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Magnetisches Mikrofon Die Erfindung betrifft ein magnetisches Mikrofon,
dessen Anker in der Nähe seines einen Endes zwischen wenigstens einem Polschuhpaar
des Magnetsystems eingespannt ist, während das andere Ende des Ankers zwischen einem
anderen Polschuhpaar frei schwingen kann und die Verbindungsstelle der Membran mit
dem Anker zwischen den beiden Enden des Ankers liegt. Durch die Erfindung soll die
Störanfälligkeit derartiger Mikrofone gegen magnetische Streufelder herabgesetzt
werden.
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Magnetische Mikrofone der erwähnten Art, die nach dem sogenannten
Freischwingungsprinzip aufgebaut sind, haben eine verhältnismäßig große Empfindlichkeit
gegen magnetische Streufelder und sind daher sehr störanfällig. Man ist daher bestrebt,
das magnetische System dieser Mikrofone so aufzubauen, daß der frei schwingende
Anker möglichst weitgehend durch das magnetische System selbst, also durch den Magnet
oder die Magnete und die Polschuhe, gegen von .außen einwirkende Streufelder abgeschirmt
wird.
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In vielen Fällen reicht aber diese Maßnahme noch nicht aus. Da es
bekannt ist, magnetische Streufelder durch hochpermeable Bleche abzuschirmen, könnte
man daran denken, das gesamte Mikrofon in ein Gehäuse aus hochpermeablem Blech zu
setzen, das von allen Seiten geschlossen ist. Dabei ergaben sich aber überraschend
Schwierigkeiten, die bisher nicht aus dem Weg geräumt werden konnten. Mit einem
gewissen Erfolg konnte man die magnetische Abschirmung verbessern, indem man das
System mit Ringen aus hochpermeablem Metall, z. B. Mümetall, umgab. Aber der damit
erzielte Erfolg war nur beschränkt.
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Man ist daher schon seit einiger Zeit bestrebt, das Mikrofon vollständig
magnetisch .abzuschirmen und sein Mangetsystem oder das ganze Mikrofon in einem
allseitig geschlossenen Gehäuse aus hochpermeablem Metall einzukapseln. Von der
praktischen Durchführung einer solchen vollkommenen Abschirmung hat man jedoch bisher
Abstand nehmen müssen, weil man für die dabei auftretenden Schwierigkeiten bis jetzt
keine Abhilfe wußte.
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Diese Schwierigkeiten entstehen durch die schwer übersehbaren magnetischen
Streufelder, die durch das hochpermeable Gehäuse erzeugt werden und die Ruhelage
des Ankers beeinflussen. Aus Raum- und Preisgründen muß man naturgemäß bestrebt
sein, das Abschirmgehäuse aus hochpermeablem Metall so klein wie möglich zu machen,
so daß es also das Magnetsystem bzw. das Mikrofon recht eng umschließt. Dies gilt
im besonderen Maße für Mikrofone in Klein- und Kleinstbauweise, wie sie etwa für
elektrische Schwerhörigengeräte verwendet werden, wo auf äußerste Raumeinsparung
ganz besonderer Wert gelegt werden muß.
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Daß das Magnetsystem umschließende Gehäuse aus hochpermeablem Metall
bildet für das Streufeld des Magnetsystems einen gewissen magnetischen Nebenschluß,
so daß dieses Streufeld in verstärktem Maße auf den Anker einwirken kann. Wenn der
Anker vor dem Einsetzen des Magnetsystems in das Abschirmgehäuse genau justiert
worden ist, so daß das frei schwingende Ende des Ankers genau in der Mitte zwischen
den beiden Polschuhen ruht, so wird diese Ruhelage des Ankers bei dem Einbau in
das Abschirmgehäuse gestört. Diese Störung ist durch das von dem Abschirmgehäuse
hervorgerufene magnetische Streufeld bedingt, das normalerweise unsymmetrisch auf
den Anker einwirkt, dadurch eine Vormagnetisierung des Ankers hervorruft und die
Ruhelage des Ankers verändert. Man kann sich das so vorstellen, daß das Abschirmgehäuse
durch das Streufeld des Magnetsystems selbst zu einem Magneten wird, dessen Feld
den Anker aus seiner einjustierten Lage zieht. Dieser Einfluß des Gehäuses wäre
nur dann unschädlich, wenn sein Feld vollkommen symmetrisch auf den Anker einwirkt,
so daß der Anker insgesamt frei von magnetischem Flüß bleibt.
