Sehalljviedergeber. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schallwiedergeber mit elektrodynami schem Antriebssystem, zum Beispiel auf einen elektrodynamischen Lautsprecher.
Elektrodynamische Lautsprecher bestehen in der Hauptsache aus einer einen Luftspalt bildenden Magnetkonstruktion, einer bieg sam abgestützten Membrane und einer An triebsspule, welche mit der Membrane ver bunden und so :getragen ist, dass sie inner halb dem Luftspalt vibrieren kann.
Solche Lautsprecher haben sich für die Wiedergabe eines Tones über ein verhältnis mässig weites Frequenzgebiet sehr befrie digend erwiesen; doch haben Versuche den Frequenzbereich, besonders am höheren Fre- quenzende, zu erweitern, aus mehreren Grün den keinen ganz befriedigenden Erfolg er geben, von welchen Gründen einer in .der hohen mechanischen Impedanz der beweg liehen Teile liegt. Beiden niederen Frequen zen ist die Impedanz der beweglichen Teile genügend nieder, so dass sie keine wesentliche Wirkung auf die Wiedergabetreue ausübt.
Bei den höheren Frequenzen jedoch, beson ders solchen über 6000 Hz, wird .die mecha nische Impedanz der beweglichen Teile rela tiv hoch und beeinflusst die Wiedergabetreue ernstlich.
Der Zweck der Erfindung ist nun, einen Wiedergeber zu schaffen, welcher mit einem höheren. Grad von Wiedergabetreue über ein weiteres Frequenzgebiet anspricht, als das durch die elektrodynamischen Lautsprecher bisheriger, handelsüblicher Konstruktion der Fall ist.
Die Wiedergabevorrichtung gemäss .der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Antriebssystem in mindestens zwei Teilstücke geteilt ist, welche durch eine elastische Kupp lung miteinander verbunden sind, welche Teilstücke durch voneinander verschiedene Frequenzbänder erregt werden, wobei das Teilstück, das für die höchsten Frequenzen bestimmt ist, der Membran am nächsten an geordnet ist und die übrigen Teilstücke ge- mäss der Reihenfolge .der wiederzugebenden Frequenzbänder weiter von der Membran ent fernt sind.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes.
Fig. 1 ist ein Schnitt eines Beispiels, bei welchem -das Antriebssystem ,durch nach giebige Kupplungsmittel in mehmere Teil stücke unterteilt ist; Fig. 2 ist ein Querschnitt eines ähnlichen Beispiels mit schematischer Darstellung eines verbesserten Stromkreises zum Erregen des Apparates; Fig. 3 ist ein zum Beispiel nach Fig. 1 gehörendes, elektrisches Ersatzschema;
Fig. 4 und 5 sind ein Schnitt und eine Detailansicht von Abarten des Apparates nach Fig. 1; Fig. 6 ist ein Schnitt - nach der Linie III-III" in Fig. 5; Fig. 7 zeigt einen Stromkreis mit ver besserten Verbindungen für die Antriebs spulenwicklungen von Fig. 5;
Fig. 8 zeigt die Verbindung der Wick lungen nach Fig. 5 mit .der Energiequelle; Fig. 9 bis 12 sind Schnitte von weiteren Ausführungsbeispielen des bewegliehen Sy stem-, erfindungsgemässer elektrodynamischer Lautsprecher.
Der in Fig. 1 dargestellte Apparat ist ein elektrodynamischer Lautsprecher, dessen Membran durch ein Antriebssystem 31 vibriert wird, welches eine von einem Spulen träger 34, 35 getragene Spule 37, 38 aufweist. Der Spulenträger ist in zwei .durch eine nach giebige Kupplung 36 verbundene Teile 34 und 35 geteilt. Der Teil 34, welcher am Ende des Antriebssystems mit dem Membransystem verbunden ist, kann als Hochfrequenzteil des Spulenträgers bezeichnet werden, während der Teil 35, welcher grösser ist als der Teil 34, als Niederfrequenzteil des Spulenträgers bezeichnet werden. kann.
Der Teil 34 trägt eine Wicklung 37 und der Teil 35 eine Wick lung 38. Die Wicklung 37 besteht zweck mässig aus einer kleinen Anzahl Windungen eines sehr leichten Leiters, wie zum Beispiel Aluminiumdraht und bildet die Hochfre- quenzwicklung. Die als Niederfrequenzwick- lung bezeichnete Wicklung 38 besteht aus einer grösseren Anzahl Windungen. Der die Spule 38 bildende Draht kann aus Kupfer oder aus einem andern, geeigneten Material sein, da seine Masse im Vergleich zur effek tiven Masse der Hochfrequenzteile unwichtig ist.
Der Spulenträgerteil 34 mit seiner Wick lung 37 wird im nachfolgenden als Hoch frequenzteilstück des Antriebssystems und der Spulenträgerteil 35 mit seiner Wicklung 38 als Niederfrequenzteilstück des Antriebs systems bezeichnet.
Die nachgiebige Kupplung 36 kann durch Wellung des Spulenträgers öder in anderer, .dessen Biegsamkeit erhöhenden Weise be wirkt werden. Die Kupplung kann auch aus einem Verbindungsorgan aus einem Material bestehen, das federnder ist als jenes der Spu- lenträgerteile 34 und 35.
Der Grad der Federung der nachgiebigen Kupplung 36 ist so bemessen, .dass die Kupp lung bei .den niederen Frequenzen, das heisst Frequenzen bis zu 2000 Hz, relativ starr und bei höheren Frequenzen, das heisst solchen beträchtlich über 2000 Hz relativ biegsam ist für einen gewöhnlichen Konus von 203,2 mm Öffnungsdurchmesser. Die obigen Frequenz- werte hängen von der Grösse .des Konus und dem wiederzugebenden Frequenzbereich ab. Sie ändern sich in .gewissem Umfang, wenn entweder die Grösse des Konusse-, oder der Frequenzbereich wesentlich verändert wird.
