DE19528904C1

DE19528904C1 - Electromechanical transducer for low frequency loudspeaker

Info

Publication number: DE19528904C1
Application number: DE1995128904
Authority: DE
Inventors: Michael Weidlich
Original assignee: GLENDE MARK
Current assignee: GLENDE MARK
Priority date: 1995-08-05
Filing date: 1995-08-05
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2015-08-06

Abstract

The transducer has at least one driver coil (7) secured to a loudspeaker membrane (2) and positioned within the airgap (16) of a permanent magnet (8). There is at least one additional compensation coil (14) which is mechanically and inductively coupled to the drive coil, is electrically insulated, and permanently short-circuited by a low-ohmic path. Preferably the drive coil and the compensation coil are positioned concentrically.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchspulenwandler, mit mindestens einer in einem Luftspalt eines Permanentmagneten angeordneten, mit einer Membran verbundenen Schwingspule.The invention relates to a moving coil converter, with at least one arranged in an air gap of a permanent magnet, with a membrane-connected voice coil.

Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Systeme zur Umwandlung von Wechselströmen in mechanische Bewegungen einer elastisch auf gehängten Masse bekannt, insbesondere handelt es sich bei solchen Systemen um Tonabnehmersysteme und Lautsprecher. Vor allem bei letzteren sind die sogenannten Tauchspulenlautsprecher am weite sten verbreitet, da sie systembedingt bei kleinen Abmessungen re lativ hohe Schallpegel erzeugen können.A variety of conversion systems are state of the art of alternating currents in mechanical movements an elastic on hanging mass known, in particular it is such Systems around pickup systems and speakers. Especially with the latter are the so-called moving coil loudspeakers most widespread, since they are due to the system's small dimensions can generate relatively high sound levels.

Bei dieser Lautsprecherfamilie ist ein als ringförmige Schwing spule aus gebildetes induktives Element beweglich in einem Luft spalt eines Permanentmagneten angebracht. Fließt ein Strom durch diese Spule, erzeugt dieser eine Kraft, die senkrecht zur Spule und dem Magnetfeld wirkt. Diese Kraft versetzt die Spule in Bewegung, wo bei sich eine mit der Spule verbundene Masse, hier eine Membran, mitbewegt. Der Antrieb wird durch die sogenannte Wandlerkonstante als BI-Produkt angegeben, wobei B die magnetische Flußdichte im Luftspalt und 1 die effektive Leiterlänge des Spulendrahtes 1 in diesem Luftspalt ist. Membran und Schwingspule stellen den größten Anteil der bewegten Masse dar. Einen kleinen Anteil der bewegten Masse macht die Membranaufhängung aus, die dafür sorgt, daß bei Auslenkung der Membran eine Rückstellkraft wirkt, die die Membran wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückzuziehen versucht. Es kommt somit zu einer Bildung eines mechanischen Schwingkreises, der eine Resonanzfrequenz ausweist, bei der das schwingende System mit der größten Auslenkung auf eine Anregung von außen reagiert.In this family of loudspeakers a ring-shaped voice coil made of an inductive element is movably mounted in an air gap of a permanent magnet. When a current flows through this coil, it generates a force that is perpendicular to the coil and the magnetic field. This force sets the coil in motion, where a mass connected to the coil, here a membrane, moves with it. The drive is indicated by the so-called converter constant as a BI product, where B is the magnetic flux density in the air gap and 1 is the effective conductor length of the coil wire 1 in this air gap. Diaphragm and voice coil represent the largest part of the moving mass. A small part of the moving mass is made up of the diaphragm suspension, which ensures that when the diaphragm is deflected, a restoring force acts which tries to pull the diaphragm back into its original position. A mechanical resonant circuit is thus formed which has a resonance frequency at which the vibrating system reacts with the greatest deflection to an excitation from the outside.

Ein weiteres Maß zur Beschreibung eines solchen Schwingkreises ist die Güte Q. Sie beschreibt die relative Auslenkung und das Aus schwingverhalten des Schwingkreises. In Analogie zu elektrischen Schwingkreisen errechnet sich die Güte aus dem Verhältnis von Blindwiderständen, wie Massenträgheit und Federsteife, zu Wirkwi derständen, wie Reibung und Strahlungswiderstand. Je schneller bei einem Lautsprecherchassis die Schwingspule durch die angelegte Spannung im Magnetfeld bewegt wird, desto größer ist die in der Spule erzeugte Gegeninduktion, die versucht, dieser Bewegung ent gegenzuwirken.Another measure to describe such a resonant circuit is the quality Q. It describes the relative deflection and the out vibration behavior of the resonant circuit. Analogous to electrical Resonance circles the quality is calculated from the ratio of Reactive resistances such as inertia and spring stiffness to Wirkwi such as friction and radiation resistance. The faster at the voice coil through a loudspeaker chassis Voltage is moved in the magnetic field, the greater that in the Coil generated mutual induction, which tries to ent this movement ent counteract.