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Die geschilderte Einwirkung des Abschirmgehäuses auf den Anker des
Magnetsystems setzt die Empfindlichkeit des Magneten in unerträglichem Maße herab.
Da man hierfür keine Abhilfe wußte, hielt man bis jetzt eine magnetische Abschirmung
eines magnetischen Mikrofons durch ein eng umschließendes
Abschirmgehäuse
aus hochpermeablem Metall nicht für durchführbar. Die Erfindung zeigt nun einen
Weg, wie diese Schwierigkeiten umgangen werden können, und ermöglicht damit erstmalig
eine einwandfreie Abschirmung mittels eines allseitig geschlossenen Abschirmgehäuses.
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Die Erfindung besteht darin, daß das gesamte Magnetsystem zusammen
mit der Membran in ein eng umschließendes und mit einer Einsprechöffnung versehenes
Gehäuse aus hochpermeablem Material eingebaut ist und daß eine von außen zugängliche,
die elastischen Eigenschaften des schwingenden Ankerteiles nicht verändernde Einstellvorrichtung
eine Beeinflussung der auf den Anker wirkenden magnetischen Felder in der Weise
gestattet, daß das durch das Gehäuse hervorgerufene Streufeld in seiner Wirkung
kompensiert und die von den Feldern in dem Anker insgesamt hervorgerufene Magnetisierung
in der Ruhelage des Ankers Null wird.
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Die Erfindung besteht also nicht in dem Vorschlag, überhaupt ein Abschirmgehäuse
aus hochpermeablem Material für das Mikrofon vorzusehen, dieser Gedanke wurde auch
schon früher verfolgt, konnte aber aus den dargelegten Gründen nicht verwirklicht
werden. Die Erfindung zeigt dagegen einen praktisch gangbaren Weg für die Ausführung
dieses Gedankens und ermöglicht damit überhaupt erstmalig, ein magnetisches Abschirmgehäuse
für das magnetische Mikrofon der geschilderten Art zu verwenden.
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Das Wesen der Erfindung besteht vielmehr darin, daß die endgültige
Justierung des Ankers erst nach dem vollendeten Einbau des Magnetsystems bzw. des
Magnets in das allseitig geschlossene Abschirmgehäuse stattfindet, und zwar mittels
der erwähnten, von außerhalb des Gehäuses zugänglichen Einstellvorrichtung, die
die elastischen Eigenschaften des schwingenden Ankerteils nicht verändert. Durch
diese Einstellvorrichtung wird lediglich das über die Polschuhe, zwischen denen
das eine Ende des Ankers eingespannt ist, auf den Anker wirkende Magnetfeld des
Magnetsystems so beeinflußt, daß der durch das Gehäuse in dem Anker hervorgerufene
magnetische Fluß .ausgeglichen wird und der Anker in der Ruhelage nicht magnetisiert
ist, während die elastischen Eigenschaften des Ankers bei diesem Vorgang nicht geändert
werden. Als Material für das Gehäuse sind beispielsweise Mümetall, Permalloy oder
ähnliche hochpermeable Metalle geeignet.