Die Hochfrequenz- und die Niederfre- quenzwicklunb 37 und 38 können in Serie oder parallel verbunden und durch eine ge eignete Energiequelle, wie zum Beispiel durch einen Radioempfänger, erregt werden. Es sind Mittel vorgesehen, um die Hochfrequenz von der Niederfrequenzwicklung 3.8 fernzu halten. Damit wird auch bezweckt, die elek trische Impedanz des antreibenden :System:-, besser konstant zu halten als dies im Falle einer einzigen Antriebsspule möglich ist.
Im nachfolgenden sind mehrere bewährte Mög- lichkeiten der Verbindung der ,Spulen 37 und 38 mit der Energiequelle durch Hoch- und Niederpassfilter 39 und 40 beschrieben.
Wenn die Niederfrequenzenergie beiden Wicklungen oder nur der Niederfrequenz wicklung 38 allein zugeführt wird, bewegt sich das Antriebssystem 31 als Ganzes und überträgt die Vibrationen auf .das Membran- system. Wenn die Frequenz zunimmt, wird der Niederfrequenzwicklung 38 weniger Energie zugeführt, bis, bei den sehr hohen Frequenzen, die Hochfrequenzwicklung 37 der einzige Teil der Spule ist, welcher erregt wird.
Wenn die Hochfrequenzwicklung 37 bei hohen Frequenzen erregt und vibriert wird, steht das Niederfrequenzteilstück an nähernd still, weil die nachgiebige Kupplung 36 bei hohen Frequenzen sehr biegsam ist und Schwingungen nicht überträgt. Daraus resul tiert eine erhebliche Abnahme der Masse des wirksamen Teils des antreibenden Systems, wenn die Frequenz der Schwingung zu nimmt; verbunden damit resultiert ferner eine Zunahme des Frequenzgebietes nach oben, über welches der Lautsprecher an spricht.
Bei mittleren Frequenzen wird ein grosser Teil der antreibenden Kraft von der Hochfrequenzwicklung 37 entwickelt; doch wird etwas antreibende Kraft auch durch die Niederfrequenzwicklung 38 geliefert, weil die nachgiebige Kupplung 3,6 bei mittleren Frequenzen quasi-biegsam ist und etwas Energie an die Membrane überträgt. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Hochfrequenz membrane 19 direkt mit dem Hochfrequenz teilstück 34, 37 des Antriebssystems und die Niederfrequenzmembrane 18 durch eine bieg same Kupplung 20 mit dem Antriebssystem verbunden.
Bei niederen Frequenzen vibriert das Antriebssystem 31 als Ganzes und Über trägt Vibrationen sowohl auf die Hochfre- quenzmembrane 19, als auch auf die Nieder frequenzmembrane 18. Wenn die Frequenz der Schwingung vergrössert wird, wird wegen der nachgiebigen Kupplung 20 weniger Energie auf die Niederfrequenzmembrane 18 übertragen. Gleichzeitig empfängt die Niederfrequenzwicklung 3.8 wegen der nach folgend beschriebenen, elektrischen Filter stromkreise weniger elektrische Energie und vibriert daher in schwächerem Umfang.
Bei hohen Frequenzen vibrieren die Hochfre- quenzmembrane und das 34, 37 annähernd als Ganzes, während die Niederfrequenzmembrane 18 und das Niederfrequenzteilstück 35, 38 entweder an nähernd in Ruhe bleibt oder nur schwach vibriert. Das Antriebssystem kann auch mit der üblichen, abgestumpft konischen Mem brane verwendet werden, in welchem Falle das System entweder starr oder nachgiebig mit der kleinen Basis des Konus verbunden wird.
Beim Beispiel nach Fig. 2 ist das Mem- bransystem mit einem dem in Fig. 1 darge stellten ähnlichen Antriebsystem kombiniert.
Das Antriebssystem- 31 enthält hier eine nachgiebige, aus einer sich nach innen er streckenden Wellung bestehende Kupplung <B>36.</B> Das innere Polstück 10 ist hier bei 41 ausgespart, um einen Reibungskontakt zwi schen ihm und der nachgiebigen Kupplung 36 zu vermeiden. Analog ist auch das äussere Polstück 11. bei 42 ausgespart. Durch die Aussparungen 41 und 42 der Polstücke wer den zwei Regionen mit gleichförmigen, mag netischen Feldern geschaffen.
Die eine Re gion des gleichförmigen, magnetischen Feldes erstreckt sich zwischen dem obern Teil 43 des zentralen Polstückes und dem obern Teil 44 des äussern Polstückes. Die andere Region des gleichmässigen, magnetischen Feldes er streckt sich zwischen dem untern Teil 45 des zentralen Polstückes und dem untern Teil 46 des äussern Polstückes.
Indem man die die gleichförmigen magnetischen Felder hervor bringenden Spalten im Vergleich zu den Wicklungen 37 und 38 genügend klein macht, so dass sich die Wicklungen in die nichtgleichförmigen Felder an den Enden der .Spalten erstrecken, so ist der die Wick lungen quer durchziehende Flug konstant und wird eine Verdrehung des Feldes bei grossen Amplituden der Bewegung vermie den. Die Hoch- und Niederfrequenzwicklungen 37, 38 sind in Serie verbunden und werden -von der Sekundärwicklung eines Transfor mators 47 erregt, weicher zur Verbindung mit irgend einer geeigneten Quelle von Hör frequenzschwingungen, wie zum Beispiel mit einem Hörfrequenzverstärker, eingerichtet ist.
Ein Hochpassfilter 39 ist in die sich zur Hochfrequenzwicklung 37 erstreckenden Lei ter und ein Tiefpassfilter 40 ist in die sich zur Niederfrequenzwicklung 38 erstreckenden Leiter eingeschaltet.
Der Hochpassfilter 39 hat n-Typus. Er besitzt ein in einem der Leiter eingeschal tetes, kapazitives Reaktanzelement und in duktive, quer über die Leiter auf beiden Sei ten des Kondensators geschaltete Induktanz- elemente. Die Werte der Elemente sind so gewählt, dass die Niederfrequenzenergie die Hochfrequenzspule 37 nicht durchfliesst.
Der Tiefpassfilter 40 hat ebenfalls ai- Typus. Er besteht aus einem induktiven Re aktanzelement, welches in einen der Leiter zwischen zwei kapazitiven Nebenschluss-Re- aktanzelementen eingeschaltet ist. Die Werte der Elemente sind so gewählt, dass die Hoch frequenzenergie nicht durch die Wicklung 38 fliesst.
