DE102018003589A1

DE102018003589A1 - Elektrodynamischer Schallwandler mit verbesserter Verdrahtung

Info

Publication number: DE102018003589A1
Application number: DE102018003589.2A
Authority: DE
Inventors: Farkas Coloman; Friedrich Reining
Original assignee: Sound Solutions International Co Ltd
Current assignee: AAC Technologies Holdings Nanjing Co Ltd; AAC Technologies Pte Ltd
Priority date: 2017-05-15
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2018-11-15
Also published as: US10999680B2; US20180332402A1; CN108882121B; CN108882121A

Abstract

Es wird ein elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) vorgestellt, der ein Gehäuse (2), eine Membran (3), eine an der Membran (3) angebrachte Spulenanordnung (6, 6a... 6h) und ein Magnetsystem (9, 10, 11) umfasst. Die Spulenanordnung (6, 6a... 6h) umfasst mehrere Spulen (7, 8), die jeweils zwei Anschlüsse (T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b) aufweisen, welche in Bezug auf das Gehäuse (2) fest sind. Verbindungsdrähte (12a, 12b, 13a, 13b) verbinden die Spulen (7, 8) und die Anschlüsse (T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b, T78b). Die Verbindungspunkte (C7a, C7b, C8a, C8b) zwischen den Verbindungsdrähten (12a, 12b, 13a, 13b) und den Spulen (7, 8) sind symmetrisch an der Spulenanordnung (6, 6a... 6h) angeordnet.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Schallwandler, der ein Gehäuse, eine Membran und eine an der Membran angebrachte Spulenanordnung umfasst, wobei die Spulenanordnung mehrere Spulen umfasst, die jeweils zwei Anschlüsse aufweisen, welche in Bezug auf das Gehäuse fest sind. Darüber hinaus umfasst der Wandler ein Magnetsystem, das so ausgelegt ist, dass es ein Magnetfeld erzeugt, das quer zu einer Längsrichtung eines gewickelten Drahts der Spulenanordnung verläuft. Und schließlich umfasst der Wandler Verbindungsdrähte, die die Spulen und die Anschlüsse verbinden.
Ein elektrodynamischer Schallwandler der oben genannten Art ist allgemein bekannt. US-PS 2014/321690 A1 offenbart in diesem Zusammenhang einen Lautsprecher mit zwei übereinandergestapelten Spulen.
Ein Nachteil bei Wandlern aus dem Stand der Technik besteht darin, dass ein elektrisches Signal nicht nur in eine gewünschte kolbenartige Bewegung der Membran umgewandelt wird, sondern auch zu einer Schaukelbeziehungsweise Taumelbewegung der Membran führt, die durch unerwünschte, aber unvermeidliche Asymmetrien des Lautsprechers entsteht. Ein Parameter, der die Schaukel- beziehungsweise Taumelbewegung beeinflusst, ist die Länge der Verbindungsdrähte. Die Verbindungsdrähte sind normalerweise relativ lang und oft wie eine Schlaufe geformt, so dass für eine geringe Elastizitätskonstante gesorgt ist und der Einfluss der Verbindungsdrähte auf die Schaukel- beziehungsweise Taumelbewegung der Membran somit gering ist. Dieser Einfluss lässt sich zwar auf die genannte Weise verringern, verschwindet jedoch nicht.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen verbesserten elektrodynamischen Schallwandler bereitzustellen. Im Vergleich zu Wandlerkonstruktionen aus dem Stand der Technik soll insbesondere eine Schaukel- beziehungsweise Taumelbewegung der Membran vermieden oder zumindest verringert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Wandler gemäß der Definition im einleitenden Absatz gelöst, wobei die Verbindungspunkte zwischen den Verbindungsdrähten und den Spulen symmetrisch an der Spulenanordnung angeordnet sind.
Auf diese Weise geht der Einfluss der Verbindungsdrähte auf die Schaukel- / Taumelbewegung der Membran praktisch gegen null. Auf die Membran einwirkende Kräfte, die von den Verbindungsdrähten verursacht werden, sind symmetrisch und verursachen keine Schaukel- / Taumelbewegung der Membran.
Weitere Einzelheiten und Vorteile eines Audiowandlers der offenbarten Art werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
Die Verbindungspunkte zwischen den Verbindungsdrähten und den Spulen sind insbesondere symmetrisch an der Spulenanordnung angeordnet:

a) bei Betrachtung in einer Richtung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche von einem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist, und/oder
b) in Bezug auf eine Höhenausdehnung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche von einem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist.

Im Fall a) wird die Spulenanordnung in Richtung einer Schlaufenachse beziehungsweise in einer Richtung betrachtet, in der der gewickelte Draht als Schlaufe oder Schlaufen erscheint. In dieser Ansicht sind die Verbindungspunkte zwischen den Verbindungsdrähten und den Spulen symmetrisch um die Spulenanordnung herum angeordnet. Dies stellt eine erste Herangehensweise bezüglich einer Symmetrie der Verbindungspunkte dar.
Die „Schlaufenachse“ verläuft senkrecht zu einer Ebene, welche von dem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist. Anders ausgedrückt handelt es sich bei der Schlaufenachse um die Achse, um die die Spule zwecks Aufwickelns der Spule gedreht werden muss.
Im Fall b) sind die Verbindungspunkte vorteilhafterweise in der gleichen Ebene (die von dem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe der Spulenanordnung umgeben ist) und insbesondere in der Mitte einer Höhenausdehnung der Spulenanordnung angeordnet. Die Verbindungspunkte können jedoch auch in verschiedenen Ebenen oder verschiedenen Höhen angeordnet sein, damit eine Symmetrie erzielt wird. So kann beispielsweise ein erstes Paar aus zwei Verbindungspunkten in einer ersten Höhe oder auf einer ersten Stufe einander gegenüber angeordnet sein, während ein zweites Paar aus zwei Verbindungspunkten in einer zweiten Höhe oder auf einer zweiten Stufe einander gegenüber angeordnet sein kann. Bei diesem Fall b) handelt es sich um eine zweite Herangehensweise bezüglich einer Symmetrie der Verbindungspunkte, die allein oder in Kombination mit der ersten Herangehensweise (Fall a) verwendet werden kann.
Das Befestigen der Spulen aneinander kann allgemein mit Hilfe eines Haftmittels oder Klebers erfolgen. Verbindungspunkte können vorteilhafterweise in einer Verbindungsebene zweier Spulen angeordnet sein, insbesondere wenn die Spulenanordnung aus einer geraden Anzahl Spulen besteht. Auf diese Weise lässt sich die Spulenanordnung vergleichsweise einfach herstellen. Bei einer geraden Anzahl Spulen (z.B. zwei Spulen) können die Verbindungspunkte in der Mitte einer Höhenausdehnung der Spulenanordnung angeordnet sein.
Die Spulenanordnung kann insbesondere Spulen (insbesondere zwei Spulen) umfassen, die die gleiche Form aufweisen und Kopf an Kopf aneinander befestigt sind. Durch Verwenden gleicher Spulen lässt sich die Spulenanordnung auf sehr kostengünstige Weise herstellen. Da die Spulen Kopf an Kopf aneinander befestigt sind, lässt sich problemlos eine Symmetrie bezüglich der Höhenausdehnung der Spulenanordnung erzielen.
