DE1437469A1

DE1437469A1 - Elektroakustischer Wandler

Info

Publication number: DE1437469A1
Application number: DE19641437469
Authority: DE
Inventors: Michael Stolow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-06-26
Filing date: 1964-06-16
Publication date: 1968-10-17
Also published as: GB1065112A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen elektroakustisehen Wandler des elektrodynamischen Typs einfacher Konstruktion, hoher Empfindlichkeit und guter Tonwiedergabe. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Wandlers ist mit einer flachen Membran ausgestattet und daher als Ganzes flach. Die Erfindung bezieht sich auch auf neue Membranen für elektroakustische Wandler, Der erfindungsgemäße elektroakustische Wandler kann sowohl als Lautsprecher als auch als Mikrofon Verwendung finden. Weitere Erfindungsmerkmale werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden.

Es sind bereits viele Konstruktionen elektroakustischer Wandler des elektrodynamischen Typs bekannt. Diese sind generell mit Schalltrichtermembranen und runden Spulen ausge-> rüstet. Trotz genauer Herstellungsmethoden wird bei solchen

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runden Spulen das Magnetfeld nicht in optimaler Weise ausgenutzt« Obwohl flache Membranen in vieler Hinsicht vorteilhaft sind, sind die üblichen elektrodynamischen Wandler nicht mit derartigen Membranen versehen· Es sind auch einige Konstruktionen von Wandlern mit flachen Membranen bekannt, doch diese sind meist relativ unempfindlich und kostspielig·

Der erfindungsgemäße Wandler enthält eine flache Spule mit vorbestimmtem elektrischem Widerstand, deren Windungen in einer Ebene angeordnet und fest an der Oberfläche einer dünnen, steifen Trägerplatte befestigt sind. Es ist klar, daß auch zwei oder mehrere lagen solcher Windungen an einer oder beiden Seiten der Trägerplatte angeordnet werden könnenj Platte und Spule sollen aber möglichst dünn sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine flache ebene schwingfähige Membran aus selbsttragendem Material verwendet, an welcher in deren Mitte die Spulenträgerplatte senkrecht zur Membran befestigt ist, wobei die Membran an deren Seiten in einem Rahmen befestigt ist und es ist ein Magnetsystem vorgesehen, welches so angeordnet ist, daß der grössere Teil der Spulenwindungen, die sich parallel zur Membranoberfläche erstrecken, von senkrecht zur Trägerplatte verlaufenden Kraftlinien durchflossen werden, so daß, sobald ein elektrischer Strom durch die Spule fließt, die gegenseitige Einwirkung der Magnetfelder das Schwingen der Membran bewirkt.

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Die beβten Resultate werden erzielt bei Verwendung einer rechteckigen Spulenträgerplatte mit entsprechender Spule* BIe Befestigung der Spule an der Oberfläche der Trägerplatte erfolgt mittels eines Klebstoffes. Die Trägerplatte wird an der flachen Membran in deren Mitte senkrecht lu dieser befestigt, wobei die längere Kante Vorzugs-' weise parallel zur Membran angeordnet wird. Sie Windungeabsohnitte der Spule, welche sich parallel zur Membran erstrecken, werden von einem starken Magnetfeld durchflossen, wobei die Kraftlinien senkrecht zur !Trägerplatte verlaufen und den oberen und unteren Windungsabschnitt der Spule in entgegengesetzter Richtung durchsetzen.

Sie Spule muß so bemessen sein, daß sie einen passenden elektrischen Widerstand besitzt. Ee kann eine ein-, doppel- oder mehrschichtige Spule verwendet werden und diese kann auch in Form einer gedruckten Schaltung hergestellt sein, die direkt auf die Trägerplatte aufgebracht sein kann. Me Trägerplatte muß eine genügende Steifheit besitzen, soll aber so dünn wie möglich sein. Solche Spulen sind bekannt und als Träger eignen sich Preßspan, Karton, Kunststoff usw. Sie Spule kann auch um einen, auf einer passenden dünnen Unterlage aufmontierten dünnen, rechteckigen, runden, elliptischen oder ähnlich geformten Kern in der Ebene des Trägers gewickelt und an der Unterlage, z.B. mittels Klebstoff, befestigt sein.

