DE1038115B

DE1038115B - Electroacoustic converter

Info

Publication number: DE1038115B
Application number: DEB33182A
Authority: DE
Inventors: Max Baermann
Original assignee: Max Baermann GmbH
Current assignee: Max Baermann GmbH
Priority date: 1954-10-28
Filing date: 1954-10-28
Publication date: 1958-09-04
Also published as: NL104049C; GB803283A; FR1133761A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Gegenstand der Erfindung ist ein elektroakustischer Wandler aus einem mit einem Luftspalt versehenen, aus Spule und Joch bestehenden ferromagnetischen Kreis und einem mit den mechanisch schwingenden Elementen verbundenen, parallel zu den den Luftspalt begrenzenden Polflächen schwingbeweglich angeordneten Dauermagnet.The subject of the invention is an electroacoustic transducer made of an air-gap A ferromagnetic circuit consisting of a coil and yoke and a mechanically oscillating circuit Elements connected, arranged oscillatingly movable parallel to the pole faces delimiting the air gap Permanent magnet.

Die meisten, heute als Lautsprecher benutzten Vorrichtungen arbeiten nach dem Prinzip, daß ein stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld je nach Richtung von Strom bzw. Feld eine Auslenkung erfährt und seine Bewegungsenergie über eine Membran abstrahlt. Nach dem gleichen Verfahren lassen sich auch Mikrophone, Tonabnehmer und ähnliche Einrichtungen aufbauen, bei denen in Spulen, die durch Schallschwingungen bewegt werden, durch das Magnetfeld eine Spannung induziert wird. Dieses Verfahren setzt voraus, daß die zur Anwendung kommenden Magnetfelder eine beträchtliche Stärke aufweisen. Die Erzeugung derart starker Felder bedingt jedoch einen sehr erheblichen Aufwand an hochwertigem Dauermagnetwerkstoff. Die Folge hiervon ist nicht nur ein beträchtliches Gewicht dieser Anordnungen, sondern auch ein hoher Preis. Trotzdem hat sich dieses System weitgehend durchgesetzt, da es vor allem in bezug auf die naturgetreue Wiedergabe am ehesten zu einer befriedigenden Lösung führt.Most of the devices used today as loudspeakers work on the principle that a current-carrying Conductor in the magnetic field experiences a deflection depending on the direction of the current or field radiates its kinetic energy through a membrane. Microphones, Build up pickups and similar devices in which in coils caused by sound vibrations are moved, a voltage is induced by the magnetic field. This procedure assumes that the magnetic fields used have a considerable strength. The production However, such strong fields require a very considerable amount of high-quality permanent magnet material. The consequence of this is not only a considerable weight in these arrangements, but also also a high price. Nevertheless, this system has largely prevailed, as it is mainly with respect to the lifelike reproduction is most likely to lead to a satisfactory solution.

Es sind auch schon Anordnungen bekannt, bei welchen ein Dauermagnet, der an den schwingbeweglichen Teilen eines Lautsprechers befestigt ist, in einen durch ein Magnetjoch gebildeten Luftspalt eintaucht. Der dauermagnetische Anker ist dabei derart angeordnet, daß sein einer Pol in voller Überdeckung dem einen Jochpol gegenübersteht, während sein anderer sich auf Abstand vor dem anderen Jochpol befindet, so daß er unter der Einwirkung der wechselnden Erregung des Joches in eine in Richtung seiner Magnetisierung verlaufende Schwingbewegung versetzt wird. In der Ruhelage bewirkt dabei natürlich der Dauermagnet eine ständige Vorspannung der Membran.Arrangements are also known in which a permanent magnet attached to the oscillatory Parts of a loudspeaker is attached, immersed in an air gap formed by a magnetic yoke. The permanent magnet armature is arranged in such a way that one of its poles is fully covered faces one yoke pole while the other is at a distance in front of the other yoke pole, so that he under the action of the alternating excitation of the yoke in a direction to his Magnetization running oscillating movement is offset. In the rest position it naturally causes the permanent magnet constantly biases the membrane.

