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Die vorliegende Erfindung betrifft einen planardynamischen Schallwandler.
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Planardynamische Schallwandler werden auch als planarmagnetisch, orthodynamisch, isodynamisch oder magnetostatische Wandler bezeichnet. Der planardynamische Wandler gehört zu den dynamischen, elektromagnetischen Schallwandlern. Ein planardynamischer Schallwandler weist eine flächige mehrpolige Magnetanordnung, eine Membran und eine zweite gespiegelte mehrpolige Magnetanordnung auf. Die mehrpolige Magnetanordnung kann parallele Magnetstäbe mit Zwischenräumen dazwischen vorsehen. Die Magnetisierung der Magnetstäbe kann in der Richtung der kurzen Dimension erfolgen. Die beiden Magnetanordnungen stoßen sich ab, was zur Folge hat, dass sie in einer entsprechend ausgestalteten Konstruktion zusammengefügt sein sollten. Somit entstehen streifenförmige Magnetfelder, wobei die Magnetisierungsrichtung alternierend verläuft und insbesondere in Richtung des kurzen Maßes der Streifen.
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Die Membran zwischen den beiden Magnetanordnungen ist eine flache Membran, welche aus einer dünnen Kunststofffolie oder einer Polyesterfolie besteht. Auf der Membran sind elektrische Leiter vorgesehen. Die elektrischen Leiter können beispielsweise in Form eines dünnen Drahtes oder einer aufgedampften Leiterbahn ausgestaltet sein. Die Position und die Richtung der elektrischen Leiter ist an die magnetischen Pole der beiden Magnetanordnungen ausgerichtet. Die Leiter können mäanderförmig ausgestaltet sein.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines planardynamischen Wandlers gemäß dem Stand der Technik. Der planardynamische Wandler 100 weist eine schwingfähige Membran 110 mit elektrischen Leiterbahnen 130 auf. Die elektrischen Leiterbahnen 130 können mäanderförmig ausgestaltet sein. Die Membran 110 kann als Membranfolie ausgestaltet sein. Der Wandler 100 weist ferner eine erste und zweite Magnetanordnung 120, 140 auf, wobei die erste Magnetanordnung 120 oberhalb der Membran 110 und die zweite Magnetanordnung 140 unterhalb der Membran 110 vorgesehen ist. Die erste Membrananordnung 120 weist eine Mehrzahl von Magnetstäben 121–122 auf. Die Magnetstäbe 121–122 weisen erste und zweite Magnetstäbe 121, 122 auf, welche sich abwechseln und jeweils eine unterschiedliche Magnetisierungsrichtung aufweisen. Entsprechendes gilt für die Magnetstäbe 141, 142 der zweiten Magnetanordnung 140.
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In 1 sind magnetische Feldlinien FL sowie eine auf die Membran 110 resultierende Kraft 101 dargestellt.
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2A zeigt eine Draufsicht auf einen planardynamischen Wandler gemäß dem Stand der Technik. Der planardynamische Wandler 100 weist eine Membran 110 mit einem Membranrand 111 und einer beweglichen Schwingfläche 112 auf. Der planardynamische Wandler 100 weist ferner eine Mehrzahl von ersten und zweiten Magnetstäben 121, 122 der ersten Magnetanordnung 120 sowie erste und zweite Magnetstäbe 141, 142 der zweiten Magnetanordnung 140 auf. In der Draufsicht von 2A ist die zweite Magnetanordnung 140 nicht zu sehen. Auf der Membran 110 ist eine mäanderförmige Leiterbahn 130 mit einem positiven Anschluss 131 und einem negativen Anschluss 132 vorgesehen. Die Leiterbahn 130 ist in 2A gestrichelt dargestellt. In der Draufsicht von 2A sind die ersten und zweiten Magnetstäbe 121, 122 der ersten Magnetanordnung 120 oberhalb der Membran 110 vorgesehen.
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Die Membran 110 weist einen beweglichen Bereich 112 und einen fixierten Bereich 111 auf, welcher dazu dient, die Membran 110 an einem Chassis eines Wandlers zu befestigen. Die Magnetstäbe sind in dem beweglichen Bereich 112 der Membran 110 vorgesehen. An den jeweiligen Enden der Magnetstäbe 120 sowie an den Randbereichen kann ein Streufeld 200 entstehen. Die Erfindung betrifft den Gedanken, dass im Bereich des Streufeldes 200 keine lineare Schallwandlung möglich ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen planardynamischen Schallwandler vorzusehen, welcher eine verbesserte Magnetanordnung aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen planardynamischen Schallwandler nach Anspruch 1 gelöst.