Wenn die Wicklungen 37 und 3,8 in der in Fig. 92 gezeigten Weise verbunden und mit einem geeigneten Filter versehen sind, so ist die Wicklung 38 der einzige Teil der Antriebsspule, der bei niederen Frequenzen erregt wird, und die Wicklung 37 der einzige Teil der Antriebsspule, der bei hohen Fre quenzen erregt wird. Bei den mittleren Fre quenzen werden die Vibrationen der Nieder frequenzteilstücke 35, 3<B>8</B> durch die nach giebige Kupplung 36 und die Hochfrequenz- teilstücke 34, 37 auf das Membransystem übertragen.
Fig. 3 veranschaulicht schematisch einen Stromkreis, welcher das elektrische Analogon der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist. F1 bezeichnet die die Niederfrequenzspule 38 antreibende Kraft; die Induktanz 50 stellt die Masse der @ Niederfrequenzantriebsspule dar; die Kapazität 51 stellt die Nachgiebig keit zwischen der Niederfrequenz- und der Hochfrequenzspule dar;
F, stellt die die Hochfrequenzspule 37 antreibende Kraft dar; die Induktanz 52 stellt die Masse der Hoch frequenzspule 37 dar; die Induktanz 53 und der Widerstand 54 stellen die zugesetzte Masse und den von der Strahlung von der kleineren Membrane herrührenden Wider stand dar; die Induktanz 55 stellt die Masse der kleineren Membrane dar; die Kapazität 56 stellt die Nachgiebigkeit zwischen den Membranen dar;
die Induktanz 57 stellt die Masse der grösseren Membrane dar und die Induktanz 58 und der Widerstand 59 stellen die zugesetzte Masse und den von der Strah lung von der grösseren Membrane herrühren den Widerstand dar. Wenn Niederfrequenz kräfte bei ±'1 angelegt werden, wird der Strom in den Stromkreisen II und III von jenem im Stromkreis I nicht stark differie ren, indem die Impedanz der Kapazitäten 51 und 56 genügend hoch ist, dass ihre Neben- schlu sswirkung vernachlässigbar ist.
Nieder frequenzströme oder,Geschwindigkeiten wer- d,eu so unvermindert auf alle Teile des Mem- brangebildes übertragen und alle bewegen sich im Einklang und mit gleicher Ampli tude. Es werden keine Hochfrequenzkräfte au F1 angelegt. Alle Hochfrequenzkräfte werden bei FZ angelegt.
Bei diesen Frequen zen haben die Kapazitäten 51 und 56 ge nügend niedere Real-,tanzen, so @dass sie suk zessive die Induktanzen 50 und 57, bezw. die Induktanz 58 und den- Widerstand 59 neben- oder kurzschliessen. Hochfrequenzströme zir kulieren so zur Hauptsache nur im Strom kreis II, in den nur relativ kleine Impedan zen für die Hochfrequenzen eingeschlossen sind; alle grossen: Massen und resultierenden, hohen Impedanzen für Hochfrequenzen wer -den durch die Nachgiebigkeiten kurzge schlossen.
Es werden so viel grössere Hoch frequenzströme im Stromkreis II hervorge bracht, als wenn die andern Impedanzen .mit der resultierenden, vermehrten Schalleistung für diese Frequenzen verbunden worden wären. Bei Anwendung eines einzigen Konusses mit der doppelten Antriebsspule kann, in An betracht des wohlbekannten Verhaltens der Membrane bei hohen Frequenzen, der rechts von _1-ss (Fig. 3) liegende Teil des Strom kreises durch eine grosse Anzahl von Strom kreiselementen dargestellt werden, welche aus einem Reihenwiderstand und Induktan- zen, die respektive den Strahlungswiderstand und die Masse per Element darstellen,
und aus Nebenschlusskapazitanzen bestehen, die die Nachgiebigkeit zwischen den Elementen darstellen. Mit andern Worten, das Mem- brangebilde verhält sich anscheinend wie eine Art Leitung, bei welcher der Wert der Ele mente von Teilstück zu Teilstück kontinuier lich variiert.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel, bei welchem das Membransystem und das Antriebssystem durch nachgiebige Kupplungen je in drei Tei.lstücl#:e unterteilt sind. Das Membran- z, vstem schliesst eine Rochfrequenzmembrane 19, eine Niederfrequenzmembrane 18 und eine Zusatzmembrane 61 ein, welche zwischen die Niederfrequenzmembrane 18 und das An- ?:ric.bssyste,m eingesetzt ist. Die Membrane 61 ist zur Wiedergabe von mittleren Frequenzen geeignet.
Eine nachgiebige Kupplung 62 ist zwischen dem Antriebssystem 31 und der Mittelfrequenzmembrane 61 angeordnet. Eine zweite nachgiebige Kupplung 63 ist zwischen der Nittelfrequenzmembrane 61 und der Nie derf requenzmembrane 18 angeordnet.
Das Antriebssystem 31 (Fig. 4) besteht aus einem Hochfrequenzteilstück 34, 37, einem Niederfrequenzteilstück 35, 38 und einem Mittelfrequenzteilstück. Letzteres be stellt aus einem Spulenformteil 64 und einer Mittelfrequenzwicklung 65. Zwischen . den Teilstücken 35, 38 und 64, 65, sowie zwischen 64, 65 und 34, 37 ist eine nachgiebige Kupp lung 66 bezw. 67 eingesetzt.
Die Wicklungen 37, 65 und 38 können in Serie oder parallel oder in einer Serie- Parallelkombination geschaltet sein. Filter stromkreise sind mit einer oder mehreren Wicklungen verbunden, um zu sichern, dass die Hochfrequenzenergie nicht den Wicklun- gen 38 oder 65, und die Mittelfrequenzenergie' nicht der Wicklung 3,8 zugeführt wird.
Die Wirkungsweise des Beispiels nach Fig. 4 ist mit Rücksicht auf die in Bezug auf Fig. 1 und 2 beschriebene Wirkungsweise leicht verständlich.