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Als Membran kann beliebiges, dünnes, selbsttragendes, schwingfähiges Material verwendet werden, welches eine gute · Tonwiedergabe gewährleistet. Besonders gute Resultate wurden mit Wandlern erzielt, bei denen als Membran dünne Fournierschichten verwendet wurden· Es können, je nach Größe der Membran, ein- oder mehrschichtige 2?ourniere Verwendung finden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die neue ·Verwendung von Pournier als Material für Membranen für elektroakustisch^ Wandler· Gute Resultate wurden auch mit flachen Membranen aus geschäumtem, festem Kunststoff, wie z.B. Polystyrol, erzielt. Diese Membranen sind besonders für die Wiedergabe von tiefen Tonen geeignet· Auch anderes Material, wie z.B. Karton, Kunststoff, lameliiertes Material usw., können als Membran verwendet werden· Obwohl die bevorzugte Ausführung flache Membranen verwendet, ist es klar, daß auch schalltrichterförmige Membranen verwendet werden können, an deren Spitze die Spulenträgerplatte verbunden ist»

Die dünne, flache Spulenträgerplatte wird an der Membran in deren !,litte befestigt, und, falls eine einschichtige lOurnierschicht verwendet wird, ist es vorteilhaft, diese so zu stellen, daß die Richtung der mit der Membran verbundenen oberen Kante der Trägerplatte senkrecht zur Holzfaserrichtung der lournierplatte verläuft. Es kann in der Membran ein entsprechend tiefer Schlitz vorgesehen werden, in welchen diese obere Kante mittels Klebstoff befestigt wird. Es ist klar, daß die Membran mit dem Spulenträger auch indirekt verbunden werden kann, und zwar mittels eines Zwischenstücks,

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wie z.B. ein passender Stift, welcher an der Trägerplatte und der Membran befestigt ist. Die Kanten der Membran werden in üblicher V/eise mittels Gummi, I¹Uz oder dergl. in einem passenden Rahmen, der z.B. aus Metall oder Kunststoff bestehen kann, befestigt.

TJm die senkrechte Stellung der Trägerplatte relativ zur Membran während des Betriebs aufrechtzuerhalten, ist eine Stütze am unteren Ende der Trägerplatte vorgesehen. Diese kann in Form eines länglichen Streifens eines dünnen, schwingfähigen Materials ausgebildet sein, welche parallel zur Membranebene steht und auch am Rahmen der Membran befestigt ist« Es ist klar, daß auch andere Befestigungen verwendet werden können, wie z.B. dreifußartige Stützen usw.

Das Magnetsystem ist von bekannter Bauart und es ist möglich, verschiedene Ausführungsarten zu verwenden, welche ein starkes Magnetfeld senkrecht zur Trägerplatte ergebene Die einfache Ausführungsart ist die Verwendung von gegenüberstehenden Magnetpolen entgegengesetzter Polarität, welche mittels Polschuhen ein starkes Feld durch die Windungsabschnitte der Spule erzeugen, welche sich parallel zur Richtung der Membran erstrecken, wobei die Anordnung so ist, daß das Durchfließen des Stromes durch die Spule eine Bewegung der Membran senkrecht zu ihrer Fläche bewirkt.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand schematascher Zeichnungen an Ausführungsbeispielen, die "beansprucht werden, näher erläutert»

Pig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wandler in perspektivischer Ansicht·

Pigο 2 zeigt den Wandler gemäß Pig. I von unten gesehen in perspektivischer Darstellung.

Pig. 3 ist ein Teilschnitt durch den Wandler gemäß Pig. I.

Pig. 4 zeigt einige Details der Konstruktion gemäß Pig. 1 bis 3.

Pig. 5 und 6 zeigen Abwandlungen des Ausführungsbeispiels gemäß Pig. I bis 4.

Bei dem Aüsführungsbeispiel gemäß Pig. I bis 4 weist der Wandler eine dünne, flache, schwingfähige Membran 11 auf, die vorteilhafterweise aus einer dünnen Pournierschicht besteht. Es kann auch ein anderes selbsttragendes, dünnes, schwingfähiges Material in Plattenform verwendet werden. Die Membran ist in einem Eahmen 12 mittels G-ummistreifen 13 gehalten. Um die Maße der Membran zu verkleinern ist diese mit einer Vielzahl von löchern 14, und in diesem Pail mit einer sehr dünnen Schicht II¹ versehen, welche aus Papier, Kunststoff oder dergl«, besteht und welche gespannt und mittels Klebstoff an die Membran befestigt ist. In der Mitte der Membran ist senkrecht zu dieser eine

