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Flächiges Schwingelement, insbesondere Flachmembrane
Die Erfindung betrifft ein flächiges Schwingelement, insbesondere Flachmembrane für Lautsprecher und Mikrophone. Insbesondere handelt es sich um eine flache Membran kleinster Abmessungen, wie sie beispielsweise für kleine Lautsprecher in Miniaturrundfunkempfängern verwendet werden.
Bisher hat man Miniaturlautsprecher aus Bestandteilen üblicher Bauart, aber von verkleinerten Ab- messungen. hergestellt. Eine solche Verkleinerung der Abmessungen führt jedoch zu einer entsprechen- den Verminderung des Wirkungsgrades und der Wiedergabegüte. Es ist aber für die Wiedergabegüte eines
Lautsprechers im Hinblick auf die Erzielung einer bestmöglichen Wiedergabe und eines guten Wirkungs- grades bei der Schallabstrahlung eine grosse Membran wünschenswert. Gelegentlich nimmt man aus
Raumgründen zu flachen Membranen Zuflucht. Flache Membrane sind aber in der Regel ungenügend steif, um über einen ausreichend grossen Frequenzbereich, wie er für eine zufriedenstellende Tontreue erforderlich ist, gleichmässig zu schwingen.
Wohl kann man eine flache Membran dadurch versteifen, dass man sie schwer oder dick ausführt, doch führt dies zu einer Verschlechterung der Wirkungsweise.
Es ist auch vorgeschlagen worden, die Steifheit der Membran dadurch zu verbessern, dass man sie mit oberflächlichen Riffelungen, Vertiefungen oder andern die Oberfläche verändernden Verformungen versieht. So ist z. B. eine Membran für die Wiedergabe von Schallplatten bekanntgeworden, die eine Mehrzahl von Vertiefungen aufweist, die nach einer bestimmten geometrischen Ordnung verteilt sind. Sol- che Membrane haben jedoch auch nicht befriedigt, u. zw. deshalb, weil die auf ihnen ausgebildeten benachbarten Vertiefungen oder Erhebungen zwischen sich Linien, Kreise od. dgl. definieren, da die Verformungen der Oberflächen nach einem regelmässigen, geometrischen System angeordnet sind.
Derartige Linien oder Figuren ergeben nun bei niedrigen Frequenzen im Betrieb des Lautsprechers Schwingungsknoten, aus welchem Grunde ein Lautsprecher oder Mikrophon, der bzw. das eine solche Membran aufweist, nicht imstande ist, Signalenergie in oder aus Schall mit befriedigender Treue zu transformieren.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Membran geringster Abmessungen zu schaffen, die sich dadurch auszeichnet, dass sie die Umwandlung mit grösster Treue durchführt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Schwingelement ausgegangen, das zur Verbesserung der Steifigkeit und der Verminderung von Partialschwingungen zahlreiche Erhebungen und Vertiefungen aufweist. Erfindungsgemäss kennzeichnet sich nun ein solches Schwingelement dadurch, dass diese Erhebungen bzw. Vertiefungen in Form unregelmässiger Gruppen auf mindestens einem Teil des Schwingelementes vorgesehen sind. Demnach versteifen diese Erhebungen die Wand oder einen Teil derselben, ohne definierte Linien oder Kreise festzulegen, die im Betrieb zu Schwingungsknoten werden, wenn die Membran in einem Schallwandler Verwendung findet. Genauer gesagt, können die Erhebungen in benachbarten Reihen auf solche Weise angeordnet werden, dass sie hinsichtlich jeder die Wand durchsetzendenLinie unsymmetrisch sind.
In der Zeichnung zeigen Fig. 1 einen Mittelschnitt durch einen Lautsprecher, der mit einer erfindungsgemässen Membran ausgestattet ist ; Fig. 2 ist ein Grundriss des Lautsprechers der Fig. 1.
Der Lautsprecher besteht aus einem Magnetsystem 10 und einer akustischen Membran 12, die den Gedanken der vorliegenden Erfindung verwirklicht. Man erkennt jedoch, dass die Erfindung auch in einem Mikrophon verwendet werden könnte. Der dargestellte Lautsprecher möge in Wirklichkeit einen grössten
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Durchmesser von etwa 40 mm und eine Dicke von etwa 8 mm besitzen.