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Es ist an sich seit langem geläufig, an magnetischen Mikrofonen Einstellvorrichtungen
vorzusehen, die auf den Anker einwirken und durch Beeinflussung seiner elastischen
Eigenschaften, vorzugsweise seiner Rückstellkraft, eine Justierung des Ankers im
Arbeitsspalt gestatten. Bei allen diesen bekannten Mikrofonausführungen ist aber
kein. magnetisches Abschirmt gehäuse vorhanden, und das Problem des durch ein hochpermeables
Abschirmgehäuse eingeführten magnetischen Störfeldes taucht hier überhaupt nicht
auf. Diese früheren Mikrofone geben daher auch keine Anregung dafür, daß man eine
solche Einstellvorrichtung zur Kompensation dieses Störfeldes heranziehen und damit
die Verwendung eines Abschirmgehäuses überhaupt ermöglichen kann, indem man die
Einstellvorrichtung von außerhalb des Abschirmgehäuses bedienbar macht und vor allem
auch so gestaltet, daß sie nur die auf den Anker einwirkenden Magnetfelder, nicht
aber die elastischen Eigenschaften des Ankers beeinflußt. Diese Forderungen erfüllten
die Einstellvorrichtungen der bekannten Mikrofone nicht.
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Zwei für den Zweck des Erfindungsvorschlages geeignete und zweckmäßige
Ausführungen von Einstellvorrichtungen gehören ebenfalls zum Erfindungsgegenstand.
Die erste dieser beiden Ausführungen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung
eine von außen zu betätigende Justierschraube oder ähnliche mechanische Einrichtung
ist, die an dem über seine Einspannstelle hinaus verlängerten Ende des Ankers angreift
und bei ihrer Betätigung das verlängerte Ende des Ankers um geringe Beträge senkrecht
zur Ankerebene bewegt. Diese Einrichtung wirkt also mechanisch auf den Anker, ist
aber so ausgebildet, daß die elastischen Eigenschaften des frei schwingenden Ankerteils
durch sie nicht verändert werden können.
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Wenn man eine mechanische Einwirkung auf den Anker vermeiden will,
kann man die durch das Abschirmgehäuse hervorgerufene Magnetisierung des Ankers
auch auf rein magnetischem Wege kompensieren. Nach einem anderen Merkmal der Erfindung
geschieht die magnetische Kompensierung dadurch, daß die Einstellvorrichtung ein
am eingespannten Ende des Ankers angeordnetes und von außen verstellbares Plättchen
aus ferromagnetischem Material ist, das einen nach Größe und Richtung veränderbaren
magnetischen Nebenschluß zwischen dem Anker einerseits und den Polschuhen des Magnetsystems
andererseits darstellt.
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Wird das erfindungsgemäße Mikrofon in elektronischen Schwerhörigengeräten
verwendet, so ergibt sich noch der Vorteil, daß das Abschirmgehäuse aus hochpermeablem
Metall als Kern für eine darum gewickelte Induktionsspule zum induktiven Hören dient.
Der sonst benötigte Kern für die Induktionsspule kann somit fortfallen, wodurch
sich eine sehr erwünschte Raumeinsparung ergibt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor,
in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind, auf die aber die Erfindung
keineswegs begrenzt ist. Die Erfindung kann grundsätzlich auf alle magnetischen
Mikrofone angewendet werden, die mit irgendwelchen bekannten Magnetsystemen ausgestattet
sind und die sich entsprechend den Erfindungsmerkmalen abwandeln lassen. In der
Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes magnetisches
Mikrofon, aber ohne die von außen zugängliche Einstellvorrichtung, Fig. 2 einen
Längsschnitt durch eine ähnliche Ausführungsform mit einer rein mechanisch wirkenden
Einstellvorrichtung, Fig. 3 die perspektivische Ansicht eines Teiles des Magnetsystems
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons mit einer rein magnetisch
wirkenden Einstellvorrichtung und Fig. 4 eine Einzelheit der Fig: 3.
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In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche oder entsprechende Teile
mit gleichlautenden Bezugszeichen versehen.
