DE10232643A1

DE10232643A1 - Antriebsanordnung für einen Lautsprecher

Info

Publication number: DE10232643A1
Application number: DE2002132643
Authority: DE
Inventors: Richard Bock
Original assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH; Harman Becker Automotive Systems Straubing Division GmbH
Current assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH; Harman Becker Automotive Systems Straubing Division GmbH
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-02-12

Abstract

Bei einer Antriebsanordnung für einen Lautsprecher mit einer einen Antriebsmagneten (1), einen Polkern (4, 9, 15, 16) und einen Polschenkel (1, 2, 8) aufweisenden Magnetanordnung und mit einem zwischen dem Polkern (4, 9, 15, 16) und dem Polschenkel (1, 2, 8) der Magnetanordnung gebildeten Luftspalt (5), über den der magnetische Fluss des Antriebsmagneten (1) sich schließt, und in dem ein mit einem Schallabstrahlkörper (10) verbundener Antriebskörper (6) mit einer stromdurchflossenen, den Polkern umgebenden Spule (7) durch die Wirkung der Magnetanordnung entlang einer ersten Richtung senkrecht zu den den Luftspalt (5) durchsetzenden Magnetfeldlinien antreibbar ist, ist zur Verbesserung des Auslenkverhaltens der Spule (7) im Luftspalt (5) vorgesehen, dass der Polkern sich in Richtung des Schallabstrahlkörpers mindestens soweit erstreckt, dass die Spule (7) im Betrieb bei größter Auslenkung noch vollständig von dem Polkern (4, 9, 15, 16) durchsetzt ist.

Description

Die Erfindung ist insbesondere auf dem Gebiet von dynamischen Lautsprechern anwendbar, die üblicherweise mittels einer Magnetanordnung antreibbar sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für einen Lautsprecher mit einer einen Antriebsmagneten, einen Polkern und einen Polschenkel aufweisenden Magnetanordnung und mit einem zwischen dem Polkern und dem Polschenkel der Magnetanordnung gebildeten Luftspalt, über den der magnetische Fluss des Antriebsmagneten sich schließt, und in dem ein mit einem Schallabstrahlkörper verbundener Antriebskörper mit einer stomdurchflossenen, den Polkern umgebenden Spule durch die Wirkung der Magnetanordnung entlang einer ersten Richtung senkrecht zu den den Luftspalt durchsetzenden Magnetfeldlinien antreibbar ist.

Üblicherweise weist ein dynamischer Lautsprecher einen Antriebsmagneten auf beziehungsweise eine Magnetanordnung, bei der zwischen einem Polkern und einem Polschenkel ein Luftspalt angeordnet ist, in den eine Spule hineinragt, die von einem zeitlich veränderlichen Strom in Form von Signalen durchflossen ist, die ihrerseits akustische Signale darstellen. Durch die Wechselwirkung der Spule mit dem in dem Luftspalt durch den Magneten erzeugten Magnetfeld entstehen Kräfte, die die Spule beziehungsweise den Antriebskörper und mit diesem den Schallabstrahlkörper bewegen. Der Schallabstrahlkörper ist üblicherweise als dünnwandiger Körper (Membrane), beispielsweise als Konus aus einer Folie ausgebildet. Durch den Schallabstrahlkörper wird dann der so erzeugte Schall an die Umgebung abgegeben.

Die Magnetfeldlinien durchsetzen im Normalfall den Luftspalt im wesentlichen auf dem kürzesten möglichen Wege zwischen dem Polkern und dem Polschenkel. In der Richtung senkrecht zu dem den Luftspalt durchsetzenden Magnetfeld ist der Antriebskörper, insbesondere die Spule verschiebbar angeordnet.

Polkern und Polschenkel bestehen aus einem magnetisch permeablen Material, um den magnetischen Fluss möglichst gut zu leiten, beispielsweise aus Eisen.

Der Antriebsmagnet der Antriebsanordnung kann entweder als Dauermagnet, beispielsweise aus einem Feritmaterial oder auch als ein permanent erregter Elektromagnet ausgebildet sein.

Derartige Antriebsanordnungen für Lautsprecher sind seit langem bekannt.

Beispielsweise ist aus der amerikanischen Patentschrift US 3,763,334 eine Antriebsanordnung bekannt, bei der ein ringförmiger Magnet, dessen einer Pol radial innen angeordnet ist, während der andere Pol radial außen angeordnet ist, zwischen zwei weiteren Ringen aus einem permeablen Material angeordnet ist, wobei alle drei Ringe einen zentrischen Polkern umgeben und wobei der äußere Ring mit dem Polkern über eine Basisplatte verbunden ist. Der magnetische Luftspalt ist zwischen den inneren Ringen und dem einen Ende des Polkerns gebildet. Der Magnet ist als Dauermagnet ausgebildet.

