DE1179256B

DE1179256B - Four-pole drive system for electro-acoustic converters

Info

Publication number: DE1179256B
Application number: DEF39485A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Schroeder
Original assignee: LEHNER FERNSPRECH SIGNAL
Current assignee: LEHNER FERNSPRECH SIGNAL
Priority date: 1963-04-13
Filing date: 1963-04-13
Publication date: 1964-10-08

Description

Vierpoliges Antriebssystem für elektroakustische Wandler Vierpolsysteme besitzen als Antriebsmittel für elektroakustische Wandler einen hohen Wirkungsgrad bei geringem Aufwand an Magnetmaterial. Sie können daher als Hochleistungssysteme kleiner und leichter gebaut werden als z. B. permanentdynamische Systeme. Jedoch erfordert ihr Aufbau große Präzision der Einzelteile und sorgfältige Justierung, da der Anker mit sehr engem Spalt zwischen zwei oder vier Polschuhen liegen muß. Ferner erfordert die optimale akustische Einstellung einen genauen Abgleich zwischen den Auslenkkräften des permanenten Magnetfeldes und den Rückstellkräften von Anker und Membran, wobei eine Sättigung des hochpermeablen Ankermaterials vermieden werden muß.Four-pole drive system for electro-acoustic converters four-pole systems have a high degree of efficiency as drive means for electroacoustic converters with little expenditure of magnetic material. They can therefore be used as high performance systems be built smaller and lighter than z. B. permanent dynamic systems. However their construction requires great precision of the individual parts and careful adjustment, because the armature must lie with a very narrow gap between two or four pole pieces. Furthermore, the optimal acoustic setting requires a precise comparison between the deflection forces of the permanent magnetic field and the restoring forces of the armature and membrane, wherein saturation of the highly permeable anchor material is avoided got to.

Die genaue Stellung des Ankers in der Mittellage des Spaltes hat man bei bekannten Systemen durch verschiedene aufwendige Mittel zu erreichen versucht, so z. B. durch Einlöten des Ankers in eine Halterung, wobei die Spaltabstände durch Zwischenlagen bestimmt wurden, die nach dem Zusammenbau entfernt werden. Bei einer anderen bekannten Einstellung wird der Anker durch Veränderung des Abstandes zur Membran mittels Gewindestift und Einspannmutter in seiner Stellung korrigiert. Diese Nachstellung ist zeitraubend und bewirkt eine dauernde einseitige Vorspannung der Membran.You have the exact position of the anchor in the middle position of the gap tried to achieve in known systems by various expensive means, so z. B. by soldering the anchor in a bracket, the gap distances through Intermediate layers were determined, which are removed after assembly. At a Another known setting is the anchor by changing the distance to The position of the diaphragm is corrected by means of a threaded pin and clamping nut. These Adjustment is time-consuming and causes a permanent one-sided bias of the Membrane.