Die Erfindung beschreitet nun zur Lösung des gleichen Problems einen völlig neuen Weg, indem sie von der mechanischen Kraftwirkung zwischen magnetischen Dipolen, die unter bestimmten räumlichen Bedingungen einander gegenüberstehen, Gebrauch macht. Sie besteht in einer derartigen vierpoligen Ausbildung des ferromagnetischen Kreises einerseits und zweipoligen Ausbildung des quer zu seiner Bewegungsrichtung magnetisierten Dauermagnets andererseits bzw. umgekehrt, daß jeweils dem einen Pol des zweipoligen Systemteiles zwei durch Wicklungssinn bzw. Magnetisierungsrichtung untereinander entgegengesetzt polarisierte Pole des vierpoligenThe invention now takes a completely new approach to the solution of the same problem by being of the mechanical action of forces between magnetic dipoles under certain spatial conditions face each other, make use. It consists of such a four-pole Formation of the ferromagnetic circle on the one hand and two-pole formation of the transverse to its direction of movement magnetized permanent magnet on the other hand, or vice versa, that each one pole of the two-pole system part two by winding sense or direction of magnetization with each other oppositely polarized poles of the quadrupole

Elektroakustischer WandlerElectroacoustic converter

Anmelder:Applicant:

Max Baermann,Max Baermann,

Bensberg-Wulfshof (Bez. Köln)Bensberg-Wulfshof (District Cologne)

Max Baermann, Bensberg-Wulfshof (Bez. Köln),
ist als Erfinder genannt wordenMax Baermann, Bensberg-Wulfshof (Cologne district),
has been named as the inventor

Systemteiles in der Weise gegenüberstehen, daß eine kräftefreie Ruhelage in Richtung der Schwingbewegung bewirkt wird.System part opposed in such a way that a force-free rest position in the direction of the oscillating movement is effected.

Wird bei einer solchen Anordnung die Spule" des ferromagnetischen Kreises bei Anwendung des neuen Prinzips, z. B. als Lautsprecher, von einem in seiner Größe einer Schallschwingung proportionalen StromWith such an arrangement, the coil "of the ferromagnetic circuit when using the new Principle, e.g. B. as a loudspeaker, of a proportional in its size of a sound oscillation current

as durchflossen, so werden sich bei geeigneter Dimensionierung am Luftspalt Pole ausbilden, die ihrerseits in ihrer Stärke jeweils dem die Spule durchfließenden Strom proportional sind. Unter der Einwirkung dieser elektromagnetisch gebildeten Pole wird sich der im Luftspalt schwingbeweglich angeordnete Dauermagnet, der mit der Membran des Lautsprechers verbunden ist, im Rhythmus der Stromschwankungen bewegen.as flowed through, so with suitable dimensioning Form poles at the air gap, the strength of which in turn corresponds to the one flowing through the coil Current are proportional. Under the influence of these electromagnetically formed poles, the A permanent magnet, which is arranged to oscillate in the air gap and is connected to the membrane of the loudspeaker is to move to the rhythm of the current fluctuations.

Erfindungsgemäß muß dabei der Dauermagnet in seiner Ruhelage gegenüber dem Luftspalt des ferromagnetischen Kreises, in Bewegungsrichtung gesehen, so weit verschoben werden, daß sich seine Polflächen und die Begrenzungsflächen des Luftspaltes nur teilweise überdecken. Bei geeigneter Wahl der Abmessungen und des Überdeckungsverhältnisses kann hierdurch eine naturgetreue Wiedergabe erreicht werden. In einer besonderen Ausführungsform gemäß der Erfindung hat der schwingbewegliche Teil bei zweipoligem Aufbau des Dauermagnets würfel- oder stabförmige Gestalt und ist quer zu seiner Längsachse magnetisiert. Diese Formgebung ist besonders geeignet für Großflächenlautsprecher, bei denen mehrere Antriebssysteme gleichzeitig auf dieselbe Membran wirken. Aber auch für Mikrophone kann diese An-Ordnung vorteilhaft Anwendung finden.According to the invention, the permanent magnet must be in its rest position opposite the air gap of the ferromagnetic Circle, seen in the direction of movement, are shifted so far that its pole faces and only partially cover the boundary surfaces of the air gap. With a suitable choice of dimensions and the overlap ratio, a lifelike reproduction can be achieved as a result. In a particular embodiment according to the invention, the oscillating part has two poles Structure of the permanent magnet is cube-shaped or rod-shaped and is transverse to its longitudinal axis magnetized. This shape is particularly suitable for large area loudspeakers where several Drive systems act simultaneously on the same membrane. But this arrangement can also be used for microphones find advantageous application.