Die Anschlüsse sind ebenfalls vorteilhafterweise symmetrisch um die Spulenanordnung herum angeordnet, was die Leistung des Wandlers durch Vermeiden eines Schaukelns / Taumelns der Membran weiter verbessert.
Ähnlich wie die Verbindungspunkte können auch die Anschlüsse symmetrisch angeordnet sein: a) bei Betrachtung in einer Richtung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche von einem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist, und/oder b) in Bezug auf eine Höhenausdehnung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche von einem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist.
Zwecks einer noch weitergehenden Verbesserung der Leistung des Wandlers können die Verbindungsdrähte symmetrisch um die Spulenanordnung herum angeordnet sein und/oder im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen.
Die Spulenanordnung kann allgemein die Form eines Polygons (z.B. eines Rechtecks oder Quadrats) aufweisen oder rund (z.B. oval oder sogar kreisförmig) sein. Darüber hinaus kann die Spulenanordnung zwei oder mehr Spulen umfassen. Die Spulen der Spulenanordnung können in der gleichen Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sein.
Zwei Spulen (oder jeweils zwei von mehr als zwei Spulen) können vorzugsweise einen gemeinsamen Anschluss aufweisen. Dementsprechend wird eine Reihenschaltung der Spulen erzielt. In diesem Zusammenhang können bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Wandlers zwei Verbindungsdrähte die Spulen und den gemeinsamen Anschluss verbinden. Eine solche Konstruktion findet insbesondere bei rechteckigen und quadratischen Anordnungen sowie allgemein bei Polygonen mit einer geraden Seitenanzahl Anwendung. Der Grund dafür besteht darin, dass auch die Anzahl Verbindungsdrähte gerade ist. Bei einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform verbindet jedoch ein einziger Verbindungsdraht die Spulen und den gemeinsamen Anschluss. Eine solche Konstruktion findet insbesondere bei kreisförmigen Spulenanordnungen sowie allgemein bei Polygonen mit einer ungeraden Seitenanzahl Anwendung.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des elektrodynamischen Schallwandlers ist eine Zentrierspinne mit der Spulenanordnung verbunden, wobei

- Verbindungsdrähte, welche die Spulen und die Anschlüsse verbinden, an der Zentrierspinne angebracht sind und/oder
- eine leitende Schicht oder eine Leiterbahn, welche die Spulen und den gemeinsamen Anschluss elektrisch verbindet, an der Zentrierspinne angebracht ist.

Eine Zentrierspinne fixiert beziehungsweise zentriert die Spulenanordnung. Bei dieser Ausführungsform wird die Zentrierspinne (insbesondere ihre Arme) zum Tragen der Verbindungsdrähte und/oder einer Leiterbahn oder leitenden Schicht benutzt. Daher sind die Verbindungsdrähte in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkt und so verringert sich ihre Schwingungsneigung.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Begriff „Draht“ nicht unbedingt einen kreisförmigen Querschnitt impliziert, sondern auch „flache“ und insbesondere rechteckige Querschnitte umfasst. Besonders im Zusammenhang mit der Zentrierspinne ist es vorteilhaft, flache Querschnitte zu verwenden, die eine im Wesentlichen ungehinderte vertikale Bewegung der Spulenanordnung und somit der Membran ermöglichen, aufgrund des hohen Seitenverhältnisses der Zentrierspinnenarme oder -beine eine seitliche Bewegung jedoch behindern. Diese richtungsabhängige Eigenschaft ergibt sich aus den unterschiedlichen mechanischen Festigkeitsmodulen (vertikal gegenüber horizontal). In diesem Zusammenhang sei auch angemerkt, dass ein Verbindungsdraht mit einem rechteckigen Querschnitt, der an der Zentrierspinne fixiert ist, auch als Leiterbahn auf einem Substrat betrachtet werden kann. Dementsprechend verschwimmt die Grenze zur leitenden Schicht oder Leiterbahn an einer Zentrierspinne.
Die leitende Schicht oder Leiterbahn umfasst jedoch vorteilhafterweise einen auf die Zentrierspinne aufgebrachten leitfähigen Klebstoff oder besteht daraus, während die Verbindungsdrähte vorzugsweise aus Kupfer hergestellt sind. Bei einer Ausführungsform kann trotzdem auch die leitende Schicht oder Leiterbahn aus Kupfer hergestellt sein.
Die Verbindungsdrähte gehen an den Verbindungspunkten für gewöhnlich ohne Unterbrechung in die Spulen über. Bei einer Ausführungsform wird ein Draht mit kreisförmigem Querschnitt zum Wickeln der Spulen benutzt, der in dem Bereich zwischen den Verbindungspunkten und den Anschlüssen z.B. durch Pressen abgeflacht ist. Auf diese Weise werden vorteilhafte mechanische Eigenschaften (z.B. geringer Biegewiderstand) mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften (geringer Übergangswiderstand) kombiniert.
Bei noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verbindet eine an der Membran angebrachte leitende Schicht oder Leiterbahn die Spulen und den gemeinsamen Anschluss elektrisch. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine leitende Schicht oder Leiterbahn, welche die Spulen und den gemeinsamen Anschluss elektrisch verbindet, wie oben offenbart an einer Zentrierspinne angebracht sein.
Die leitende Schicht oder Leiterbahn umfasst insbesondere einen auf die Membran/Zentrierspinne aufgebrachten leitfähigen Klebstoff oder besteht daraus. Bei dieser Ausführungsform wird die Tatsache genutzt, dass relativ hohe Ströme (die z.B. von einem Audiosignal verursacht werden) von einer ersten Spule über den am beweglichen Teil des Lautsprechers angeordneten gemeinsamen Verbindungspunkt zu einer zweiten Spule fließen können und nur relativ geringe Ströme (z.B. für Steueraufgaben) aus dem oder in den gemeinsamen Anschluss fließen. Aus diesem Grund kann ein dedizierter Verbindungsdraht vom gemeinsamen Verbindungspunkt zum gemeinsamen Anschluss weggelassen werden. Stattdessen wird aus diesem Grund eine leitende Schicht oder Leiterbahn an der Membran/Zentrierspinne benutzt. Es kann jedoch ein kurzes Stück Draht zum Verbinden des gemeinsamen Verbindungspunkts zwischen den Spulen mit der leitenden Schicht oder Leiterbahn verwendet werden. Bei dem Draht kann es sich insbesondere um einen Abschnitt des Spulendrahts einer der oder beider Spulen am gemeinsamen Verbindungspunkt handeln. Beide Spulen können direkt an der leitenden Schicht oder Leiterbahn oder in einem Abstand dazu elektrisch verbunden sein. In letzterem Fall können dementsprechend ein kurzes separates Stück Draht, ein kurzer Abschnitt des Spulendrahts einer der Spulen oder kurze Abschnitte der Spulendrähte beider Spulen den gemeinsamen Verbindungspunkt mit der leitenden Schicht oder Leiterbahn verbinden.
Damit eine mechanische Symmetrie erzielt wird, können zusätzliche Leiterbahnen an der Membran/Zentrierspinne angebracht sein, die aus elektrischer Sicht nicht unbedingt erwünscht sind, da eine bestimmte elektrische Verbindung bereits durch eine andere Bahn umgesetzt ist. Diese zusätzlichen Leiterbahnen können (entbehrlich) mit der Spulenanordnung verbunden sein oder nicht.