Die frequenzabhängige Impedanz des mechanischen Schwingkreises besitzt bei der Resonanzfrequenz einen maximalen Wert, da bei die ser Frequenz die Auslenkung der Membran und damit die erzeugte Gegeninduktion die größten Werte erreicht. Jedes Eingangsspan nungssignal "sieht" die vom Chassis erzeugte gegenphasige Spannung als zusätzlich zu überwindenden Widerstand.The frequency-dependent impedance of the mechanical resonant circuit has a maximum value at the resonance frequency because at water frequency the deflection of the membrane and thus the generated Mutual induction reached the greatest values. Any input chip voltage signal "sees" the antiphase voltage generated by the chassis as additional resistance to overcome.

Darüber hinaus nimmt die Impedanz des Tauchspulenwandlers mit steigender Frequenz zu, was auf die anwachsende Schwingspulenin duktivität zurückzuführen ist und zusätzliche Probleme für eine angeschlossene Signalquelle, zum Beispiel einen Verstärker, bedeu tet. Für den Verstärker ist es am besten, wenn er an einer kon stanten Impedanz angeschlossen ist, um optimal arbeiten zu können; gleiches gilt auch für Kabelverbindungen und passive Frequenzwei chen.In addition, the impedance of the moving coil converter increases increasing frequency, which is due to the increasing voice coils productivity and additional problems for one connected signal source, for example an amplifier, meaning tet. It is best for the amplifier if it is connected to a con constant impedance is connected to work optimally; the same applies to cable connections and passive frequency chen.

Zur Kompensation der systemimmanenten Nachteile, wie starke Fre quenzabhängigkeit der Impedanz wird in der Aktivtechnik das Mem branverhalten in der Form genutzt, daß die in der Schwingspule oder in einer winzigen, zweiten Spule bei Bewegung der Membran erzeugte Gegeninduktionsspannung einer Elektronik zugeführt wird, die überprüft, ob die abgegriffene Spannung der Signalspannung oder einem bestimmten Teil entspricht. Ist das nicht der Fall, veranlaßt eine Regelungselektronik den Verstärker, Strom nachzu liefern, um den Ist-Wert an den Soll-Wert anzugleichen. Nachteilig bei diesen Systemen ist ihr relativ hoher apparativer Aufwand.To compensate for the inherent disadvantages of the system, such as strong fre In active technology, the mem branch behavior used in the form that in the voice coil or in a tiny, second coil when the membrane moves generated counter-induction voltage is supplied to electronics, which checks whether the tapped voltage of the signal voltage or corresponds to a certain part. Is not that the case, Control electronics cause the amplifier to add current deliver in order to adjust the actual value to the target value. Disadvantageous with these systems, their relatively high expenditure on equipment.

Ferner gibt es Tauchspulenwandler mit zwei Schwingspulen, die im Tieftonbereich Verwendung finden. Als Stereo-Subwoofer eingesetzt wird jede Schwingspule von einem Kanalsignal versorgt, so daß bei de Kanalsignale in monauraler Form wiedergegeben werden.There are also voice coil converters with two voice coils that are in the Bass range. Used as a stereo subwoofer each voice coil is supplied by a channel signal, so that at de Channel signals are reproduced in monaural form.

Darüber hinaus werden bei einem sogenannten Watkins-Woofer zwei Schwingspulen in einem Tauchspulenwandler eingesetzt, von denen eine verhältnismäßig lang ist, um ein hohes BI-Produkt und einen hohen Wirkungsgrad zu liefern. Bei tieferen Frequenzen wird diese Spule von einer Frequenzweiche ausgeblendet. Eine zweite kürzere Spule arbeitet im Subbaßbereich mit einem kleinen BI-Produkt, so daß die Bremswirkung der Gegeninduktion des Antriebes deutlich geringer ausfällt all bei der ersten Schwingspule, so daß die Im pedanz zwar etwas, jedoch nicht vollständig geglättet wird.In addition, there are two in a so-called Watkins woofer Voice coils used in a moving coil transducer, one of which a relatively long to a high BI product and one deliver high efficiency. At lower frequencies this will be Coil hidden by a crossover. A second shorter one Coil works in the sub-bass range with a small BI product, so that the braking effect of the mutual induction of the drive is clear all turns out less with the first voice coil, so that the Im pedanz something, but not completely smoothed out.

