DE10058102A1 - Electrodynamic bending moment driver - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Biegemomententreiber für einen eine Klangplatte aufweisenden Plattenlautsprecher.The invention relates to a bending moment driver for a a plate loudspeaker with sound plate.
Es sind beispielsweise aus der US 5,693,917 Plattenlautspre cher bekannt, die in etwa nach dem "Kolbenprinzip" arbeiten, wobei die Platte des Plattenlautsprechers im Idealfall keine Biegeschwingungen ausführt, sondern sich so verhält, als ob sie völlig starr wäre.For example, from US 5,693,917 record speakers cher known, who work approximately on the "piston principle", ideally, the plate of the plate loudspeaker is none Executes bending vibrations, but behaves as if she would be completely rigid.
Mit dem gegenüber geringerem Aufwand lassen sich Plattenlaut sprecher herstellen, die Biegeschwingungen der elastischen Platte zulassen und auch Biegeschwingungsresonanzen als klangprägende Eigenschaft ausnutzen. Solche "Multiresonanz plattenlautsprecher", manchmal auch "Biegewellenlautsprecher" oder "Distributed Mode Speaker" genannt, sind beispielsweise aus der US 3,247,925, DE-GM 19 98 134, WO 99/52324 oder EP 0 924 959 bekannt.With the compared to less effort, record sounds can be made manufacture speakers, the bending vibrations of the elastic Allow plate and also bending vibration resonances as exploit sound-shaping property. Such "multi-resonance disc loudspeakers ", sometimes also" bending wave loudspeakers " or called "Distributed Mode Speaker", for example from US 3,247,925, DE-GM 19 98 134, WO 99/52324 or EP 0 924 959 known.
Multiresonanzplattenlautsprecher werden üblicherweise durch elektrodynamische Treiber angeregt, die - wie beispielsweise in der WO 97/09842 oder der DE 198 25 866 dargelegt - an be stimmten bevorzugten Positionen angreifen. Der Rand und das Zentrum der Platte gelten dabei als kaum geeignet für eine Anregungsposition. Zur Unterscheidung vom Erfindungsgegens tand werden diese Treiber im weiteren als "Einzelkrafttrei ber" bezeichnet.Multi-resonance panel speakers are usually made by stimulated electrodynamic drivers - such as set out in WO 97/09842 or DE 198 25 866 - to be agreed to attack preferred positions. The edge and that Center of the plate are hardly suitable for one Excitation position. To differentiate from the contradictory invention These drivers are referred to hereinafter as "single force above ".
Wenn Vorder- und Rückseite der Platte beispielsweise zur Bildprojektion oder Durchsicht vorgesehen sind, würde ein im sichtbaren Bereich der Platte plazierter Treiber als äußerst störend empfunden werden. In diesen Anwendungsfällen ist es also erforderlich, dass der Antrieb im Randbereich angreift. If the front and back of the plate, for example Image projection or review would be provided, an im visible area of the plate placed driver as extreme to be annoying. In these use cases it is So it is necessary that the drive engages in the edge area.
Aus der WO 00/13464 ist ein sogenannter "Momententreiber" be kannt, bei dem Biegeschwingungen durch Biegemomente angeregt werden. Im Gegensatz zu den punktuell angreifenden "Einzel krafttreibern" können die "Momententreiber" an jedem beliebi gen Ort auf der Platte plaziert werden, also auch im Randbe reich.From WO 00/13464 a so-called "moment driver" is knows, in which bending vibrations are excited by bending moments become. In contrast to the punctually attacking "single The "momentum drivers" on any be placed on the plate towards the location, i.e. also in the Randbe rich.
Die bekannten Momententreiber setzen allerdings voraus, dass die Platte durch Aussparungen am Antriebsort geschwächt wird, dass sperrige Hebelmechanikenkräfte in Kräfte umwandeln oder dass großflächige übliche "Einzelkrafttreiber" zu Paaren kombiniert randnah plaziert werden. Ein umlaufender Halterahmen, der bei für Anzeigezwecke vorgesehenen Platten das Antriebssystem abdecken soll, würde dabei entweder zu weit in die Plattenfläche hineinragen oder zu hoch aus der Plattenebene hervorstehen.However, the known moment drivers require that the plate is weakened by recesses at the drive location, that convert bulky lever mechanic forces into forces or that large-area usual "single force drivers" to pairs combined to be placed close to the edge. A circulating Holding frame, of the plates intended for display purposes would cover the drive system would either protrude far into the plate surface or too high from the Protrude plate level.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Biegemomententrei ber für Klangplatten aufweisende Plattenlautsprecher, insbe sondere Multiresonanzplattenlautsprecher, anzugeben, bei dem diese Nachteile nicht auftreten.The object of the invention is therefore to provide a bending moment About plate loudspeakers with sound plates, esp special multi-resonance plate loudspeaker, to specify at which these disadvantages do not occur.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Biegemomententreiber ge mäß Patentanspruch 1 bzw. einem Biegemomententreiber nach Pa tentanspruch 9. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Er findungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.The task is solved by a bending moment driver according to claim 1 or a bending moment driver according to Pa claim 9. Refinements and developments of the Er inventive idea are the subject of subclaims.