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flache Spulenträgerplatte 15 befestigt· An der Spulenträgerplatte 15 ist fest eine rechteckige flache Spule 16 befestigt, welche einen vorbestimmten, elektrischen Widerstand besitzt, wobei die Drahtenden 17 der Wicklung im Gebrauch mit der Endstufe eines Verstärkers oder einer anderen elektronischen Schaltung verbunden werden. Die Herstellung der artiger flacher Spulen ist bekannt; sie können an der Trägerplatte mittels Klebstoff befestigt werden. Die obere Kante der Trägerplatte 15 kann in einen Schlitz in der Membran eingeführt und mittels eines Klebstoffes mit der Membran fest verbunden sein· TJm die Trägerplatte senkrecht, zur Membran zu halten, ist ein Haltestreifen 18 vorgesehen, welcher etwas breiter als die Trägerplatte 15 sein soll und welcher an seinen beiden Enden an dem Rahmen 12 mittels Gummistreifen 19 befestigt ist* In diesem Haltestreifen 18 ist ein Schlitz vorgesehen, in welchem die untere Kante der Trägerplatte 15 befestigt ist.

Das Magnetsystem besteht aus zwei permanenten Magneten 22 und 23, welche mit Polschuhen 24, 25, 26 und 27 versehen sind. Die Polschuhe 24, 26 und 25, 27 sind einander gegenüberliegend so angeordnet, daß zwischen ihnen ein schmaler luftspalt vorhanden ist, in dem sich die Trägerplatte 15 mit der Spule 16 bewegen können. Die Magnete sind mit dem Rahmen 12 mittels Schrauben 20 und 21 fest verbunden. Die Magnete sind so angeordnet und ausgebildet, daß sich

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daß gegenüberliegende und untereinander befindliche Pole von verschiedener Polarität sind. Sie Breite der Polschuhe ist vorzugsweise etwas größer als die Breite der Yfindungen der Spule 16. Dieser Teil der Windungen der Spule 16, welcher parallel zur Membran liegt, wird von einem starken magnetischen Feld durchquert, das senkrecht zur Fläche des Trägers 15 verläuft und wenn.ein elektrischer Strom die Spule 16 durchfließt, ist die gegenseitige Einwirkung der leider der Magnete und des Stromes derart, daß die Membran in einer Richtung senkrecht zu ihrer Fläche bewegt wird.

Es ist klar, daß auf der Trägerplatte 15 direkt eine gedruckte Schaltung in Form einer Spule von passendem Widerstand aufgebracht werden kann.

Me folgenden Details eines bestimmten Ausführungsbeispiels sind nur damit angegeben, um die Größenordnung der Dimensionen darzustellen, Eine zufriedenstellende Tonwiedergabe wurde z,B. erzielt mit einer Membran in Form einer einschichtigen Fournierplatte von 0,3 mm Dicke, welche eine Fläche von 15 cm χ 10 cm hatte. Die Größe der Trägerplatte der Spule war 15 mm χ 40 mm und deren Dicke 0,15 mm» das verwendete Material war Preßspan. Der Durchmesser des Drahtes der Spule war 0,12 mm und der Widerstand der Spule 8 Ohm. Es wurden starke Permanentmagnete verwendet, bei einem Anstand der gegenüberliegenden Polschuhe von 0,5 mm. Die Breite der oberen und unteren Windungen war je 3 mm und die Breite der PoI-

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schuhe 2 mm. Der Abstand von der obersten Windung der Spule bis zur Membran war 4 mm. Die Membran war mit einer Vielzahl von löchern mit 6 mm Durchmesser versehen, welche ungefähr 5 mm voneinander entfernt waren. An der Oberfläche der Membran war ein dünnes Blatt Papier aufgeklebt und die Trägerplatte mittels ihrer oberen Kante an der Membran mit Klebstoff in einen Schlitz in der Membran befestigt, so daß die Eichtung der !Trägerplatte senkrecht zur Richtung der Holzfasern des Pourniers war. Die Tonwiedergabe war sehr gut und die Empfindlichkeit des Wandlers ungefähr 50 fo höher als , die eines Wandlers gleicher Größe mit Schwingspulen üblicher Konstruktion und mit Magneten gleichen Gewichts.

Es ist klar, daß die Trägerplatte der Spule nicht an der Membran direkt befestigt werden muß und daß es möglich ist, dies mittels eines Zwischenstücks zu bewerkstelligen«, In 3?ig. 5 wird ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Spulenträgerplatte 31 mittels eines Stiftes 32 an der Membran 33 befestigt ist. Diese Platte 31 trägt die an ihr befestigte Spule 34, wobei das Magnetsystem 35 mit den Polschuhen 36 und 37 ähnlich dem in den Mg. 1 bis dargestellten Magnetsystem aufgebaut ist. Es ist klar, daß die Spule nicht rechteckig sein muß und daß ebenso runde, elliptische oder andere Formen verwendet werden können.