Erfindungsgemäß können aber auch die schwingbeweglichen Teile bei vierpoligem Aufbau des Dauermagnets ringförmige Gestalt haben und radial magnetisiert sein. Diese Bauform ermöglicht es, auf kleinst» 600/336According to the invention, however, the oscillating parts can also be used in the case of a four-pole construction of the permanent magnet have an annular shape and be radially magnetized. This design enables the smallest » 600/336

stem Raum ein Größtmaß an aufeinanderwirkenden Polflächen unterzubringen. Auch in mechanisch konstruktiver Hinsicht bietet sie viele Vorteile, wie z. B. die einfache und leichte zentrale Befestigung der elastischen Lagerungsteile, die Verbindung mit einer konusförmigen Membran, ähnlich wie bei der heute üblichen dynamischen Lautsprecherbauweise, sowie auch die Befestigung des Gerätes in Gehäusen oder an anderen Apparateteilen.stem space to accommodate a maximum of interacting pole faces. Also in a mechanically constructive way It offers many advantages, such as: B. the simple and easy central attachment of the elastic bearing parts, the connection with a cone-shaped membrane, similar to the one used today usual dynamic speaker construction, as well as the attachment of the device in housings or on other parts of the apparatus.

sehen Kreises anziehend auf den Ring 5 und abstoßend auf den Ring 4. Die Größe dieser anziehenden Kraft ist neben den Gerätekonstanten allein von der Stärke der durch den Magnetisierungsstrom gebildeten Pole am ferromagnetischen Kreis abhängig. Auf diese Weise wird die Membran 10 in Schwingung versetzt, die den Schwankungen des Erregerstromes entsprechen. see the circle attractive to the ring 5 and repulsive on the ring 4. The magnitude of this attractive force depends solely on the strength, in addition to the device constants of the poles formed by the magnetizing current on the ferromagnetic circuit. To this In this way, the membrane 10 is set in vibration, which corresponds to the fluctuations in the excitation current.

Die gleiche Anordnung, jedoch mit Vormagnetisie-The same arrangement, but with pre-magnetization

AIs Werkstoff für die Dauermagnete ist ein solcher io rung durch den Magnet 11, ist in Fig. 2 dargestellt, mit einer Koerzitivkraft von mindestens 1000 Oersted Der Magnet 11 wird durch den magnetischen Nebenbesonders geeignet. Grundsätzlich ist eine große Ko- Schluß 12 aus ferromagnetischem Werkstoff, der auf erzitivkraft die Voraussetzung dafür, daß ein Dauer- dem Gewindestift 13 axial verschieblich angeordnet magnet in einem Fremdfeld bestimmter Größe nicht und durch die Mutter 14 in seiner Lage gesichert ist, entmagnetisiert wird. Je größer die Koerzitivkraft 15 so weit geregelt, daß der durch ihn erzeugte Fluß im ist, um so höher wird der Wandlungswirkungsgrad ferromagnetischen Kreis gerade gleich und entgegender Anordnung getrieben werden können. Besonders
geeignet sind dauermagnetische Werkstoffe, wie
Mangan-Wismut, Eisen-Barium-Oxyd gegebenenfalls
mit Vorzugsrichtung u. dgl.The material for the permanent magnets is such a tion by the magnet 11, is shown in Fig. 2, with a coercive force of at least 1000 Oersteds. The magnet 11 is particularly suitable due to the magnetic auxiliary. Basically, a large co-closure 12 is made of ferromagnetic material, which is demagnetized by virtue of positive force, so that a permanent magnet axially displaceable to the threaded pin 13 is not in an external field of a certain size and is secured in its position by the nut 14. The greater the coercive force 15 is regulated to such an extent that the flux generated by it is im, the higher the conversion efficiency of the ferromagnetic circuit will be exactly the same and can be driven in the opposite direction. Particularly
Permanent magnetic materials are suitable, such as
Manganese-bismuth, iron-barium-oxide if necessary
with preferred direction and the like.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der ferromagnetische Kreis durch einen Dauergesetzt dem durch den Anodengleichstrom, der durch die Spule fließt, erzeugten Fluß ist. Im übrigen ist die Wirkungsweise der in Fig. 2 beschriebenen Anordnung genau gleich der bei der Beschreibung von Fig. 1 angegebenen.In a further embodiment of the invention, the ferromagnetic circuit can be permanently set by the anode direct current flowing through the coil flows, generated flux is. Otherwise, the mode of operation is the same as the arrangement described in FIG exactly the same as that given in the description of FIG.