Vorteil der Erfindung ist es, dass die Festigkeit der Platte in keiner Weise beeinträchtigt wird und nur eine schmale, flache Rahmenabdeckung für die Biegemomententreiber erforder lich ist.The advantage of the invention is that the strength of the plate is not affected in any way and only a narrow, flat frame cover required for the bending moment drivers is.
Erzielt wird dies in einer ersten Alternative durch einen e lektrodynamischen Biegemomententreiber mit einer Schwingspu le, die entlang der Berandungsfläche so um die Klangplatte herumgewickelt ist, dass die Schwingspulenachse parallel zur Plattennormalen ist und mit einem Permanentmagnetsystem, das in geringem Abstand von der Berandungsfläche der Klangplatte angeordnet ist und ein die Schwingspule durchsetzendes Mag netfeld erzeugt, welche in Abhängigkeit vom Ort längs des Um fangs der Schwingspule unterschiedliche Stärke und/oder Rich tungen hat derart, dass durch einen in der Schwingspule flie ßenden Signalstrom in den polnahen Bereichen der Schwingspule ein gegensinniges Kräftepaar parallel zur Plattennormalen entsteht, dass über einen dem Abstand zugehöriger Magnetpole des Permanentmagnetsystems entsprechenden Hebelarm ein Biege moment auf die Klangplatte einprägt.In a first alternative, this is achieved by an e electrodynamic bending moment driver with a voice pulse le that along the boundary surface so around the sound plate is wrapped around that the voice coil axis parallel to Is plate normals and with a permanent magnet system that at a short distance from the boundary surface of the sound plate is arranged and a mag penetrating the voice coil netfeld generates, which depending on the location along the Um catches the voice coil different strength and / or rich has such that flows through one in the voice coil signal current in the areas of the voice coil near the poles an opposing pair of forces parallel to the plate normal that arises over a magnetic pole belonging to the distance of the permanent magnet system corresponding lever arm a bend moment on the sound plate.
Der erfindungsgemäße Biegemomententreiber greift am Rand der Klangplatte an derart, dass die Biegemomente nur in der Be randungsfläche (Schnittfläche) und/oder einer engen Randzone angreifen. Der Anregungsmechanismus kommt dabei ohne Einker bungen, Einschnitte, Aussparungen usw. aus, so dass die Fes tigkeit der Klangplatte nicht beeinträchtigt wird. Weiterhin kann die Geometrie des Randes derart optimiert werden, dass die Biegemomententreiber gemäß der Erfindung überhaupt nicht mehr auf die zur optischen Nutzung vorgesehenen Flächen der Klangplatte eingreifen.The bending moment driver according to the invention engages at the edge of the Sound plate on such that the bending moments only in the loading edge area (cut surface) and / or a narrow edge zone attack. The excitation mechanism comes without Einker exercises, incisions, recesses, etc., so that the fes the sound plate is not impaired. Farther the geometry of the edge can be optimized in such a way that the bending moment drivers according to the invention are not at all more on the areas of the Intervene sound plate.
Bevorzugt wird daher das Permanentmagnetsystem so ausgebildet und angeordnet, dass es die zur optischen Nutzung vorgesehe nen Abstrahlflächen der Klangplatte geometrisch in keinem Teil der Abstrahlfläche abdeckt.The permanent magnet system is therefore preferably designed in this way and arranged that it is intended for optical use Neither radiating surfaces of the sound plate geometrically in any Covers part of the radiation area.
Bevorzugt ist der Biegemomententreiber dabei derart ausgebil det, dass die durch ihn erzeugten Biegemomente nur an den Be randungsflächen und/oder an dem Randbereich der Abstrahlflä chen der Klangplatte angreifen. Bei einem derartigen An triebssystem ist das Magnetfeld an jeder Pol-Austrittsfläche im wesentlichen senkrecht zur Plattenkante und senkrecht zur Plattennormalen gerichtet.The bending moment driver is preferably designed in this way det that the bending moments generated by him only on the loading edge surfaces and / or on the edge region of the radiation area attack the sound plate. With such an drive system is the magnetic field at each pole exit surface essentially perpendicular to the plate edge and perpendicular to Plate standards.
Weiterhin kann ein Permanentmagnetsystem vorgesehen werden, dass mindestens ein Paar Pole von gegensätzlicher Polarität aufweist, welche beide jeweils mit im wesentlichen gleichen Betrag magnetischer Feldstärke auf die Schwingspule wirken.Furthermore, a permanent magnet system can be provided that at least one pair of poles of opposite polarity has, both of which are each essentially the same Amount of magnetic field strength affect the voice coil.
Bevorzugt können dabei ein Paar Pole jeweils einen Permanent magneten und zwei magnetisch leitende Polkernschenkel aufwei sen. Alternativ dazu können ein Paar Pole jeweils zwei sepa rate gleichartige einzelne Permanentmagnete aufweisen, deren jeweilige Feldvektoren bezüglich der Schwingspule entgegenge setzt gerichtet sind. Dabei können zudem die beiden Perma nentmagnete mit einem weichmagnetischen Joch miteinander ver bunden sein.Preferably, a pair of poles can each have a permanent magnets and two magnetically conductive pole core legs sen. Alternatively, a pair of poles can each be two sepa have identical individual permanent magnets whose respective field vectors with respect to the voice coil sets are directed. The two permas can also be used Magnets with a soft magnetic yoke be bound.
