DD144344A1 - Elektroakustischer wandler - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler mit flächenhaftem Antrieb. Ein ebenes Leiternetz in einfacher Webbindung ist in einem definierten Abstand von einer ebenen, partiell magnetisierten Membran 2 angebracht, welche parallel zu ihrer" Oberfläche magnetisiert ist. Die Kreuzungspunkte der einzelnen Leiterzüge 1 im Leiternetz sind durch geeignete Mittel fixiert. Im Verhältnis zur Membran 2 ist das Leiternetz relativ steif und massenträge. Fließt ein Strom I durch das Leiternetz, so ergeben sich in den Maschen mit jeweils gleichsinniger Stromrichtung magnetische Wirbel, die untereinander wechselwirken. Der resultierende Magnetfluß übt eine Kraftwirkung auf die Membran 2 aus, deren Richtung von der Magnetisierung der Membran abhängt. Der Wandler kann sowohl als Lautsprecher oder Kopfhörer als auch als Mikrofon angewendet werden. - Fig.1a -

Description

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a) Titel der Erfindung Elektroakustischer Wandler

b) Anwendungssebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler, mit welchem elektrische Signale in akustische und/oder akustische in .elektrische Signale umgewandelt werden. Sie .ist z.B. bei Lautsprechern, Zopfhörern und Mikrofonen anwendbar,

o) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Als elektroakustisch^ Wandler werden gegenwärtig vorwiegend elektrodynamische Systeme eingesetzt, bei denen die Membran in bekannter Weise über eine zentral angeordnete Schwingspule angeregt wird« Nachteilig hierbei ist, daß die Membran nur' an einem kleinen Teil ihrer Fläche angeregt wird. Eine ausführliche Erläuterung dieser und ähnlicher Wandlersysteme wird von W# Reichardt in "Grundlagen der Elektroakustik" gegeben.

Elektronische Wandler mit flachenhaftem Antrieb beseitigen den o. g. Nachteil. Ein Beispiel hierfür ist das bekannte kapazitive System. Dieses System erfordert aber eine hohe dielektrische Vorspannung, die z.B. durch Spannungsvervielfacher erzeugt werden muß. Die Impedanz von Wandlern des kapazitiven Systems ist hochohmig und kapazitiv

(j. Jecklin,"Lautsprecherbuch").

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Weiterhin sind Wandler mit fläehenhaftem Membranantrieb bekannt, bei denen auf eine ebene Membran aus nichtmagnetischem Isoliermaterial elektrische Leiter, die z.B. mäanderförmig verlaufen ,,aufgebracht sind, die in die Luftspalte von paarweise in abwechselnder Polarität angeordneten Dauermagneten eintauchen· Zwischen den Dauermagneten fließt ein Magnetfluß in der Erstreckungsrichtung der Membran und senkrecht zum Verlauf der Leiter. Fließt ein Strom durch die Leiter, so ergibt sich eine Kraftwirkung auf diese und somit auch auf die Membran. Daraus resultiert aber, daß die Membran nur in Einzelbereichen homogen angetrieben wird. Es ist aufgrund der Massenvergrößerung der Membran durch die aufgebrachten Leiterzüge eine größere Kraft zum Antrieb erforderlich. Das System ist technologisch schwer zu realisieren, da die Leiter eine sehr genaue Zuordung zu den Luftspalten haben müssen. Es ist: aufgrund der erforderlichen Verwendung von Dauermagneten relativ aufwendig. ("Fernseh- und Kinotechnik» 31 (1977) 3. S. 95 - 99, Jecklin S. 59 - 60, DRP 410114, DT - PS 1206482, DT -AS 1234266, DT -AS 2461278, DT -AS 2461280)..

d) Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, einen elektroakustisehen Wandler mit flächenhaftem Antrieb zu finden, bei dem die Kraftwirkung homogen über· der gesamten Membran auftritt und der einfach herzustellen ist. Der Materialaufwand soll weit unter dem der bekannten Lösungen liegen.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

- Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektroakustischen Wandler zu schaffen, der eine homogene Membran

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aufweist und dessen Aufbau unkompliziert ist und keine Justierungsarbeiten erfordert· Weiterhin soll eine niedrige und in weiten Grenzen wählbare Impedanz realisierbar sein.

- Merkmale der Erfindung

Die Aufgabe wird durch einen elektroakustischen Wandler kleiner bis größter Abmessungen mit flächenhaftem Antrieb gelöst, bei dem erfindungsgemäß ein stromdurchflossener Leiterzug ein ebenes Leiternetz mit Maschen bildet, welches in einem Abstand parallel zu einer ebenen^ partiell dauermagnetisierten Membran gespannt ist, deren Magnetisierungsriohtung in der Erstreckungsebene der Membran liegt» Das Leiternetz ist im Verhältnis zur Membran steif und massenträge· Zur Bildung des Leiternetzes ist der Leiterzug in zueinander parallel liegende Schlaufen gelegt, die mit wei— teren, quer zu den ersten Schlaufen liegenden, gleichartigen Schlaufen verkreuzt sind·

Das Leiternetz kann auch durch mäanderförmiges Führen der Leiterzuge gebildet sein·

Das Leiternetz kann in weichmagnetisches Material eingebettet oder auf dieses aufgedruckt sein, wobei die der Membran zugewandten Oberflächen der Leiterzüge nicht von dem weichmagnetischen Material bedeckt sind· Das weichmagnetische Material kann an geeigneten Stellen Schalldurchgangslöcher aufweisen· . .

