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. Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischen Wandler mit einer Membran, die auf wenigstens einer Seite mit Leitern versehen ist, und mit einem Magnetsystem, das auf wenigstens einer Seite der Membran eine Anzahl nebeneinanderliegender magnetischer Gebiete hat, wobei nebeneinanderliegende magnetische Gebiete im wesentlichen entgegengesetzte Magnetisierungs- richtungen aufweisen und durch die Positionierung dieser Gebiete in bezug auf die Leiter auf der
Membran am Ort dieser Leiter Erregungsmagnetfelder vorliegen, deren Feldlinien im wesentlichen parallel zur Membranoberfläche und quer zur Längsrichtung der Leiter verlaufen. Ein derartiger
Wandler ist aus der DE-OS 2461280 bekannt.
Bei dem in dieser DE-OS beschriebenen Wandler hat das Magnetsystem auf beiden Seiten der Membran magnetische Gebiete, die durch nebeneinander- liegende Magnete mit einander entgegengesetzten Magnetisierungsrichtungen bildet sind. Zu beiden Seiten der Membran einander gegenüberliegende Magnete weisen ebenfalls einander ent- gegengesetzte Magnetisierungsrichtungen auf. Durch Zusammenarbeit der vom Magnetsystem erzeug- ten Erregungsmagnetfelder an der Stelle der Membran und des die Leiter durchfliessenden Signal- stromes wird dabei eine Auslenkung der Membran in einer zur Membranfläche senkrechten
Richtung erhalten, wodurch die Umsetzung von elektrischen Signalen in akustische Signale stattfindet.
Es hat sich herausgestellt, dass die Wandler dieses Typs einen niedrigen Wirkungsgrad aufweisen, so dass grosse Signalströme zum Erzielen eines hinreichend grossen akustischen Ausgangssignals benötigt werden. Dies bedeutet, dass Verstärker mit einer grossen Leistung für die Ansteuerung dieser bekannten Wandler benötigt werden und ausserdem eine starke Wärmeentwicklung in den Leitern des Wandlers entstehen kann.
Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Wandler eingangs erwähnter Art zu schaffen, der einen erheblich höheren Wirkungsgrad als die bekannten Wandler aufweist. Der erfindungsgemässe Wandler eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Konzentrieren des Erregungsmagnetfeldes im Bereich der Leiter der Membran das Magnetsystem weiter Magnetteile zum Erzeugen von Hilfsmagnetfeldern an den Stellen der Grenzflächen zwischen den magnetischen Gebieten enthält, wobei diese Hilfsmagnetfelder eine Magnetisierungsrichtung aufweisen, die im wesentlichen der Richtung des Erregungsmagnetfeldes an der Stelle des nächstliegenden Leiters der Membran entgegengesetzt ist, und/oder dass zum Konzentrieren des Erregungsmagnetfeldes im Bereich der Leiter der Membran die Magnetisierung in den magnetischen Gebieten bogenförmige Feldlinien hat,
die an den Stellen der Grenzflächen zwischen den magnetischen Gebieten im wesentlichen der Richtung des Erregungsmagnetfeldes an der Stelle des nächstliegenden Leiters der Membran entgegengesetzt verlaufen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass, wenn die magnetischen Gebiete mit einander entgegengesetzten Magnetisierungsrichtungen in geringer Entfernung nebeneinander und gegebenenfalls auch einander gegenüber liegen, im magnetischen Material der Gebiete, vor allem auf der Membranseite, ein grosser Streufluss entsteht, wodurch das Magnetfeld an der Stelle der Membranfläche und der Leiter niedrig bleibt.
Durch die erfindungsgemäss vorgesehenen Magnetteile, die Hilfsmagnetfelder an den Stellen der Grenzflächen der magnetischen Gebiete erzeugen, wobei die Magnetisierungsrichtung der Hilfsmagnetfelder der Magnetisierungsrichtung des zuvor vorhanden gewesenen Streuflusses entgegengesetzt ist, und auch durch die ergänzend oder alternativ dazu vorgesehene Massnahme, in den magnetischen Gebieten eine Magnetisierung mit bogenförmig verlaufenden Feldlinien anzuwenden, werden die Erregungsmagnetfelder besser in der Ebene der Membran konzentriert, was zur Folge hat, dass das Magnetfeld an den Stellen der Leiter erhöht wird. Das Vorsehen von Hilfsmagnetfelder bildenden Magnetteilen zum Konzentrieren des Erregungsmagnetfeldes hat den Vorteil, dass man bei der Konstruktion in der Wahl des magnetischen Materials für die Hilfsmagnete, z.
