DE102015120637A1

DE102015120637A1 - Elektrodynamischer Schallwandler

Info

Publication number: DE102015120637A1
Application number: DE102015120637.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Kuhr; Kornelia Kaddig; Maik Schäfer
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sonova Consumer Hearing GmbH
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-14
Also published as: CN108293160B; US10721567B2; US20180332401A1; EP3381199A1; CN108293160A; EP3381199B1; WO2017089401A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrodynamischer Schallwandler mit einem Chassis (130), einer Membran (110) mit einem Loch (150) in der Mitte der Membran (110), einer Schwingspule (120), einem Magnetsystem (140) und einem Resonator (200) vorgesehen, welcher in dem Loch (150) in der Mitte der Membran angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Schallwandler.
US 8,731,231 B2 zeigt einen elektrodynamischen Schallwandler. Der dynamische Schallwandler weist ein Chassis, eine Membran mit zwei Sicken, eine Schwingspule sowie ein Magnetsystem auf. Die Membran weist ein Loch in der Mitte auf.
Bei der Verwendung von Kopfhörern kann sich zwischen dem schallabstrahlenden elektroakustischen Wiedergabewandler und einer Kopfebene eine stehende Welle entstehen. Die Frequenz dieser stehenden Welle hängt von dem Abstand zwischen dem elektroakustischen Wiedergabewandler und der Kopfebene ab. Die Frequenz der stehenden Welle ist bei ohrumschließenden Kopfhörern typischerweise zwischen 5 kHz–8 kHz. Da sich diese Frequenzen in dem hörbaren Frequenzbereich befinden, kann es hier zu einer Verfälschung des Audiosignals kommen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrodynamischen Schallwandler vorzusehen, welcher eine Verfälschung des wiederzugebenen Audiosignals verringert.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrodynamischen Schallwandler nach Anspruch 1 gelöst.
Somit wird ein elektrodynamischer Schallwandler mit einem Chassis, einer Membran mit einem Loch in der Mitte der Membran, einer Schwingspule, einem Magnetsystem und einem Resonator vorgesehen, welcher in dem Loch in der Mitte der Membran angeordnet ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Resonator ein erstes Ende mit einer Öffnung an dem ohrseitigen Ende des elektrodynamischen Schallwandlers und ein zweites Ende an einer ohrabgewandten Seite des elektrodynamischen Schallwandlers sowie ein Volumen zwischen dem ersten und zweiten Ende auf. Durch die Verengung an dem ersten Ende des Resonators sowie durch das sich dahinter befindliche Volumen wird ein Resonator gebildet. Der Resonator kann als ein akustischer Saugkreis oder als ein Helmholtz-Resonator ausgestaltet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das erste Ende mit der Öffnung des Resonators in einer Ebene der Membran.
Die Erfindung betrifft den Gedanken, einen elektrodynamischen Schallwandler mit einem Chassis, einer Membran mit zwei Sicken, einer Schwingspule und einem Magnetsystem vorzusehen. Die Membran weist keine Kalotte auf, so dass ein Loch in der Mitte der Membran vorgesehen ist. In diesem Bereich wird erfindungsgemäß ein (selektiver) Resonator, beispielsweise in Form eines akustischen Saugkreises oder eines Helmholtz-Resonators, vorgesehen. Dieser Resonator kann derart dimensioniert werden, dass die Resonanzfrequenz mit der stehenden Welle zusammenfällt. Somit ist dieser Resonator an der Stelle vorgesehen, wo üblicherweise eine Kalotte vorgesehen ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Resonator an einer Ohr zugewandten Seite eine Öffnung und ein sich dahinter befindliches Volumen auf. Die Öffnung kann beispielsweise in der Membranebene vorgesehen sein.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels und
4 zeigt einen Frequenzgang eines elektrodynamischen Schallwandlers mit und ohne dem erfindungsgemäßen Resonator.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß eines ersten Ausführungsbeispiel. Der dynamische Schallwandler weist ein Chassis 130, eine Membran 110 mit zwei Sicken 110a, 110b, eine Schwingspule 120 sowie ein Magnetsystem 140 auf. Die Membran 110 weist ein Loch 150 in der Mitte auf. Die Membran 110 weist eine äußere Membranauflage 111 und eine innere Membranauflage 112 sowie einen Durchgang bzw. ein Loch 150 auf. Zwischen der äußeren Membranauflage 111 und dem Spulensitz 122 ist eine erste Sicke 110a und zwischen dem Spulensitz 122 und der inneren Membranauflage 112 ist eine zweite Sicke 110b vorgesehen.
2 zeigt eine Schnittansicht eines dynamischen Schallwandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der dynamische Schallwandler weist ein Chassis 130, eine Membran 110 mit zwei Sicken 110a, 110b, eine Schwingspule 120 sowie ein Magnetsystem 140 auf. Die Membran weist dabei zwei Sicken, jedoch keine Kalotte auf, d. h. in der Mitte der Membran ist ein Loch 150 vorgesehen.
Das Membransystem weist eine äußere Membranauflage 111 und eine innere Membranauflage 112 sowie einen Durchgang bzw. ein Loch 150 auf. Zwischen der äußeren Membranauflage 111 und dem Spulensitz 122 ist eine erste Sicke 110a und zwischen dem Spulensitz 122 und der inneren Membranauflage 112 ist eine zweite Sicke 110b vorgesehen.
Somit wird ein elektrodynamischer Schallwandler mit zwei Sicken 110a, 110b, jedoch ohne Kalotte vorzusehen. Die beiden Sicken 110a, 110b werden dabei innen und außen am Chassis 130 des dynamischen Wandlers befestigt. Eine Spule 120 zum Antrieb der Membran 110 wird am Spulensitz 122 zwischen der äußeren und inneren Sicke 110a, 110b vorgesehen. In dem Bereich der Membran, wo die Spule angeordnet ist, d. h. am Spulensitz 122, ist die Membran 110 optional steif ausgeführt, was durch eine entsprechende Kontur der Membran 110 erreicht werden kann. Die Membran 110 kann ferner optional zu den Randbereichen, d. h. den Membranauflagen 111, 112, hin weicher werden.
