DE102006013001A1

DE102006013001A1 - Elektromagnetischer Tonabnehmer für Saiteninstrumente

Info

Publication number: DE102006013001A1
Application number: DE200610013001
Authority: DE
Inventors: Peter Bell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-10-04

Abstract

Ein bekanntes Problem des einspuligen Tonabnehmers, wegen seiner klaren Hochtonwiedergabe und schnellen Ansprache bei Musikern beliebt, ist seine Anfälligkeit gegenüber elektrischen Störfeldern (z. B. Netzfrequenz), was sich durch störende Brummgeräusche bemerkbar macht. Diese werden durch den zweispuligen Tonabnehmer unterdrückt, gleichzeitig dämpft er aber auch die Hochtonwiedergabe. Zudem benötigt er bauartbedingt mehr Platz auf dem Instrument. Diese Erfindung verbindet die klanglichen und äußerlichen Eigenschaften des einspuligen Tonabnehmers mit der Rauschunterdrückung des zweispuligen Tonabnehmers. Das wird erreicht durch Phasenumkehr innerhalb einer Spule sowie die Polaritätsumkehr des halben Magnetmaterials.

Description

Bekanntermaßen bestehen elektromagnetische Tonabnehmer aus einem oder mehreren magnetischen Kernen, um die eine Wicklung aus dünnem Kupferlackdraht gelegt wird. Bewegt man eine Stahlsaite über dieser Spule, so wird durch Induktion eine Wechselspannung erzeugt, die wiederum durch einen Verstärker und einen Lautsprecher als Klang wiedergegeben wird.
Dieser Klang wird durch die Art des Magnetmaterials, die Anordnung des Magnetender Magnete, die Stärke des Kupferlackdrahtes sowie dessen Länge (Windungszahl) maßgeblich beeinflusst.
Ein bekanntes Problem solcher einspuligen Tonabnehmer (Single-Coil) besteht darin, dass die Spule als Antenne wirkt und Störsignale empfängt, z.B. die 50 Hz Netzfrequenz, und diese dann als Brummgeräusch über den Lautsprecher wiedergegeben werden, was sich auf die Musikwiedergabe äußerst störend auswirkt.
Dieses Problem wurde 1956 von Seth Lover, der für den amerikanischen Gitarrenhersteller Gibson arbeitete, durch die Erfindung des sogenannten Humbuckers gelöst.
Ein Humbucker besteht aus zwei Single-Coils, in einem Gehäuse neben- oder übereinander angeordnet oder auch an verschiedenen Stellen des Musikinstruments montiert. Die Wicklungen der Single-Coils werden gegenphasig verdrahtet, d.h. der Strom fließt einmal mit und einmal gegen den Uhrzeigersinn. Dadurch heben sich alle Signale auf, d.h. sie werden ausgelöscht. Um den vom Instrument erzeugten Ton dennoch übertragen zu können, werden in einem Tonabnehmer die Magnete umgepolt, d.h. ein Tonabnehmer hat den Südpol oben, der andere den Nordpol. Dadurch werden Signale, die über die Magnete empfangen werden, wieder in gleichphasige verwandelt.
Beide Systeme finden bis heute Verwendung.
Klanglich unterscheiden sie sich sehr deutlich voneinander.
Der Single-Coil hat gegenüber dem Humbucker eine schnellere Ansprache und eine deutlich bessere Höhenwiedergabe, vornehmlich. bedingt durch die geringere Drahtlänge (daher entsprechend weniger Eigenkapazität, die als Hochtonfilter wirkt)
Der Humbucker hat eine erheblich höhere Ausgangsleistung und bietet häufig die Möglichkeit einer Klangbeeinflussung durch Umschaltmöglichkeiten von Reihen- auf Parallelschaltung der Spulen, benötigt bauartbedingt jedoch wesentlich mehr Platz als ein Single-Coil. Dies stellt im Besonderen bei Akustikinstrumenten (z.B. Westerngitarre) ein Problem dar.
Daher, nicht zuletzt aber auch durch die niedrigeren Herstellungskosten, ist der Single-Coil immer noch sehr beliebt.
Um Single-Coils ohne störendes Brummgeräusch bauen zu können, erfand der Australier C.I.Kinman eine Rauschunterdrückungsspule, die unter der eigentlichen Tonabnehmerspule angeordnet ist ( DE 0000 197 10 736 A1 ). Dieses System filtert Störgeräusch zuverlässig aus. Durch das zusätzliche Bauteil ergeben sich aber wieder Probleme mit der Baugröße, insbesondere wenn nur wenig Platz zur Verfügung steht.
Zudem steigen die Produktionskosten und damit auch der Endpreis des Tonabnehmers.
Daraus ergibt sich folgende Problemstellung:

a. Es wird die Klangcharakteristik des Single-Coil gewünscht b. Der Tonabnehmer soll frei von Brummgeräuschen sein
c. Der Tonabnehmer soll, im Besonderen bei Verwendung an akustischen Saiteninstrumenten, möglichst klein, d.h. flach und schmal, herzustellen sein.
d. Es soll die Option einer Klangbeeinflussung direkt vom Instrument aus gegeben sein.
e. Der Aufbau des Tonabnehmers soll möglichst unkompliziert sein, um die Herstellungskosten und damit auch den Endpreis niedrig zu halten.