Schließlich können bei beiden Alternativen ein weichmagneti sches Joch mit einer auf den Abstand der einzelnen Permanent magneten abgestimmten Länge auf der den Permanentmagneten ab gewandten Seite der Schwingspule in die Klangplatte eingelas sen sein, so dass der magnetische Fluß des außerhalb der Schwingspule befindlichen Permanentmagnetsystems über das in nerhalb der Schwingspule liegende Joch geschlossen wird. Die Permanentmagneten können vorzugsweise vom Seltenerdentyp sein.Finally, a soft magneti can be used in both alternatives cal yoke with a on the distance of the individual permanent magnets matched length on the permanent magnet facing side of the voice coil embedded in the sound plate so that the magnetic flux of the outside of the Voice coil permanent magnet system located in the yoke lying within the voice coil is closed. The Permanent magnets can preferably be of the rare earth type his.
Eine zweite Alternative eines erfindungsgemäßen Biegemomen tentreibers umfasst ein Elektromagnetsystem, das einen Pol kern, eine von einem Signalstrom durchflossene, um den Pol kern gewickelte, feststehende Spule und einen momentenaufneh menden, in die Platte eingelassenen und mit der Klangplatte fest verbundenen, Permanentmagneten aufweist, wobei der Pol kern zangenartig den Rand der Klangplatte umfasst derart, dass die Normalen der Polaustrittsflächen parallel zur Plat tennormalen stehen und zwischen den Polaustrittsflächen ein im wesentlichen homogenes magnetisches Feld besteht. Der Feldvektor des eingelassenen Permanentmagneten in der Ebene der Klangplatte, also senkrecht zur Plattennormalen liegen.A second alternative of a bending moment according to the invention The tent driver includes an electromagnet system that has a pole core, one through which a signal current flows, around the pole core wound, fixed spool and a moment absorber menden, embedded in the plate and with the sound plate permanently connected, permanent magnet, the pole core like pliers encompasses the edge of the sound plate in such a way that the normals of the pole exit faces are parallel to the plat normal and stand between the pole exit surfaces consists essentially of a homogeneous magnetic field. The Field vector of the embedded permanent magnet in the plane the sound plate, i.e. perpendicular to the plate normal.
Der eingelassene Permanentmagnet kann dabei platten- oder stabförmig ausgebildet und vollständig in die Platte eingelassen sein. Der eingelassene Permanentmagnet ist dabei be vorzugt so dimensioniert, dass es an keiner Stelle aus der Platte herausragt. Bei schlanker Gestaltung des eingelassenen Permanentmagneten (d. h. die Ausdehnung normal zur Platten kante ist von der Größenordnung der Plattendicke) wird eine enge Randzone erzielt und damit eine optimale Nutzung der Ab strahlfläche der Klangplatte für optische Zwecke erreicht.The embedded permanent magnet can be plate or rod-shaped and completely embedded in the plate his. The embedded permanent magnet is be preferably dimensioned so that it does not come out of the Plate protrudes. With a slimmer design of the recessed Permanent magnets (i.e. the expansion normal to the plates edge is of the order of the thickness of the panel) becomes a narrow edge zone and thus optimal use of the Ab Radiation area of the sound plate for optical purposes reached.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Ausdehnung des des eingelassenen Permanentmagneten in zentraler Richtung, also senkrecht zum Rand der Klangplatte in der Größenordnung der Plattendicke ist. Des Weiteren kann die in der Ebene der Klangplatte liegende Richtung des magnetischen Feldes im Joch parallel oder senkrecht zum Rand der Klangplatte ausgerichtet sein.Furthermore, it can be provided that the extension of the embedded permanent magnets in the central direction, so perpendicular to the edge of the sound plate in the order of magnitude Plate thickness is. Furthermore, the level of Sound plate direction of the magnetic field in the yoke aligned parallel or perpendicular to the edge of the sound plate his.
Darüber hinaus kann bei sämtlichen erfindungsgemäßen Platten lautsprechern ein Halterahmen vorgesehen werden, an dem die Klangplatte in dem Bereich der Biegemomentübertragung durch flexible Haltepolster gelagert ist. Es können aber auch meh rere, zum Beispiel drei Biegemomentwandler vorgesehen werden, deren gedachte Verbindungslinien ein Dreieck aufspannen und die die Klangplatte lagern.In addition, all plates according to the invention speakers are provided a holding frame on which the Sound plate in the area of the bending moment transmission flexible holding pad is stored. But it can also be meh rere, for example, three bending moment transducers are provided whose imaginary connecting lines span a triangle and that store the sound plate.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is based on the in the figures of the Drawing illustrated embodiments explained in more detail.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Funk tionsprinzip, Fig. 1, the present invention is based radio tion principle,
Fig. 2 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Biegemo mententreibers in einer Anwendung bei einem Platten lautsprechers, A bending moment driver loudspeaker Fig. 2, a first preferred embodiment in an application to a disk,
Fig. 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Biegemo mententreibers in einer Anwendung bei einem Platten lautsprechers und Fig. 3 shows a second preferred embodiment of a Biegemo element driver in an application for a loudspeaker and
Fig. 4 eine Alternative zu der Ausführungsform nach Fig. 3. Fig. 4 shows an alternative to the embodiment of FIG. 3.