B. im Zusammenhang mit der Grösse der Koerzitivkraft, die verlangt wird, verhältnismässig frei ist. Auch können die Grösse und die Form der Hilfsmagnete frei gewählt werden.
Das Vorsehen einer Magnetisierung mit bogenförmig verlaufenden Feldlinien in den magnetschen Gebieten zum Konzentrieren des Erregungsmagnetfeldes im Bereich der Leiter der Membran hat den Vorteil, dass keine gesonderten Hilfsmagnete zum Erhalten von Hilfsmagnetfeldern vor-
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gesehen werden müssen. Ausserdem ist diese Ausführungsform besonders gut dazu geeignet, die magnetischen Gebiete direkt aus einer Scheibe magnetischen Materials zu bilden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des elektroakustischen Wandlers nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zum Erzeugen der Hilfsmagnetfelder vorgesehenen Magnetteile aus anisotropem magnetischen Material mit einer magnetischen Vorzugsrichtung bestehen, wobei die magnetische Vorzugsrichtung an jeder Stelle im magnetischen Material der Magnetisierungsrichtung an dieser Stelle entspricht.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des elektroakustischen Wandlers nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zum Konzentrieren des Erregungsmagnetfeldes im Bereich der Leiter der Membran vorgesehenen magnetischen Gebiete aus einem anisotropen Material mit magnetischer Vorzugsrichtung bestehen, wobei die magnetische Vorzugsrichtung an jeder Stelle im magnetischen Material der Magnetisierungsrichtung an dieser Stelle entspricht.
In den vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen ist die gegenseitige Beeinflussung der nebeneinanderliegenden magnetischen Gebiete und der Hilfsmagnete herabgesetzt, wodurch eine zusätzliche Herabsetzung der Streufelder erhalten wird. Ausserdem werden dadurch Magnete mit günstigeren magnetischen Eigenschaften erhalten.
Die Erfindung wird nun nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele, die schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind, weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig. l einen Teil eines bekannten elektroakustischen Wandlers, Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines elektroakustischen Wandlers nach der Erfindung, die Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines elektroakustischen Wandlers nach der Erfindung, und die Fig. 4 eine dritte Ausführungsform des elektroakustischen Wandlers nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt im Schnitt einen Teil eines bekannten Wandlers. Dieser Wandler enthält eine Membran --5-- mit darauf angebrachten Leitern --6, 6'und 6"--. Zum Erzeugen von Erregungsmagnetfeldern an der Stelle der Membran ist ein Magnetsystem vorgesehen, das magnetische Gebiete auf beiden Seiten der Membran hat. Auf der Unterseite der Membran sind magnetische Ge- biete-l, 2,3 und 4-- angeordnet, die aus gegeneinander gesetzten Magneten mit einander entgegengesetzten Magnetisierungsrichtungen, wie sie durch Pfeile angegeben sind, bestehen. Auf der Oberseite der Membran sind magnetische Gebiete -1', 2', 3'und 4'-- vor- gesehen, die aus in einiger Entfernung voneinander angeordneten Magneten bestehen, die ebenfalls einander entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen aufweisen, wie durch die Pfeile dargestellt ist.
Zu beiden Seiten der Membran einander gegenüberliegende Magnete --1, 1', 2, 2', 3, 3'bzw. 4, 4'-sind auch entgegengesetzt zueinander magnetisiert. Beide Reihen von Magneten-l, 2,3, 4 bzw. 1', 2', 3', 4'-- sind mit einer Schliessplatte-7 bzw. 8-- aus Weicheisen versehen.
Die Weicheisenschliessplatte --8-- ist mit Öffnungen --9-- versehen, durch die das akustische Signal, das durch die Schallabstrahlung der schwingenden Membran entsteht, in die Umgebung austreten kann. Durch die Kombination der erwähnten Magnete, die die magnetischen Gebiete-l, l'und 2, 2'-bilden, wird an der Stelle des Leiters -6-- ein Erregungsmagnetfeld erhalten, dessen Feldlinien parallel zur Membranfläche quer zum Leiter --6-- verlaufen, wie durch die strichlierten Linien angedeutet ist. Ähnliches gilt hinsichtlich der Leiter -6'bzw.