Desweiteren werden Chassis mit zwei Schwingspulen zur induktiven Kopplung anderer Lautsprecher genutzt. Dabei ist die zweite Schwingspule eines ersten Tauchspulenwandlers mit der Schwingspule eines zweiten Tauchspulenwandlers verbunden. Die in der zweiten Schwingspule des ersten Wandlers erzeugte Gegeninduktion steuert somit das Membranverhalten des zweiten Wandlers. Im Gegensatz zu Reflexabstimmungen verhindert die elektrische Kopplung die Gegen phasigkeit unterhalb der Abstimmfrequenz. Trotzdem läßt sich mit diesem System die Impedanzschwankung von Tauchspulenwandlern nicht befriedigend kompensieren. Es ist lediglich eine günstige untere Grenzfrequenz aus einem kompakten Gehäuse möglich, wobei durch Zwischenschalten von Widerständen sich der Grad der Kopplung und damit die Lautstärke im Baßbereich steuern läßt.Furthermore, chassis with two voice coils become inductive Coupling other speakers used. The second is Voice coil of a first moving coil transducer with the voice coil connected to a second moving coil converter. The one in the second Voice coil of the first transducer generated mutual induction controls hence the membrane behavior of the second transducer. In contrast to The electrical coupling prevents the counter from being tuned phase below the tuning frequency. Nevertheless you can this system, the impedance fluctuation of moving coil transducers compensate satisfactorily. It's just a cheap lower one Cut-off frequency possible from a compact housing, whereby by Interposing resistors the degree of coupling and so that the volume in the bass area can be controlled.

Aus DE 39 40 615 C1 ist eine elektrodynamische Lautsprecheranordnung mit einem Klangwiedergabeelement offenbart, das an einer Membran befestigte und elastisch aufgehängte, im Luftspalt eines Magneten von einer Neutralstellung aus in zwei entgegengesetzte Richtungen schwingfähige und an elektrische Signaleingänge angeschlossene Schwingspule aufweist, die mit einer zweiten Schwingspule versehen ist, wobei ein zweites Klangwiedergabeelement mit einem zweiten Magneten vorgesehen ist, in dessen Luftspalt eine dritte, an die gleichen elektrischen Signaleingänge angeschlossene, elastisch aufgehängte, von einer Neutralstellung aus in zwei entgegengesetz te Richtungen schwingfähige Schwingspule mit einer vierten Schwingspule angeordnet ist und die zweite und vierte Schwingspule der beiden Klangwiedergabeelemente in Gegenphase miteinander kurzgeschlossen sind. Bei dieser Lautsprecheranordnung arbeiten die beiden Klangwiedergabeelemente im wesentlichen parallel, wobei ihnen gleichzeitig die gleichen Signale zugeführt werden und auch jeweils gleichartig aufgebaut sind. Der in der jeweiligen zweiten bzw. vierten Schwingspule induzierte Strom wird verpolt jeweils in die vierte bzw. zweite Schwingspule des anderen Klangwiedergabee lementes gespeist. Der hierbei fließende Ausgleichsstrom bedämpft dieses Element gezielt bei seiner Resonanzfrequenz, so daß die störenden überstarken Auslenkungen bedämpft werden. Zwar kontrol liert diese Lautsprecheranordnung die Resonanz eines Lautspre chers, gleichzeitig wird jedoch durch Verkopplung von zwei schwingfähigen Masse-Feder-Systemen vor allem im zeitlichen Ablauf nur schwer zu kontrollierende Wechselwirkungen hervorgerufen. Ein weiterer Nachteil besteht in der relativ kostspieligen Bereitstel lung eines zweiten Klangwiedergabeelementes und dadurch, daß keine Unterdrückung der an Ort des jeweiligen Wandlers wirksamen äußeren Einflüsse stattfindet.DE 39 40 615 C1 describes an electrodynamic loudspeaker arrangement with a sound reproducing element disclosed, which on a membrane fastened and elastically suspended in the air gap of a magnet from a neutral position in two opposite directions oscillatable and connected to electrical signal inputs Has voice coil provided with a second voice coil , wherein a second sound reproduction element with a second Magnet is provided, in the air gap a third to which same electrical signal inputs connected, elastic suspended from a neutral position in two opposite Vibration coil with a fourth direction Voice coil is arranged and the second and fourth voice coil of the two sound reproduction elements in opposite phase with each other are short-circuited. Work with this speaker arrangement the two sound reproduction elements essentially parallel, whereby the same signals are fed to them simultaneously and also are each constructed in the same way. The one in the respective second or fourth voice coil induced current is reversed in each case the fourth or second voice coil of the other sound reproduction lementes fed. The equalizing current flowing damped this element targeted at its resonant frequency so that the disturbing excessive deflections are damped. Controlled this speaker arrangement creates the resonance of a loudspeaker chers, but at the same time by coupling two oscillating mass-spring systems, especially over time interactions that are difficult to control. On Another disadvantage is the relatively expensive availability development of a second sound reproduction element and in that none Suppression of the external effective at the location of the respective transducer Influences takes place.