Zur Darlegung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips ist gemäß Fig. 1 eine Klangplatte 1 eines Multiresonanzplat tenlautsprechers 6 vorgesehen, die beim Ausführungsbeispiel rechteckig berandet ist und eine Länge L, eine Breite W und eine Dicke H aufweist. Die Klangplatte 1 wird dabei im Rand bereich mit einem oder mehreren Momenten M1, M2 angeregt. Derartige Momente M1, M2 werden beim Ausführungsbeispiel durch je ein Kräftepaar f+ 1, f- 1 bzw. f+ 2, f- 2 mit einem als Hebel wirksamen Abstand d1, d2 erzeugt. Die Momente M1, M2 greifen entweder in einer Berandungsfläche 2 entsprechend den Schnittflächen der Klangplatte 1 (vgl. Fig. 1a) oder in ei nem engen Randbereich 3 mit einer Breite e, die in der Grö ßenordnung der Plattendicke H liegt (vgl. Fig. 1b).To explain the principle on which the invention is based, a sound plate 1 of a multi-resonance plate loudspeaker 6 is provided according to FIG. 1, which is rectangularly bordered in the exemplary embodiment and has a length L, a width W and a thickness H. The sound plate 1 is excited in the edge area with one or more moments M 1 , M 2 . Such moments M 1 , M 2 are generated in the exemplary embodiment by a pair of forces f + 1 , f - 1 or f + 2 , f - 2 with a distance d 1 , d 2 effective as a lever. The moments M 1 , M 2 grip either in a boundary surface 2 corresponding to the cut surfaces of the sound plate 1 (cf. FIG. 1a) or in a narrow edge region 3 with a width e which is of the order of magnitude of the plate thickness H (cf. Fig. 1b).
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Anregung der Berandungsfläche 2 entsprechend dem in Fig. 1a dargestellten Wirkungsprinzip erfolgt. FIG. 2 shows an embodiment in which the boundary surface 2 is excited in accordance with the principle of operation shown in FIG. 1a.
Fig. 2a zeigt zunächst die (beispielsweise rechteckig beran dete) Klangplatte 1. Zu sehen ist eine der beiden Abstrahl flächen 4 und zwei der Schnittflächen 2. Fig. 2a first shows the (for example rectangular beran Dete) sound plate 1 . One of the two radiation surfaces 4 and two of the cut surfaces 2 can be seen .
Fig. 2b zeigt die herausgelöste Schwingspule 5 eines elekt rodynamischen Anregungssystems. FIG. 2b shows the leached voice coil 5 of a elekt rodynamischen excitation system.
In Fig. 2c sind nun die Schwingspule 5 und die Klangplatte 1 in Verbindung miteinander dargestellt, wobei der Plattenrand 2 der Klangplatte 1 als Spulenträger benutzt wird. Die Schwingspule 5 ist dabei fest mit dem Plattenrand verbunden. Die Länge des Schwingspulenträgers wird dabei durch die Höhe des Plattenrandes, also durch die Dicke H der Klangplatte 1 bestimmt.In Fig. 2c, the voice coil 5 and the sound plate 1 are now shown in connection with each other, wherein the plate edge 2 of the sound plate 1 is used as a coil carrier. The voice coil 5 is firmly connected to the plate edge. The length of the voice coil bobbin is determined by the height of the plate edge, that is by the thickness H of the sound plate 1 .
Fig. 2d zeigt einen (bis auf Rahmen/Halterung) vollständigen Multiresonanzplattenlautsprecher mit dem integrierten, erfin dungsgemäßen elektrodynamischen Antriebssystem. Dabei ist der mit der Schwingspule 5 verbundene Plattenrand der Klangplatte 1 mit Paaren von Permanentmagneten 7 bestückt. Die Permanent magnete 7 sind dabei derart an der Berandungsfläche 2 ange ordnet, dass deren Feldvektoren senkrecht zur Spulenachse der Schwingspule 5 liegen. Auf diese Weise werden die Kräfte f+ 1, f- 1 bzw. f+ 2, f- 2, wie in Fig. 1 gezeigt, Biegemomente in den Plattenrand einprägen. Auf diese Weise wird ein elektro dynamischer, linearer Wandler nach einem neuartigen, "tangen tial-variablen" Prinzip genutzt, in dem das die Schwingspule 5 durchsetzende Permanentmagnetfeld in Abhängigkeit vom Ort längs des Umfangs der Schwingspule 5 eine unterschiedliche Stärke und Richtung aufweist. Fig. 2d shows a (except for frame / bracket) complete multi-resonance plate loudspeaker with the integrated electrodynamic drive system according to the invention. The plate edge of the sound plate 1 connected to the voice coil 5 is equipped with pairs of permanent magnets 7 . The permanent magnets 7 are arranged on the boundary surface 2 such that their field vectors are perpendicular to the coil axis of the voice coil 5 . In this way, the forces f + 1 , f - 1 and f + 2 , f - 2 , as shown in Fig. 1, impress bending moments in the plate edge. In this way a "tangen TiAl variable" electrodynamic linear converter according to a novel principle is used in which having the voice coil 5 passes through the permanent magnetic field depending on the location along the periphery of the voice coil 5, a different intensity and direction.