6"-- und die durch die Magnete der magnetischen Gebiete-2, 2'und 3, 3'bzw. 3, 3'und 4, 4'-- erzeugten Magnetfelder. Dadurch, dass die Signalströme in den Leitern --6 und 6"-gleich gerichtet sind und der Signalstrom im Leiter --6, -- dazu entgegengesetzt gerichtet ist, während die Magnetfelder an den Stellen der Leiter --6 und 6"-- ebenfalls gleich gerichtet und dem Magnetfeld an der Stelle des Leiters -6'-- entgegengesetzt sind, hat lie Ablenkung der Membran an den Stellen der Leiter die gleiche Richtung. Die erhaltene Bewe- gung der ganzen Membran ist damit gleichphasig.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform des Wandlers nach der Erfindung, wobei entsprechend Elemente in den Fig. 1 und 2 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Die An-
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rdnungsehen Gebieten-l, 2 bzw. 2,3 bzw. 3, 4-- Hilfsmagnetfelder erzeugende Magnetteile-12, 13 bzw. 14-angebracht ; weiter sind an den Stellen der Grenzflächen zwischen den magnetischen
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Fig. 2 eingezeichnet und verlaufen parallel zur Membranfläche in einer der Richtung des Erregungs- magnetfeldes an der Stelle des nächstliegenden Leiters-6, 6'bzw. 6"-entgegengesetzten
Richtung.
Dadurch, dass diese Magnetteile vorgesehen werden, wird der Streufluss, der normalerwei- se zwischen den magnetischen Gebieten vorhanden ist und in Fig. 1 mit den Bezugsziffern-10,
10', 10" und 11, 11'und 11"-- bezeichnet ist, grösstenteils beseitigt. Insbesondere wird dadurch, dass die Magnetisierungsrichtungen der genannten Magnetteile der normalerweise vorhandenen Streu- flüssen entgegengesetzt sind, erreicht, dass die Erregungsmagnetfelder besser in der Ebene der Membran konzentriert sind, wodurch das Magnetfeld an den Stellen der Leiter erhöht wird. Das nun stärkere Magnetfeld an der Stelle der Membran ist durch eine dichtere Packung der das Magnetfeld andeutenden strichlierten Linien verdeutlicht.
Dadurch wird ein Wandler mit einem wesentlich höheren Wirkungsgrad erhalten ; die zu- sätzlichen Magnetteile-12, 13,14 bzw. 12', 12", 13', 13", 14', 14"-- können sich gegebenen- falls bis zu der Schliessplatte --7 bzw. 8-fortsetzen. Die koerzitive Feldstärke der zusätzlichen
Magnetteile soll mindestens gleich der der bereits vorhandenen magnetischen Gebiete-l, 2,3 und 4 bzw. 1', 2', 3', 4'-sein, um die Streuflüsse völlig zu beseitigen.
In Fig. 3 ist ein Wandler nach der Erfindung dargestellt, bei dem die die Hilfs- magnetfelder bildenden Magnetteile einen im wesentlichen keil- oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Magnetteile einer andern Form sind selbstverständlich auch anwendbar.
Fig. 4 zeigt einen Wandler nach der Erfindung, bei dem keine besonderen Magnetteile zum
Erhalten der Hilfsmagnetfelder verwendet werden. Die Hilfsmagnetfelder an den Grenz- flächen der magnetischen Gebiete-l, 2,3, 4-werden in dieser Ausführungsform dadurch erhalten, dass die magnetischen Gebiete-l, 2,3 und 4-- dahingehend magnetisiert sind, dass die Magnetisierungsrichtung bogenförmig verläuft und an den Austrittsstellen des Magnetflusses zur Membran im wesentlichen zur Membranfläche senkrecht steht, aber an den Stellen der Grenzflächen zwischen den magnetischen Gebieten, wie durch die die Magnetisierung wiedergebenden Linien dargestellt ist, parallel zu der Membranfläche verläuft. Dadurch bleiben die Streufelder im Bereich der schraffierten Gebiete-15, 16 und 17-- klein.
Die Streufelder können noch weiter dadurch herabgesetzt werden, dass im Bereich der Gebiete --15, 16-- und 17-- Hilfsmagnetfelder bildende Magnetteile auf die bereits an Hand der Fig. 2 oder 3 beschriebene Weise vorgesehen werden (Magnetteile-12, 13 und 14--).