Das 7/irkungsprinzip der Erfindung besteht in der Anregung der partiell dauermagnetisierten Membran durch das stromdurchflossene—Leiternetz· Me vom Strom durchflossenen Maschen erzeugen partielle Magnetfelder, die in eine Wechselwirkung mit der statischen Magnetisierung der Membran treten und die Membran in der ganzen Pläche anziehen oder abstoßen.

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Bei der Umwandlung von mechanischen in elektrische Schwingungen ist das Wirkungsprinzip genau umgekehrt. Bei mäanderförmiger Bindung der Maschen addieren sich die Ströme in den einzelnen Maschen·

Durch das weichmagnetische Material wird der Induktionsfluß gebündelt und somit die Kraftwirkung auf die Membran bzw« die im Leiternetz induzierte Spannung vergrößert· Es gibt zwei Möglichkeiten, die Membran zu polarisieren. Sie kann in einer gesonderten Vorrichtung polarisiert werden und muß danach genau über dem Leiternetz justiert wer« · den. Weniger aufwendig ist es, den Wandler fertig zu montieren und anschließend einen starken Stromimpuls auf das Leiternetz zu geben,

f)· Ausführungsbeispiel·

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen

Leiternetz mit einfacher Webbindung Querschnitt durch den elektrischen Wandler

Leiternetz mit mäanderförmiger Bindung Querschnitt durch einen elektroakustischen Wandler, bei dem das Leiter*· netz in weichmagnetisches Material eingebettet ist.

Der erfindungsgemäße elektroakustische Wandler besteht aus einem ebenen, stromdurchflossenen Leiternetz gem. Pig· 1 a, welches von einem schlaufenförmig verlegten Leiterzug 1 gebildet wird, und aus einer in einem Abstand gem. Pig. 1 b zu diesem angeordneten Membran 2. Die Membran 2 ist partiell in ihrer Erstreckungsebene dauermagnetisiert. Das Leiternetz ist im Verhältnis.zur Membran 2 steif und massenträge und wird insbesondere dadurch gebildet, daß quer zu den zuerst gelegten weitere Schlaufen gelegt werden. Die dabei entstehenden Kreuzungspunkte der Schlaufen sind in geeigneter Weise mechanisch fixiert.

Pig.	1	a
Pig.	1	b
Pig.	2
Pig.	3

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Pig. 2 zeigt, eine weitere Ausbildungsform des Leiternetzes, welches durch das mäanderförmige Führen der Leiterziige 1 gebildet ist·

In Fig. 3 ist ein in weichmagnetisches Material. 3 auf der der Membran 2 abgewandten Seite eingebettetes Leiternetz im Querschnitt dargestellt·

Das Leiternetz kann auch auf das weichmagnetische Material 3 aufgedruckt sein; wesentlich ist nur, daß die Oberflächen der Leiterziige 1 an der Membranseite frei liegen. Das weichmagnetische Material 3 kann an geeigneten Stellen Schalldurchgarigslöcher aufweisen, auf deren Darstellung hier jedoch verzichtet wurde. Solche geeigneten Stellen sind z.B. die Kreuzungspunkte der Schlaufen.

Fließt ein Strom I durch das Leiternetz, so ergeben sich neben ungleichsinnigen Maschen solche mit gleichsinnigem Strom, der zum einen im Uhrzeigersinn und zum anderen entgegen dem Uhrzeigersinn fließt. In den gleichsinnig vom Strom durchflossenen Maschen ergeben sich jeweils magnetische Feldlinien, die je nach Stromrichtung zur Membran 2 hin oder von ihr weg zeigen. Diese bauen nunmehr Felder auf, deren resultierende Feldlinien mit der Magnetisierung (^ der Membran übereinstimmen und parallel zu ihr. verlaufen. Somit wird eine Kraftwirkung auf die Membran 2 ausgeübt. Umgekehrt ist das Wirkprinzip bei der Umwandlung mechanischer in elektrische Signale. Durch die Verwendung von mäanderförmigen Leiterzügen gem. Fig. 2 entfallen solche Maschen, in denen der Strom ungleichsinnig ist. Dadurch werden die magnetischen Wirkungen räumlich mehr konzentriert· Das weichmagnetische Material 3 bündelt das magnetische Feld des Leiternetzes und erhöht somit den Wirkungsgrad des Wandlers. Die Polarisierung der Membran erfolgt wie bereits erläutert. . .