Fig. 2e zeigt einen Schnitt durch die Klangplatte 1 ausge hend von einer Markierungslinie A-B aus Fig. 2d. Ein in Fig. 2d geschnittener Permanentmagnet 7 hat beim Ausführungs beispiel den Südpol 8 nach außen weisend und den Nordpol 9 nach innen gerichtet. Wie auch bei konventionellen elektrody namischen Antrieben üblich, ist ein Schwingspalt 11 der Weite h vorhanden, so dass die Permanentmagnete 7 die Schwingspule 5 nicht berühren. Fig. 2e shows a section through the sound plate 1 starting from a marking line AB of Fig. 2d. A cut in Fig. 2d permanent magnet 7 has, for example, the south pole 8 facing outwards and the north pole 9 directed inwards. As is also common with conventional electrodynamic drives, an oscillation gap 11 of width h is provided, so that the permanent magnets 7 do not touch the voice coil 5 .
Der Rand der Klangplatte 1 bietet Platz für mehrere Magnet paare. Dadurch können am selben Plattenlautsprecher verschie dene Hebellängen d (d1, d2) realisiert werden, mit dem ver schiedene Biegewellenlängen bevorzugt angesprochen werden können. Die Magnetpaare werden bevorzugt in einem umlaufenden Halterahmen (nicht gezeigt) fixiert.The edge of the sound plate 1 offers space for several magnet pairs. As a result, different lever lengths d (d 1 , d 2 ) can be realized on the same panel loudspeaker, with which different bending wavelengths can preferably be addressed. The magnet pairs are preferably fixed in a circumferential holding frame (not shown).
Fig. 2f zeigt die Situation aus Fig. 2e im Schnitt C-D mit Blickrichtung normal zur Plattenfläche 4. Zu sehen sind die beiden separaten Permanentmagnete 7, ein Stück Draht der Schwingspule 5 und ein Ausschnitt aus der Klangplatte 1. Fig. 2f shows the situation of Fig. 2e average CD with viewing direction perpendicular to the disk surface 4. You can see the two separate permanent magnets 7 , a piece of wire from the voice coil 5 and a section of the sound plate 1 .
Obwohl in Fig. 2d die wirksamen Magnetpole durch je einen separaten Permanentmagneten realisiert werden, besteht auch die Möglichkeit der paarweisen Kombination zu Magnetsystemen deren Joch an Südpol und Nordpol einen Abstand (zum Beispiel d1, d2) aufweist.Although the effective magnetic poles are realized each by a separate permanent magnet in Fig. 2d, is also the possibility of the pairwise combination to magnet systems whose yoke of the north pole and south pole a distance (for example, d 1, d 2).
Eine solche Alternative ist in Fig. 2g dargestellt. Ein einziger Permanentmagnet 7 erbringt mit Hilfe eines zum Plattenrand hin gebogenen, weichmagnetischen Polkerns 17 im Schwingspalt der Spule 5 die gleichen Magnetfeldverhältnis se, wie sie durch die zwei Magnete aus Fig. 2f erzeugt wor den wären.Such an alternative is shown in Fig. 2g. A single permanent magnet 7 , with the aid of a soft magnetic pole core 17 bent towards the plate edge in the oscillating gap of the coil 5 , produces the same magnetic field ratio as would have been produced by the two magnets from FIG. 2f.
Fig. 2h zeigt als weitere Alternative eine Weiterbildung der Ausgestaltung nach Fig. 2g. Das Magnetfeld der offenen Enden des Polkerns 17 wird geschlossen durch ein weichmagnetisches Joch 18, das in den Plattenrand eingelassen und dort fest verankert ist. FIG. 2h shows a further development of the embodiment according to FIG. 2g as a further alternative. The magnetic field of the open ends of the pole core 17 is closed by a soft magnetic yoke 18 which is embedded in the plate edge and is firmly anchored there.
Ein wesentlicher Vorteil ist es, dass das Antriebssystem nach Fig. 2 bei den vorstehend gezeigten Ausführungsformen kei nerlei Anteil der Plattenfläche belegt und dass das zugehöri ge Magnetsystem nicht über die Plattenhöhe (Dicke H) hinaus ragt. Darüber hinaus wird die Klangplatte 1 nicht durch Ein schnitte oder sonstige Maßnahmen geschwächt, sondern im Ge genteil durch die zusätzliche Schwingspule 5 eher verstärkt.A major advantage is that the drive system according to FIG. 2 in the embodiments shown above does not occupy any part of the plate area and that the associated magnet system does not protrude beyond the plate height (thickness H). In addition, the sound plate 1 is not weakened by a cuts or other measures, but on the contrary, rather reinforced by the additional voice coil 5 .
