DE102012008135A1 - Magnetic drive device for transducer, has housing frame for magnetic materials, where magnetic air gap is provided between magnetic materials, and electrically conductive membrane is swingably arranged between magnetic materials - Google Patents

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    • H04R9/04—Construction, mounting, or centering of coil
    • H04R9/046—Construction
    • H04R9/047—Construction in which the windings of the moving coil lay in the same plane
    • H04R9/048—Construction in which the windings of the moving coil lay in the same plane of the ribbon type

Abstract

The magnetic drive device (1) has a housing frame (4) for the magnetic materials (2) with oppositely arranged polarity, where a magnetic air gap (7) is provided between the magnetic materials. An electrically conductive membrane (3), particularly an aluminum tape or an electrically conductive ribbon-like composition, is swingably arranged between the magnetic materials. The housing frame is partially opened, and is provided with multiple sound outlet openings. The housing frame is formed in U-shape, where the magnetic field lines are through an acoustic main radiation axis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetantriebsvorrichtung für einen elektrodynamischen Schallwandler, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere für Dipol-Bandschallwandler. Ferner betrifft die Erfindung einen Schallwandler mit einer solchen Magnetantriebsvorrichtung.The invention relates to a magnetic drive device for an electrodynamic transducer, according to the preamble of patent claim 1, in particular for dipole band sound transducer. Furthermore, the invention relates to a sound transducer with such a magnetic drive device.

Solche Magnetantriebsvorrichtungen werden im Stand der Technik in Systemen, insbesondere in Dipol-Bandschallwandlern, welche nach dem Prinzip der Induktion elektrische Wechselspannung in Schall umwandeln, z. B. in Hi-Fi-Lautsprechern eingesetzt. Hierzu wird eine elektrisch leitfähige Membran (3), vorzugsweise ein Aluminiumband oder eine bandförmige elektrisch leitfähige Komposition, in einem möglichst starken Magnetfeld positioniert und so eingespannt, dass dieses bei Anlegen einer elektrischen Wechselspannung schwingen kann und somit Schall erzeugt. Das Magnetfeld wird gebildet durch feststehende linienförmig angeordnete Permanentmagnete, vorzugsweise Seltene Erden Magnetwerkstoffe der Neodym-Reihe und einem Gehäuserahmen (4). Dieser Gehäuserahmen (4) steht in Wirkverbindung mit den Magnetwerkstoffen (2), wobei dieser zwei Aufgaben erfüllt. Die eine Aufgabe ist es die Magnete zu Fixieren und auf Position zu halten, die zweite Aufgabe besteht darin, magnetische Feldlinien (9) zu leiten und dort hin zu lenken und konzentrieren, wo die Membran (7) positioniert ist. Um ein möglichst starkes Magnetfeld zu erzielen werden die Magnetwerkstoffe (2) von einen U-förmigen Gehäuserahmen umschlossen, wobei die Schenkel des U-förmigen Gehäuserahmen (4) als Befestigung für die Magnetwerkstoffe (2) dienen und der Steg des U-förmigen Gehäuserahmen (4) die Aufgabe hat einen magnetischen Feldrückschluss zu bilden. Um einen Dipol zu erhalten muss dieser Steg partiell geöffnet werden um den Schall durchzulassen. Dipol-Schallwandler besitzen zwei Hauptabstrahlachsen (5) die Schallwellen sowohl nach vorne, als auch nach hinten, gerichtet abgeben. Die nach hinten heraus gerichteten Schallwellen dienen unter anderem der Steigerung der abgegebenen Schall-Energie und des räumlichen Hörempfindens. Quelle: 1. Thomas Görne: Tontechnik. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, Leipzig, 2006, ISBN 3-446-40198-9 . 2. Wolfgang-Josef Tenbusch: Grundlagen der Lautsprecher. 1. Auflage, Michael E. Brieden Verlag, Oberhausen, 1989, ISBN 3-980-18510-9 Such magnetic drive devices are in the prior art in systems, especially in dipole band sound transducers, which convert according to the principle of induction electrical AC voltage in sound, z. B. used in hi-fi speakers. For this purpose, an electrically conductive membrane ( 3 ), preferably an aluminum strip or a band-shaped electrically conductive composition, positioned in a strong magnetic field as possible and clamped so that this can oscillate when applying an electrical alternating voltage and thus generates sound. The magnetic field is formed by fixed linearly arranged permanent magnets, preferably rare earth magnet materials of the neodymium series and a housing frame ( 4 ). This case frame ( 4 ) is in operative connection with the magnetic materials ( 2 ), which fulfills two tasks. The one task is to fix the magnets and keep them in position, the second task is magnetic field lines ( 9 ) and to direct and concentrate where the membrane ( 7 ) is positioned. In order to achieve the strongest possible magnetic field, the magnetic materials ( 2 ) enclosed by a U-shaped housing frame, wherein the legs of the U-shaped housing frame ( 4 ) as a fastening for the magnetic materials ( 2 ) and the web of the U-shaped housing frame ( 4 ) has the task to form a magnetic field conclusion. In order to get a dipole this bridge has to be partially opened to let the sound through. Dipole transducers have two main emission axes ( 5 ) deliver the sound waves both forward and backward, directed. Among other things, the sound waves directed outwards serve to increase the emitted sound energy and the spatial sense of hearing. Source: 1. Thomas Görne: sound engineering. 1st edition, Carl Hanser Verlag, Leipzig, 2006, ISBN 3-446-40198-9 , Second Wolfgang-Josef Tenbusch: Basics of speakers. 1st edition, Michael E. Brieden Verlag, Oberhausen, 1989, ISBN 3-980-18510-9