Auf eine optimale akustische Einstellung wird bei bekannten Vierpolsystemen im allgemeinen verzichtet, da sie eine genaue Bemessung der Luftspaltinduktion erfordert, die wegen der starken Streuung des Magnetmaterials eine jeweils andere Stärke des Aufmagnetisierungsstromes oder verschieden starke Entmagnetisierung notwendig macht. Bei einem bekannten System entspricht die Einspannbreite des Ankers der Breite des Arbeitspoles, und das magnetisch nichtleitende Abstandsstück besitzt die gleiche Dicke wie der Arbeitsluftspalt zwischen dem Anker und den Polschuhen. Bei einem anderen bekannten System sind zwei- Magnete zu beiden Seiten der Ankereinspannung angeordnet und dienen selbst als Einspannmittel. Hierbei ergibt sich der Einspannquerschnitt aus dem erforderlichen Magnetquerschnitt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß ein Qualitätsunterschied der beiden Magnete zu verschieden großen Flüssen an den beiden Arbeitsspalten führt, die den Anker einseitig vormagnetisieren, was seine Permeabilität stark herabsetzt. Ferner ist ein System bekannt, bei dem der Anker nicht einseitig, sondern an zwei äußeren Armen eingespannt ist und die das System bildenden Blöcke aus aktivem Magnetmaterial bestehen, so daß keine Parallelspeisung der Polschuhe vorliegt. Die Erfindung vermeidet große Präzision der Einzeilteile dadurch, daß bei einem vierpoligen Antriebssystem für elektroakustische Wandler, bei dem der Anker einseitig zwischen magnetischen Leitstücken fest eingespannt ist und bei dem die Polarisierung durch einen Magnet erfolgt, der die Arbeitspolschuhe und die Einspannleitstücke parallel speist, die einseitige Einspannung des Ankers zwischen magnetisch leitenden Polschuhen, deren Querschnitt ein Vielfaches, mindestens das Vierfache des Querschnittes der Arbeitspolschuhe beträgt, unter Zwischenlegung von magnetisch nichtleitenden Abstandsstücken erfolgt, deren Dicke um das gleiche Vielfache größer ist als die Luftspalte des Ankers an den Arbeitspolschuhen. .An optimal acoustic setting is used in known four-pole systems generally omitted because it requires a precise dimensioning of the air gap induction, due to the strong scattering of the magnetic material, each has a different strength of the Makes magnetization current or different degrees of demagnetization necessary. In a known system, the clamping width of the anchor corresponds to the width of the Working poles and the magnetically non-conductive spacer have the same Thickness as the working air gap between the armature and the pole pieces. At a Another known system are two magnets on either side of the armature restraint arranged and serve themselves as clamping means. This results in the clamping cross-section from the required magnet cross-section. This arrangement has the disadvantage that a difference in quality of the two magnets to different sized fluxes on the two working gaps that premagnetize the armature on one side, which is its Greatly reduces permeability. Furthermore, a system is known in which the anchor is not clamped on one side, but on two outer arms and that the system forming blocks are made of active magnetic material, so that no parallel feed the pole pieces are present. The invention avoids great precision of the individual parts in that in a four-pole drive system for electroacoustic transducers, in which the armature is firmly clamped on one side between magnetic conductive pieces and in which the polarization is carried out by a magnet, which is the working pole shoes and feeds the clamping lead pieces in parallel, the one-sided clamping of the armature between magnetically conductive pole pieces, the cross section of which is a multiple, at least is four times the cross-section of the work pole shoes, with interposition of magnetically non-conductive spacers, the thickness of which is the same Many times larger than the air gap of the armature on the working pole shoes. .

Durch diese Ausbildung nach der Erfindung wird erreicht, daß Arbeits- und Einspannungspolschuhe gleichen magnetischen Widerstand trotz ungleicher Abmessungen besitzen, vier magnetische Gleichfluß durch beide Polschuhe somit gleich groß ist. Die Einspannungspolschuhe können sehr breite Auflageflächen für den Anker erhalten, welche seine Einspannung in der Mittellage gewährleisten. Die die Polschuhe tragenden Jochplatten können über die Arbeitspolschuhe hinaus verlängert sein, und der Magnet kann am Verlängerungsende untergebracht werden, so daß es in einfacher Weise möglich ist, die Stellung der Polschuhe zum Anker zu ändern. Daher ist ein präziser Aufbau des Systems mit, genauer Mitteleinstellung des Ankers nicht erforderlich. Die großen Einspannfläehen des Ankers erfordern keine Feinstbearbeitung, wie Schleifen u. dgl. Die Erfindung ermöglicht es weiterhin, die optimale akustische Einstellung des Systems auf einfache Weise dadurch vorzunehmen, daß der Abstand der einen Jochplatte zur anderen Jochplatte verändert wird. Durch diese Maßnahme wird der Arbeitsluftspalt verändert. Außerdem entsteht an der Stirnfläche des zwischen beiden Jochplatten liegenden Magnets ein zusätzlicher Luftspalt, der die Wirkung noch unterstützt.Through this training according to the invention it is achieved that labor and clamping pole pieces have the same reluctance despite different dimensions own, four magnetic direct flux through both pole pieces is thus the same. The clamping pole shoes can have very wide contact surfaces for the armature, which ensure its restraint in the central position. Those wearing the pole shoes Yoke plates can be extended beyond the working pole shoes, and so can the magnet can be placed at the extension end, making it easy to do is to change the position of the pole pieces to the armature. Hence a precise structure of the system with precise center adjustment of the armature is not required. The big ones The clamping surfaces of the armature do not require any fine machining, such as grinding and the like. The invention also enables the optimal acoustic setting of the system in a simple way to make that the distance of a yoke plate to other yoke plate is changed. By this measure, the working air gap changes. It also arises on the face between the two Yoke plates lying magnet an additional air gap, which supports the effect.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen elektroakustischen Wandler im Querschnitt, F i g. 2 eine Draufsicht auf den elektroakustischen Wandler.An embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows F i g. 1 shows an electroacoustic transducer in cross section, FIG. 2 one Top view of the electroacoustic transducer.