Auch bei der "tangential-variablen" Variante des erfindungs
gemäßen elektrodynamischen Antriebssystem eines Multireso
nanz-Plattenlautsprechers steht an jedem Magnetpol der Perma
nentmagnet-Induktionsvektor B senkrecht auf dem Spulenstrom
vektor I. Für die Kraft F auf eine im Polbereich wirksame zu
sammengefasste Leiterlänge LS gilt lokal die Lorenz-Gleichung
F = LS(I × B)Also in the "tangential-variable" variant of the electrodynamic drive system according to the invention of a multi-resonance plate loudspeaker, the permanent magnet induction vector B is perpendicular to the coil current vector I at each magnetic pole. For the force F on a combined conductor length L S effective in the pole area the Lorenz equation applies locally
F = L S (I × B)
Der Kraftvektor steht dabei parallel zur Schwingspulenachse. Da der Induktionsvektor B und die Leiterlänge LS zeitlich konstant sind, ist der Zusammenhang zwischen der Kraft F und dem Spulenstromvektor I und damit dem Signalstrom linear.The force vector is parallel to the voice coil axis. Since the induction vector B and the conductor length L S are constant over time, the relationship between the force F and the coil current vector I and thus the signal current is linear.
Eine andere, auf dem in Fig. 1b gezeigten Prinzip basierende Ausführungsform wird in Fig. 3 gezeigt. Dieser elektromagne tische, randständige Momententreiber besteht aus einer Kombi nation von Permanentmagnet und Elektromagnet. Beim Permanent magneten handelt es sich um einen leichten, vorzugsweise stabförmigen Permanentmagneten 12, 12' (z. B. Seltenerdenmag net wie Neodym), der in den Randbereich der Klangplatte 1 eingelassen ist. Der Elektromagnet bestehend aus einem Pol kern 14 und einer feststehenden, vom Signalstrom durchflosse nen Magnetspule 13 erzeugt ein Drehmoment im Permanentmagne ten 12, 12'. Dieser Permanentmagnet 12, 12' überträgt dann das Drehmoment als Biegemoment auf den Rand der Klangplatte 1. Mit Polstern 25 kann die Klangplatte 1 in der richtigen Position zwischen den zangenförmigen Schenkeln des Polkerns 14 gehalten werden. Ein Luftspalt zwischen Klangplatte 1 und Polkern 14 kann dabei mit dem Polster 25 ausgefüllt werden.Another embodiment based on the principle shown in FIG. 1b is shown in FIG. 3. This electromagnetic, marginal moment driver consists of a combination of permanent magnet and electromagnet. When the permanent magnet is a light, preferably rod-shaped permanent magnet 12 , 12 '(z. B. Seltenerdenmag net such as neodymium), which is embedded in the edge region of the sound plate 1 . The electromagnet consisting of a pole core 14 and a fixed magnetic signal through which the signal current flows 13 generates a torque in the permanent magnet 12 , 12 '. This permanent magnet 12 , 12 'then transmits the torque as a bending moment to the edge of the sound plate 1 . The sound plate 1 can be held in the correct position between the tong-shaped legs of the pole core 14 with pads 25 . An air gap between sound plate 1 and pole core 14 can be filled with the cushion 25 .
Das Wechselfeld 16 des Elektromagneten im Luftspalt kann zu
nächst als homogen angesehen werden. Je nach Form und Größe
des in diesem Wechselfeld 16 befindlichen Permanentmagneten
12, der ein Gleichfeld 15 erzeugt, kann folgende Betrach
tungsweise die Erzeugung des Drehmoments erklären:
Im magnetisch schwach leitenden Inneren des Permanentmagneten
12 findet eine vektorielle Addition der Induktion BP des Per
manentmagneten 12 und die Induktion BS des Signalstromes I
statt. Somit ist die gesamte Induktion B gleich
The alternating field 16 of the electromagnet in the air gap can initially be regarded as homogeneous. Depending on the shape and size of the permanent magnet 12 located in this alternating field 16, which generates a constant field 15 , the following consideration can explain the generation of the torque:
In the magnetically poorly conducting interior of the permanent magnet 12, a vectorial addition is the induction B of the P Per manentmagneten 12 and the induction B S of the signal current I instead. Thus the total induction B is the same
B = BP + BS
B = B P + B S
Der Betrag des daraus resultierenden Vektors der Gesamtinduk
tion B lautet daher in skalarer Schreibweise:
The amount of the resulting vector of the total induction B is therefore in scalar notation:
wobei mit α der Zwischenwinkel bezeichnet wird. Für die Feld
energie W im Inneren des Permanentmagneten 12 ergibt sich so
mit
where α is the intermediate angle. For the field energy W inside the permanent magnet 12 results with
W = VB2/µ,
W = VB 2 / µ,
wobei mit V das Volumen des Permanentmagneten 12 und mit µ
die Permeabilität bezeichnet wird. Die Feldenergie ist win
kelabhängig aufgrund der Winkelabhängigkeit der Gesamtinduk
tion B. Die Feldenergie des äußeren Feldes (BS) bleibt bei
Änderungen des Zwischenwinkels α näherungsweise konstant. So
mit ergibt sich das Drehmoment M zu
where V is the volume of the permanent magnet 12 and µ is the permeability. The field energy is angle-dependent due to the angle dependence of the total induction B. The field energy of the external field (B S ) remains approximately constant when the intermediate angle α changes. So with the torque M results
M = dW/dα = (V/µ) BP BS sin (α).