Durch die Teilung der Antriebsspule in Teilstücke und die Erregung nur eines, näm lich des kleineren Teilstückes bei hohen Fre quenzen, köftnen die Impedanzen der An- triebs.spulenteilstücke näher in Einklang mit der Impedanz der Quelle der Antriebsströme gebracht werden. Auf diese Weise wird ein höherer Wirkungsgrad der Energieübertra gung erreicht. Bei der Konstruktion der Bei spiele nach Fig. 1, 2 und 4 hat sich eine Schwierigkeit .gezeigt, die davon herrührt, dass zwischen den Wicklungen der Antriebs spule eine relative Bewegung stattfindet. Diese relative Bewegung verursacht ein wie derholtes Biegen der die Leiter bildenden Drähte, welches eventuell zu Brüchen führen kann.
Diese .Schwierigkeit wird überwunden, indem man das nachgiebige Kupplungsglied aus leitendem Material macht, das Kupp lungsglied in getrennte, elektrisch voneinan der isolierte Längsteilstücke unterteilt und die Klemmen der Niederfrequenzwicklun.g mit .diesen Teilstücken verbindet. Die an der Membrane anliegenden Enden der Teilstücke werden dann in den .der Wicklung Energie zuführenden Stromkreis eingeschaltet.
Beim. Beispiel nach Fig. 5 und 6 ist an der Membrane 112 in üblicher Weise ein Spulenträger befestigt; jedoch ist hierbei letzterer aus leitendem Material hergestellt und durch zwei Längsschlitze 134 in zwei halbzylindrische Teilstücke 136 und 138 ge teilt. Wie beim Beispiel nach Fig. 1 sind auch hier Wicklungen .128 und 130 auf dem Spulenträger angeordnet und bilden, wie in Fig. 1, ringförmige Wellungen eine nach giebige Kupplung 132.
Ein Ende der Wick lung 128 ist mit dem halbzylindrischen Teil 136 und das andere mit dem halbzylindri schen Teil 138 des Spulenträgers verbunden. Um der Wicklung 128 Energie zuzuführen, sind die an der Verbindungsstelle mit der Membrane 112 'anliegenden Enden der Teile 136 und 1.38 mit geeigneten Verbindungen versehen.
Wenn der ganze =Spulenträger aus leiten dem Material hergestellt ist, ist es gewöhn lich wünschenswert, Mittel zum Halten der beiden halbzylindrischen Spulenträgerteile in ihren relativen Stellungen vorzusehen. Dies kann durch kleine, auf die Innen- oder Aussenseite des Spulenträgers gelegte Zylin der aus nichtleitendem Material erreicht wer den.
Die halbzylindrischen Teilstücke können auch in .Stellung gehalten werden, indem man sie auf eine passende Form bringt, die Wicklungen 128 und 130 auf die Teilstücke wickelt und alsdann einen Lack oder eine andere geeignete Substanz auf die Wicklun gen und die Antricbsspulenteilstücke auf bringt, so dass die Wicklung 128 und die an haftenden Teile .der Teilstücke 136 und 138, sowie die Wicklung 130 und die anhaften den Teile der Teile 136 und 138 zu zwei annähernd starren Teilstücken mit der nach giebigen Kupplung 132 dazwischen vereinigt werden. Der Lack oder andere Kittsubstanz hat die zusätzliche Eigenschaft der elektri schen Isolation der Teile 136 und 138 gegen einander und gegen andere Teile des Sy stems.
Es ist zum Beispiel besonders wün schenswert, die Teilstücke 1,36 und 1.3-8 ge nügend mit Isoliermaterial zu überziehen, so dass sie nicht am innern oder äussern Pol stück 120 bezw. 122 reiben und so die Wick lung 128 kurzschliessen.
Es ist nicht notwendig, den ganzen,Spu- lenträger aus leitendem Material herzustel len, da die elastische Kupplung 132 aus einem ändern Material als jenes der zylin drischen, die Wicklungen 128 und 130 tra genden Spulenträgerteilstücke bestehen kann. Der ganze Spulenträger kann aus isolieren dem Material bestehen und mit einem lei tenden Überzug oder mit einer Schicht ver sehen sein, welche durch Längsschlitze in Teilstücke unterteilt ist.
Die Leiter können auch durch Einbettung von Längsstreifen von leitendem Material in einen Spulenträger aus Isoliermaterial gebildet werden.
Es ist ersichtlich, dass die Teilstücke nicht halbzylindrisch sein müssen, sondern von an derer, beliebiger Form sein können, wenn nur zwei sich längserstreckende Leiter dabei gebildet werden. Ferner ist in einigen Fäl len, zum Beispiel wenn die Antriebsspule in ein lIochfrequenzteilstück, ein Mittelfre- quenzteilstück und ein Niederfrequenzteil- stück geteilt ist, die Spulenform oder die biegsame Kupplung in eine genügende An zahl Teilstücke zu teilen, um für jede der Antriebsspulenwicklungen ein leitendes Or gan vorzunehmen, welches durch eine nach giebige Kupplung von der Membrane in Ab stand gehalten wird.
. Fig. 7 zeigt eine der Stromkreisanordnun- gen zum Erregen der Wicklungen 128 und 130. Bei dieser Stromkreisanordnung sind die Wicklungen 128 und 130 in Serie ver bunden und ist die Wicklung 128 durch einen Hochfrequenznebensühlusskondensator 140 nebengeschlossen. Bei dieser Anordnung werden Hochfrequenzen um die Wicklung 128 nebengeschlossen und wird so die Wick lung 130 zur einzigen Wicklung gemacht, welche auf Hochfrequenzen anspricht. An derseits passieren Niederfrequenzen durch beide Wicklungen und bewirken, dass beide Wicklungen darauf ansprechen. Ein Punkt 142 ist mit einer Klemme auf der Wicklung 128 und einer Klemme auf der Wicklung 130 verbunden.
Den Wicklungen wird an den Stellen 300 von irgend einer Quelle, zum Beispiel von einem Radioempfänger, Energie zugeführt.