Das Magnetsystem, das aus den magnetischen Gebieten-l, 2,3 und 4-- besteht, kann aus gesonderten Magneten aufgebaut werden, die den vorgenannten magnetischen Gebieten entsprechen, wobei die Grenzflächen den Endflächen der Magnete entsprechen. Es ist aber auch möglich, einzelne hufeisenförmig magnetisierte Magnete zu verwenden, deren Endflächen dann der mittleren Fläche zwischen den Grenzflächen der magnetischen Gebiete-l, 2,3 und 4-- entsprechen. Die magnetischen Gebiete-l, 2,3 und 4-- können auch aus einer einzigen Scheibe aus magnetischem Material aufgebaut sein, in der die Magnetisierungsrichtung, wie in Fig. 4 dargestellt, ausgebildet ist.
Der Wandler nach Fig. 4 weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass eine Schliessplatte für die magnetischen Gebiete-1, 2, 3 und 4-überflüssig ist. Die magnetischen Gebiete -1', 2', 3'und 4'-auf der andern Seite der Membran haben im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 keine Vorkehrungen zur Bildung von Hilfsmagnetfeldern. Für diese magnetischen Gebiete kann eine der vorgenannten Massnahmen oder eine Kombination dieser Massnahmen vorgesehen werden. Schliesslich ist es empfehlenswert, in allen gezeigten Ausführungsformen anisotropes magnetisches Material zu verwenden, das eine magnetische Vorzugsrichtung aufweist, die der Magnetisierungsrichtung gleich ist.
Darunter ist zu verstehen, dass an jede Stelle im magnetischen Material, bereits bevor dieses Material magnetisiert wird, eine magnetische Vorzugsrichtung vorliegt, die der Richtung der an dieser Stelle vorzusehenden Magnetisierung entspricht. Dadurch wird die gegenseitige Beeinflussung nebeneinanderliegender magnetischer Gebiete herabgesetzt.
Ausserdem werden die magnetischen Eigenschaften der Magnete günstiger.
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Es sei. bemerkt, dass, obgleich die Erfindung an Hand von Beispielen von Wandlern mit auf beiden Seiten der Membran vorgesehenen magnetischen Gebieten näher erläutert worden ist, die erfindungsgemässe Ausbildung auch bei Wandlern vorgesehen werden kann, bei denen die magnetischen Gebiete nur auf einer Seite der Membran vorgesehen sind. Die Erfindung ist auch nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, und man kann im Rahmen der Erfindung auch andere Formgebungen der magnetischen Gebiete oder der Hilfsmagnetfelder bildenden Magnetteile vorsehen. Weiter ist die Erfindung nicht auf Wandler mit geraden Leitern oder Magneten beschränkt, sondern kann auch bei Wandlern mit z. B. gemäss einer Spirallinie verlaufenden auf der Membran angebrachten Leitern Anwendung finden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektroakustischer Wandler mit einer Membran, die auf wenigstens einer Seite mit Lei-
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eine Anzahl nebeneinanderliegender magnetischer Gebiete hat, wobei nebeneinanderliegende magnetische Gebiete im wesentlichen entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen aufweisen und durch die Positionierung dieser Gebiete in bezug auf die Leiter auf der Membran am Ort dieser Leiter Erregungsmagnetfelder vorliegen, deren Feldlinien im wesentlichen parallel zur Membranoberfläche und quer zur Längsrichtung der Leiter verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Konzentrieren des Erregungsmagnetfeldes im Bereich der Leiter (6, 6', 6") der Membran (5)
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Hilfsmagnetfeldern an den Stellen der Grenzflächen zwischen den magnetischen Gebieten (1, 2,3, 4, 1', 2', 3') enthält,
wobei diese Hilfsmagnetfelder eine Magnetisierungsrichtung aufweisen, die im wesentlichen der Richtung des Erregungsmagnetfeldes an der Stelle des nächstliegenden Leiters (6, 6', 6") der Membran (5) entgegengesetzt ist, und/oder dass zum Konzentrieren des Erregungsmagnetfeldes im Bereich der Leiter (6, 6', 6") der Membran (5) die Magnetisierung in den magnetischen Gebieten (1, 2,3, 4) bogenförmige Feldlinien hat, die an den Stellen der Grenzflächen zwischen den magnetischen Gebieten im wesentlichen der Richtung des Erregungsmagnetfeldes an der Stelle des nächstliegenden Leiters (6, 6', 6") der Membran (5) entgegengesetzt verlaufen (Fig. 2, 3,4).