In Fig. 6 ist eine runde Spule' 41 gezeigt, angebracht an einer Trägerplatte 42, welche mit ihrer oberen Kante an

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der Membran 43 senkrecht zu dieser befestigt ist. In diesem Pail ist ein Magnetsystem mit zwei Magneten 44 und mit jeweils entsprechend der Krümmung der Spulenwicklungen gekrümmten Polschuhen 45 und 46 vorgesehen. Die Polschuhe sind unter Belassung eines schmalen Luftspalts einander gegenüber angeordnet, wobei die gegenüberliegenden Flächen der P.olschuhe selbstverständlich flach sind, so daß Träger mit Spule iin Luftspalt ungehindert schwingen können.

Es wird betont, daß die vorliegende Erfindung die verschiedenen möglichen Ausführungen von elektroakustischen Wandlern betrifft, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß in diesen eine flache, ebene Spule verwendet wird, welche auf einer Spulenträgerplatte an der Oberfläche dieser Trägerplatte angebracht ist, wobei Spulenträgerplatte und Spule in einem schmalen, geraden Spalt zwischen Magnetpolen angeordnet sind, so daß die gegenseitige Einwirkung des Spulenstromes und des Magnetfeldes die an die Spulenträgerplatte angebrachte Membran zur Schwingung bringt. Die Erfindung betrifft auch den Gebrauch von dünnen ein- oder mehrschichtigen Purnierplatten als Membranen für elektroakustisch^ Wandler.

Patentansprüche 8 D 9*8 0 3/0 3 3 5

Claims

Patentansprüche

1· Blektroakuatisoher Wandler des elektrodynamischen Typs ■it einer an einer Membran befestigten Schwingspule, die in •inen Magnetfeld beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule (16) flach ausgebildet ist und auf einer flachen, dünnen Trägerplatte (15) aufgebracht ist und die Trägerplatte (15) in senkrechter Stellung zu einer schwingfähigen, selbsttragenden Membran (11) angeordnet und mit dieser verbunden ist«

2· Wandler gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Membran (11) eine dünne, schwingfähige, flache, etwa ebene Platte dient.

3· Wandler gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Spulenträgerplatte (15) in der Mitte der Membran (11) befestigt ist.

4. Wandler gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenträgerplatte (15) die Form eines Rechtecks besitzt, wobei die längere Kante desselben parallel zur Membranoberfläche angeordnet ist und die Spule (16) eine entsprechende rechteckige Porm besitzt.

5. Wandler gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch, gekennzeichnet, daß als Membran (11) eine ein- oder mehr-

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soh.ich.tige Fournierplatte verwendet wird·

6· Wandler gemäß Anspruch. 1 bis 4, dadurch, gekennzeichnet, daß die Membran (11) eine einschichtige Fournierplatte ist und die Spulenträgerplatte (15 δ senkrecht an diese befestigt ist, derart, daß die Richtung der Platte (15) sich senkrecht zur Richtung der Holzfaser des fourniers erstreckt·

7· Wandler gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch g e k'e η η zeichnet ,daß die Membran (11) mit einer Vielzahl von löchern (14) versehen ist und daß die Oberfläche der Membran (U) mit einer dünnen Schicht (H¹) aus Papier, Kunststoff oder dergl. überzogen ist.

8. Wandler gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante der Spulenträgerplatte(15) mittels eines dünnen, schwingfähigen, am Rahmen des Wandlers befestigten Streifens (18) gehalten ist·

9 β Wandler gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem aus zwei starken permanenten Magneten (22, 23) besteht, welche mit je zwei gegenüberliegenden Polschuhen (24, 25, 26, 27) versehen sind, die einen schmalen luftspalt definieren, in dem sich die Trägerplatte (15) mit Spule (16) befindet.

10. Wandler gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (16) in Form einer gedruckten

Schaltung hergestellt ist. ·

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11· Wandler gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch g e k e η η zeichnet , daß. der Luftspalt zwischen den Magnetpolen (24» 26; 25, 27) eine Breite zwischen 0,3 mm bis 1,5 mm besitzt·

12· Wandler gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (33) die Eorm eines Schalltrichters besitzt, der mittels seiner Spitze (32) an der Trägerplatte (31) befestigt ist.

13· Bandler gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der sich gegenüberliegenden Polschuhe (24, 25, 26, 27) schmäler ist als die Breite der dazwischenliegenden Windungen der Spule (16).

14. Membran für elektroakustischen Wandler, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus einer oder mehreren Pournierplatten besteht.

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