Der Widerstand der leitenden Schicht oder Leiterbahn ist insbesondere höher als der effektive Wert der Impedanz jeder der Spulen, mit denen die leitende Schicht oder Leiterbahn verbunden ist. Dementsprechend kann die leitende Schicht oder Leiterbahn relativ dünn ausgebildet sein, so dass sich die Membraneigenschaften / Zentrierspinneneigenschaften kaum verschlechtern.
Die Verwendung einer leitenden Schicht oder Leiterbahn ist besonders vorteilhaft, wenn eine ungerade/gerade Anzahl Anschlüsse für eine polygonförmige Spule mit einer geraden/ungeraden Anzahl Ecken/Seiten benötigt wird. Ein erläuterndes Beispiel ist eine rechteckige oder quadratische Spulenanordnung mit drei Anschlüssen. Gemäß dieser Ausführungsform des offenbarten Wandlers lässt sich mit zwei symmetrisch angeordneten Verbindungsdrähten für zwei Anschlüsse und einer leitenden Schicht für den dritten Anschluss Symmetrie erzielen. Wie oben offenbart ist, sind Verbindungsdrähte vorzugsweise mit den äußeren Anschlüssen der Reihenschaltung der Spulen verbunden, und die leitende Schicht ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der verbundenen Spulen verbunden.
Bei noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Wandlers verbinden mehrere Verbindungsdrähte eine polygonale Spulenanordnung an ihren Ecken. Diese Ausführungsform liefert beispielsweise perfekte Symmetrie für rechteckige Spulenanordnungen. Im Hinblick auf polygonale Spulenkonstruktionen umfasst das Magnetsystem häufig statt eines einzigen ringförmigen Magneten eine Anzahl separater stabförmiger Magneten (beziehungsweise quaderförmiger Magneten). Dementsprechend konzentriert sich das Magnetfeld an den Längsseiten des Polygons und ist an seinen Ecken relativ schwach. Aus diesem Grund hat ein Verbindungsdraht an der Ecke fast keinen Einfluss auf die Leistung des Wandlers. Dies gilt wie gesagt besonders für ein Magnetsystem mit stabförmigen Magneten, jedoch - natürlich in abgeschwächter Form - auch für ringförmige Magneten. Alternativ dazu können mehrere Verbindungsdrähte die Spulenanordnung in der Mitte ihrer Längsseiten verbinden, was ebenfalls zu perfekter Symmetrie führt.
Es sei angemerkt, dass die obigen Ausführungsformen in beliebigen Kombinationen oder Varianten verwendet werden können, besonders wenn die Spulenanordnung mehr als zwei Spulen und mehrere gemeinsame Anschlüsse umfasst.
Figurenliste
Diese und weitere Aspekte, Merkmale, Details, Nutzen und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen besser ersichtlich, wobei die Zeichnungen Merkmale gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung veranschaulichen:

1 zeigt eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Wandlers,
2 zeigt ein erstes Beispiel für eine Spulenanordnung mit den Spulenverbindungen an benachbarten Ecken in einer Explosionsdarstellung,
3 zeigt eine Draufsicht auf die Spulenanordnung aus 2 in Betriebsposition,
4 zeigt ein zweites Beispiel für eine Spulenanordnung mit den Spulenverbindungen an gegenüberliegenden Ecken in einer Draufsicht,
5 entspricht 2, nur dass sich die Spulenverbindungen an benachbarten Ecken an der kurzen Seite der rechteckigen Spulenanordnung befinden,
6 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Spulenanordnung, wobei sich die Spulenverbindungen an den Längsseiten der rechteckigen Spulenanordnung befinden,
7 zeigt ein Beispiel für eine Spulenanordnung mit drei rechteckigen Spulen,
8 zeigt ein Beispiel für eine kreisförmige Spulenanordnung,
9 zeigt ein Beispiel, bei dem zwei Verbindungsdrähte die Spulen mit einem gemeinsamen Anschluss verbinden,
10 zeigt ein Beispiel, bei dem ein einziger Verbindungsdraht die Spulen mit einem gemeinsamen Anschluss verbindet,
11 zeigt einen vereinfachten Schaltplan für den in 10 gezeigten Wandler,
12 zeigt eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Wandlers mit einer Leiterbahn an der Membran,
13 zeigt den Wandler aus 12 in Draufsicht,
14 zeigt ein weiteres Beispiel für einen Wandler mit verbesserter Symmetrie,
15 zeigt ein erstes Beispiel für einen Wandler mit einer Zentrierspinne, an dem Drähte und eine Leiterbahn angeordnet sind, in Draufsicht,
16 zeigt eine Querschnittsansicht des Wandlers aus 14,
17 zeigt ein zweites Beispiel für einen Wandler mit einer Zentrierspinne, an der Drähte angeordnet sind, in Draufsicht, und
18 zeigt eine Querschnittsansicht des Wandlers aus 16.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Ansichten gleiche oder ähnliche Teile.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden hier verschiedene Ausführungsformen für verschiedene Vorrichtungen beschrieben. Es werden zahlreiche spezifische Einzelheiten erläutert, welche einem umfassenden Verständnis der Gesamtstruktur, Funktion, Herstellung und Verwendung der Ausführungsformen dienen, die in der Patentschrift beschrieben und in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Für Fachleute wird jedoch ersichtlich sein, dass die Ausführungsformen ohne solche spezifischen Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind allgemein bekannte Abläufe, Komponenten und Elemente nicht näher beschrieben worden, damit die in der Patentschrift beschriebenen Ausführungsformen nicht unverständlich werden. Fachleuten wird klar sein, dass es sich bei den hier beschriebenen und veranschaulichten Ausführungsformen nicht um einschränkende Beispiele handelt, und somit dürfte verständlich sein, dass die hier offenbarten spezifischen struktur- und funktionsbezogenen Einzelheiten repräsentativ sind und den Schutzumfang der Ausführungsformen, der einzig und allein durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist, nicht unbedingt einschränken.
Die Bezugnahme auf „verschiedene Ausführungsformen“, „einige Ausführungsformen“, „eine Ausführungsform“ oder dergleichen in dieser Patentschrift bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, welche/s im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform enthalten ist. Somit beziehen sich die an Stellen in der gesamten Patentschrift vorkommenden Ausdrücke „bei verschiedenen Ausführungsformen“, „bei manchen Ausführungsformen“, „bei einer Ausführungsform“ oder dergleichen nicht unbedingt auf die gleiche Ausführungsform. Darüber hinaus lassen sich die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften auf beliebige geeignete Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombinieren. Somit lassen sich die im Zusammenhang mit einer Ausführungsform veranschaulichten oder beschriebenen bestimmten Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften ohne Einschränkung insgesamt oder teilweise mit den Merkmalen, Strukturen oder Eigenschaften einer oder mehrerer anderer Ausführungsformen kombinieren, solange diese Kombination nicht unlogisch oder funktionsuntüchtig ist.
Es sei angemerkt, dass die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ in dieser Patentschrift und den beiliegenden Ansprüchen auch für den Plural gelten, es sei denn, der Inhalt gibt eindeutig etwas anderes vor.