Die europäische Patentanmeldung EP 1137320 A2 zeigt (vergleiche dort 2) eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art, bei der ein Dauermagnet als Teil des zentrischen Polkerns ausgebildet ist.

Auch aus der US 3,679,844 ist eine Antriebsanordnung bekannt, bei der der Magnet einen zentrischen Polkern umgibt und bei der der Magnet eine Polplatte trägt, deren Innendurchmesser geringer ist als der des Magneten. Auch dort wird durch diese Maßnahme ein enger Luftspalt erzeugt, der eine hohe Flussdichte im Luftspalt sowie relativ geringe Streuverluste des magnetischen Feldes zur Folge hat.

Aus der amerikanischen Patentschrift US 6,067,365 ist – dort als Stand der Technik bezeichnet, eine Antriebsanordnung bekannt mit einem Magneten (vergleiche dort 1), der einen zentrischen Polkern konzentrisch umgibt und mit diesem über eine Basisplatte verbunden ist.

Auf dem Magneten aufgesetzt ist eine Polplatte, die einen Innendurchmesser aufweist, der gegenüber dem Innen-Durchmesser des Magneten verringert ist, so dass zwischen der Polplatte und dem zentrischen Polkern ein relativ enger Luftspalt entsteht, der jedenfalls enger ist, als der Abstand zwischen dem Magneten und dem Polkern. Dabei ragt der Polkern in Richtung des Schallabstrahlkörpers über die Polplatte geringfügig hinaus.

Aus der Patentschrift US 6,111,969 ist eine Antriebseinrichtung für einen Lautsprecher bekannt, bei der der Polkern in Richtung des Schallabstrahlkörpers über den Polschenkel hinausreicht. Der Polkern trägt an seinem Ende einen Führungsring, der im Falle einer Berührung durch die Spule ein kom fortables Gleiten ermöglicht. Die Spule kann somit bei einer weiten Auslenkung an dem Polkernende vorbeigleiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das Auslenkverhalten der Spule optimiert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Polkern sich in Richtung des Schallabstrahlkörpers mindestens soweit erstreckt, dass die Spule im Betrieb bei größter Auslenkung noch vollständig von dem Polkern durchsetzt ist.

Der Polkern stellt einerseits einen Teil des Jochs dar, über das der magnetische Fluss des Antriebsmagneten kurzgeschlossen wird. Andererseits erstreckt sich der Polkern im Inneren der stromdurchflossenen Spule und erhöht somit deren Impedanz.

Bewegt sich im Betrieb die Spule mit dem Antriebskörper soweit, dass die Spule nicht mehr vollständig von dem Polkern durchsetzt ist, so ändert sich mit der Auslenkung die Impedanz der Spule. Das Antriebsverhalten wird dann nicht linear, was zu einer Erhöhung des Klirrfaktors des Lautsprechers führt.

Wird erfindungsgemäß der Polkern genügend lang gestaltet, so dass er die Spule auch bei deren größtmöglicher im Betrieb auftretender Auslenkung vollständig durchsetzt, so ist die Impedanz der Spule während des Betriebs im wesentlichen konstant. Die Folge ist ein symmetrischer Induktivitätsverlauf über die Auslenkung, im optimalen Fall eine konstante Induktivität unabhängig von der Auslenkung. Verzerrungen des Lautsprechers werden damit minimiert.

Besonders sinnvoll ist auch der Einsatz bei Tieftönern, da dort der absolute Wert der Induktivität der Spule von untergeordneter Bedeutung ist.

Die Erfindung kann vorteilhaft dadurch ausgestaltet sein, dass sich der Polkern in Richtung des Schallabstrahlkörpers über die Oberkante der Polplatte hinaus erstreckt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Polkern an seinem dem Schallabstrahlkörper zugewandten Ende einen Bereich mit verringertem Querschnitt aufweist.

Hierdurch wird verhindert, dass der Antriebskörper beziehungsweise die Spule bei großer Auslenkung den Polkern berührt. Es kann zusätzlich ein Gleitkörper vorgesehen sein, der beim Aufsetzen der Spule oder des Antriebskörpers auf den Polkern ein Gleiten mit geringer Reibung ermöglicht und gleichzeitig die Spule führt.

Die Erfindung kann auch vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, dass der Polkern eine in bezug auf die Antriebsrichtung des Antriebskörpers zentrische, durchgehende Öffnung aufweist.