M = dW / dα = (V / µ) B P B S sin (α).
Das Drehmoment M ist dabei maximal, wenn - wie in Fig. 3 ge zeigt - der Vektor der Induktion BS senkrecht zum Vektor der Induktion BP verläuft.The torque M is maximum if - as shown in FIG. 3 - the vector of the induction B S is perpendicular to the vector of the induction B P.
Somit ist im Rahmen der vereinfachenden Annahmen das Drehmo ment M proportional der Induktion BS des Signalstromes und damit proportional zum Signalstrom I selbst. Überlagert wird dieser durch eine (unterstellte) Sättigungsmagnetisierung des Permanentmagneten 12, 12' erreichte lineare Effekt von der Anziehungskraft auf ein ferromagnetisches, nicht gesättigtes Joch, also einer Kraft die proportional zum Quadrat des Sig nalstromes I ist. Je nach Sättigungszustand des Permanentmag neten 12, 12' überwiegt die lineare oder die quadratische Kraftkomponente, was als Hinweis darauf zu verstehen ist, den Permanentmagneten 12, 12' möglichst ganz aus hartmagnetischen Werkstoff herzustellen. Das heißt aus einem Werkstoff mit ho her Sättigungsmagnetisierung und hohem Koerzitivfeld. Thus, within the framework of the simplifying assumptions, the torque M is proportional to the induction B S of the signal current and thus proportional to the signal current I itself. This is superimposed by a (assumed) saturation magnetization of the permanent magnet 12 , 12 'linear effect of the attractive force on a ferromagnetic effect , unsaturated yoke, i.e. a force that is proportional to the square of the signal current I. Depending on the state of saturation of the permanent magnet 12 , 12 ', the linear or the square force component predominates, which is to be understood as an indication of making the permanent magnet 12 , 12 ' as much as possible from hard magnetic material. That means from a material with high saturation magnetization and a high coercive field.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3a liegt dabei der Drehmo mentvektor parallel zum Plattenrand, so dass das Biegemoment auch die tieffrequente erste Modalform der Biegeschwingung unterstützt.In the embodiment according to FIG. 3a, the torque vector lies parallel to the edge of the plate, so that the bending moment also supports the low-frequency first modal form of the bending vibration.
Die Längsachse des Permanentmagneten 12' kann auch wie in Fig. 3b angedeutet parallel zum Rand ausgerichtet werden. Dann wird der Drehmomentvektor zum Zentrum der Klangplatte 1 hinzeigen, wobei das Biegemoment die Tendenz haben wird, den Plattenrand zu krümmen. Diese Tendenz spricht vorzugsweise die höherfrequenten Biegeschwingungsmoden an. Bei dieser Aus führungsform braucht der Polkern 14 nicht soweit in die Ab strahlfläche der Klangplatte 1 hineinzuragen wie dies bei spielsweise bei der Ausführungsform nach Fig. 3a der Fall ist.The longitudinal axis of the permanent magnet 12 'can also be aligned parallel to the edge, as indicated in FIG. 3b. Then the torque vector will point towards the center of the sound plate 1 , the bending moment tending to bend the edge of the plate. This tendency preferably addresses the higher frequency bending vibration modes. In this embodiment, the pole core 14 does not need to protrude as far into the beam surface from the sound plate 1 as is the case with the embodiment according to FIG. 3a.
Durch Verjüngen des Querschnitts insbesondere senkrecht zur Klangplatte 1 der beiden Schenkel des Polkerns 14 und durch weitgehendes Weglassen der elastischen Polster (Federelemente 25) und durch extreme Abflachung der Magnetspule 13 und der zangenartigen Schenkel des Polkerns 14 kann wie in Fig. 3c gezeigt eine betont flache Bauweise des elektromagnetischen Antriebssystem mit einem Rand parallel ausgerichteten Elekt romagneten wie in Fig. 3b gezeigt erzielt werden.By tapering the cross-section, in particular perpendicular to the sound plate 1 of the two legs of the pole core 14 and largely omitting the elastic pads (spring elements 25 ) and by extremely flattening the magnet coil 13 and the pliers-like legs of the pole core 14 , a markedly flat surface can be shown, as shown in FIG. 3c Construction of the electromagnetic drive system can be achieved with an edge parallel aligned electromagnets as shown in Fig. 3b.
Die gezeigten Biegemomententreiber werden dabei bevorzugt in einem von einer Kante der Klangplatte 1 sich in Richtung der Mitte der Klangplatte 1 hin erstreckenden Randbereich plat ziert, wobei der Randbereich in Richtung der Plattenmitte ungefähr gleich der Dicke der Klangplatte 1 ist. The bending moment drivers shown are preferably placed in an edge region extending from an edge of the sound plate 1 in the direction of the center of the sound plate 1 , the edge region in the direction of the plate center being approximately equal to the thickness of the sound plate 1 .