Die Begriffe „erste/erstes/erster“, „zweite/zweites/zweiter“ und dergleichen in der Beschreibung und den Ansprüchen dienen, sofern vorhanden, der Unterscheidung zwischen ähnlichen Elementen und nicht unbedingt der Beschreibung einer fortlaufenden oder zeitlichen Reihenfolge. Es versteht sich, dass die so verwendeten Begriffe unter entsprechenden Umständen austauschbar sind, so dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise in anderer Reihenfolge als den hier veranschaulichten oder anderweitig beschriebenen betrieben werden können. Darüber hinaus sollen die Begriffe „enthalten“, „aufweisen“ und sämtliche Varianten davon eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Gegenstand oder eine Vorrichtung, der/das/die eine Liste von Elementen umfasst, nicht unbedingt auf diese Elemente beschränkt ist, sondern auch andere Elemente aufweisen kann, die nicht ausdrücklich genannt sind oder zwangsläufig zu einem solchen Prozess, Verfahren, Gegenstand oder einer solchen Vorrichtung gehören.
Sämtliche Richtungsbezüge (z.B. „plus“, „minus“, „obere“, „untere“, „nach oben“, „nach unten“, „links“, „rechts“, „nach links“, „nach rechts“, „vorn“, „hinten“, „oben“, „unten“, „über“, „unter“, „oberhalb“, „unterhalb“, „vertikal“, „horizontal“, „im Uhrzeigersinn“ und „entgegen dem Uhrzeigersinn“) dienen nur zu Identifikationszwecken zwecks Vereinfachung der Verständlichkeit für den Leser der vorliegenden Offenbarung und stellen insbesondere bezüglich der Position, Ausrichtung oder Verwendung eines Aspekts der Erfindung keine Einschränkungen dar. Es versteht sich, dass die so verwendeten Begriffe unter entsprechenden Umständen austauschbar sind, so dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise in anderer Ausrichtung als den hier veranschaulichten oder anderweitig beschriebenen betrieben werden können.
Die Ausdrücke „so konfiguriert“, „zum... konfiguriert“ und ähnliches geben an, dass die Einrichtung, die Vorrichtung oder das System (z.B. durch entsprechende Hardware, Software und/oder Komponenten) jeweils so ausgelegt und/oder konstruiert ist, dass sie/es einen oder mehrere bestimmte aufgabenbezogene Zwecke erfüllt, und nicht dass sie/es lediglich in der Lage ist, den aufgabenbezogenen Zweck auszuführen.
Verbindungsbezüge (z.B. „angebracht“, „gekoppelt“, „verbunden“ und dergleichen) sind in weiterem Sinne zu verstehen und können Zwischenelemente zwischen einer Verbindung von Elementen und einer relativen Bewegung zwischen Elementen umfassen. Verbindungsbezüge bedeuten an sich nicht unbedingt, dass zwei Elemente direkt miteinander verbunden sind und sich in fester Beziehung zueinander befinden. Das gesamte in der obigen Beschreibung enthaltene oder in den beiliegenden Zeichnungen gezeigte Material soll nur der Veranschaulichung dienen und stellt keine Einschränkung dar. Es können Änderungen an Details oder Konstruktion vorgenommen werden, ohne dass von dem in den beiliegenden Ansprüchen definierten Erfindungsgedanken abgewichen wird.
Alle Zahlen, die für Messwerte usw. stehen und in der Patentschrift und den Ansprüchen verwendet werden, sind in allen Fällen als durch den Begriff „etwa“ modifiziert zu betrachten, der insbesondere für eine Abweichung von ±10% von einem Referenzwert steht.
1 zeigt ein Beispiel für einen elektrodynamischen Schallwandler 1a, der als Lautsprecher verkörpert sein kann, in Querschnittsansicht. Der Wandler 1a umfasst ein Gehäuse 2 und eine Membran 3 mit einem Krümmungsabschnitt 4 und einem mittleren Abschnitt 5, der durch eine Platte versteift ist. Darüber hinaus umfasst der Wandler 1a eine Spulenanordnung 6, die an der Membran 3 angebracht ist. Die Spulenanordnung 6 umfasst eine erste Spule 7 und eine zweite Spule 8. Die erste Spule 7 ist bei diesem Beispiel auf der zweiten Spule 8 angeordnet und mit dieser konzentrisch. Das Befestigen der Spulen 7, 8 aneinander kann allgemein mit Hilfe eines Haftmittels oder Klebers erfolgen.
Darüber hinaus umfasst der Wandler 1a ein Magnetsystem mit einem Magneten 9, einer Topfplatte 10 und einer oberen Platte 11. Das Magnetsystem erzeugt ein Magnetfeld B, das quer zu einer Längsrichtung eines gewickelten Drahts der Spulenanordnung 6 verläuft.
Die 2 und 3 zeigen eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Spulenanordnung 6a. 2 zeigt eine Explosionsansicht, bei der die Spulen 7, 8 in diagonaler Richtung verschoben sind, und 3 zeigt die Spulenanordnung 6a in Betriebsposition übereinander angeordnet.
Die erste Spule 7 weist zwei Anschlüsse T7a, T7b auf, die in Bezug auf das Gehäuse 2 fest sind. Die erste Spule 8 weist ähnlich zwei Anschlüsse T8a, T8b auf, die in Bezug auf das Gehäuse 2 fest sind. Ein Verbindungsdraht 12a verbindet den Anschluss T7a und die erste Spule 7 an einem Verbindungspunkt C7a, ein Verbindungsdraht 12b verbindet den Anschluss T7b und die erste Spule 7 an einem Verbindungspunkt C7b, ein Verbindungsdraht 13a verbindet den Anschluss T8a und die zweite Spule 8 an einem Verbindungspunkt C8a, und ein Verbindungsdraht 13b verbindet den Anschluss T8b und die zweite Spule 8 an einem Verbindungspunkt C8b.
Die Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b sind insbesondere in Bezug auf die Hauptachsen x und y der rechteckigen Spulenanordnung 6a symmetrisch um die Spulenanordnung 6a herum angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind, wie in 3 gezeigt, auch die Anschlüsse T7a, T7b, T8a, T8b symmetrisch um die Spulenanordnung 6a herum angeordnet (auch hier wieder in Bezug auf die Hauptachsen x und y bei jeweiliger Betrachtung in einer Richtung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche von einem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist - Fall a). Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn wie in 3 gezeigt auch die Verbindungsdrähte 12a, 12b, 13a, 13b symmetrisch um die Spulenanordnung 6a herum angeordnet sind (auch hier wieder in Bezug auf die Hauptachsen x und y). Und schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungsdrähte 12a, 12b, 13a, 13b im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen, wie dies in 3 der Fall ist.
Die Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b zwischen den Verbindungsdrähten 12a, 12b, 13a, 13b und den Spulen 7, 8 können bei Betrachtung in Richtung der z-Achse beziehungsweise in einer Richtung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche von einem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist (Fall a), symmetrisch an der Spulenanordnung 6 angeordnet sein. In dieser Ansicht erscheinen die gewickelten Drähte der Spulen 7, 8 als Schlaufen. Diese erste Herangehensweise bezüglich einer Symmetrie wurde oben erläutert.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann jedoch eine zweite Herangehensweise bezüglich einer Symmetrie der Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b bei dem Wandler 1a angewendet werden. Gemäß dieser Herangehensweise sind die Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b zwischen den Verbindungsdrähten 12a, 12b, 13a, 13b und den Spulen 7, 8 in Bezug auf eine Höhenausdehnung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche von einem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist (Fall b), symmetrisch an der Spulenanordnung 6 angeordnet. Die Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b können insbesondere in der Mitte einer Höhenausdehnung der Spulenanordnung 6 angeordnet sein, wie dies in 1 der Fall ist. Die Höhenausdehnung der Spulenanordnung 6 ist in 1 vertikal ausgerichtet.