Durch diese Öffnung wird einerseits ein Druckausgleich ermöglicht, andererseits das Durchströmen von Luft zum besseren Kühlen der Antriebsanordnung.

Außerdem kann die Erfindung dadurch ausgestaltet werden, dass der Polkern an seinem dem Schallabstrahlkörper zugewandten Ende einen Aufsatz aufweist.

Diese Konstruktion ist fertigungstechnisch einfach herstellbar und der Polkern kann durch verschiedene wählbare Aufsätze leicht an die bestehenden Anforderungen angepasst werden. Es können verschiedene Versionen von Lautsprechern hergestellt werden, wobei lediglich die Aufsätze unterschiedlich gestaltet sind.

Es kann auch für den Aufsatz ein anderes Material gewählt werden als für den Polkern, um die Eigenschaften des Lautsprechers zu optimieren.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Aufsatz als im Querschnitt dünnwandiges Rohr ausgebildet ist.

Der Querschnitt des Aufsatzes sollte so groß sein, dass der magnetische Fluss innerhalb der Spule verlustarm geführt werden kann. Die Induktivität des gesamten Polkerns kann hierdurch vorteilhaft gering gehalten werden und auch die Entlüftung ist komfortabel gestaltbar.

Weiterhin kann die Erfindung vorteilhaft dadurch gestaltet sein, dass der Aufsatz durch einen Dauermagneten gebildet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Dauermagnet derart gepolt ist, dass sein magnetischer Fluss dem des Antriebsmagneten entgegengesetzt ist.

Eine besonders einfache und sichere Befestigung des Aufsatzes auf dem Polkern ist dadurch gewährleistet, dass der Aufsatz mittels eines Zapfens auf den Polkern aufsetzbar ist.

Der Zapfen kann in den übrigen Teil des Polkerns beispielsweise eingepresst oder eingeklebt werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.
Dabei zeigt
1 schematisch im Querschnitt die erfindungsgemäße Antriebsanordnung mit einem Aufsatz,
2 schematisch eine Variante, bei der der Polkern einstückig gestaltet ist.
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung weist einen Antriebsmagneten 1 auf, der zusammen mit der Polplatte 2 und der Basisplatte 8 den Polschenkel 3 bildet, sowie einen Polkern 4. In dem zwischen dem oberen Ende des Polkerns 4 und der Polplatte 2 gebildeten Luftspalt 5 bewegt sich ein Antriebskörper 6 mit einer Spule 7. Der magnetische Fluss des ringförmigen Antriebsmagneten 1 ist über die ringscheibenförmige Basisplatte 8, den hohlzylindrischen Polkern 4 auf der einen Seite und über die Polplatte 2 und den Luftspalt 5 auf der anderen Seite kurzgeschlossen. Der Polkern ist als zylindrischer Körper ausgebildet und besteht im wesentlichen aus Eisen oder einem anderen magnetisch leitenden Material. Er weist eine zentrische Bohrung 8 auf, die der Belüftung zu thermischen und Druckausgleichszwecken dient.
An seinem oberen Ende weist der Polkern 4 einen Aufsatz 9 auf, der mittels einer Zapfenverbindung mit dem übrigen Teil des Polkerns 4 verbunden ist und der aus einem magnetisierten Material beispielsweise Neodym oder Ferrit besteht. Der Auf satz 9 ist derart magnetisiert, dass sein magnetischer Fluss dem Fluss des Antriebsmagneten 1 entgegengesetzt ist.
Der Aufsatz 9 reicht in Richtung auf den Schallabstrahlkörper 10, der durch einen Abstrahlkonus (z. B. Membran) gebildet ist, soweit über die Polplatte 2 hinaus, dass das obere Ende 11 der Spule 7 auch bei größtmöglicher Auslenkung im Betrieb des Lautsprechers sich nicht über das Ende des Aufsatzes hinaus bewegt, so dass die Spule 7 auf ihrer ganzen Länge stets von dem Polkern durchsetzt ist.
Der Aufsatz 9 ist gegenüber dem Durchmesser des restlichen Polkerns 4 abgesetzt durch einen geringeren Durchmesser, so dass der Antriebskörper 6 beziehungsweise die Spule 7 an dem Aufsatz 9 nicht hängenbleiben oder verkanten können. Es kann auch im Bereich des Aufsatzes 9 beispielsweise ein PTFE-ring vorgesehen sein, der ein Gleiten des Antriebskörpers 6 erleichtert. Der Aufsatz 9 kann zylindrisch, jedoch auch konisch in Richtung auf das Ende des Polkerns 4 hin, das heißt zum Abstrahlkörper 10 hin zulaufend ausgebildet sein.
Die 2 zeigt schematisch eine Variante der Erfindung, bei der der Polkern einstückig ausgebildet ist und über die Oberkante der Polplatte 2 soweit hinausragt, dass die Spule 7 im Betrieb bei ihrer maximalen Auslenkung immer noch von dem Polkern 16 soweit durchsetzt ist, dass von dem magnetisch leitfähigen Material des Polkerns 16 der magnetische Fluss im Inneren der Spule 7 vollständig geführt wird. Die oberste, dem Schallabstrahlkörper 10 zugewandte Spulenwindung am oberen Ende 11 der Spule 7 schließt in dieser Stellung etwa mit dem oberen Ende des Polkerns 16 ab.
Die gegenüber der in 1 dargestellten Variante gleichbleibenden Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wie in 1.
Mit dieser Konstruktion wird erreicht, dass die Eigeninduktivität der Spule 7 über ihren gesamten möglichen Auslenkungsbereich konstant ist und dass damit über diesen gesamten Bereich ein lineares Auslenkungsverhalten der Antriebsanordnung in Abhängigkeit vom Erregungsstrom der Spule, das heißt dem elektroakustischen Eingangssignal, besteht.
Der Streufluss außerhalb des Luftspaltes 5 wird durch den die Polplatte 2 überragenden Teil des Polkerns 16 geleitet.
Die Dimensionierung des Polkernes 16 kann dadurch vorgenommen werden, dass die Eigeninduktivität der Spule in Abhängigkeit von ihrer Auslenkung gemessen wird. Der Polkern ist dann richtig dimensioniert, wenn die Eigeninduktivität über die Auslenkung der Spule 7 konstant bleibt.
In der 2 ist die Anordnung in der Stellung der größten möglichen Auslenkung der Spule dargestellt. Dabei ist auch gezeigt, wie eine Sicke 17 und eine Zentriermembrane 18, die einerseits an dem Abstrahlkörper 10 und andererseits an einem mit der Polplatte 2 verbundenen Tragprofil 19 befestigt ist, aus ihrer Ruhelage ausgelenkt werden.
Durch die Erfindung wird eine verzerrungsärmere Wiedergabe und eine Vergrößerung der maximal zulässigen Auslenkung der Spule, das heißt auch des Hubes des Lautsprechers, erreicht. Der Polkern 16 besteht insgesamt aus einem magnetisch leitfähigen Material, beispielweise Eisen, Ferrit oder Neodym. Aus einem solchen Material besteht gegebenenfalls auch ein vorhandener Aufsatz, der Teil des Polkerns ist.