Bei bekannten konstruierten Magnetantriebsvorrichtungen (1) für Dipol-Bandschallwandler dient der Gehäuserahmen (4) eher als Halterahmen für Magnetwerkstoffe (2). Um diese zu fixieren wird der Gehäuserahmen (4) dementsprechend von seinem Querschnittsmaterial sehr klein bzw. für diesen Zweck ausreichend dimensioniert ausgeführt. Durch diesen Umstand gerät der Gehäuserahmen (4) schnell in magnetische Sättigung, hinzu kommt noch das dieser U-förmig ausgebildet ist und die magnetischen Feldlinien (9) durch die akustische Hauptabstrahlachse (5) verlaufen. Somit liegt der Steg des U-förmigen-Gehäuserahmens (4), immer vor der gesamten Membranfläche in einer der beiden Hauptabstrahlachsen (5). Wird hier die hintere Abstrahlachse verwendet, steht dieser Steg der Schallabgabe komplett im weg. Um einen Dipol zu erhalten muss der Steg des U-förmigen Gehäuserahmens (4) partiell geöffnet werden um den Schall durchzulassen, was die Material-Querschnittsfläche stark reduziert. Somit wird auch der magnetische Feldrückschluss durch das fehlende Material stark geschwächt, wodurch die magnetische Antriebsenergie im Luftspalt (7) der Membran (3) sinkt. Insbesondere hat die Stärke der magnetischen Energie im Luftspalt (7) entscheidende Einflüsse auf folgende Eigenschaften:

  • – impulsgetreue Schallwiedergabe.
  • – maximal zu erreichende Lautstärke.
  • – Zeiteinheit in der die maximale Lautstärke erreicht wird.
  • – Höhe der zugeführten elektrischen Leistung.
  • – Mengengewicht der eingesetzten Magnetwerkstoffe.
In known constructed magnetic drive devices ( 1 ) for dipole tape transducers, the housing frame ( 4 ) rather than holding frames for magnetic materials ( 2 ). In order to fix this, the frame is ( 4 ) Accordingly, of its cross-sectional material is very small or designed sufficiently dimensioned for this purpose. Due to this circumstance, the housing frame ( 4 ) quickly into magnetic saturation, in addition to this is this U-shaped and the magnetic field lines ( 9 ) through the main acoustic emission axis ( 5 ). Thus, the web of the U-shaped housing frame ( 4 ), always in front of the entire membrane surface in one of the two main emission axes ( 5 ). If the rear emission axis is used here, this web of the sound output is completely in the way. In order to obtain a dipole, the web of the U-shaped housing frame ( 4 ) are partially opened to let through the sound, which greatly reduces the material cross-sectional area. Thus, the magnetic field feedback is greatly weakened by the missing material, whereby the magnetic drive energy in the air gap ( 7 ) of the membrane ( 3 ) sinks. In particular, the strength of the magnetic energy in the air gap ( 7 ) decisive influences on the following properties:
  • - impulsive sound reproduction.
  • - maximum volume to be reached.
  • - Time unit in which the maximum volume is reached.
  • - amount of electrical power supplied.
  • - Quantity weight of the magnetic materials used.