Eine Membran 1 ist am Umfang einer kreisförmigen Grundplatte 2 befestigt. Die Membran wird in ihrer Mitte über einen Stößel 3 von einem Anker 4 betätigt. Der Anker ist an seinem anderen Ende durch Schrauben 5 fest eingespannt. Durch die Schrauben 5 sind gleichzeitig eine untere Jochplatte 6, eine obere Jochplatte 7, Polschuhe 8 und 9 und magnetisch nichtleitende Abstandsstücke 10 und 11 eingespannt. Der Anker kann an seinem freien Ende in den Luftspalten 12 und 13 der Arbeitspolschuhe 14 und 15 schwingen. Die Polschule 14 und 15 sind durch einen Magnet 16 über die Jochplatten 6 und 7 vormagnetisiert, ebenso die Polschuhe 8 und 9. Die Polschuhe 8 und 9 besitzen einen vielfach größeren Querschnitt als die Polschuhe 14 und 15, dementsprechend breite Auflageflächen zur Einspannung des Ankers, die eine Mittenzentrierung des Ankers innerhalb der Luftspalte 12 und 13 gewährleisten. Da die Polschuhe 8 und 9 rechteckige Klötze sind, können ihre Spannflächen leicht planparallel hergestellt werden. Ebenso ist es leicht möglich, die Jochplatten 6 und 7 zu planieren, da sie ebene Flächen besitzen. Die Abstandsstücke 10 und 11 sind um das gleiche Vielfache dicker als die Luftspalte 12 und 13, wie der Querschnitt der Polschuhe 8 und 9 größer ist als der Querschnitt der Luftspalte 12 und 13 bzw. der Arbeitspolschuhe 14 und 15.A membrane 1 is attached to the periphery of a circular base plate 2. The membrane is actuated in its center by an armature 4 via a plunger 3. The anchor is firmly clamped at its other end by screws 5. Through the Screws 5 are at the same time a lower yoke plate 6, an upper yoke plate 7, Pole shoes 8 and 9 and magnetically non-conductive spacers 10 and 11 clamped. The armature can at its free end in the air gaps 12 and 13 of the working pole shoes 14 and 15 swing. The pole school 14 and 15 are by a magnet 16 on the The yoke plates 6 and 7 are premagnetized, as are the pole pieces 8 and 9. The pole pieces 8 and 9 have a much larger cross-section than the pole pieces 14 and 15, correspondingly wide contact surfaces for clamping the armature, which are centered of the armature within the air gaps 12 and 13. Since the pole pieces 8 and 9 are rectangular blocks, their clamping surfaces can easily be made plane-parallel will. It is also easily possible to level the yoke plates 6 and 7 because they have flat surfaces. The spacers 10 and 11 are the same multiple thicker than the air gaps 12 and 13, as the cross-section of the pole shoes 8 and 9 is larger is than the cross section of the air gaps 12 and 13 or the working pole shoes 14 and 15th

Dadurch wird erreicht, daß der magnetische Widerstand der Abstandsstücke 10 und 11 dem der Luftspalte 12 und 13 gleich ist, so daß die Vormagnetisierung durch den Magnet 16 sich auf alle Polschuhe gleichmäßig verteilt. Durch diese Verteilung ergibt sich die günstigste Ausnutzung des Magnets 16. Die große Dicke der Abstandsstücke 10 und 11 hat den weiteren Vorteil, daß kleine Abweichungen, die durch die normalen Fertigungstoleranzen bedingt sind, noch keine schädliche Wirkung, wie etwa magnetische Unsymmetrie, haben. Eine magnetische Unsymmetrie würde den Anker in seiner Längsrichtung vormagnetisieren und seine Permeabilität, die nur im Bereich kleiner Magnetisierung hohe Werte besitzt, stark herabsetzen, damit auch den Wirkungsgrad des Systems.It is thereby achieved that the magnetic resistance of the spacers 10 and 11 is the same as that of the air gaps 12 and 13, so that the premagnetization by the magnet 16 is evenly distributed over all pole shoes. This distribution results in the most favorable utilization of the magnet 16. The great thickness of the spacers 10 and 11 has the further advantage that small deviations caused by normal manufacturing tolerances do not yet have a harmful effect, such as magnetic asymmetry. A magnetic asymmetry would premagnetize the armature in its longitudinal direction and greatly reduce its permeability, which only has high values in the area of small magnetization, and thus also the efficiency of the system.