Aus der europäischen Patentschrift EP 0 137 550 ist ein digital angesteuerter Lautsprecher bekannt, der mehrere in einem Luftspalt eines Permanentmagneten angeordnete Schwingspulen aufweist. Dabei werden die einzelnen Schwingspulen in Abhängigkeit von einem digi tal kodierten Signal mit einem Erregerimpuls definierter Höhe be aufschlagt. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, die Schwing spulen, die einem Bit der Wertigkeit "0" im digitalen Erregersi gnal zugeordnet sind, kurzzuschließen, um Verzerrungen zu vermei den. Zum Kurzschließen einzelner, zur Beaufschlagung mit einem Erregerstrom vorgesehener Schwingspulen ist eine aufwendige Schaltelektronik notwendig, die außerhalb des eigentlichen Laut sprechers angeordnet ist und aktiv arbeitet. Eine solche Technik läßt sich nicht auf Tauchspulenwandler anwenden, die für eine An steuerung mit einem analogen Signal vorgesehen sind.From the European patent EP 0 137 550 is a digital controlled loudspeaker known, the several in an air gap of a permanent magnet arranged voice coils. Here the individual voice coils are dependent on a digi tal coded signal with an excitation pulse of a defined height hits. From this publication it is known the swinging coils that have a bit of value "0" in the digital exciter are assigned to short circuit to avoid distortion the. For short-circuiting individual ones, for applying one Excitation current provided by voice coils is a complex one Switching electronics necessary that are outside the actual sound speaker is arranged and works actively. Such a technique cannot be used on moving coil transducers that are suitable for an control with an analog signal are provided.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mit wenigen passiven Bauelementen zu realisierende Möglichkeit anzugeben, die Nicht-Linearitäten herkömmlicher Tauchspulenwandler zu kompensie ren.The invention is therefore based on the object, one with a few passive components to be realized to specify the To compensate for non-linearities of conventional moving coil converters ren.

Die Lösung der Aufgabe ist bei einem gattungsgemäßen Tauchspulen wandler gekennzeichnet durch mindestens eine zusätzliche Spule (Kompensationsspule), die mechanisch und induktiv mit der Schwing spule gekoppelt, elektrisch isoliert und permanent niederohmig kurzgeschlossen ist.The solution to the problem is with a generic moving coil converter characterized by at least one additional coil (Compensation coil), the mechanically and inductively with the vibrating coil coupled, electrically isolated and permanently low-resistance is short-circuited.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene, permanent kurzgeschlossene, passive Kompensationsspule wird bei Bewegung der mit den beiden Spulen verbundenen Masse, hier also eine Membran, eine Induktions spannung und ein Stromfluß in der Kompensationsspule erzeugt. Die ser erzeugt eine Kraft, die der Bewegungsrichtung der Membran ent gegenwirkt. Dadurch sinkt die Gegeninduktion der Schwingspule, so daß es nicht zu einem typischen Anstieg der frequenzabhängigen Impedanz eines Tauchspulenwandlers in der Nähe seiner Resonanzfre quenz kommt, sondern ein nahezu linearer Impedanzverlauf reali siert wird. Gleiches gilt auch für die zu höheren Frequenzen hin ansteigende Impedanz eines Tauchspulenwandlers aufgrund der stei genden Schwingspuleninduktivität. Das erfindungsgemäße System er möglicht somit eine nahezu perfekte Linearisierung der Impedanz kurve, so daß optimale Arbeitsbedingungen für Verstärker, passive Frequenzweichen und Kabelverbindungen geschaffen werden.Due to the permanently short-circuited, passive compensation coil is moved when moving with the two Coils connected mass, here a membrane, an induction voltage and a current flow in the compensation coil. The ser generates a force that corresponds to the direction of movement of the membrane counteracts. This reduces the mutual induction of the voice coil, so that there is no typical increase in frequency Impedance of a moving coil converter close to its resonance fre quenz comes, but an almost linear impedance curve reali is settled. The same applies to the higher frequencies rising impedance of a moving coil converter due to the steep voice coil inductance. The system according to the invention enables an almost perfect linearization of the impedance curve, so that optimal working conditions for amplifiers, passive Crossovers and cable connections are created.