Der dynamische Schallwandler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist einen Ringradiator mit einer bedampften Folie (Duofol) auf, um die Resonanzfrequenz zu reduzieren. Somit kann ein Breitbandwandler vorgesehen werden, welcher beispielsweise in einem offenen Kopfhörer verwendet werden kann.
Im Bereich des Lochs 150 kann ein Resonator 200 mit einem ersten Ende 210 mit einer Öffnung 211, einem gegenüberliegenden zweiten Ende 230 und einem Volumen 220 dazwischen vorgesehen sein.
Die Membran des dynamischen Schallwandlers kann bedampft werden. Durch den vergrößerten Umfang der Membran können Schwingungsmoden sich schlechter ausbreiten. Somit kann ein gleichmäßiger Amplituden- und Frequenzgang erhalten werden.
Das Chassis 130 kann kreisförmig oder ringförmig ausgestaltet sein. Das Chassis 130 kann ein inneres Ende 132 und eine äußeres Ende 131 aufweisen, welche jeweils kreisförmig ausgestaltet sein können. Das innere Ende 132 umgibt das Loch 150 und nimmt die innere Membranauflage 112 auf. Das äußere Ende 131 nimmt die äußere Membranauflage 111 auf. Die Membran 110 ist somit an dem inneren und dem äußeren Ende 132, 131 des Chassis 130 befestigt. In der Mitte, d. h. innerhalb des inneren Endes 132 und des Loches 150 wird der Resonator 200 vorgesehen.
3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines elektrondynamischen Schallwandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der dynamische Schallwandler weist ein Chassis 130, eine Membran 110 mit zwei Sicken 110a, 110b, eine Schwingspule 120, ein Magnetsystem 140 und ein Loch 150 in der Membran auf, an welcher üblicherweise eine Kalotte vorgesehen ist.
Die Membran 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist somit als eine kalottenlose Membran ausgestaltet. In dem Bereich des Loches 150 (und innerhalb des inneren Endes 132) ist ein Resonator 200 vorgesehen. Der Resonator 200 weist ein erstes Ende 210 mit einer Öffnung 211, ein zweites Ende 230 sowie ein Volumen 220 auf. Das erste Ende 210 ist an einem ohrseitigen Ende des elektrodynamischen Schallwandlers vorgesehen und weist eine Öffnung 211 auf. Das zweite Ende 230 ist verschlossen ausgestaltet.
Der Resonator 200 gemäß der Erfindung kann als ein akustischer Saugkreis oder als ein Helmholtz-Resonator ausgestaltet sein. Die Öffnung 210 des Resonators 200 befindet sich gemäß der Erfindung in der Wandlerachse und ist an der ohrzugewandten Seite des Wandlers angeordnet.
Gemäß der Erfindung ist das erste Ende 210 mit der Öffnung 211 in der Membranebene vorgesehen. Zwischen dem ersten und zweiten Ende 210, 230 ist ein Volumen 220 ausgebildet, welches nur durch die Öffnung 211 geöffnet ist.
Bei der Resonanzfrequenz des Resonators entsteht an der Öffnung 211 ein Schallschnellemaximum, durch das dem Schallfeld, welches durch den elektrodynamischen Schallwandler erzeugt wird, Energie entzogen wird.
In 4 ist ein erster Frequenzgang A eines Wandlers ohne den Resonators und ein zweiter Frequenzgang B für einen elektrodynamischen Schallwandler mit einem erfindungsgemäßen Resonator dargestellt. Ferner ist in 4 ein Frequenzgang der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Frequenzgang A, B dargestellt. Somit ist in der unteren Darstellung insbesondere die Wirkung des Resonators gut zu sehen.
Optional kann in oder an der Öffnung 211 des Resonators 200 zur Bekämpfung ein akustischer Widerstand vorgesehen werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Chassis ein inneres kreisförmiges Ende und eine äußeres kreisförmiges Ende auf, an welchen die Membran befestigt ist.
Ein (akustischer) Resonator gemäß der Erfindung beeinflusst den Schall bei einer bestimmten Frequenz oder einem bestimmten Frequenzbereich. Der Resonator kann ein kapazitives akustisches Element und eine induktives akustisches Element aufweisen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Resonator als ein Hohlraumresonator mit einem Volumen mit einer einzigen Öffnung zum Ohrkanal hin ausgestaltet sein.
Optional kann eine schwingungsfähigen Membran in oder an der Öffnung 211 des Resonators vorgesehen sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Schallwandler einen Ringradiator auf. Der Ringradiator weist das Chassis 130 mit einem inneren offenen kreisförmigen Ende 132 und einem äußeren kreisförmigen Ende 131, und eine schwingfähige Membran 110 mit einem Loch 150 in der Mitte, einer inneren und einer äußeren Sicke 110b, 110a und einem Spulensitz 122 auf. Die Membran 110 ist an dem inneren und äußeren Ende 132, 131 des Chassis gehalten oder befestigt. Innerhalb des inneren offenen kreisförmigen Ende 132 des Chassis 130 und innerhalb des Loches 150 ist ein Resonator 200 vorgesehen.
Der Resonator kann als Absorber arbeiten.
Ein Resonator gemäß der Erfindung ist ein schwingfähiges System, dessen Komponenten auf eine bestimmte Frequenz (Eigenfrequenz) oder Frequenzbereich abgestimmt sind, dass der Resonator bei Anregung mit dieser Frequenz oder dieses Frequenzbereiches ausschwingt. Der akustische Resonator gemäß der Erfindung weist ein abgeschlossenes oder teilweise offenes Luftvolumen auf. Die Elastizität der Luft in einem Hohlraum führt zusammen mit der Massenträgheit der Luft zu bestimmten Resonanzfrequenzen. Der Helmholtz-Resonator ist ein teilweise offener Hohlraumresonator.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8731231 B2 [0002]