Mit dem in Patentanspruch 1 beschriebenen Aufbau werden die Probleme a.–c. (d) folgendermaßen gelöst:
Anzahl und Anordnung der Magnete wird beibehalten, es wird lediglich die Polung eines Teils der Magnete vertauscht.
Die Länge des Drahtes (Gesamtwicklungszahl) wird beibehalten, es wird nur ein Teil davon revers zu dem anderen Teil gewickelt.

a. Die Klangcharakteristik eines auf o.g. Art hergestellten Tonabnehmers unterscheidet sich in keiner Weise von der eines auf herkömmliche Art hergestellten Single-Coils, wenn die gleichen Materialien und die gleiche Drahtlänge verwendet werden.
b. Der eine Teil der Spule ist gegenphasig zu dem anderen Teil der Spule geschaltet, dadurch werden Störsignale, welche die Spule auffängt, wirksam eliminiert.
c. Da weder andere noch mehr Materialien verwendet werden als bei herkömmlichen Single-coils, sondern diese nur anders angeordnet werden, ändern sich weder die Abmaße noch das Aussehen des Tonabnehmers.
(d) Ein Abgriff an der Umkehrstelle der Wicklung ist möglich, technisch jedoch aufwändiger umzusetzen als die unter Patentanspruch 2 geschilderte Lösung.

Die Lösung der Problemstellung d. und e. stellt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar und wird in Patentanspruch 2 geboten:

d. Wird die Wicklung mit zwei Drähten gleichzeitig gewickelt, bietet es sich an, einen Anschlussdraht an der Verbindungsstelle der beiden Drähte anzubringen und diesen aus dem Tonabnehmer herauszuführen. Dadurch bekommt man die Möglichkeit, mittels eines Schalters zwischen Parallel- und Reihenschaltung der Wicklungsteile zu wählen. Solche Umschaltmöglichkeiten sind bekannt und beliebt. Dies hat eine erhebliche Änderung des Klanges zur Folge. Mehr als zwei Drähte/Verbindungsstellen sind natürlich möglich und erhöhen dementsprechend die Anzahl der Umschaltmöglichkeiten.
e. Wickelt man zwei Drähte gleichzeitig auf einen Spulenkörper, so wird nur die halbe Zeit benötigt, um die gleiche Gesamtwicklungszahl zu erreichen, als wenn nur mit einem Draht gewickelt wird. Bei Verwendung von mehr als zwei Drähten verkürzt sich die Wickelzeit dementsprechend. Da kein Mehraufwand an Material gegenüber dem herkömmlichen Single-Coil gegeben ist und auch keine komplizierten Zusatzteile oder Verfahren benötigt werden, die einen zusätzlichen Kostenfaktor darstellen würden, lassen sich brummfreie Tonabnehmer mit dieser Erfindung sehr effektiv und kostengünstig herstellen.

DARSTELLUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den 1 und 2 schematisch erläutert. Auf eine Darstellung von Bauteilen, die für den Inhalt der Erfindung unerheblich sind, z.B. Gehäuse, Spulenkörper, Polschrauben etc., wird aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
1 zeigt einen Tonabnehmer mit sechs Einzelmagneten. Die Positionen (a) und (e) zeigen den Spulendeckel bzw. Spulenboden. Die Magnete (b) sind den Magneten (c) gegensätzlich gepolt (z.B. (b) = Nordpol oben, (c) = Südpol oben). (f) und (g) bezeichnen den Anfang bzw. das Ende des Drahtes, (d) stellt den Umkehrpunkt dar, an dem die Wicklung ihre Richtung ändert.
2 zeigt einen Tonabnehmer mit Balkenmagneten. Die Positionen (a) und (b) zeigen den Spulendeckel bzw. Spulenboden. Der Magnet ist zweigeteilt, die Teilstücke (b) und (c) sind wie in 1 gegensätzlich gepolt. Die Wicklung ist laut Patentanspruch 2 ausgeführt. (h) bezeichnet die Stelle, an der die Drähte vor Beginn des Wickelvorganges miteinander verbunden werden, optional mit dem Anschlussdraht (i) für die Reihen-/Parallelumschaltung verbunden, (f) und (g) stellen die herausgeführten Enden des Drahtes dar.

Claims

Elektromagnetischer Tonabnehmer für Saiteninstrumente mit Stahlsaiten (z.B. E-Gitarre, Western-Gitarre), mechanisch aufgebaut als Einspulen-Tonabnehmer (bekannt als single-coil), dadurch gekennzeichnet, dass a) die Wicklung des Tonabnehmers aufgeteilt ist in mehrere Wicklungsabschnitte, vorzugsweise in zwei Abschnitte gleicher Größe, wobei der eine mit dem Uhrzeigersinn, der andere dem Uhrzeigersinn entgegen gewickelt ist. b) bei Verwendung von Einzelmagneten eine Anzahl Magnete, vorzugsweise die halbe Anzahl, der anderen Anzahl Magnete gegensätzlich gepolt eingebaut wird, bei Verwendung eines durchgehenden Stabmagneten dieser geteilt bzw. durch entsprechend kleinere Magnete ersetzt wird, die dann gegensätzlich gepolt zusammengefügt werden
Elektromagnetischer Tonabnehmer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung des Tonabnehmers mit mehreren, vorzugsweise zweien, parallel zueinander geführten Drähten, hergestellt wird, deren Anfänge geeignet (z.B. durch Löten) miteinander, und, falls gewünscht auch noch mit einem zusätzlichen Draht, der als Anschluss aus der Spule herausgeführt wird, verbunden sind.