Auch bei sorgfältigem Aufbau des Systems ist es nicht zu vermeiden, daß der Anker von der Mittellage zwischen den Polen 14 und 15 abweicht. Durch Verformung des Ankers sind solche Fehler nicht auszugleichen, da eine Verformung die magnetischen Eigenschaften des Ankers verschlechtert. Die bisherige Justiermethode bestand darin, den Stößel 3 z. B. als Gewindestift auszubilden und den Abstand Anker-Membran durch Verstellen von Spannmuttern zu verändern. Diese Einstellung ist zeitraubend und bewirkt eine dauernde Vorspannung an der Membran, die bei Ermüden des Membranmaterials zu Veränderungen der Einstellung führt.Even if the system is set up carefully, it cannot be avoided that the anchor deviates from the central position between the poles 14 and 15. By deformation of the armature, such errors cannot be compensated for, since deformation causes the magnetic Properties of the anchor deteriorated. The previous adjustment method consisted of the plunger 3 z. B. train as a threaded pin and the distance anchor-membrane through Adjustment of clamping nuts to change. This setting is time consuming and causes a permanent pre-tension on the membrane, which when the membrane material becomes fatigued leads to changes in attitude.

Die Erfindung verwendet eine wesentlich einfachere Einstellvorrichtung. Durch einen Schraubbolzen 17 kann die untere Jochplatte 6 von der Grundplatte 2 abgehoben werden. Über den Magnet 16 und die Schraube 18 wird auch die obere Jochplatte 7 angehoben, so daß sich die Polschuhe 14 und 15 entsprechend verstellen. Die Wirkung der Verstellung kann betriebsmäßig geprüft werden, indem die Erregungsspule 19 Tonfrequenzspannung erhält, so daß der Anker 4 schwingt.The invention uses a much simpler adjustment device. The lower yoke plate 6 can be removed from the base plate 2 by means of a screw bolt 17 be lifted off. The upper yoke plate is also connected via the magnet 16 and the screw 18 7 raised so that the pole pieces 14 and 15 adjust accordingly. The effect the adjustment can be checked operationally by the excitation coil 19 audio frequency voltage receives so that the armature 4 swings.

Zur optimalen akustischen Einstellung muß die Vormagnetisierung in den Spalten 12 und 13 so gewählt werden, daß die Labilitätsgrenze des Ankers nahezu erreicht ist, d. h. daß der Anker bei größerer Vormagnetisierung nach oben oder unten umklappen und an dem Polschuh 14 oder 15 anliegen würde. Bei den bekannten Vierpolsystemen ist eine solche optimale Einstellung nicht ohne weiteres möglich. Sie kann zwar durch stärkere Auf- oder Entmagnetisierung des Magnets 16 erreicht werden. Jedoch weisen die Magnete starke Exemplarstreuung auf, so daß die Größe der Auf- oder Entmagnetisierung für jedes System neu entwickelt werden muß. Diese Methode ist sehr zeitraubend, so daß es bisher üblich ist, das System schwächer zu magnetisieren und auf die optimale Einstellung zu verzichten. Eine weitere Möglichkeit, die Vormagnetisierung optimal einzustellen, besteht darin, einen veränderbaren magnetischen Nebenschluß vorzusehen. Jedoch erfordert das einen nicht unbeträchtlichen Aufwand, der auch das Gewicht des Systems erhöht. Die Erfindung gestattet eine sehr einfache Regelung der Vormagnetisierung, indem die obere Jochplatte 7 durch die Stellschraube 18 angehoben wird, wobei sich die Stellschraube am Magnet 16 abstützt und diesen gegen die untere Jochplatte drückt. Dadurch wird der Spalt 12 vergrößert und die Vormagnetisierungsfeldstärke an den Spalten 12 und 13 herabgesetzt. Gleichzeitig wird durch die Spaltbildung zwischen Magnet 15 und Jochplatte 7 die Feldstärke des gesamten Systems herabgesetzt.For an optimal acoustic setting, the premagnetization in columns 12 and 13 are chosen so that the instability limit of the anchor is almost is reached, d. H. that the armature with a larger bias upwards or fold down and rest on the pole piece 14 or 15. With the known Such an optimal setting is not easily possible with quadrupole systems. It can be achieved by increasing the magnetization or demagnetization of the magnet 16 will. However, the magnets have a large number of copies, so that the size the magnetization or demagnetization has to be redeveloped for each system. These Method is very time consuming, so it has been customary to make the system weaker to magnetize and to forego the optimal setting. One more way, To optimally adjust the premagnetization consists in using a changeable magnetic Shunt to be provided. However, this requires a not inconsiderable effort, which also increases the weight of the system. The invention allows a very simple one Regulation of the premagnetization by moving the upper yoke plate 7 through the adjusting screw 18 is raised, the adjusting screw being supported on the magnet 16 and this presses against the lower yoke plate. As a result, the gap 12 is enlarged and the Reduced bias field strength at columns 12 and 13. Simultaneously is the field strength of the by the gap formation between magnet 15 and yoke plate 7 entire system.