Ein Anordnen der Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b in der Mitte einer Höhenausdehnung der Spulenanordnung 6 ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Die Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b können auch in verschiedenen Ebenen oder verschiedenen Höhen angeordnet sein. So kann beispielsweise ein erstes Paar aus zwei Verbindungspunkten C7a, C8b in einer ersten Höhe oder auf einer ersten Stufe einander gegenüber angeordnet sein, während ein zweites Paar aus zwei Verbindungspunkten C7b, C8a in einer zweiten Höhe oder auf einer zweiten Stufe einander gegenüber angeordnet sein kann.
Genau das Gleiche gilt für die Anschlüsse T7a, T7b, T8a, T8b, die in Bezug auf eine Höhenausdehnung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche von einem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist (Fall b), symmetrisch angeordnet sein können, wie dies bei dem Beispiel in 1 der Fall ist. Die Anschlüsse T7a, T7b, T8a, T8b können auch in verschiedenen Ebenen oder unterschiedlicher Höhe angeordnet sein. So kann beispielsweise ein erstes Paar aus zwei Verbindungspunkten T7a, T8b in einer ersten Höhe oder auf einer ersten Stufe einander gegenüber angeordnet sein, während ein zweites Paar aus zwei Verbindungspunkten T7b, T8a in einer zweiten Höhe oder auf einer zweiten Stufe einander gegenüber angeordnet sein kann.
Es sei angemerkt, dass die Verbindungspunkte C7a, C7b, die Verbindungsdrähte 12a, 12b und die Anschlüsse T7a, T7 in 1 zwecks besserer Verständlichkeit in der Schnittebene gezeigt sind, während die Verbindungsdrähte 12a, 12b in der Draufsicht in 2 und 3 in anderer Richtung verlaufen.
Die Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b können vorteilhafterweise in einer Verbindungsebene zweier Spulen 7, 8 angeordnet sein, was bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Beispiel der Fall ist. Auf diese Weise lässt sich die Spulenanordnung vergleichsweise einfach herstellen.
Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Spulenanordnung 6 (zwei) Spulen 7, 8, die die gleiche Form aufweisen und Kopf an Kopf aneinander befestigt sind. Durch Verwenden gleicher Spulen lässt sich die Spulenanordnung 6 auf sehr kostengünstige Weise herstellen. Da die Spulen 7, 8 Kopf an Kopf aneinander befestigt sind, wird problemlos eine Symmetrie bezüglich der Höhenausdehnung der Spulenanordnung 6 erzielt.
4 zeigt eine Ausführungsform einer weiteren Spulenanordnung 6b, die der in den 2 und 3 gezeigten Spulenanordnung 6a recht ähnlich ist. Die Anschlüsse T7a, T7b, die Verbindungspunkte C7a, C7b und die Verbindungsdrähte 12a, 12b sind hingegen nicht an benachbarten Ecken an der längeren Seite der rechteckigen Spule 7 angeordnet, sondern an diagonalen Ecken. Das Gleiche gilt für die zweite Spule 8.
5 zeigt eine Ausführungsform einer weiteren Spulenanordnung 6c, die der in den 2 und 3 gezeigten Spulenanordnung 6a recht ähnlich ist. Die Anschlüsse T7a, T7b, die Verbindungspunkte C7a, C7b und die Verbindungsdrähte 12a, 12b sind hingegen nicht an benachbarten Ecken an der längeren Seite der rechteckigen Spule 7 angeordnet, sondern an benachbarten Ecken an der kürzeren Seite. Das Gleiche gilt für die zweite Spule 8.
Im Hinblick auf polygonale Spulenkonstruktionen wird häufig statt eines einzigen ringförmigen Magneten 9 eine Anzahl separater stabförmiger Magneten 9 (beziehungsweise quaderförmiger Magneten 9) benutzt. Dementsprechend konzentriert sich das Magnetfeld an den Längsseiten des Polygons und ist an seinen Ecken relativ schwach. Aus diesem Grund hat ein einzelner Verbindungspunkt C7a, C7b, C8a, C8b an einer Ecke des Polygons fast keinen Einfluss auf die Leistung des Wandlers 1a.
Die 3 bis 5 zeigen Anordnungen, bei denen die Verbindungsdrähte 12a, 12b, 13a, 13b die Spulenanordnung 6a... 6c an ihren Ecken verbinden. Dies ist jedoch nicht die einzige Alternative. 6 zeigt eine Spulenanordnung 6d, bei der sich die Anschlüsse T7a, T7b, T8a, T8b, die Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b und die Verbindungsdrähte 12a, 12b, 13a, 13b in der Mitte der Längsseiten der Spulenanordnung 6d befinden.
In 6 sind die Anschlüsse T7a, T7b, die Verbindungspunkte C7a, C7b und die Verbindungsdrähte 12a, 12b an der kürzeren Seite und die Anschlüsse T8a, T8b, die Verbindungspunkte C8a, C8b und die Verbindungsdrähte 13a, 13b an der längeren Seite der rechteckigen Spule 7 angeordnet. Bei einer alternativen Ausführungsform können die Anschlüsse T7a, T7b, die Verbindungspunkte C7a, C7b und die Verbindungsdrähte 12a, 12b jedoch an einer anderen Seite der rechteckigen Spule 7 angeordnet sein. Dies gilt auf ähnliche Weise gleichermaßen für die zweite Spule 8.
In den 1 bis 6 umfasst die Spulenanordnung 6... 6d zwei Spulen 7, 8. Die Spulenanordnung 6 kann jedoch auch mehr als zwei Spulen 7, 8 umfassen. 7 zeigt ein Beispiel für eine Spulenanordnung 6e mit drei Spulen und somit sechs Anschlüssen T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b. Die Spulenanordnung 6e ist nur ein Beispiel, und die Position der Anschlüsse T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b kann auf verschiedene Weise geändert werden, ohne dass vom Erfindungsgedanken abgewichen wird.
Die Spulenanordnungen 6... 6e in den 1 bis 7 beziehungsweise ihre Spulen 7, 8 weisen eine rechteckige Form auf. Dies ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit. Eine Spulenanordnung kann beispielsweise auch eine quadratische Form aufweisen oder rund sein. 8 zeigt ein Beispiel für eine kreisförmige Spulenanordnung 6f. Die Anschlüsse T7a und T7b der ersten Spule 7 sind in 8 einander gegenüber angeordnet. Die Anschlüsse T7a und T7b können jedoch auch nebeneinander angeordnet sein. Das Gleiche gilt für die zweite Spule.
Die Anschlüsse T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b der Spulenanordnungen 6... 6f in den 1 bis 8 können auf beliebige Weise verbunden sein. Die Spulen 7, 8 müssen jedoch häufig in Reihe geschaltet sein. In diesem Fall sind zwei Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b verschiedener Spulen 7, 8 elektrisch miteinander verbunden.