Fig. 8 zeigt die Verbindung der Klemmen der Wicklungen 128 und 130 mit den Teil stücken 1.36 und 138, wenn die Wicklungen in einen Stromkreis nach Fig. 7 geschaltet sind. Die Energie von einer äussern Quelle zuführenden Leiter sind mit 144 bezeichnet lind sind durch geeignete Mittel, zum Bei spiel Klammern 146 an der Membrane 112 befestigt.
Einer der Leiter 144 ist bei 148 mit einer Klemme der Hoehfrequenzwicklung 1.30 und der andere Leiter bei 150 mit dem Teil stück 136 des Spulenträgers verbunden. Die andere Klemme der Wicklung 130 ist bei 152 mit dem Teilstück 138 des Spulenträgers verbunden. Die Klemmen der Spule 128 sind mit den Teilstücken 136 und 138 des Spulen trägers verbunden, und zwar die eine Klemme bei 154 mit dem Teilstück 136 und die andere Klemme bei 156 mit dem Teil stück 138.
Der Stromfluss durch die beiden Wick lungen 128 und 1.30 ist wie folgt: Von der Quelle der Hörfrequenz über einen der Lei ter 1.44 nach Punkt<B>150,</B> über das leitende Spulenträgerteilstüch 136 naeh Punkt 154, über die Niederfrequenzwicklung 128 nach Punkt 1.56 auf dem leitenden Spulenträger- stück 138, über dieses Stück nach Punkt 152, über die Hochfrequenzwicklung 130 nach Punkt 148 und zurück zum andern Leiter 144. Das leitende Teilstück 138 und die bei den Klemmen 152 und 1.56 entsprechen dem Punkt 142 im Stromkreis nach Fig. 7.
Obschon in Fig. 8 keine Leitungen zur Verbindung des Kondensators 140 mit der Niederfrequenzwicklung 128 gezeigt sind, ist es einleuchtend, dass der Kondensator bloss durch Verbindung seiner Klemmen mit den leitenden Spulenträgerteilstücken 136 und 138 in den Stromkreis eingeschaltet werden kann.
Die Fig. 9 bis 12 zeigen weitere Beispiele des Erfindungsgegenstandes, veranschau lichen indes nur das vibrierende .System.
Das vibrierende System in Fig. 9 enthält einen abgestumpften Konus 205, welcher den schallwellenerzeugenden Teil bildet, und einen antreibenden, aus dem Spulenträger 206a und der Antriebsspule 210 bestehenden Teil. Anstatt den 8pulenträger direkt mit der kleinen Basis des Konus 205 zu verbin den, ist ein biegsames Verbindungsstück 213 zwischen das Antriebssystem und die Mem brane eingesetzt. Dieses 'Stück besitzt einen kurzen, am Spulenträger befestigten, zylin drischen Ringteil 214, einen Ringteil 215 und einen konischen, an der Membrane befestig ten Ringteil 216.
Der Ringteil 215 kann ein voller, undurchbrochener Teil von solcher Dicke sein, dass die gewünschte Biegsamkeit gewahrt bleibt; er kann aber auch durch brochen oder in irgend einer Weise profiliert sein, um die Biegsamkeit zu erhöhen. Statt des beschriebenen Ringstückes kann irgend eine andere biegsame Kupplung zwischen der Membrane 205 und dem Antriebsteil 206a des vibrierenden Systems angewendet werden.
Während das in Fig. 9 dargestellte Organ 213 ein besonderes Stück ist, kann es auch als innere Verlängerung der Membrane 205 oder des Spulenträgers 206a oder des Bodens 229 ausgebildet sein.
Beim Beispiel nach Fig. 10 ist eine Masse 220 in das vibrierende System auf der Ko- nusseite des Kupplungsgliedes eingeführt. Das Kupplungsorgan 221 ist .dem Kupplungs- organ!213 (Fig.9)ähnlich, besitzt aber denTeil 220, welcher einenFlansch zur Befestigung der Membrane 205 und die genannte Masse zur Belastung der Membrane bildet. Während die Masse 220 als ein Stück des Kupplungs gliedes 221 dargestellt ist, kann sie auch als getrenntes Glied ausgebildet und entweder am Kupplungsglied oder direkt am Konus in der Nähe der Kupplung befestigt sein.
Die Wirkung der Belastung des Konusses durch die Masse 220 äussert sich in der Einführung einer scharf definierten Grenzfrequenz, wel che durch richtige Bemessung der Biegsam keit des Kupplungssystems und der blasse des Belastungsgliedes, entweder auf eine höhere oder niedere Frequenz als die Grenz- frequenz des Systems nach Fig. 9 festgelegt werden kann. Bei gewissen Typen aku stischer Apparate ist es sehr erwünscht, einen scharfen Abfall bei einer gewünschten Fre quenz zu haben.
Beim Beispiel nach Fig. 11 ist die bieg same Kupplung zwischen dem antreibenden Teil und dem schallwiedergebenden Teil des vibrierenden Apparates durch ringförmige, im Konus 233 nahe seiner Verbindung mit der Spulenform 234 angebrachte Wellungen <B>32</B> in das System eingeführt.
22 Beim Beispiel nach Fig. 12 ist die Bieg samkeit zwischen den Spulenträger 235 und die Membrane 237 verlegt. Der Spulenträger 935 besitzt eine oder mehrere winkelförmige Wellen 236, welche in ihm an seinem Ende nahe seiner Verbindung mit der Membrane gebildet sind.
Die Membrane 237 besitzt ebenfalls eine oder mehrere, ringförmige Wel- iungen 2318, welche in dem ganz in der Nähe der Verbindung der Membrane mit der Spu- lenform 235 gelegenen Teil der Membrane angebracht sind.
Es ist einleuchtend, dass jede andere Form biegsamer Kupplung zwischen der Spulen form und der Membrane angewendet werden kann.
Sehalljviedergeber. The present invention relates to a sound reproducer with an electrodynamic drive system, for example an electrodynamic loudspeaker.
Electrodynamic loudspeakers mainly consist of a magnet structure that forms an air gap, a flexibly supported membrane and a drive coil that is connected to the membrane and is supported in such a way that it can vibrate within the air gap.