Zu erwähnen sei noch, dass durch die einseitige partielle Öffnung des Gehäuserahmens (4) eine geometrische, sowie magnetische Asymmetrie entsteht, dies führt zu einer unsymmetrischen Schallverteilung zwischen den nach vorne und nach hinten gerichteten Schallwellen. Dies wiederum verringert die Schallenergie und provoziert Schallreflektionen innerhalb des Schallwandlers. Dies wiederum verringert die abgegebenen Schall-Energie und das räumliche Hörempfinden.It should also be mentioned that the one-sided partial opening of the housing frame ( 4 ) a geometric and magnetic asymmetry arises, this leads to an asymmetrical sound distribution between the forward and backward sound waves. This in turn reduces the sound energy and provokes sound reflections within the transducer. This in turn reduces the emitted sound energy and the spatial hearing.

Die Aufgabe der Erfindung lag nun darin begründet, eine Magnetantriebsvorrichtung für einen Dipol-Bandschallwandler mit einem geometrisch und akustisch optimiertem Gehäuserahmen (4) zu konstruieren, welcher die magnetische Flussdichte im Luftspalt (7) steigert und die Schallabgabe in den beiden Hauptabstrahlachsen (5) nach vorne und nach hinten heraus 100% symmetrisch verteilt. Weitere Ziele der Erfindung sind, dass die oben genannten Eigenschaften positiv beeinflusst werden.The object of the invention was based on a magnetic drive device for a dipole band-noise transducer with a geometrically and acoustically optimized housing frame (US Pat. 4 ), which determines the magnetic flux density in the air gap ( 7 ) and the sound emission in the two main emission axes ( 5 ) spread out 100% symmetrically forward and backward. Further objects of the invention are that the above-mentioned properties are positively influenced.