Gleichzeitig wird die Eigenresonanz des Wandlers bedämpft, da die dort auftretende Bewegungsenergie und folglich auch die Induktion der Kompensationsspule am stärksten ist.At the same time, the natural resonance of the transducer is damped because the kinetic energy occurring there and consequently also induction the compensation coil is strongest.

Weiterhin findet eine Reduzierung des Membranhubes bei tiefen Fre quenzen proportional zur ansonst ansteigenden Hubkurve des Systems und somit eine Minderung des Blindanteils statt, so daß eine grö ßere Hubreserve im Bereich des Wirkanteils vorhanden ist und höhe re maximale Schalldrucke erzeugt werden können.Furthermore, the diaphragm stroke is reduced at low fre sequences proportional to the otherwise increasing stroke curve of the system and thus a reduction in the reactive component instead, so that a large There is an increased stroke reserve in the area of the active component and height re maximum sound pressure can be generated.

Durch die Verringerung der Schwingspuleninduktivität hin zu höhe ren Frequenzen sinkt auch der Wirkungsgrad des Wandlers in diesem Bereich, wobei folglich der Frequenzgang im oberen Übertragungs bereich linearisiert wird und eine bei diesen Wandlern oft vorhan dene Überhöhung des Frequenzganges verhindert wird. Die in einer ansonsten für die Linearisierung des Frequenzganges einer dem Wandler vorgeschalteten Frequenzweiche erforderlichen Bauteile entfallen. In der Regel handelt es sich um Vorwiderstände, so daß sich deren Wegfall positiv auf dem Wirkungsgrad auswirkt.By reducing the voice coil inductance to high Ren frequencies also reduces the efficiency of the converter in this Range, consequently the frequency response in the upper transmission range is linearized and is often present in these converters the increase in frequency response is prevented. The one otherwise for the linearization of the frequency response one of the Components upstream converter required components omitted. As a rule, they are series resistors, so that their elimination has a positive effect on efficiency.

Desweiteren ist durch die Impedanzlinearisierung die Differenz zwischen elektrischem Soll, also dem Verstärkereingangssignal, und dem mechanischen ist, also der Bewegung des Wandlers reduziert, was sich in einem wesentlich verbesserten Ein-/Ausschwingverhal ten der Membranen der Wandler niederschlägt, so daß es zu einem geringeren Über- bzw. Nachschwingen kommt. Folglich werden nicht eingangssignalbedingte Membranbewegungen unterdrückt, die zum Bei spiel durch Schallwellen anderer Schallquellen, durch Raum- oder Gehäuseresonanzen oder durch Reflexionsschall verursacht werden. Durch die systemimmanente In-sich-Kopplung ist das erfindungsgemäße System unabhängig von im Laufe der Zeit auftretenden Materialver änderungen, wie zum Beispiel der aufgrund der Durchwalkung nach lassenden Federsteife der Aufhängung. Auch Luftdruck- und Tempera turschwankungen haben keinen größeren Einfluß auf das System. Au ßerdem sind die Wandler von ihrer Einbaulage im Lautsprecher-Gehäuse praktisch unabhängig, da die Korrektur quasi in-situ und am Ort des Geschehens eingreift.Furthermore, the difference is due to the impedance linearization between the electrical target, ie the amplifier input signal, and the mechanical one, i.e. the movement of the transducer is reduced, which results in a significantly improved swing-in / swing-out behavior th of the membranes of the transducer precipitates, so that it becomes one less overshoot or ringing. Hence, will not input signal-related membrane movements suppressed, which contribute to the play through sound waves from other sound sources, through room or Housing resonance or caused by reflection sound. Due to the intrinsic coupling inherent in the system, this is the invention System independent of material consumption occurring over time Changes, such as those due to the walk through leaving spring stiffness of the suspension. Also air pressure and tempera door fluctuations have no major influence on the system. Au moreover, the converters are theirs Installation position in the loudspeaker housing practically independent, since the Correction intervenes virtually in-situ and at the scene.