Such loudspeakers have proven to be very satisfactory for the reproduction of a tone over a relatively wide frequency range; but attempts to expand the frequency range, especially at the higher end of the frequency, have not been entirely satisfactory for several reasons, one of which is due to the high mechanical impedance of the moving parts. At both lower frequencies, the impedance of the moving parts is sufficiently low that it has no significant effect on fidelity.
At the higher frequencies, however, especially those above 6000 Hz, the mechanical impedance of the moving parts becomes relatively high and seriously affects the fidelity.
The purpose of the invention is now to provide a reproducer which has a higher. Addresses degree of fidelity over a wider frequency range than is the case with the electrodynamic loudspeakers of previous, commercially available construction.
The playback device according to the invention is characterized in that the drive system is divided into at least two parts which are connected to one another by an elastic coupling, which parts are excited by frequency bands different from one another, the part intended for the highest frequencies is arranged closest to the membrane and the remaining sections are further removed from the membrane according to the sequence of the frequency bands to be reproduced.
The drawing illustrates some embodiments of the subject matter of the invention.
Fig. 1 is a section of an example in which the drive system is divided into several pieces by flexible coupling means; Figure 2 is a cross-sectional view of a similar example schematically showing an improved circuit for energizing the apparatus; Fig. 3 is an equivalent electrical schematic corresponding to Fig. 1, for example;
Figures 4 and 5 are sectional and detailed views of variations of the apparatus of Figure 1; Fig. 6 is a section - along the line III-III "in Fig. 5; Fig. 7 shows a circuit with improved connections for the drive coil windings of Fig. 5;
FIG. 8 shows the connection of the windings according to FIG. 5 with the energy source; 9 to 12 are sections of further embodiments of the movable system, electrodynamic loudspeaker according to the invention.
The apparatus shown in FIG. 1 is an electrodynamic loudspeaker, the membrane of which is vibrated by a drive system 31 which has a coil 37, 38 carried by a coil carrier 34, 35. The coil carrier is divided into two parts 34 and 35 connected by a flexible coupling 36. The part 34 which is connected to the diaphragm system at the end of the drive system can be referred to as the high frequency part of the coil support, while the part 35 which is larger than the part 34 is referred to as the low frequency part of the coil support. can.
The part 34 carries a winding 37 and the part 35 a winding 38. The winding 37 expediently consists of a small number of turns of a very light conductor, such as aluminum wire, and forms the high-frequency winding. The winding 38, referred to as the low-frequency winding, consists of a large number of turns. The wire forming the coil 38 can be made of copper or some other suitable material, since its mass is unimportant in comparison to the effective mass of the high-frequency parts.
The coil support part 34 with its winding 37 is referred to below as a high frequency section of the drive system and the coil support part 35 with its winding 38 as a low frequency section of the drive system.
The flexible coupling 36 can be acted on by corrugation of the bobbin or in another way that increases its flexibility. The coupling can also consist of a connecting element made of a material which is more resilient than that of the coil carrier parts 34 and 35.
The degree of resilience of the resilient coupling 36 is dimensioned so that the coupling is relatively rigid at .the lower frequencies, that is to say frequencies up to 2000 Hz, and relatively flexible for one at higher frequencies, that is to say those considerably above 2000 Hz ordinary cone of 203.2 mm opening diameter. The above frequency values depend on the size of the cone and the frequency range to be reproduced. They change to a certain extent if either the size of the cone or the frequency range is significantly changed.
The high-frequency and low-frequency windings 37 and 38 can be connected in series or in parallel and excited by a suitable energy source such as a radio receiver. Means are provided to keep the high frequency away from the low frequency winding 3.8. This also aims to keep the electrical impedance of the driving: system: - better constant than is possible in the case of a single drive coil.
A number of tried and tested options for connecting the coils 37 and 38 to the energy source by means of high and low pass filters 39 and 40 are described below.
If the low-frequency energy is supplied to both windings or only the low-frequency winding 38 alone, the drive system 31 moves as a whole and transfers the vibrations to .das membrane system. As the frequency increases, the low-frequency winding 38 is supplied with less energy until, at the very high frequencies, the high frequency winding 37 is the only part of the coil which is excited.
When the high-frequency winding 37 is excited and vibrated at high frequencies, the low-frequency section is almost stationary because the flexible coupling 36 is very flexible at high frequencies and does not transmit vibrations. This results in a considerable decrease in the mass of the effective part of the driving system when the frequency of the oscillation increases; This also results in an upward increase in the frequency range over which the loudspeaker speaks.
At medium frequencies, a large part of the driving force is developed by the high-frequency winding 37; however, some driving force is also supplied by the low frequency winding 38 because the flexible coupling 3, 6 is quasi-flexible at medium frequencies and transfers some energy to the membrane. As Fig. 1 shows, the high frequency membrane 19 is connected directly to the high frequency section 34, 37 of the drive system and the low frequency membrane 18 by a flexible coupling 20 with the drive system.
At lower frequencies, the drive system 31 vibrates as a whole and transfers vibrations to both the high-frequency membrane 19 and the low-frequency membrane 18. If the frequency of the oscillation is increased, less energy is transmitted to the low-frequency membrane 18 because of the flexible coupling 20 . At the same time, the low-frequency winding 3.8 receives less electrical energy because of the electrical filter circuits described below and therefore vibrates to a lesser extent.
At high frequencies, the high-frequency diaphragm and the 34, 37 vibrate approximately as a whole, while the low-frequency diaphragm 18 and the low-frequency section 35, 38 either remain almost at rest or vibrate only weakly. The drive system can also be used with the usual, truncated conical mem brane, in which case the system is either rigidly or resiliently connected to the small base of the cone.
In the example according to FIG. 2, the membrane system is combined with a drive system similar to that shown in FIG. 1.
The drive system 31 here contains a flexible coupling 36 consisting of an inwardly extending corrugation. The inner pole piece 10 is recessed here at 41 in order to ensure frictional contact between it and the flexible coupling 36 avoid. Similarly, the outer pole piece 11 is also cut out at 42. Through the recesses 41 and 42 of the pole pieces who created the two regions with uniform, magnetic fields.
One region of the uniform magnetic field extends between the upper part 43 of the central pole piece and the upper part 44 of the outer pole piece. The other region of the uniform magnetic field it extends between the lower part 45 of the central pole piece and the lower part 46 of the outer pole piece.