9 zeigt in diesem Zusammenhang ein erstes Beispiel für eine Spulenanordnung 6g, die der in den 2 und 3 gezeigten Spulenanordnung 6a recht ähnlich ist. Die Verbindungspunkte C7b und C8b der Spulen 7, 8 sind hingegen elektrisch verbunden. Dementsprechend weisen die Spulen 7, 8 einen gemeinsamen Anschluss T78b auf. Die elektrische Verbindung der Verbindungspunkte C7b und C8b kann durch Verbinden der Verbindungsdrähte 12b und 13b am (festen) Anschluss T78b erfolgen. Zusätzlich dazu kann die elektrische Verbindung der Verbindungspunkte C7b und C8b direkt an den beweglichen Spulen 7, 8 erfolgen. Die Verbindung an den beweglichen Spulen 7, 8 kann vorteilhafterweise mit geringem ohmschem Widerstand erfolgen, so dass die Verbindungsdrähte 12b und 13b relativ dünn sein und einen vergleichsweise hohen ohmschen Widerstand aufweisen können, ohne dass die niederohmige Reihenschaltung der Spulen 7, 8 wesentlich beeinträchtigt wird.
In 9 verbinden zwei Verbindungsdrähte 12b, 13b die Spulen 7, 8 und den gemeinsamen Anschluss T78b. Dies ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit. 10 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Spulenanordnung 6h, die der in 8 gezeigten Spulenanordnung 6f recht ähnlich ist. Es sind hingegen wieder zwei Spulen 7, 8 in Reihe geschaltet. Nur verbindet jetzt ein einziger Verbindungsdraht 12b die Spulen 7, 8 und den gemeinsamen Anschluss T78b. Dementsprechend ist der gemeinsame Verbindungspunkt C78b der Spulen 7, 8 an der beweglichen Spulenanordnung 6h angeordnet.
11 zeigt einen vereinfachten Schaltplan der in 10 gezeigten Spulenanordnung 6h. 11 zeigt konkret eine Spannungsquelle, die die Spannung U_In erzeugt, welche in eine Reihenschaltung der ersten Spule 7 und der zweiten Spule 8 eingespeist wird. Bei üblichen Konstruktionen bildet die Spannung U_In ein Tonsignal aus, und ein von der Spannung U_In verursachter Strom I_In , der in den Anschluss T7a und aus den Anschlüssen T8a, T7b fließt, ist relativ hoch. Ströme, die aus dem oder in den gemeinsamen Anschluss T78b fließen und beispielsweise für Steueraufgaben verwendet werden, sind hingegen relativ gering.
Aus diesem Grund kann ein dedizierter Verbindungsdraht 12b vom Verbindungspunkt C78b zum gemeinsamen Anschluss T78b weggelassen werden. Aus diesem Grund wird, wie in 12, die eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Wandlers 1b darstellt, und 13, die eine Draufsicht auf den Wandler 1b aus 12 darstellt, gezeigt ist, stattdessen eine Leiterbahn 14a verwendet, die an der Membran 3 angebracht und elektrisch mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt C78b der Spulen 7, 8 verbunden ist.
Konkret verbindet ein kurzes Stück Draht 15 (bei dem es sich um einen kurzen Abschnitt eines Spulendrahts einer der oder beider Spulen 7, 8 handeln kann) den gemeinsamen Verbindungspunkt C78b der Spulen 7, 8 und die Leiterbahn 14a. Am äußeren, befestigten Teil der Membran 3 beziehungsweise der Leiterbahn 14a ist der gemeinsame Anschluss T78b angeordnet. Die Leiterbahn 14a umfasst einen auf die Membran 3 aufgebrachten leitfähigen Klebstoff oder besteht daraus.
Eine solche Konstruktion ist besonders vorteilhaft, wenn für eine polygonförmige Spulenanordnung 6 mit einer geraden/ungeraden Anzahl Ecken/Seiten eine ungerade/gerade Anzahl Anschlüsse T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b, T78b benötigt wird. Ein erläuterndes Beispiel dafür ist in 9 gezeigt. Hier weist die rechteckige Spulenanordnung 6g drei Anschlüsse T7a, T8a, T78b auf.
Symmetrie lässt sich mit zwei symmetrisch angeordneten Verbindungsdrähten 12a, 13a für die beiden äußeren Anschlüsse T7a, T8a und der Leiterbahn 14a für den gemeinsamen Anschluss T78b erzielen, da die Leiterbahn 14a fast keinen Einfluss auf eine Schaukel- oder Taumelneigung der Spulenanordnung 6 hat. So können beispielsweise die Verbindungspunkte C7a, C8a sowie die Anschlüsse T7a, T8a an der x- oder der y-Achse oder an gegenüberliegenden Ecken angeordnet sein. Zur weiteren Verbesserung der Symmetrie kann, wie für den Wandler 1c in 14 gezeigt, der ersten Leiterbahn 14a gegenüber eine zweite Leiterbahn 14b angeordnet sein. Diese zusätzliche Leiterbahn 14b ist aus elektrischer Sicht zwar nicht erwünscht, sie verbessert jedoch die mechanischen und akustischen Eigenschaften des Wandlers 1c. Die zweite Leiterbahn 14b kann elektrisch mit den Spulen 7, 8 verbunden sein oder nicht. Eine weitere Möglichkeit, die Symmetrie zu verbessern, besteht darin, eine leitende Schicht an der gesamten Membran 3 oder eine leitende Schicht von symmetrischer Form an der Membran 3 anzubringen.
Die 15 und 16 zeigen ein erstes Beispiel für einen Wandler 1d mit einer Zentrierspinne 16a... 16d. 15 zeigt den Wandler 1d in Draufsicht, wobei der Krümmungsabschnitt 4 der Membran 3 entfernt wurde, um Einblick ins Innere des Wandlers 1d zu gewähren. 16 zeigt den Wandler 1d in Querschnittsansicht AA. Der elektrodynamische Schallwandler 1d umfasst eine Zentrierspinne 16a... 16d, die mit der Spulenanordnung 6 verbunden ist. Die Zentrierspinne umfasst konkret vier Zentrierspinnenarme 16a... 16d, die jeweils am Längsrand der rechteckigen Spulenanordnung 6 angeordnet sind.
Bei diesem Beispiel ist ein Verbindungsdraht 12a, der den Verbindungspunkt C7a mit dem Anschluss T7a verbindet, an dem Zentrierspinnenarm 16d angebracht, und ein Verbindungsdraht 13a, der den Verbindungspunkt C8a mit dem Anschluss T8a verbindet, ist an dem Zentrierspinnenarm 16b angebracht. Darüber hinaus ist eine leitende Schicht oder Leiterbahn 14a, die die Spulen 7, 8 und den gemeinsamen Anschluss T78b elektrisch verbindet, an dem Zentrierspinnenarm 16a angebracht.