Mit 14 ist ein Ring aus permanentmagnetischem Material, mit 16 eine Grundplatte und mit 18 eine Deckplatte, beides aus weichem magnetischem Material, bezeichnet. Von der Grundplatte 16 ragt ein Mittelpolteil 22 in eine zentrale Öffnung 20, wodurch zwischen den Teilen 18 und 22 ein Ringspalt 20 definiert ist. Die Teile 14, 16 und 18 sind durch Schrauben 24 verbunden. Von der Deckplatte 18 ragt ein Ringansatz 26 nach oben ; er weist Öffnungen 28 auf. Das Polstück 22 wird von einer Öffnung 30 axial durchsetzt ; weitere Öffnungen 32 sind in der Grundplatte 16 vorgesehen. Die Öffnungen 28,30 und 32 verbessern die Frequenztreue des Lautsprechers.
Die Membran ist längs ihres äussersten Randbereiches 33 mit der Oberseite des Ringansatzes 26 verbunden, z. B. durch Verklebung. Auf einem-Halter 35, der mit der Membran längs einer flachen Ringzone verklebt sein möge, ist eine Schwingspule 34 angeordnet.
Die akustische Membran ist ein blattförmiges flächiges. Gebilde aus relativ dünnem Material, wie Kunststoff, Metall, gepresstem Papier, Papierfilz od. dgl. Im Randbereich der Membran ist anschlie- ssend an den Befestigungsbereich 33 eine durchlaufende Vertiefung 38 ausgebildet, die eine zufriedenstellende Aufhängung der Membran gewährleistet.
Die Erhebungen bzw. Vertiefungen 36 können die Form von Teilen einer Kugel, von Ellipsoiden od. dgl. erhalten. Die dargestellte Verwendung von halbkugelförmigen Vorsprüngen eignet sich beson-
EMI2.1
"Aufbrechen" derEine Membran bricht auf, wenn sie auf einem Schwingungsknoten schwingt, so dass innere und äussere Teile der Membran ausser Phase sind. Dies vermindert die Schallabstrahlung der Membran über einen grossen Teil ihres Frequenzbereiches und verzerrt daher die Lautsprechercharakteristik und die Wiedergabegüte. Man kennt bereits flache Membrane, die zur Erhöhung der Steifheit Anordnungen entweder von Vertiefungen oder von Erhebungen aufweisen, doch bilden diese Verformungen auf der Oberfläche der Membran veine mehrzahl von geraden Linien oder Kreisen, die als Schwingungsknoten wirken.
Demnach wird eine solche Membran bei mittleren und hohen Frequenzen aufbrechen.
Im Gegensatz hiezu sind die Vertiefungen und Erhebungen 36 bei der erfindungsgemässen Membran ungleichmässig oder unsymmetrisch angeordnet, so dass an benachbarten Halbkugeln, als welche man die Erhebungen auffassen kann, weder gerade durchgehende Linien noch Kreise gebildet werden. Die von benachbarten Halbkugeln gebildeten Linien sind vielmehr reine Zufallsformen. Demnach fehlen der Membran 12 auch jene Geraden und Kreise, die als Schwingungsknoten wirken können. Ein Lautsprecher, der mit der erfindungsgemässen Membran ausgestattet ist, vermag elektrische Signale mit hohem Wirkungsgrad und über einen weiten Frequenzbereich in akustische Signale umzuwandeln.
Die Membran 12 kann unter Verwendung eines Paares zusammengehöriger Formhälften geformt werden, wie dies auch für die bekannte Herstellung von konusförmigen Lautsprechermembranen der Fall ist. Die beiden Formhälften werden so bearbeitet, dass sich auf ihnen Vorsprünge und dazu passende Vertiefungen ergeben, um auf diese Weise die dazwischen befindliche Membran genau zu formen. Die Vorsprünge der in der Zeichnung dargestellten Membran sind längs Kreisen angeordnet und besitzen Halbkugelform, doch sind sie längs dieser Kreise in unregelmässiger Weise versetzt, so dass manche benachbarte Vorsprünge 36 sich im gegenseitigen Abstand befinden, andere sich berühren und andere sich in verschiedenen Ausmassen überlappen, uzw. sowohl in einer und derselben als auch in verschiedenen Reihen.
Diese ungleichmässige und mehr oder minder zufällige Anordnung der Erhebungen 36 sichert der Membran grosse Steifheit, vermeidet aber gerade, sich über den Durchmesser der Wand 12 erstreckende Linien oder über die Fläche reichende Kreise.
Wenn die Membran elliptische Form aufweist, können sich Erhebungen als wünschenswert erweisen, welche die Form von Halbellipsoiden besitzen. Die Erhebungen 36, die hinsichtlich der äusseren Umgebung als konvex dargestellt wurden, könnten auch konkav geformt sein, d. h., dass die Membran 12 auch umgekehrt verwendet werden kann, wobei aber natürlich die Schwingspule 36 im Luftspalt 20 in der dargestellten Lage verwendet werden muss.
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