By making the gaps producing the uniform magnetic fields sufficiently small compared to the windings 37 and 38 so that the windings extend into the non-uniform fields at the ends of the gaps, the flight through the windings is constant and transversely a twisting of the field with large amplitudes of the movement is avoided. The high and low frequency windings 37, 38 are connected in series and are energized by the secondary winding of a transformer 47, which is set up for connection to any suitable source of audio frequency vibrations, such as an audio frequency amplifier.
A high-pass filter 39 is switched into the conductor extending to the high-frequency winding 37 and a low-pass filter 40 is switched into the conductor extending to the low-frequency winding 38.
The high pass filter 39 is of n-type. It has a capacitive reactance element connected in one of the conductors and inductive inductance elements connected across the conductors on both sides of the capacitor. The values of the elements are chosen so that the low-frequency energy does not flow through the high-frequency coil 37.
The low pass filter 40 is also of ai type. It consists of an inductive reactance element which is switched into one of the conductors between two capacitive shunt reactance elements. The values of the elements are chosen so that the high-frequency energy does not flow through the winding 38.
When the windings 37 and 3, 8 are connected as shown in Figure 92 and provided with a suitable filter, the winding 38 is the only part of the drive coil which is excited at low frequencies and the winding 37 is the only part the drive coil, which is energized at high frequencies. At the medium frequencies, the vibrations of the low-frequency sections 35, 3 8 are transmitted to the membrane system by the flexible coupling 36 and the high-frequency sections 34, 37.
FIG. 3 schematically illustrates a circuit which is the electrical analog of the device shown in FIG. F1 denotes the driving force of the low frequency coil 38; inductance 50 represents the ground of the low frequency drive coil; the capacitance 51 represents the flexibility between the low frequency and high frequency coil;
F, represents the driving force of the high frequency coil 37; the inductance 52 represents the mass of the high frequency coil 37; the inductance 53 and the resistor 54 represent the added mass and the resistance caused by the radiation from the smaller membrane; the inductance 55 represents the mass of the smaller membrane; capacitance 56 represents the compliance between the membranes;
the inductance 57 represents the mass of the larger membrane and the inductance 58 and the resistor 59 represent the added mass and the resistance resulting from the radiation from the larger membrane. When low frequency forces are applied at ± '1, the current in circuits II and III do not differ greatly from that in circuit I, in that the impedance of capacitors 51 and 56 is sufficiently high that their shunt effect is negligible.
Low frequency currents or speeds are transmitted unabated to all parts of the membrane structure and all move in unison and with the same amplitude. No high frequency forces are applied to F1. All high frequency forces are applied at FZ.
At these Frequen zen capacities 51 and 56 ge sufficiently low real, dance, so @that they successively the inductances 50 and 57, respectively. the inductance 58 and the resistor 59 shunt or short-circuit. High-frequency currents circulate mainly only in the circuit II, in which only relatively small Impedan zen for the high frequencies are included; all large: masses and the resulting high impedances for high frequencies are short-circuited by the compliance.
So much larger high-frequency currents are produced in circuit II than if the other impedances had been connected to the resulting, increased sound power for these frequencies. When using a single cone with the double drive coil, considering the well-known behavior of the membrane at high frequencies, the part of the circuit to the right of _1-ss (Fig. 3) can be represented by a large number of circuit elements, which from a series resistance and inductances, which respectively represent the radiation resistance and the mass per element,
and consist of shunt capacitances that represent the compliance between the elements. In other words, the membrane structure apparently behaves like a kind of conduit, in which the value of the elements varies continuously from section to section.
4 shows an example in which the membrane system and the drive system are each divided into three parts by flexible couplings. The membrane z, vstem includes a high frequency membrane 19, a low frequency membrane 18 and an additional membrane 61 which is inserted between the low frequency membrane 18 and the an?: Ric.bssyste, m. The membrane 61 is suitable for reproducing medium frequencies.
A flexible coupling 62 is arranged between the drive system 31 and the medium-frequency diaphragm 61. A second flexible coupling 63 is arranged between the medium frequency membrane 61 and the low frequency membrane 18.
The drive system 31 (Fig. 4) consists of a high frequency section 34, 37, a low frequency section 35, 38 and a medium frequency section. The latter be made up of a shaped coil part 64 and a medium frequency winding 65. Between. the sections 35, 38 and 64, 65, and between 64, 65 and 34, 37 is a resilient hitch ment 66 BEZW. 67 used.
The windings 37, 65 and 38 can be connected in series or in parallel or in a series-parallel combination. Filter circuits are connected to one or more windings to ensure that the high-frequency energy is not fed to the windings 38 or 65 and the medium-frequency energy is not fed to the winding 3, 8.
The mode of action of the example according to FIG. 4 is easily understandable with regard to the mode of action described with reference to FIGS. 1 and 2.
By dividing the drive coil into sections and exciting only one, namely the smaller section at high frequencies, the impedances of the drive coil sections can be brought closer to the impedance of the source of the drive currents. In this way, the energy transmission is more efficient. In the construction of the case of games according to FIGS. 1, 2 and 4, a difficulty has shown, which results from the fact that a relative movement takes place between the windings of the drive coil. This relative movement causes repeated bending of the wires forming the conductors, which can eventually lead to breaks.
This difficulty is overcome by making the flexible coupling member out of conductive material, dividing the coupling member into separate, electrically isolated longitudinal sections and connecting the terminals of the low frequency winding with these sections. The ends of the sections resting on the membrane are then switched on in the circuit supplying energy to the winding.
At the. Example according to FIGS. 5 and 6, a coil carrier is attached to the membrane 112 in the usual way; however, the latter is made of conductive material and divided by two longitudinal slots 134 in two semi-cylindrical sections 136 and 138 GE. As in the example according to FIG. 1, windings 128 and 130 are also arranged here on the coil carrier and, as in FIG. 1, form annular corrugations of a flexible coupling 132.
One end of the winding 128 is connected to the semi-cylindrical part 136 and the other to the semi-cylindrical part 138 of the bobbin. In order to supply energy to the winding 128, the ends of the parts 136 and 1.38 resting at the connection point with the membrane 112 'are provided with suitable connections.