Die elektrische Konstruktion des Wandlers 1d ist mit den in den 11, 12 und 13 gezeigten Ausführungsformen vergleichbar. Mechanisch unterscheidet sich der Wandler 1d ein wenig, da die Zentrierspinne 16a... 16d die Spulenanordnung 6 fixiert beziehungsweise zentriert. Die Zentrierspinnenarme 16a... 16d sind symmetrisch um die Spulenanordnung 6 herum angeordnet, und das Gleiche gilt für die Verbindungsdrähte 12a, 13a. Die Verbindungsdrähte 12a, 13a sind in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkt, und somit verringert sich ihre Schwingungsneigung.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Begriff „Draht“ nicht unbedingt einen kreisförmigen Querschnitt impliziert, sondern auch „flache“ und insbesondere rechteckige Querschnitte umfasst. Besonders im Zusammenhang mit der Zentrierspinne 16a... 16d ist es vorteilhaft, flache Querschnitte zu verwenden, die eine im Wesentlichen ungehinderte vertikale Bewegung der Spulenanordnung 6 und somit des mittleren Abschnitts 5 der Membran 3 ermöglichen. In diesem Zusammenhang sei auch angemerkt, dass ein Verbindungsdraht 12a, 13a mit einem rechteckigen Querschnitt, der an der Zentrierspinne 16a... 16d fixiert ist, auch als Leiterbahn auf einem Substrat betrachtet werden kann, wobei es sich hier um den Zentrierspinnenarm 16a... 16d handelt. Dementsprechend verschwimmt die Grenze zur leitenden Schicht oder Leiterbahn 14a, die ebenfalls an dem Zentrierspinnenarm 16a fixiert ist. Die leitende Schicht oder Leiterbahn 14a umfasst jedoch vorteilhafterweise einen auf die Zentrierspinnenarm 16a aufgebrachten leitfähigen Klebstoff oder besteht daraus, während die Verbindungsdrähte 12a, 13a vorzugsweise aus Kupfer hergestellt sind. Bei einer Ausführungsform kann trotzdem auch die leitende Schicht oder Leiterbahn 14a aus Kupfer hergestellt sein.
Die Verbindungsdrähte 12a, 13a gehen an den Verbindungspunkten C7a, C8a für gewöhnlich ohne Unterbrechung in die Spulen 7, 8 über. Bei einer Ausführungsform wird ein Draht mit kreisförmigem Querschnitt zum Wickeln der Spulen 7, 8 benutzt, der in dem Bereich zwischen den Verbindungspunkten C7a, C8a und den Anschlüssen T7a, T8a z.B. durch Pressen abgeflacht ist. Auf diese Weise werden vorteilhafte mechanische Eigenschaften (z.B. geringer Biegewiderstand) mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften (geringer Übergangswiderstand) kombiniert.
Zum Erzielen von perfekter Symmetrie kann auch der Zentrierspinnenarm 16c mit einer zusätzlichen Leiterbahn versehen sein, die mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt C78b verbunden sein kann oder nicht. Diese zusätzliche Leiterbahn ist aus elektrischer Sicht zwar nicht erwünscht, sie verbessert jedoch die mechanischen und akustischen Eigenschaften des Wandlers 1d (in diesem Zusammenhang siehe auch 14).
Die 17 und 18 zeigen ein weiteres Beispiel für einen Wandler 1e mit einer Zentrierspinne 16a... 16d. 17 zeigt den Wandler 1e in Draufsicht, wobei der Krümmungsabschnitt 4 der Membran 3 wieder entfernt wurde, und 18 zeigt den Wandler 1e in Querschnittsansicht BB. Der Wandler 1e ähnelt dem in den 15 und 16 gezeigten Wandler 1d. Hingegen sind vier Verbindungsdrähte 12a, 12b, 13a, 13b, die die Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b mit den Anschlüssen T7a, T7b, T8a, T8b verbinden, an den Zentrierspinnenarmen 16a... 16d angeordnet. Elektrisch ähnelt der Wandler 1e den in den 1 bis 6 und 8 gezeigten Ausführungsformen, mechanisch dem Wandler 1d aus den 15 und 16.
Es sei angemerkt, dass die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen lediglich die Möglichkeiten veranschaulichen sollen und von Fachleuten Varianten verschiedener Art entwickelt werden können.
Es sei ebenfalls angemerkt, dass die vorgelegten Ausführungsformen in beliebiger nützlicher Kombination verwendet werden können. Das Anordnen von Verbindungsdrähten 12a, 13a an den Zentrierspinnenarmen 16a, 16c kann beispielsweise mit einer an der Membran 3 angeordneten leitenden Schicht oder Leiterbahn 14a kombiniert werden (siehe 12 bis 14). Darüber hinaus können freihängende Verbindungsdrähte 12a, 12a (siehe 1) mit Verbindungsdrähten 12a, 13a an den Zentrierspinnenarmen 16a, 16c und/oder mit einer an einem Zentrierspinnenarm 16c angeordneten leitenden Schicht oder Leiterbahn 14a kombiniert werden. Darüber hinaus können leitende Schichten oder Leiterbahnen 14a an einem Zentrierspinnenarm 16c mit leitenden Schichten oder Leiterbahnen 14a an der Membran 3 kombiniert werden.
Bei dem obigen Beispiel umfasst der Wandler 1b... 1e nur einen gemeinsamen Verbindungspunkt C78b, einen gemeinsamen Anschluss T78b und eine Leiterbahn oder leitende Schicht 14a und wahlweise eine Leiterbahn 14b. Trotzdem können weitere gemeinsame Verbindungspunkte über weitere Leiterbahnen oder leitende Schichten elektrisch mit weiteren Anschlüssen verbunden sein. Verschiedene Bahnen können nebeneinander beziehungsweise unterschiedliche Schichten übereinander angeordnet sein.
Es sei angemerkt, dass die in den 1 bis 18 dargestellten Beispiele zwar kreisförmige und rechteckige Spulenanordnungen 6a... 6h offenbaren, die Erfindung jedoch jede beliebige Form einer Spulenanordnung betrifft, insbesondere auch ovale und polygonale Formen. Darüber hinaus können die Spulen 7 und 8 die gleiche oder eine unterschiedliche Höhe, den gleichen oder einen unterschiedlichen Durchmesser sowie die gleiche oder eine unterschiedliche Anzahl Wicklungen aufweisen. Eine Spulenanordnung ist vorzugsweise in Bezug auf die beiden Hauptachsen x und y symmetrisch.
Es sei auch angemerkt, dass die Spulen 7, 8 in der gleichen Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sein können.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung nicht nur zwei oder drei Spulen 7, 8, sondern eine beliebige Anzahl Spulen.
Zusätzlich dazu sei angemerkt, dass eine symmetrische Konstruktion von Verbindungspunkten C7a, C7b, C8a, C8b, Anschlüssen T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b, T78b und Verbindungsdrähten 12a, 12b, 13a, 13b zwar vorteilhaft ist, man jedoch von einer streng symmetrischen Konstruktion abgehen kann, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Die Anschlüsse T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b, T78b können beispielsweise auf andere Weise angeordnet sein, damit eine bestimmte elektrische Schnittstelle bereitgestellt wird. Darüber hinaus kann die Form der Verbindungsdrähte 12a, 12b, 13a, 13b anders sein. Der Einfluss der Verbindungsdrähte 12a, 12b, 13a, 13b auf die Bewegung der Membran 3 kann trotzdem immer noch im Wesentlichen symmetrisch sein, wenn eine angemessene Konstruktion gewählt wird.
