweck ist der an das Volumen hinter der Membran anschliessende Füllkör- per dünnwandig ausgeführt und der so gewonnene Raum als Resonatorvolumen verwendet.
Bei den bekannten, rückseitig offenen Hörkapseln mit ringförmigem Anker ist der Resonatorhals oftmals in mehrere Kanäle unterteilt. Diese Kanäle sind auf der Membranseite mit einem Seidenstoff abgeschlossen, der die gewünschte Dämpfung des Resonators bewirkt. Im allgemeinen wird der Seidenstoff mittels einer Klebemasse am Füllkörper befestigt. Dabei lässt es sich nicht vermeiden, dass Teile der Klebemasse in die Kanäle des Resonatorhalses dringen oder das Seidengewebe am Rand dieser Kanäle durchtränken. Dies bedingt eine unkontrollierbare Änderung des Dämpfungswertes. Der Einfluss ist umso grösser, je kleiner der Querschnitt dieser Kanäle ist. Um diesen Einfluss zu verringern, ist bei dem elektroakustischen Wandler nach der Erfindung nur ein Resonatorhals vorgesehen, dessen Innendurchmesser etwa 6 mm beträgt.
Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele an Hand der Fig. 1-4 näher erläutert.
Fig. l stellt einen elektroakustischen Wandler dar, der rückseitig geöffnet ist und bei dem die Merkmale der Erfindung durch die Verwendung einer nach vorne gezogenen Membran und eines scheibenförmigen Füllringes verwirklicht sind. In den Fig. 2-4 ist nurnoch die Hörkapsel dargestellt, u. zw. in Fig. 2 mit hochgezogener Konusmembran und Fig. 3 mit kalottenförmiger Membran bei jeweils rückseitig geöffnetem System sowie in Fig. 4 eine Ausführungsform mit rückseitig geschlossenem System.
In Fig. l ist der interessierende Teil eines Handapparates 1 dargestellt, in dem eine Hörkapselange- ordnet ist, die durch den Zentrierring 2 in der richtigen Stellung gehalten wird. Der Handapparat ist durch die aufschraubbare Hörmuschel 3 abgeschlossen, in der mehrere Kanäle 4 als Schallaustrittsöffnungen vorgesehen sind. Innerhalb der Fassung 5 der Hörkapsel befindet sich ein elektroakustischer Wandler mit ringförmigem Anker, dessen Wirkungsweise als bekannt vorausgesetzt wird. Er besteht aus einem ringförmigen Magneten 6, der Ankerauflage 7, dem Polschuh 8, dem Füllkörper 9, auf dem eine Seidenscheibe 10 aufgeklebt ist, und dem ringförmigen Anker 11.
In dem Füllkörper 9 ist eine zylinderförmige Öffnung 12 vorgesehen, die zusammen mit dem Luftraum 13 des Handapparates den Resonator bildet, der zur Kompensation der Membranresonanz an das Volumen hinter der Membran angekoppelt ist. Die Membran 14 teilt den Raum zwischen dem Füllkörper 9 und der Hörmuschel 3 auf in ein Volumen 15 vor der Membran und ein Volumen 16 hinter der Membran. Sie ist erfindungsgemäss innerhalb des ringförmigen Ankers mit steilen Flanken nach vorne gezogen, so dass das Volumen vor der Membran möglichst klein ist. Eine weitere Verringerung des Volumens wird durch einen scheibenförmigen Füllring 17 bewirkt, der zwischen dem Rand der Membran und dem Flansch des Magneten angeordnet ist.
Durch diese Massnahmen wird ohne wesentliche Formänderung des Isolierkörpers 9 erreicht, dass das Verhältnis des Volumens 16 hinter der Membran zu dem Volumen 15 vor der Membran grösser als eins ist. Die nach vorne gezogene, innere Membranfläche ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. l zur Erhöhung der Festigkeit nach Art eines flachen, sich nach hinten verjüngenden Kegelstumpfes ausgebildet, dessen Kegelflächen durch axiale Sicken 18 versteift sind.
Die Sicken sind dabei nach vorne eingedrückt. Sie könnten auch nach hinten eingedrückt sein, doch würde dies neben einer etwas geringeren Festigkeit eine Vergrösserung des Volumens 15 vor der Membran bedeuten.
Innerhalb des ringförmigen Magneten 6 ist eine Erregerwicklung 19 angeordnet.
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bran 14 dargestellt. Obwohl nach Art der Erfindung zur Verringerung des Volumens vor der Membran zwischen dem Rand der Membran und dem Flansch des Magneten ein scheibenförmiger Füllring 17 angeordnet ist, kann der Füllkörper 9 nicht so dick wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ausgebildet sein, wenn die erfindungsgemässe Regel für das Volumenverhältnis eingehalten werden soll. Die Abmessungen des Füllringes 17 sind so gewählt, dass bei grösstmöglicher Verkleinerung des Volumens vor der Membran die Schallaustrittsöffnungen der Hörmuschel durch den Füllring nicht verdeckt sind und die Schwingfähigkeit der Membran nicht beeinträchtigt wird. Der Füllring ist vorzugsweise aus leichtem Kunststoff, z. B. Poly- äthylen, ausgeführt.
Fig. 4 zeigt eine Hörkapsel, die rückseitig geschlossen ist. Bei dieser ist der Füllkörper 9 durch ein dünnwandiges Gehäuse 20 ersetzt und der Innenraum des Gehäuses als Resonatorvolumen 13 verwendet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektroakustischer Wandler mit ringförmigem Anker, bei dem zur Kompensation der Membranresonanz an das Volumen hinter der Membran ein Resonator angekoppelt ist und sich beim Einsetzen des Wandlers in eine Halterung, wie Kapsel, Gehäuse od. dgl., ein Luftvolumen vor der Membran ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass beide Volumina durch eine leichte Metallmembran (14) mit mechanisch widerstandsfähiger Form voneinander getrennt sind, wobei das Volumen (15) vor der Membran möglichst klein ist und das Verhältnis des Volumens (16) hinter der Membran zu dem Volumen (15) vor der Membran grösser als eins ist.