Durch das Wegfallen der resonanzbedingten Überhöhung der Indukti vität bei tiefen Frequenzen, als auch des Impedanzanstieges auf grund der zu höheren Frequenzen hin steigenden Schwingspuleninduk tivität, sinkt in diesen Bereichen der Wirkungsgrad, so daß die Schalldruckkurve im unteren und oberen Einsatzbereich des Wandlers im Vergleich zu konventionellen Wandlern stärker abfällt, kleinere Werte aufweist. Da bei der Linearisierung des Schalldruckverlaufes jedoch der mittlere Frequenzbereich maßgeblich ist, da er als Wir kungsgradreferenz die realisierbare Höhe des Gesamtwirkungsgrades bestimmt, fällt der reale Wirkungsgradverlust gering aus.By eliminating the resonance-induced excessive inductance vity at low frequencies, as well as the increase in impedance due to the increasing voice coil induct to higher frequencies tivity, the efficiency drops in these areas, so that the Sound pressure curve in the lower and upper application area of the converter drops more compared to conventional converters, smaller ones Has values. Because in the linearization of the sound pressure curve however, the middle frequency range is decisive, since it is a we efficiency reference the realizable level of total efficiency determined, the real loss in efficiency is low.

Grundsätzlich kompensiert das erfindungsgemäße System jede auftre tende Resonanzstelle des Wandlers, unabhängig von seiner Abstam mung.Basically, the system according to the invention compensates for every occurrence The resonance point of the converter, regardless of its origin mung.

Bei einem Baßreflexsystem, also einem System das aus einem in ei nem Gehäuse eingebauten Wandler und einer korrespondierenden Luft säule besteht, die durch eine in das Gehäuse eingelassene Röhre definiert ist, wird im Bereich der Abstimmfrequenz ein Hubminimum erreicht. In diesem Bereich weist die Induktion der Kompensations spule ein Minimum auf. Ober- und unterhalb der Resonanz der Baßre flexabstimmung befindet sich jeweils eine Resonanzstelle, in der die Induktion der Kompensationsspule jeweils ein Maximum aufweist. Durch die Baßreflexresonanz und die niedrige Induktion der Kompensationsspule ergibt sich im Bereich der Abstimmfrequenz ein Pegelmaximum. Bei kleinen Gehäusevolumen mit üblicherweise hoher Einbaugüte des Wandlers, geringem Wirkungsgrad im Tiefbaßbereich, Schalldrucküberhöhung im oberen Baßbereich und schlechtem Ein-, Ausschwingverhalten ergibt sich bei einer solchen Abstimmung mit kleinen Gehäusevolumen aufgrund der oben beschriebenen Eigenschaf ten eine Linearisierung des Frequenzverlaufes und des Ein-, Aus schwingverhaltens bei gleichzeitig tieferer unterer Grenzfrequenz.With a bass reflex system, i.e. a system that consists of one in one egg built-in converter and a corresponding air column consists of a tube embedded in the housing a stroke minimum is defined in the range of the tuning frequency reached. The induction of the compensation points in this area wind up a minimum. Above and below the resonance of the bass there is a resonance point in the flex vote the induction of the compensation coil has a maximum in each case. Due to the bass reflex resonance and the low induction of the Compensation coil results in the range of the tuning frequency Level maximum. For small housing volumes with usually high ones Installation quality of the converter, low efficiency in the low bass range, Excessive sound pressure in the upper bass area and poor input, Decay behavior results from such a coordination with small housing volume due to the properties described above linearization of the frequency response and the on and off vibration behavior with a lower lower limit frequency.

Bei einem akustischen Fließwiderstand, also einer sogenannten Va rioventabstimmung, läßt sich eine ausgezeichnete Eigenreso nanzbedämpfung erzielen. Bei dieser Abstimmung ist die Impedanz kurve praktisch linear, so daß passive Filterschaltungen mit mini malem Aufwand realisiert werden können.With an acoustic flow resistance, i.e. a so-called Va riovent vote, can be an excellent Eigenreso achieve financial damping. With this tuning is the impedance curve practically linear, so that passive filter circuits with mini painstaking effort can be realized.