11
Klangplatte
sound board
22
Berandungsfläche
Boundary surface
33
Randzone
border zone
44
Abstrahlflächen
radiating
55
Schwingspule
voice coil
66
Multiresonanzplattenlautsprecher
Multi soundboard speaker
77
Permanentmagnet
permanent magnet
88th
Südpol
South Pole
99
Nordpol
North Pole
1111
Schwingspalt
vibration gap
1212
, .
1212
' Permanentmagnet
'' Permanent magnet
1313
Magnetspule
solenoid
1414
Polkern
pole core
1515
Magnetischer Gleichfeldvektor
Magnetic constant field vector
1616
Magnetischer Wechselfeldvektor
Magnetic alternating field vector
1717
Joch
yoke
1818
eingelagertes Joch
embedded yoke
2525
Polster
d1 pad
d 1
, d2 , d 2
Jochlänge
yoke length
Claims (15)
eine Schwingspule (5), die entlang der Berandungsfläche (2) um die Klangplatte (1) herumgewickelt ist, so dass die Schwingspulenachse parallel zur Plattennormalen ist und
ein Permanentmagnetsystem (7), das in geringem Abstand von der Berandungsfläche (2) der Klangplatte (1) angeordnet ist und ein die Schwingspule (5) durchsetzendes Magnetfeld erzeugt, welche in Abhängigkeit vom Ort längs des Umfangs der Schwingspule (5) unterschiedliche Stärke und/oder Richtung hat derart,
dass durch einen in der Schwingspule (5) fließenden Sig nalstrom in den polnahen Bereichen der Schwingspule (5) ein oder mehrere gegensinnige Kräftepaare entstehen, deren in der Plattenebene liegende Vektoren senkrecht zum Plattenrand ste hen, wobei jeweils eine Kraft zum Platteninneren und eine aus der Klangplatte (1) heraus weist, so dass über einen dem Ab stand zugehöriger Magnetpole des Permanentmagnetsystems (7) entsprechenden Hebelarm jeweils ein Biegemoment auf die Klangplatte (1) eingeprägt wird.1. Electrodynamic bending moment driver for a sound plate ( 1 ) having plate loudspeaker ( 6 ), characterized by
a voice coil ( 5 ) which is wound along the boundary surface ( 2 ) around the sound plate ( 1 ), so that the voice coil axis is parallel to the plate normal and
a permanent magnet system ( 7 ) which is arranged at a short distance from the boundary surface ( 2 ) of the sound plate ( 1 ) and which generates a magnetic field which penetrates the voice coil ( 5 ) and which, depending on the location along the circumference of the voice coil ( 5 ), have different strengths and / or direction has such
that in the voice coil ( 5 ) flowing sig nal current in the regions near the pole of the voice coil ( 5 ) one or more opposing pairs of forces arise, the vectors lying in the plane of the plate are perpendicular to the plate edge, with a force to the inside of the plate and one from the Sound plate ( 1 ) points out, so that a bending moment is impressed on the sound plate ( 1 ) by means of a lever arm corresponding to the position of the magnetic poles of the permanent magnet system ( 7 ).
ein weichmagnetisches Joch (18) mit einer auf den Abstand der einzelnen Permanentmagneten (7) abgestimmten Länge auf der den Permanentmagneten (7) abgewandten Seite der Schwing spule (5) in die Klangplatte (1) eingelassen ist,
so dass der magnetische Fluss des außerhalb der Schwing spule (5) befindlichen Permanentmagnetsystems (7) über das innerhalb der Schwingspule (5) liegende Joch (18) geschlossen wird.8. bending moment driver according to claim 6 or 7, characterized in that
a soft magnetic yoke ( 18 ) with a length matched to the distance between the individual permanent magnets ( 7 ) is let into the sound plate ( 1 ) on the side of the voice coil ( 5 ) facing away from the permanent magnet ( 7 ),
so that the magnetic flux of the outside is of the voice coil permanent magnet system (7) located (5) via the lying within the voice coil (5), yoke (18) closed.
ein Elektromagnetsystem (13, 14), das einen Polkern (14), eine von einem Signalstrom durchflossene, um den Polkern (14) gewickelte, feststehende Spule (13) und
einen momentenaufnehmenden, in die Klangplatte (1) einge lassenen und mit der Klangplatte (1) fest verbundenen, sepa raten Permanentmagneten (12, 12') aufweist, wobei
der Polkern (14) zangenartig den Rand der Klangplatte (1) umfasst derart, dass die Normalen der Polaustrittsflächen pa rallel zur Plattennormalen stehen und zwischen den Polaus trittsflächen ein im wesentlichen homogenes magnetisches Feld auftritt.9. Bending moment driver for a sound plate on a plate loudspeaker, characterized by
an electromagnet system ( 13 , 14 ) comprising a pole core ( 14 ), a fixed coil ( 13 ) through which a signal current flows and wound around the pole core ( 14 ) and
a torque receiving, comprising wherein in the sounding plate (1) embedded and rigidly connected to the sounding plate (1), sepa rates permanent magnets (12, 12 ')
the pole core ( 14 ) like pliers encompasses the edge of the sound plate ( 1 ) in such a way that the normals of the pole exit surfaces are parallel to the plate normal and an essentially homogeneous magnetic field occurs between the pole exit surfaces.
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