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Das Magnetsystem des Mikrofons nach Fig. 1 besteht aus einem Permanentmagneten
1, der zwischen die Enden zweier Weicheisenplatten 2 und 3 eingesetzt ist. Die beiden
Weicheisenplatten 2 und 3 sind mit je zwei einander gegenüberstehenden Ansätzen
versehen, die zwei Polschuhpaare4, 5 und 6, 7 bilden. Zwischen dem Polschuhpaar
4, 5 ist das eine Ende
eines Ankers 8 fest eingespannt. Dabei ist
zwischen dem Anker 8 und den Polschuhen 4, 5 je eine Materialschicht 9 und 10 eingelegt,
die wenigstens etwas nachgiebig ist und beispielsweise aus Messing bestehen kann.
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Das andere Ende des Ankers 8 ist dagegen zwischen den Polschuhen 6
und 7 frei bewegbar. Der Anker 8 ist zwischen den Polschuhen 4 und 5 so eingespannt
und so justiert, daß sich sein frei schwingendes Ende in der Ruhelage genau in der
Mitte des freien Raumes zwischen den Polschuhen 6 und 7 befindet. Die Magnetisierung
in dem Anker 8 hat dann den Wert Null.
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An dem Anker 8 ist ein Stift 11 befestigt, der nahe seinem oberen
Ende an einer Membran 12 angreift. Jede Bewegung der Membran 12 wird daher über
den Stift 11 auf den Anker 8 übertragen. Wenn der Anker 8 aus seiner Ruhelage herausbewegt
wird, entsteht in ihm je nach seiner Bewegungsrichtung ein magnetischer Fluß, der
in einer den Anker 8 umschließenden und ortsfest angebrachten Spule 13 eine der
Bewegung der Membran 12 entsprechende elektrische Spannung erzeugt, Das gesamte
Mikrofon ist in einem Gehäuse aus hochpermeablem Metall eingeschlossen. Das Gehäuse
besteht aus einem Bodenteil 14 sowie einem auf den Bodenteil 14 aufgesetzten Deckel
15. Die Teile 14 und 15 ergeben zusammen ein allseitig geschlossenes Abschirmgehäuse.
Lediglich in dem Decke115 ist eine kleine Öffnung 16 als Einsprache vorgesehen,
durch die die Schallwellen die Membran 12 erreichen können.
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Das Magnetsystem des Mikrofons ist an Haltestücken 17 befestigt, die
zwischen dem Bodenteil 14 und dem Deckel 15 des Abschirmgehäuses eingeklemmt sind;
wodurch das Mikrofon eine feste, genau definierte Lage innerhalb des Abschirmgehäuses
14, 15 erhält. Der Rand der Membran 12 ist zwischen den Haltestücken 17 und dem
Deckel 15 des Abschirmgehäuses eingespannt.
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Da das Gehäuse 14, 15 aus hochpermeablem Metall besteht, wird es durch
die Streufelder des Permanentmagneten 1 verhältnismäßig stark magnetisiert. Es wird
dadurch selbst zu einem Magneten, dessen Feld wiederum auf den Anker 8 einwirkt,
wie es durch die gestrichelten Feldlinien in Fig. 1 ganz schematisch angedeutet
ist. Da das Abschirmgehäuse 14, 15 normalerweise nicht vollkommen symmetrisch zu
dem Magnetsystem und dem Anker ist, kann auch das auf den Anker 8 einwirkende Feld
des Abschirmgehäuses 14, 15 nicht genau symmetrisch sein. Dadurch resultiert in
dem Anker 8 eine Magnetisierung, die ebenfalls in Fig. 1 schematisch angedeutet
wurde und die Ruhelage des Ankers 8 zwischen den Polschuhen 6 und 7 in unerwünschter
Weise verschiebt.
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Fig. 2 zeigt das gleiche Mikrofon wie Fig. 1, aber zusätzlich noch
eine Einstellvorrichtung, mit der die auf den Anker 8 wirkenden magnetischen Felder
von außen und ohne Öffnung des Gehäuses 14, 15 so beeinflußt werden können,
daß die Magnetisierung des Ankers in seiner Ruhelage wieder den Wert Null annimmt
und das frei schwingende Ankerende wieder eine Mittellage zwischen den Polschuhen
6 und 7 einnimmt.