Es ist vorteilhaft, wenn elektrische frequenzabhängig arbeitende Bauteile im kurzgeschlossenen Stromkreis des zweiten induktiven Elementes vorgesehen sind, da sich hieraus neue Abstimmöglichkei ten ergeben. Es können ganze Frequenzweichenschaltungen in die Kurzschlußschaltung der Kompensationsspule integriert werden, die den Wirkungsbereich und die Stärke der Induktion bestimmen.It is advantageous if electrical frequency-dependent Components in the short-circuited circuit of the second inductive Element are provided, since this new tuning options result. Entire crossover circuits can be integrated into the Short circuit of the compensation coil are integrated, the determine the scope and strength of induction.

Ferner können die Parameter der Kompensationsspule, wie Länge der Spule, zu Abstimmzwecken variiert werden.Furthermore, the parameters of the compensation coil, such as the length of the Coil, can be varied for tuning purposes.

Das erfindungsgemäße System ist mit einer Reihe von Kostenvortei len verbunden. Speziell bei Baßreflexabstimmungen verringern die für eine ausreichende Tieftonwiedergabe benötigten nunmehr recht kleinen Gehäuse Transport-, Verpackungs- und Lagerhaltungskosten. Ferner wird durch die oben genannten Gründe im allgemeinen der Frequenzweichenaufwand geringer. Die Kurzschlußschaltung ist im Gegensatz zu anderen Techniken mit minimalem Aufwand realisierbar, so daß dadurch keine zusätzlichen Montagekosten entstehen.The system according to the invention has a number of cost advantages len connected. Especially in the case of bass reflex tuning, the needed for a sufficient bass reproduction right now small housing transportation, packaging and warehousing costs. Furthermore, for the reasons stated above, the Crossover effort less. The short circuit is in Contrary to other techniques can be implemented with minimal effort, so that there are no additional assembly costs.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to explain the invention.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Tauch spulenwandler; Figure 1 shows a cross section through an immersion coil converter according to the invention.

Fig. 2 die Frequenzabhängigkeit der Impedanz eines konventio nellen und eines erfindungsgemäßen Tauchspulenwandlers; Fig. 2 shows the frequency dependence of the impedance of a conventional and a moving coil converter according to the invention;

Fig. 3 die im Nahfeld ermittelte Schalldruckkurve eines konven tionellen und eines erfindungsgemäßen Tauchspulenwandlers, die in einem geschlossenen Gehäuse arbeiten; Figure 3 shows the sound pressure curve determined in the near field of a conventional and a moving coil transducer according to the invention, which work in a closed housing.

Fig. 4 die Frequenzabhängigkeit der Impedanzkurve eines konven tionellen und eines erfindungsgemäßen Tauchspulenwandlers bei Baß reflexabstimmung; Figure 4 shows the frequency dependence of the impedance curve of a conventional and a moving coil transducer according to the invention with bass reflex tuning.

Fig. 5 die im Nahfeld ermittelte Schalldruckkurve eines konven tionellen und eines erfindungsgemäßen Tauchspulenwandlers bei Baß reflexabstimmung; Fig. 5, the sound pressure curve determined in the near field of a conventional and a moving coil transducer according to the invention in bass reflex tuning;

Fig. 6 die von der Membran eines konventionellen bzw. eines erfindungsgemäßen Tauchspulenwandlers erzeugte Schalldruckkurve bei Baßreflexabstimmung; FIG. 6 is that of a conventional membrane or of the produced a moving coil transducer according to the invention the sound pressure curve at Baßreflexabstimmung;