If the whole = bobbin is made of conduct the material, it is usually desirable to provide means for holding the two semi-cylindrical bobbin parts in their relative positions. This can be achieved by small cylinders made of non-conductive material on the inside or outside of the bobbin.
The semi-cylindrical sections can also be kept in position by bringing them to a suitable shape, winding the windings 128 and 130 onto the sections and then applying a lacquer or other suitable substance to the windings and the drive coil sections so that the winding 128 and the adhering parts. of the sections 136 and 138, as well as the winding 130 and the adhering to the parts of the parts 136 and 138 are combined into two approximately rigid sections with the flexible coupling 132 in between. The paint or other cement substance has the additional property of electrical isolation of the parts 136 and 138 against each other and against other parts of the Sy stems.
For example, it is particularly desirable to cover the sections 1.36 and 1.3-8 with sufficient insulating material so that they are not 120 respectively on the inner or outer pole. 122 rub and thus short-circuit the winding 128.
It is not necessary to manufacture the entire coil carrier from conductive material, since the elastic coupling 132 can consist of a different material than that of the cylindrical coil carrier sections carrying the windings 128 and 130. The whole coil support can be made of isolate the material and be seen with a lei border coating or with a layer ver, which is divided into sections by longitudinal slots.
The conductors can also be formed by embedding longitudinal strips of conductive material in a coil carrier made of insulating material.
It can be seen that the sections do not have to be semi-cylindrical, but can be of any other shape if only two longitudinally extending conductors are formed. Furthermore, in some cases, for example when the drive coil is divided into a high-frequency section, a medium-frequency section and a low-frequency section, the coil shape or the flexible coupling is to be divided into a sufficient number of sections to provide a conductive one for each of the drive-coil windings Or gan to be carried out, which is held by a flexible coupling from the membrane in Ab was.
. 7 shows one of the circuit arrangements for exciting the windings 128 and 130. In this circuit arrangement, the windings 128 and 130 are connected in series and the winding 128 is shunted by a high-frequency secondary cooling capacitor 140. In this arrangement, high frequencies are shunted around the winding 128 and so the winding 130 is made the only winding that is responsive to high frequencies. On the other hand, low frequencies pass through both windings and cause both windings to respond. Point 142 is connected to a terminal on winding 128 and a terminal on winding 130.
The windings are supplied with power at locations 300 from some source, for example from a radio receiver.
Fig. 8 shows the connection of the terminals of the windings 128 and 130 with the parts 1.36 and 138 when the windings are connected in a circuit according to FIG. The energy from an external source supplying conductor are denoted by 144 and are attached to the membrane 112 by suitable means, for example clips 146.
One of the conductors 144 is connected at 148 to a terminal of the high frequency winding 1.30 and the other conductor at 150 with the part piece 136 of the coil former. The other terminal of winding 130 is connected at 152 to section 138 of the bobbin. The terminals of the coil 128 are connected to the sections 136 and 138 of the coil carrier, namely one terminal at 154 with the section 136 and the other terminal at 156 with the section 138.
The current flow through the two windings 128 and 1.30 is as follows: from the source of the audio frequency via one of the conductors 1.44 to point 150, via the conductive coil support part cloth 136 to point 154, via the low-frequency winding 128 to Point 1.56 on the conductive coil support piece 138, over this piece to point 152, over the high-frequency winding 130 to point 148 and back to the other conductor 144. The conductive section 138 and those at terminals 152 and 1.56 correspond to point 142 in the circuit Fig. 7.
Although no lines for connecting the capacitor 140 to the low-frequency winding 128 are shown in FIG. 8, it is evident that the capacitor can be switched into the circuit merely by connecting its terminals to the conductive coil support sections 136 and 138.
9 to 12 show further examples of the subject matter of the invention, but only illustrate the vibrating system.
The vibrating system in FIG. 9 contains a truncated cone 205, which forms the sound wave generating part, and a driving part consisting of the coil carrier 206 a and the drive coil 210. Instead of connecting the 8-coil carrier directly to the small base of the cone 205, a flexible connecting piece 213 is used between the drive system and the mem brane. This' piece has a short, attached to the coil support, cylindrical ring part 214, a ring part 215 and a conical ring part 216 fastened to the membrane.
The ring portion 215 can be a solid, uninterrupted portion of such a thickness that the desired flexibility is maintained; but it can also be broken through or profiled in some way in order to increase flexibility. Instead of the ring piece described, any other flexible coupling between the diaphragm 205 and the drive part 206a of the vibrating system can be used.
While the member 213 shown in FIG. 9 is a special piece, it can also be designed as an inner extension of the membrane 205 or the coil carrier 206a or the base 229.
In the example according to FIG. 10, a mass 220 is introduced into the vibrating system on the cone side of the coupling member. The coupling element 221 is similar to the coupling element 213 (FIG. 9), but has the part 220 which forms a flange for fastening the membrane 205 and the mentioned mass for loading the membrane. While the mass 220 is shown as a piece of the coupling member 221, it can also be formed as a separate member and attached either to the coupling member or directly to the cone in the vicinity of the coupling.
The effect of the loading of the cone by the mass 220 is expressed in the introduction of a sharply defined cut-off frequency, which by correctly dimensioning the flexibility of the coupling system and the pale of the loading element, either to a higher or lower frequency than the limit frequency of the system can be determined according to FIG. In certain types of acoustic apparatus, it is very desirable to have a sharp drop at a desired frequency.
In the example according to FIG. 11, the flexible coupling between the driving part and the sound reproducing part of the vibrating apparatus is introduced into the system by means of annular corrugations 32 made in the cone 233 near its connection with the coil form 234.
22 In the example of FIG. 12, the flexibility between the coil carrier 235 and the membrane 237 is moved. The bobbin 935 has one or more angular shafts 236 formed in it at its end near its connection with the diaphragm.
The membrane 237 also has one or more ring-shaped corrugations 2318, which are attached in the part of the membrane located very close to the connection between the membrane and the coil shape 235.
It is evident that any other form of flexible coupling between the coil form and the diaphragm can be used.