Claims

Elektrodynamischer Schallwandler, mit einem Chassis (130) mit einem inneren offenen Ende (132) und einem äußeren Ende (131), einer Membran (110) mit einem Loch (150) in einer Mitte der Membran (110) und einem Spulensitz (122), wobei die Membran (110) an dem inneren offenen Ende (132) und dem äußeren Ende (131) befestigt ist, einer Schwingspule (120), welche an dem Spulensitz (122) mit der Membran gekoppelt ist, einem Magnetsystem (140) und einem Resonator (200), welcher im inneren offenen Ende (132) des Chassis (130) und in dem Loch (150) in der Mitte der Membran (110) angeordnet ist.
Elektrodynamischer Schallwandler nach Anspruch 1, wobei der Resonator (200) ein erstes Ende (210) mit einer Öffnung (211) an einem ohrseitigen Ende des elektrodynamischen Schallwandlers und ein zweites Ende (230) an einer ohrabgewandten Seite des elektrodynamischen Schallwandlers sowie ein Volumen (220) zwischen dem ersten und zweiten Ende (210, 230) aufweist.
Elektrodynamischer Schallwandler nach Anspruch 2, wobei der Resonator (200) als ein akustischer Saugkreis oder als ein Helmholtz-Resonator ausgestaltet ist.
Elektrodynamischer Schallwandler nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Ende (210) mit der Öffnung (211) sich in einer Ebene der Membran (110) befindet.
Elektrodynamischer Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein akustisches Widerstandelement an der Öffnung (211) vorgesehen ist.
Elektrodynamischer Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine schwingfähige Membran an der Öffnung (211) vorgesehen ist.