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Somit wird ein planardynamischer Schallwandler mit einer Membran und einem planaren Magnetsystem vorgesehen. Die Membran weist einen Randbereich und eine Schwingfläche bzw. einen schwingfähigen Abschnitt auf. Die Schwingfläche bzw. der schwingfähige Abschnitt weist mindestens eine erste Ausdehnung auf. Das planare Magnetsystem weist mindestens eine erste Magnetanordnung auf, welche mindestens eine zweite Ausdehnung aufweist. Die mindestens eine zweite Ausdehnung ist größer als die mindestens eine erste Ausdehnung, sodass die erste Magnetanordnung über die Schwingfläche der Membran hinausragt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das planare Magnetsystem bzw. die erste Magnetanordnung erste und zweite Magnetstäbe auf, welche wiederum eine Länge aufweisen, die der mindestens einen ersten Ausdehnung entspricht. Magnetstäbe werden oberhalb und/oder unterhalb der Membran vorgesehen und erzeugen somit ein Magnetfeld, mit welchem die Membran interagiert. Die Membran kann mindestens einen elektrischen Leiter aufweisen. Wenn die Membran beispielsweise kreisförmig ausgestaltet ist, dann weist sie eine Mehrzahl von ersten Ausdehnungen auf, welche beispielsweise wie in 2A und 2B gezeigt verlaufen können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Magnetanordnung erste und zweite Magnetstäbe auf, welche eine entgegengesetzte Magnetisierung aufweisen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines planardynamischen Wandlers gemäß dem Stand der Technik,
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2A zeigt eine Draufsicht auf einen planardynamischen Wandler gemäß dem Stand der Technik und
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2B zeigt eine schematische Draufsicht auf einen planardynamischen Schallwandler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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2B zeigt eine schematische Draufsicht auf einen planardynamischen Schallwandler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der planardynamische Schallwandler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem planardynamischen Schallwandler von 2A mit der Ausnahme, dass die Länge der Magnetstäbe derart ausgestaltet ist, dass sie in bzw. über einen fixierten Bereich 111 der Membran 110 und über den beweglichen Bereich 112 der Membran 110 hinausragen. Der planardynamische Schallwandler 100 weist eine Membran 110 mit einem festen bzw. fixierten Bereich 111 und einem beweglichen Bereich 112 auf. Mittels des festen bzw. fixierten Bereichs 111 kann die Membran 110 an einem Chassis befestigt werden. Lediglich der bewegliche Bereich 112 der Membran 110 kann schwingen. Die erste Magnetanordnung 120 weist mindestens erste und zweite Magnetstäbe 121, 122 auf. Der erste Magnetstab 121 weist eine Länge 121a und der zweite Magnetstab 122 weist eine Länge 122A auf. Die Länge der ersten und zweiten Magnetstäbe 121a, 122A ist derart ausgewählt, dass sie über den beweglichen Bereich bzw. die Schwingfläche 112 der Membran 110 hinausragen. Dabei können die Längen 121a, 122A der ersten und zweiten Magnetstäbe 121, 122 so ausgewählt sein, dass sie in den festen bzw. fixierten Bereich 111 der Membran 110 ragen bzw. diesen zumindest teilweise überdecken. Die Membran 110 kann kreisförmig ausgestaltet sein. Alternativ dazu ist jedoch auch eine andere Membranform möglich.
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Dies hat den Vorteil, kein störendes magnetisches Streufeld 200 wie in 2A in dem beweglichen Bereich 112 der Membran 110 vorgesehen ist. Der Streufluss wirkt sich gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich auf den fixierten Bereich 111 der Membran 110 auf, welcher jedoch nicht schwimmt und somit nicht relativ durch den Streufluss beeinflusst werden kann.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist somit die Ausdehnung der Magnetstäbe 121, 122 bzw. der Magnetanordnung 120, 140 größer als die Ausdehnung der Schwingfläche der Membran 110. Dies hat den Vorteil, dass eine große Fläche zur Schallwandlung bereitgestellt werden kann, bei der eine lineare Antriebskraft vorhanden ist.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird somit ein Planarmagnetsystem vorgesehen, welches sich bis bzw. über den Randbereich der Membran bzw. der Schwingfläche der Membran vorgesehen ist. Damit kann erreicht werden, dass die Schwingfläche der Membran sich in einem gleichförmigen Magnetfeld befindet und das magnetische Streufeld lediglich in den Randbereichen des Wandlers auftritt, welche nicht relevant für die Schallwandlung sind.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird somit das magnetische Streufeld nach außen, d. h. entfernt von der schwingfähigen Fläche der Membran vorgesehen. Damit kann ein im Wesentlichen homogenes Magnetfeld zumindest in denjenigen Bereichen der Membran vorgesehen sein, welche schwingfähig sind. Somit lässt sich ein im Wesentlichen linearer Membranantrieb realisieren.
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Die Ausgestaltung der Magnetanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat zwar zur Folge, dass mehr Material benötigt wird. Andererseits wird ein qualitativ hochwertiger Schallwandler vorgesehen.
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Der planardynamische Schallwandler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann in einem Hörer, einem Mikrofon oder in einem Lautsprecher implementiert werden.