In Fig. 3 ist der Schwingmagnet 15 als prismatisches Gebilde auf einem aus spezifisch leichtem unmagnetischem Werkstoff bestehenden rohrförmigen daß z. B. bei Verwendung der erfindungsgemäßen An- 25 Körper 16 befestigt. Dieser rohrförmige KörperIn Fig. 3, the vibrating magnet 15 is a prismatic structure on a specifically light non-magnetic structure Material existing tubular that z. B. when using the to 25 body 16 according to the invention attached. This tubular body

magnet gegebenenfalls einstellbar vormagnetisiert sein. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden,magnet may be pre-magnetized in an adjustable manner. This measure can achieve

Ordnung als Lautsprecher sich die Einschaltung eines Ausgangstransformators zwischen dem Endrohr des Verstärkers und dem Lautsprecher erübrigt. Voraussetzung dafür ist, daß diese Vormagnetisierung aufOrder as a loudspeaker is the inclusion of an output transformer between the tailpipe of the Amplifier and loudspeaker unnecessary. The prerequisite for this is that this bias is on

auf den ferromagnetischen Kreis entgegengesetzt gleich ist.is opposite to the ferromagnetic circuit.

Die Erfindung gewährleistet somit bei naturge-The invention thus guarantees natural

trägt an seinen Enden Federn 17 und 18, die mit den Fassungsbolzen 19 und 20 bzw. zwei weiteren durch die Schnittdarstellung nicht gezeichneten Bolzen verschraubt sind. Gleichzeitig trägt dercarries at its ends springs 17 and 18, which with the socket pins 19 and 20 or two further bolts, not shown in the sectional view, are screwed. At the same time the

einen solchen Wert eingestellt wird, daß sie der 30 rohrförmige Körper 16 an seinem einen Ende die magnetisierenden Wirkung des Anodengleichstromes Membran 21. Mittels der Fassungsbolzen 19,20 sowie den beiden nicht gezeichneten sind durch Abstandshülsen 22 auf Abstand fixiert, zwei ferromagnetische Kreise 23 und 24 gehaltert. Diese rahmenför-such a value is set that they the 30 tubular body 16 at its one end the magnetizing effect of the anode direct current membrane 21. By means of the mounting bolts 19, 20 and the two not shown are fixed at a distance by spacer sleeves 22, two ferromagnetic Circles 23 and 24 supported. This framework

treuer Tonwiedergabe wesentlich leichtere Bauweisen 35 mig ausgebildeten ferromagnetischen Kreise tragen bei geringeren Kosten. nach innen abgewinkelte Polschuhlappen 25, 26, 27faithful sound reproduction much lighter constructions 35 mig trained ferromagnetic circles carry at a lower cost. inwardly angled pole shoe flaps 25, 26, 27

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von und 28, auf denen je eine Spule 29, 30, 31 und 32 beVorrichtungen gemäß der Erfindung veranschaulicht, festigt ist. Unter Einwirkung des umzuwandelnden, und zwar zeigt schwankenden Stromes, der die dementsprechend ge-In the drawing are exemplary embodiments of and 28, on each of which a coil 29, 30, 31 and 32 beVorrichtungen illustrated in accordance with the invention. Under the influence of the to be converted, namely shows fluctuating current, which the correspondingly

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Lautsprecher- 40 polten Spulen durchfließt, bilden sich an den zugehösystem mit Doppelring-Schwingmagnet, rigen Polschuhlappen abwechselnd Nord- bzw. Süd-Fig. 1 is a longitudinal section through a loudspeaker 40 pole coils flowing through, are formed on the associated system with double ring vibrating magnet, round pole piece alternating north and south

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Anordnung pole aus. Diese elektromagnetisch gebildeten Pole gemäß Fig. 1, jedoch mit Vormagnetisierung, haben am ferromagnetischen Kreis 24 in der Darstel-Fig. 2 is a longitudinal section through an arrangement from pole. These electromagnetically formed poles 1, but with premagnetization, have on the ferromagnetic circuit 24 in the illustration