Der magnetische Feldrückfluss erfolgt nicht durch die akustische Hauptabstrahlachse (5), sondern wird unter und über dieser hinweg geführt. Dies geschieht über die beiden horizontal verlaufenden Querriegel (8) des Gehäuserahmens (4). Die Lage dieser befindet sich unterhalb und oberhalb der Membrane (3). Somit entsteht ein offener Gehäuserahmen (4) in den beiden Haubtabstrahlachsen (5) somit entfällt die partielle Öffnung des Gehäuserahmens (4). Des Weiteren wird der Gehäuserahmen (4) absolut symmetrisch konstruiert und die Magnetwerkstoffe (2) so platziert, dass diese so im Zentrum des Gehäuserahmens (4) angeordnet sind und zusammen mit der Membrane (3) eine Ebene bilden. Somit entsteht ein absolut symmetrischer Aufbau von innen nach außen, beginnend im Zentrum mit der Membrane (3), diese wird von den Magnetwerkstoffen (2) umgeben und diese werden wiederum vom Gehäuserahmen (4) umschlossen. Weiterhin wird die Material-Querschnittsfläche des Gehäuserahmens (4) so groß gewählt dass dieser nicht in magnetische Sättigung gerät und eine maximale magnetische Flussdichte (Energie) im Luftspalt (7) erzeugt wird.The magnetic field return does not occur through the main acoustic emission axis ( 5 ), but is led under and over this. This is done via the two horizontal crossbars ( 8th ) of the housing frame ( 4 ). The location of this is below and above the membrane ( 3 ). This creates an open housing frame ( 4 ) in the two Haubtabstrahlachsen ( 5 ) thus eliminates the partial opening of the housing frame ( 4 ). Furthermore, the housing frame ( 4 ) constructed absolutely symmetrical and the magnetic materials ( 2 ) are placed so that they are in the center of the housing frame ( 4 ) are arranged and together with the membrane ( 3 ) form a plane. This creates an absolutely symmetrical structure from inside to outside, starting in the center with the membrane ( 3 ), this is determined by the magnetic materials ( 2 ) and these in turn are surrounded by the frame ( 4 ) enclosed. Furthermore, the material cross-sectional area of the housing frame ( 4 ) so large that it does not get into magnetic saturation and a maximum magnetic flux density (energy) in the air gap ( 7 ) is produced.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im Ergebnis darin, dass die eingangs erwähnten Nachteile vermieden werden und die oben genannten Eigenschaften positiv beeinflusst werden. Insbesondere die impulsgetreue Wiedergabe von Toninformationen und das räumliche Hörempfinden angehoben wird sowie Schallreflektionen innerhalb des Schallwandlers verringert werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt in der gesteigerten Energie des Magnetfeldes im Luftspalt (7), hierdurch erhält die Membrane (3) eine höhere Antriebskraft und kann somit einen höheren Schalldruck erzeugen, dies bedeutet im Umkehrschluss dass das eingesetzte sehr teure Seltene Erden Magnetmaterial reduziert werden kann und der Schallwandler dadurch kostengünstiger produziert werden kann.The advantages achieved by the invention consist in the result that the disadvantages mentioned above are avoided and the above properties are positively influenced. In particular, the impulsive reproduction of sound information and the spatial hearing is raised and sound reflections are reduced within the transducer. Another significant advantage lies in the increased energy of the magnetic field in the air gap ( 7 ), this gives the membrane ( 3 ) a higher driving force and thus can produce a higher sound pressure, this means in turn that the used very expensive rare earth magnetic material can be reduced and the transducer can be produced thereby cheaper.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Magnetantriebsvorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt:An embodiment of the magnetic drive device according to the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below. The drawing shows:

1 in schematischer Darstellung den Aufbau einer im Stand der Technik bekannten Magnetantriebsvorrichtung in der Draufsicht, im Schnitt. 1 in a schematic representation of the structure of a known in the prior art magnetic drive device in plan view, in section.

2 in schematischer Darstellung den Aufbau einer im Stand der Technik bekannten Magnetantriebsvorrichtung in der Rückansicht. 2 in a schematic representation of the structure of a known in the prior art magnetic drive device in the rear view.

3 in schematischer Darstellung den Aufbau der erfindungsgemäßen Magnetantriebsvorrichtung in der Draufsicht im Schnitt. 3 in a schematic representation of the structure of the magnetic drive device according to the invention in plan view in section.

4 in schematischer Darstellung den Aufbau der erfindungsgemäßen Magnetantriebsvorrichtung in der Vorderansicht bzw. in der Rückansicht, da dieser symmetrisch aufgebaut ist. 4 in a schematic representation of the structure of the magnetic drive device according to the invention in the front view and in the rear view, since this is constructed symmetrically.

5 Darstellung des Aufbau der erfindungsgemäßen Magnetantriebsvorrichtung in der perspektivischen Ansicht. 5 Representation of the structure of the magnetic drive device according to the invention in the perspective view.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
MagnetantriebsvorrichtungMagnetic drive device
22
MagnetwerkstoffeMagnetic Materials
33
Membranmembrane
44
Gehäuserahmenhousing frame
55
Hauptabstrahlachsemain axis of radiation
66
SchallaustrittsöffnungenSound outlets
77
Luftspaltair gap
88th
Querriegel (Bestandteil von 4)Crossbar (part of 4 )
99
Magnetische FeldlinienMagnetic field lines

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Thomas Görne: Tontechnik. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, Leipzig, 2006, ISBN 3-446-40198-9 [0002] Thomas Görne: sound engineering. 1st edition, Carl Hanser Verlag, Leipzig, 2006, ISBN 3-446-40198-9 [0002]
  • Wolfgang-Josef Tenbusch: Grundlagen der Lautsprecher. 1. Auflage, Michael E. Brieden Verlag, Oberhausen, 1989, ISBN 3-980-18510-9 [0002] Wolfgang-Josef Tenbusch: Basics of speakers. 1st edition, Michael E. Brieden Verlag, Oberhausen, 1989, ISBN 3-980-18510-9 [0002]