Claims

Antriebsanordnung für einen Lautsprecher mit einer einen Antriebsmagneten (1), einen Polkern (4, 9, 15, 16) und einen Polschenkel (1, 2, 8) aufweisenden Magnetanordnung und mit einem zwischen dem Polkern (4, 9, 15, 16) und dem Polschenkel (1, 2, 8) der Magnetanordnung gebildeten Luftspalt (5), über den der magnetische Fluss des Antriebsmagneten (1) sich schließt, und in dem ein mit einem Schallabstrahlkörper (10) verbundener Antriebskörper (6) mit einer stomdurchflossenen, den Polkern umgebenden Spule (7) durch die Wirkung der Magnetanordnung entlang einer ersten Richtung senkrecht zu den den Luftspalt (5) durchsetzenden Magnetfeldlinien antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (4, 9, 15, 16) sich in Richtung des Schallabstrahlkörpers (10) mindestens soweit erstreckt, dass die Spule (7) im Betrieb bei größter Auslenkung noch vollständig von dem Polkern durchsetzt ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Polkern (4, 9, 15, 16) in Richtung des Schallabstrahlkörpers (10) über die Oberkante (2a) der Polplatte (2) hinaus erstreckt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (4, 9, 15, 16) an seinem dem Schallabstrahlkörper (10) zugewandten Ende einen Bereich mit verringertem Querschnitt aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (4, 9, 15, 16) eine in bezug auf die Antriebsrichtung des Antriebskörpers (6) zentrische, durchgehende Öffnung (12) aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (4, 9, 15, 16) an seinem dem Schallabstrahlkörper (10) zugewandten Ende einen Aufsatz (9, 15) aufweist.
Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (9, 15) als im Querschnitt dünnwandiges Rohr ausgebildet ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (9, 15) durch einen Dauermagneten gebildet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet derart gepolt ist, dass sein magnetischer Fluss dem des Antriebsmagneten (1) entgegengesetzt ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (9, 15) mittels eines Zapfens (15) auf den Polkern (4, 9, 15) aufsetzbar ist.