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Lautsprecher- lung der Fig. 3 das Bestreben, den schwingenden system mit Doppelanordnung des ferromagnetischen 45 Magnet 15 anzuziehen, während sie am ferromagneti-Kreises, der auf einen Schwingungsmagnet wirkt. sehen Kreis 23 das Bestreben haben, den schwingen-In Fig. 1 ist der aus unterteilten Eisenblechen auf- den Magnet abzustoßen. Auf diese Weise wird der gebaute ferromagnetische Kreis 1, der die Spule 2 Magnet 15 und somit die Membran 21 in Schwingunträgt, durch den Luftspalt 3 unterbrochen. Im Luft- gen versetzt, die den Schwankungen des magnetisiespalt 3 sind die dauermagnetischen Ringe 4 und 5, die 50 renden Stromes entsprechen, durch einen Ring 6 aus unmagnetischem, spezifisch
leichtem Werkstoff, wie z. B. Polystyrol, miteinander
verbunden sind, mittels einer in bekannter Weise geformten Feder 7 durch die Schraube 8 am Kern des
ferromagnetischen Kreises 1 schwingbeweglich befe- 55
stigt. Das leichte Verbindungsstück 9, mit dessen
Hilfe die Feder 7 am Magneten 4 befestigt ist, dient
gleichzeitig zur Halterung der Membran 10. Fließt
durch die Spule 2 ein schwankender Strom, so werden
sich an den Polflächen des ferromagnetfschen Kreises, 60
die den Luftspalt 3 begrenzen, im Rhythmus der
Stromschwankungen mehr oder minder starke Nordbzw. Südpole ausbilden, z. B. in einem bestimmten
Augenblick außen ein Nordpol und innen ein Südpol.
Infolge der nicht vollen Überdeckung zwischen den 65
entgegengesetzt gerichteten, radial magnetisierten
Dauermagnetringen 4 und 5 und den mit Λ^Γ bzw. S
bezeichneten, den Luftspalt begrenzenden Polflächen
des ferromagnetischen Kreises 1 wirken die elektromagnetisch erzeugten Magnetpole des ferromagneti- 703 shows a longitudinal section through a loudspeaker arrangement from FIG. 3, the endeavor to attract the oscillating system with the double arrangement of the ferromagnetic 45 magnet 15, while it is attached to the ferromagnetic circuit, which acts on an oscillating magnet. see circle 23 have the tendency to repel the oscillating - in Fig. 1 the one made of divided iron sheets - the magnet. In this way, the built-up ferromagnetic circuit 1, which vibrates the coil 2, the magnet 15 and thus the membrane 21, is interrupted by the air gap 3. The permanent magnetic rings 4 and 5, which correspond to 50 generating current, are offset in the air, the fluctuations of the magnetization gap 3, by a ring 6 made of non-magnetic, specific
light material such. B. polystyrene, with each other
are connected, by means of a spring 7 shaped in a known manner through the screw 8 on the core of the
ferromagnetic circle 1 so that it can vibrate 55
stigt. The light connector 9, with which
Help the spring 7 is attached to the magnet 4, is used
at the same time for holding the membrane 10. Flows
through the coil 2, a fluctuating current will be
on the pole faces of the ferromagnetic circle, 60
which limit the air gap 3, in the rhythm of
Current fluctuations more or less strong north or Train south poles, e.g. B. in a particular
Moment outside a north pole and inside a south pole.
As a result of the incomplete coverage between the 65
oppositely directed, radially magnetized
Permanent magnet rings 4 and 5 and those with Λ ^Γ or S
designated pole faces delimiting the air gap
of the ferromagnetic circuit 1, the electromagnetically generated magnetic poles of the ferromagnetic 70 act

Claims

Patent claims:

1. Electroacoustic transducer made of a coil and yoke provided with an air gap existing ferromagnetic circuit and one connected to the mechanically vibrating elements, parallel to the pole faces delimiting the air gap arranged to be oscillatable Permanent magnet, characterized by such a four-pole design of the ferromagnetic circuit on the one hand and by the bipolar design of the magnetized transversely to its direction of movement Permanent magnet on the other hand or vice versa that each one pole of the two-pole System part two opposing each other by winding sirin or direction of magnetization polarized poles of the four-pole system

oppose part in such a way that a force-free rest position in the direction of the oscillating movement is effected.

2. Electroacoustic transducer according to claim 1, characterized in that the oscillating motion Parts with a four-pole construction of the permanent magnet are ring-shaped and magnetized radially are.

3. Electroacoustic transducer according to claim 1, characterized in that the oscillating motion Part of the two-pole structure of the permanent magnet is rod-shaped or cube-shaped and is magnetized transversely to its axis of movement.

4. Electroacoustic transducer according to claims 1 to 3, characterized in that the

Permanent magnet in its rest position opposite the air gap of the ferromagnetic circuit, in the direction of movement seen, is shifted so far that its pole faces and the boundary surfaces of the air gap only partially overlap.

5. Electroacoustic transducer according to claims 1 to 4, characterized in that the ferromagnetic circuit preferably adjustable by a permanent magnet for the purpose of compensation a possible direct current magnetization is premagnetized.

Considered publications:
German Patent No. 586 455;
U.S. Patent No. 2,492,255.

1 sheet of drawings

809 600/336

9. S3