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Auf der anderen Seite dex· Membran 2 kann ein gleichartiges Leiternetz so angeordnet sein, daß sich die Leiterzüge 1 der beiden Leiternetze genau gegenüberliegen, und daß die beiden Leiternetze gleich gepolt sind· Dadurch wird die Membran 2 entsprechend ihrer Polarisierung an der gleichen Stelle von dem einen Leiternetz angezogen und von dem anderen abgestoßen.

Bei der Polarisierung der Membran durch Stromimpuls ist zu beachten, daß eins der beiden Leiternetze hierbei umgepolt wird« Das Leiternetz kann als gedruckte Schaltung ausgeführt sein, welche Schalldurchgangslöcher aufweisen kann·

Das Leiternetz kann aus Flachkupferdraht ausgeführt sein, dessen schmale Seite zur Membran 2 hinzeigt. Hierbei ergibt sich ein günstiger akustischer bzw. elektrischer Wirkungsgrad.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß mehrere aufeinanderliegende Leiternetze parallel oder in der gleichen Ebene angeordnet sein können, die elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet sind und mechanisch durch geeignete Mittel verbunden find* Mit dieser Anordnung lassen sich jeweils geforderte Impedanzen realisieren.

Die Membran 2 und das oder die Leiternetze können an zweckmäßigen Stellen in geeigneter V/eise, vorzugsweise mit elastischem Material, abgestützt sein. Dadurch werden Klirrgeräusche infolge von Berührung des Leiternetzes durch die Membran 2 vermieden.

Sowohl die laschenweite des Leiternetzes als auch der Abstand des Leiternetzes von der Membran 2 können örtlich variiert sein* Dadurch wird eine differenzierte Schallwandlung, ζ. Β« eine Schallbündelung^erreicht»

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Die Oberflächen der Leiterzüge 1 können mit einer bei Stromimpuls schmelzenden Isolierschicht versehen sein. Dadurch werden die Ereuzungspunkte der Leiterzüge bei der Polarisierung selbsttätig mechanisch fixiert·

Claims (6)

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   Erfindungsanspruch

   1.« Elektroakustischer Y/andler mit flachenhaftem Antrieb, gekennzeichnet dadurch, daß ein stromdurchflossener Leiterzug (1) ein ebenes Leiternetz mit Maschen bildet;, welches in einem Abstand parallel zu einer ebenen in Richtung ihrer Erstreckungsebene dauermagnetisierten Membran (2) gespannt ist, und daß das Leiternetζ im Verhältnis zur Membran (2) steif und massenträge ist, und daß der Leiterzug (1) in zueinander parallel verlaufende Schlaufen gelegt ist, die mit weiteren quer zu den ersten liegenden gleichartigen Schlaufen verkreuzt sind, wobei die Kreuzungspunkte der Schlaufen in geeigneter Weise mechanisch fixiert sind.

   :. Elektroakustischer Y/andler nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Leiternetz durch mäanderförmiges Führen der Leiterzüge (1) gebildet ist.

   , Elektroakustischer Y/andler nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Leiternetz in wbichraagnetisch.es Material (3) eingebettet oder auf dieses aufgedruckt ist, wobei die Oberflächen der Leiterzüge (1) auf der der Membran (2) zugewandten Seite von dem weichmagnetischen Material (3) nicht bedeckt sind, und daß das weichmagnetische Material (3) in einem Abstand zur Membran (2) angeordnet ist und an geeigneten Stellen Schalldurchgangslöcher aufweisen kann· ·

   ., Elektroakustischer Wandler nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß ein gleichartiges ebenes Leiternetz auf der anderen Seite der Membran (2) so angeordnet ist, daß sich die Leiterzüge (1) der beiden Leiternetze genau gegenüberliegen, und daß die beiden Leiternetze gleich gepolt sind.

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2. 5. Elektroakustischer Wandler nach Punkt 1, 2 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Leiternetz als gedruckte Schaltung ausgeführt ist, wobei diese Schälldurchgangslöcher aufweisen kann.

   6· Elektroakustischer Wandler nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Leiternetz aus Flaehkupferdraht besteirfc, der so angeordnet ist, daß die schmale Seite zur Membran (2) gerichtet ist.
3. 7. Elektroakustischer Wandler nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere aufeinanderliegende Leiternetze parallel oder in der gleichen Ebene angeordnet sind, die elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet sind und mechanisch durch geeignete Mittel miteinander verbunden sind·
4. 8. Elektroakustischer Wandler nach Punkt 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Membran (2) und das Leiternetz an zweckmäßigen Stellen in geeigneter Weise, vorzugsweise mit elastischem Material, abgestützt sind.
5. 9. Elektroakustischer Wandler nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl die Maschenweite als auch der Abstand des Leiternetzes von der Membran (2) Örtlich variiert ist.
6. 10. Blektroakustischer Wandler nach Punkt 1 bis 4 und 6 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächen der Leiterzüge (1) mit einer bei Stromimpuls schmelzenden Isolierschicht versehen sind.

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