Claims (4)

Magnetantriebsvorrichtung (1) für elektromagnetische Dipol-Bandschallwandler, bestehend aus einem Gehäuserahmen (4) für Magnetwerkstoffe (2) mit entgegengesetzt angeordneter Polarität, mit einem magnetisierten Luftspalt, (7) einer elektrisch leitfähigen Membran (3), bei der im Wesentlichen ein Aluminiumband oder eine elektrisch leitfähige bandförmige Komposition schwingfähig angeordnet ist. Der Gehäuserahmen (4) ist partiell geöffnet und weist mehrere Schallaustrittsöffnungen (6) auf. Der Magnetantriebsvorrichtung (1) ist es zu eigen, dass der Gehäuserahmen (4) im Wesentlichen U-Förmig ausgebildet ist und magnetische Feldlinien durch die akustische Hauptabstrahlachse (5) lenkt, um einen magnetischen Feldrückschluss herzustellen und damit die magnetische Feldstärke im Luftspalt (7) zu steigern. Eine Magnetantriebsvorrichtung (1) mit einem geometrisch optimierten Gehäuserahmen (4) zur Erzeugung energiereicher Magnetfelder im Luftspalt (7) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserahmen (4) zusammen mit der im Zentrum liegenden Membran (3) und den Magnetwerkstoffen (2) in der gleichen Ebene liegt und die Magnetwerkstoffe (2) komplett vom Gehäuserahmen (4) symmetrisch umschlossen werden.Magnetic drive device ( 1 ) for electromagnetic dipole tape transducers, consisting of a housing frame ( 4 ) for magnetic materials ( 2 ) of opposite polarity, with a magnetized air gap, ( 7 ) of an electrically conductive membrane ( 3 ), in which substantially an aluminum strip or an electrically conductive band-shaped composition is arranged vibrationally. The case frame ( 4 ) is partially open and has several sound outlet openings ( 6 ) on. The magnetic drive device ( 1 ), it is inherent that the housing frame ( 4 ) is formed substantially U-shaped and magnetic field lines through the main acoustic emission axis ( 5 ) in order to produce a magnetic field conclusion and thus the magnetic field strength in the air gap ( 7 ) to increase. A magnetic drive device ( 1 ) with a geometrically optimized housing frame ( 4 ) for generating high-energy magnetic fields in the air gap ( 7 ) is characterized in that the housing frame ( 4 ) together with the membrane in the center ( 3 ) and the magnetic materials ( 2 ) lies in the same plane and the magnetic materials ( 2 ) completely from the rack ( 4 ) are enclosed symmetrically. Magnetantriebsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Feldrückschluss nicht durch die akustische Hauptabstrahlachse (5) verläuft, sondern horizontal über und unter dieser mittels der beiden Querriegel (8) des Gehäuserahmens (4) geführt wird.Magnetic drive device according to the preceding claim, characterized in that the magnetic field non-return by the main acoustic emission axis ( 5 ) but horizontally above and below this by means of the two crossbars ( 8th ) of the housing frame ( 4 ) to be led. Magnetantriebsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserahmen (4) so viel Querschnittsmaterial aufweist, dass dieser nicht in magnetische Sättigung gerät und dass eine maximale linear verteilte magnetische Flussdichte im Luftspalt (7) erzeugt wird.Magnetic drive device according to the preceding claim, characterized in that the housing frame ( 4 ) has so much cross-sectional material that it does not get into magnetic saturation and that a maximum linearly distributed magnetic flux density in the air gap ( 7 ) is produced. Schallwandler, insbesondere elektromagnetische Dipol-Bandschallwandler gekennzeichnet durch, eine Magnetantriebsvorrichtung in Bauweise nach einem der Patentansprüche von 1 bis 3.Acoustic transducer, in particular electromagnetic dipole band sound transducer characterized by a magnetic drive device in construction according to one of the claims 1 to 3.
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