Mit Hilfe der beiden Stellschrauben 17 und 18 ergibt sich eine sehr einfache Montage und Einstellung des Systems. Nach Aufbau der Einzelteile und Aufmagnetisierung des Magnets wird der Anker, der ohne feste Verbindung mit der Membran noch labil ist, in die obere Anschlaglage gebracht. Bei dieser Stellung wird der Stößel 3 mit dem Anker durch Klebung oder Verschraubung festgelegt. Danach wird der Spalt 12 durch Eindrehen der Schraube 18 vergrößert und die Mittellage des Ankers durch Eindrehen der Schraube 17 korrigiert, bis die Einstellung stabil und optimal ist. Diese Einstellung erfolgt also, unabhängig von eventuellen Ungenauigkeiten beim Aufbau des Systems, mit wenigen Handgriffen und unter gleichzeitiger akustischer Prüfung.With the help of the two adjusting screws 17 and 18 , the system can be assembled and adjusted very easily. After the individual parts have been assembled and the magnet has been magnetized, the armature, which is still unstable without a fixed connection to the membrane, is brought into the upper stop position. In this position, the plunger 3 is fixed to the armature by gluing or screwing. Then the gap 12 is enlarged by screwing in the screw 18 and the central position of the anchor is corrected by screwing in the screw 17 until the setting is stable and optimal. This setting is made, regardless of any inaccuracies in the construction of the system, with a few simple steps and with simultaneous acoustic testing.

Die Arbeitspolschuhe 14 und 15 werden zweckmäßig als Winkelstücke ausgebildet und mit einer ihrer Winkelflächen an die Jochplatte geschraubt. Das hat den Vorteil, daß die Jochplatten ebene, parallele Flächen besitzen und leicht planiert werden können. Die Polschuhe können aus Profilmaterial hergestellt werden und erfordern dann keine weitere Bearbeitung, da Toleranzfehler in der Höhe durch die Verstelleinrichtungen gemäß der Erfindung ausgeglichen werden.The working pole shoes 14 and 15 are expediently used as elbows formed and screwed with one of their angular surfaces to the yoke plate. That has the advantage that the yoke plates have flat, parallel surfaces and are light can be leveled. The pole pieces can be made from profile material and then do not require any further processing, due to tolerance errors in height the adjustment devices are compensated according to the invention.

Claims

Claims: 1. Four-pole drive system for electroacoustic Converter in which the armature is unilateral between magnetic conductive pieces is firmly clamped and in which the polarization is carried out by a magnet that feeds the working pole shoes and the clamping lead pieces in parallel, characterized in that that the one-sided clamping of the armature (4) between magnetically conductive pole pieces (8, 9), the cross-section of which is a multiple, at least four times the cross-section the working pole shoes, with the interposition of magnetically non-conductive Spacers (10, 11) takes place, the thickness of which is greater by the same multiple than the air gap of the anchor on the working pole pieces.

2. Drive system according to claim 1, characterized in that the yoke plates (6, 7) carrying the pole shoes over the working pole shoes (14, 15) are also extended and to change the position the pole shoes (14, 15) for the position of the armature (16) at their ends opposite the The base plate (2) of the system can be adjusted.

3. Drive system according to claim 1, characterized in that the yoke plates carrying the pole shoes (6, 7) for Change in the size of the working air gaps at their ends in terms of their distance from one another can be adjusted.

4. Drive system according to claim 1 to 3, characterized in that that the magnet (16) for biasing the system between the free ends the yoke plates (6, 7) is arranged.

5. Drive system according to claim 1 to 4, characterized in that a screw pin to change the yoke plate position (17) is guided in a thread of the lower yoke plate (6) and with his foot rests on the base plate (2) and through one hole each in the magnet (16) and the upper yoke plate (7) passes through.

6. Drive system according to claim 1 to 4, characterized in that to change the distance between the yoke plate (6, 7) a Screw (18) is guided in a thread of the upper yoke plate (7) and with her Foot rests on one of the flat surfaces of the magnet (16).

7. Drive system according to claim 1, characterized in that the clamping pole shoes (8, 9) consist of plane-parallel pieces, which together and with yoke plates (6, 7), armature (4) and spacers (10, 11) by at least one screw ( 5) are screwed to the base plate (2) of the system. B. Drive system according to claim 1 and 7, characterized in that the working pole shoes (14, 15) consist of angle pieces with two plane-parallel surfaces and are connected to the yoke plates (6, 7) by screws (20) or the like. Considered publications: German Patent Specifications No. 844 462, 631 221; British Patent Nos. 660 997, 324 608; U.S. Patent Nos. 2163 161, 2,400,281.