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Zu diesem Zweck greift eine Justierschraube 18 an dem über die Einspannstelle
etwas nach rückwärts verlängerten Ende des Ankers B. Das untere Ende 19 der Schraube
18 ist mit einem Außengewinde versehen, daß in eine Gewindebohrung der unteren Weicheisenplatte
3 geführt wird. Durch eine in dem Bodenteil 14 des Abschirmgehäuses angebrachte
Öffnung 20 hindurch kann die mit einem Schlitz versehene Schraube 18 gedreht werden,
wobei sie sich je nach ihrer Drehrichtung nach oben oder nach unten bewegt. Bei
dieser Bewegung drückt die in dem Anker 8 frei drehbare Schraube 18 den Anker8 etwas
nach oben oder nach unten und nähert ihn dabei entgegen der von der nachgiebigen
Schicht 9 oder 10 ausgeübten Kraft um einen geringen Betrag dem Polschuh 4 oder
5. Dadurch entsteht in dem Anker 8 eine zusätzliche Magnetisierung, die man durch
richtige Einspannung der Schraube 18 so groß machen kann, daß sie entgegengesetzt
gleich der durch das Gehäuse 14, 15 verursachten Magnetisierung des Ankers 8 ist.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird die von dem nicht
dargestellten Abschirmgehäuse hervorgerufene Magnetisierung des Ankers 8 auf rein
magnetische Weise kompensiert. Das Magnetsystem dieser Ausführungsform unterscheidet
sich von den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 dadurch, daß es statt eines Permanentmagneten
zwei in Längsrichtung angeordnete Permanentmagnete 1 a und 1 b besitzt, was aber
für das Wesen der Erfindung ohne Bedeutung ist. Diese Bauweise wurde nur gewählt,
um die magnetische Einstellvorrichtung besser zeigen zu können. Von dem Magnetsystem
und dem Anker 8 ist nur das rückwärtige Ende dargestellt, an dem der Anker 8 zwischen
den Polschuhen 4 und 5 fest eingespannt ist. Eine kreisrunde Scheibe, deren eine
Hälfte 21, wie in Fig. 4 besser zu erkennen ist, aus ferromagnetischem Material
und deren andere Hälfte 22 aus nicht magnetischem Material, z. B. aus Messing, besteht,
ist an dem rückwärtigen Ende des Magnetsystems so angeordnet, daß ihre Ebene senkrecht
zur Ebene des Ankers 8 steht. Die Scheibe 21, 22 ist um eine zum Anker 8 parallele
Achse drehbar. Zu diesem Zweck ist die aus den beiden Hälften 21 und 22 bestehende
Scheibe auf einer zweiten Scheibe 23 aus nicht magnetischem Material, z. B. aus
Messing, befestigt. Die Scheibe 23 hat einen Schlitz 24 zum Einführen eines Werkzeuges
mit dem die Scheibe 23 und damit die Scheibe 21, 22 um ihre Achse gedreht werden
kann.
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Je nach der Winkelstellung der Scheibe 23 und damit der ferromagn
etischen Halbscheibe 21 wird durch die ferromagnetische Halbscheibe 21 ein variabler
magnetischer Nebenschluß zwischen dem Anker 8 einerseits und den Polschuhen 4, 5
andererseits hergestellt. Den magnetischen Nebenschluß kann man nun so groß machen,
daß in dem Anker 8 eine Magnetisierung entsteht, die entgegengesetzt gleich derjenigen
Magnetisierung ist, die durch das Abschirmgehäuse in dem Anker hervorgerufen wird.
Die Einstellung der Scheiben 21, 22, 23 erfolgt bei geschlossenem Abschirmgehäuse,
so daß im Bereich des Schlitzes 24 eine kleine Öffnung in dem Abschirmgehäuse vorgesehen
werden muß.