Wie hier offenbart wurde, ist es vorteilhaft, wenn sich die Drähte 12a, 13a, 12b, 13b beziehungsweise die einzelnen Verbindungspunkte C7a, C7b, C8a, C8b an den Ecken einer polygonalen Spulenanordnung 6a... 6e befinden. Das Gleiche gilt im Grunde für die Leiterbahnen 14a, 14b, die vorteilhafterweise ebenfalls an den Ecken angeordnet sind. Die Auswirkung des Magnetstreufelds auf die Drähte 12a, 13a, 12b, 13b ist aufgrund der anderen Strompegel und/oder Impedanzen meist anders als bei den Leiterbahnen 14a, 14b. Einerseits führen unterschiedliche Strompegel dazu, dass unterschiedliche Kräfte auf die Membran 3 einwirken, die von den unterschiedlichen Strömen verursacht werden, welche durch die Drähte 12a, 13a, 12b, 13b beziehungsweise durch die Leiterbahnen 14a, 14b fließen. Andererseits werden in den Drähten 12a, 13a, 12b, 13b beziehungsweise den Leiterbahnen 14a, 14b auf der Grundlage ihrer unterschiedlichen Impedanzen unterschiedliche Spannungen induziert. Da das Streufeld in den Eckbereichen geringer ist, ist es wie gesagt vorteilhaft, diese Eckbereiche für beliebige Verbindungstypen zwischen den Spulen 7, 8 und den unbeweglichen Teilen des Wandlers 1a... 1c, d.h. für die Drähte 12a, 13a, 12b, 13b und/oder die Leiterbahnen 14a, 14b, zu benutzen. Darüber hinaus ist es aus mechanischen Gründen einfacher, die Drähte 12, 13, 12a, 13a, 12b, 13b beziehungsweise die Leiterbahnen 14a, 14b in einem Bereich zu verbinden, in dem sich keine Magneten 9 befinden.
Es sei angemerkt, dass die Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Weiterentwicklungen, Modifikationen und Kombinationen fallen ebenso in den Schutzbereich der Patentansprüche und sind anhand der obigen Offenbarung Fachleuten überlassen. Dementsprechend sind die hier beschriebenen und dargestellten Techniken und Konstruktionen als veranschaulichend und beispielhaft zu verstehen, und sie schränken den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht ein. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung einschließlich bekannter Äquivalente und zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Anmeldung nicht vorhersehbarer Äquivalente wird durch die angehängten Ansprüche definiert. Oben sind zwar zahlreiche Ausführungsformen dieser Erfindung mit einer gewissen Genauigkeit beschrieben worden, Fachleute können jedoch zahlreiche Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen vornehmen, ohne vom Gedanken oder Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1a... 1e: elektrodynamischer Schallwandler
2: Gehäuse
3: Membran
4: Krümmungsabschnitt
5: versteifter mittlerer Abschnitt
6, 6a... 6h: Spulenanordnung
7: erste Spule
8: zweite Spule
9: Magnet
10: Topfplatte
11: obere Platte
12a... 13b: Verbindungsdraht
14a, 14b: Leiterbahn
15: Draht
16a... 16d: Zentrierspinne (Arme)
B: Magnetfeld
C7a... C8b: Verbindungspunkt
T7a... T9b: Anschluss
x: erste Hauptachse
y: zweite Hauptachse
z: dritte Hauptachse / Schlaufenachse
U_In: Eingangsspannung
I_In: Eingangsstrom

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 2014/321690 A1 [0002]

Claims

Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e), umfassend: - ein Gehäuse (2), - eine Membran (3), - eine Spulenanordnung (6, 6a... 6h), die an der Membran (3) angebracht ist, wobei die Spulenanordnung (6, 6a... 6h) mehrere Spulen (7, 8) umfasst, die jeweils zwei Anschlüsse (T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b) aufweisen, welche in Bezug auf das Gehäuse (2) fest sind, - ein Magnetsystem (9, 10, 11), das für die Erzeugung eines Magnetfelds (B) ausgebildet ist, das quer zu einer Längsrichtung eines gewickelten Drahts der Spulenanordnung (6, 6a... 6h) verläuft, und - Verbindungsdrähte (12a, 12b, 13a, 13b), welche die Spulen (7, 8) und die Anschlüsse (T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b, T78b) verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungspunkte (C7a, C7b, C8a, C8b) zwischen den Verbindungsdrähten (12a, 12b, 13a, 13b) und den Spulen (7, 8) symmetrisch an der Spulenanordnung (6, 6a... 6h) angeordnet sind.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungspunkte (C7a, C7b, C8a, C8b) zwischen den Verbindungsdrähten (12a, 12b, 13a, 13b) und den Spulen (7, 8) symmetrisch an der Spulenanordnung (6, 6a... 6h) angeordnet sind a) bei Betrachtung in einer Richtung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche von einem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist, und/oder b) in Bezug auf eine Höhenausdehnung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche von einem gewickelten Draht beziehungsweise einer Drahtschlaufe umgeben ist.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b, T78b) symmetrisch um die Spulenanordnung (6, 6a... 6h) herum angeordnet sind.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsdrähte (12a, 12b, 13a, 13b) symmetrisch um die Spulenanordnung (6, 6a... 6h) herum angeordnet sind.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsdrähte (12a, 12b, 13a, 13b) im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungspunkte (C7a, C7b, C8a, C8b) in einer Verbindungsebene zweier Spulen (7, 8) angeordnet sind.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spulen (7, 8) einen gemeinsamen Anschluss (T78b) aufweisen.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (6, 6a... 6h) mehr als zwei Spulen (7, 8) und mehrere gemeinsame Anschlüsse (T78b) umfasst.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Verbindungsdrähte (12b, 13b) die Spulen (7, 8) und den gemeinsamen Anschluss (T78b) verbinden.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger Verbindungsdraht (12b) die Spulen (7, 8) und den gemeinsamen Anschluss (T78b) verbindet.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine leitende Schicht oder eine Leiterbahn (14a, 14b), die an der Membran (3) angebracht ist, die Spulen (7, 8) und den gemeinsamen Anschluss (T78b) elektrisch verbindet.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht oder die Leiterbahn (14a, 14b) einen auf die Membran (3) aufgebrachten leitfähigen Klebstoff umfasst oder daraus besteht.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine Zentrierspinne (16a... 16d), die mit der Spulenanordnung (6, 6a... 6h) verbunden ist, wobei - Verbindungsdrähte (12a, 12b, 13a, 13b), welche die Spulen (7, 8) und die Anschlüsse (T7a, T7b, T8a, T8b, T9a, T9b, T78b) verbinden, an der Zentrierspinne (16a... 16d) angebracht sind und/oder - eine leitende Schicht oder eine Leiterbahn (14a, 14b), welche die Spulen (7, 8) und den gemeinsamen Anschluss (T78b) elektrisch verbindet, an der Zentrierspinne (16a... 16d) angebracht ist.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht oder die Leiterbahn (14a, 14b) einen auf die Zentrierspinne (16a... 16d) aufgebrachten, leitfähigen Klebstoff umfasst oder daraus besteht.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Spulen (7, 8) der Spulenanordnung (6, 6a... 6h) in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (6, 6a... 6h) zwei Spulen (7, 8) umfasst.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung Spulen (7, 8) umfasst, welche die gleiche Form aufweisen und Kopf an Kopf aneinander befestigt sind.
Elektrodynamischer Schallwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (7, 8) polygonförmig sind.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungsdrähte (12a, 12b, 13a, 13b) die Spulenanordnung (6, 6a... 6h) an ihren Ecken verbinden.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungsdrähte (12a, 12b, 13a, 13b) die Spulenanordnung (6, 6a... 6h) in der Mitte ihrer Längsseiten verbinden.
Elektrodynamischer Schallwandler (1a... 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (7, 8) eine runde Form aufweisen und insbesondere kreisförmig sind.