Fig. 7 die Schalldruckkurve des zum Abb. 5 gemäßen Tauchspulenwandler korrespondierenden Baßreflexrohres. Fig. 7 shows the sound pressure curve of the bass reflex tube corresponding to Fig. 5 corresponding moving coil.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Tauchspulenwandler, der wie folgt aufgebaut ist. Eine an einer als Sicke ausgebildeten äußeren Zentrierung 1 elastisch aufgehängte Membran 2 wird zusätzlich über eine als elastischer Balg ausgebildete innere Zentrierung 3 fi xiert. Die äußere Zentrierung 1 ist an einem Chassiskorb 4 ange bracht. Dieser Korb dient zur mechanischen Stabilisierung des ge samten Systems. An diesem Korb befinden sich weiterhin Anschluß klemmen 5, die von einer Signalquelle kommende Eingangssignale über Zuleitungskabel 6 einer Schwingspule 7 zuführt. Der durch die Schwingspule 7 geführte Strom erzeugt eine Kraft, die senkrecht zur Spule und dem Magnetfeld eines Permanentmagneten 8 wirkt, so daß sich die Spule in Bewegung setzt, wobei sich die mit der Schwingspule 7 verbundene Membran 2 mitbewegt. Auf diese Art und Weise werden elektrische Signale in akustische umgewandelt. Die äußere und innere Zentrierung 1 und 3 tragen dafür Sorge, daß bei Auslenkung der Membran 2 eine Rückstellkraft wirkt, die die Mem bran 2 wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückzuziehen versucht. Es kommt somit zu einer Bildung eines mechanischen Schwingkreises. Der Tauchspulenwandler weist weiterhin eine vordere Polplatte 9, eine hintere Polplatte 10 und einen nach innen weisenden Polkern 11 zur Bündelung und Lenkung der magnetischen Feldlinien zur Er zeugung eines homogenen Magnetfeldes auf, wobei der Polkern 11 mit einer Polkernbohrung 12 versehen ist, um eine Be- und Entlüftung zu gewährleisten. Auf der Membran 2 mittig sitzend befindet sich eine Staubschutzkalotte 13, um das System vor äußeren Einflüssen zu schützen. Erfindungsgemäß weist der Tauchspulenwandler eine Kompensationsspule 14 auf, die über einen Draht 15 kurzgeschlossen ist. Die Kompensationsspule 14 liegt befestigt an der Schwingspule 7 an, so daß sich beide Spulen gleichzeitig im Luftspalt 16 bewe gen. Durch die unmittelbare Nachbarschaft der Spulen zueinander sind diese magnetisch gekoppelt. Durch Kurzschluß der Kompensa tionsspule 14 wird bei Bewegung der mit den beiden Spulen verbun denen Membran 2 eine Induktionsspannung und ein Stromfluß in der Kompensationsspule 14 erzeugt. Dieser erzeugt eine Kraft, die der Bewegungsrichtung der Membran 2 entgegenwirkt. Dadurch sinkt die Gegeninduktion der Schwingspule 7. Gleichzeitig wirkt die Induk tion der Kompensationsspule 14 durch die magnetische Kopplung der erzeugten Gegeninduktion der Spule 7 entgegen, so daß es nicht zu einer frequenzabhängigen Impedanz eines Tauchspulenwandlers kommt, sondern ein nahezu linearer Impedanzverlauf realisiert wird. Fig. 1 shows a moving coil transducer according to the invention, which is constructed as follows. An elastically suspended on an outer centering 1 formed as a bead 2 is additionally fi xed via an inner centering 3 formed as an elastic bellows. The outer centering 1 is placed on a chassis basket 4 . This basket serves to mechanically stabilize the entire system. On this basket there are also terminals 5, which feeds incoming signals coming from a signal source via feed cable 6 to a voice coil 7 . The current passed through the voice coil 7 generates a force which acts perpendicular to the coil and the magnetic field of a permanent magnet 8 , so that the coil starts to move, the membrane 2 connected to the voice coil 7 also moving. In this way, electrical signals are converted into acoustic ones. The outer and inner centering 1 and 3 ensure that, upon deflection of the diaphragm 2, a restoring force acts that attempts to retract the Mem bran 2 back into their original position. A mechanical resonant circuit is thus formed. The moving coil transducer further has a front pole plate 9 , a rear pole plate 10 and an inward-pointing pole core 11 for bundling and guiding the magnetic field lines to produce a homogeneous magnetic field, the pole core 11 being provided with a pole core bore 12 in order to and to ensure ventilation. A dust protection cap 13 is seated centrally on the membrane 2 in order to protect the system from external influences. According to the invention, the moving coil converter has a compensation coil 14 which is short-circuited via a wire 15 . The compensation coil 14 is fastened to the voice coil 7 , so that both coils move simultaneously in the air gap 16. Due to the immediate vicinity of the coils to one another, these are magnetically coupled. By short-circuit the Kompensa tion coil 14 is generated when the verbun with the two coils which membrane 2 generates an induction voltage and a current flow in the compensation coil 14 . This generates a force that counteracts the direction of movement of the membrane 2 . This reduces the mutual induction of the voice coil 7 . At the same time, the induction of the compensation coil 14 counteracts by the magnetic coupling of the generated mutual induction of the coil 7 , so that there is no frequency-dependent impedance of a moving coil converter, but an almost linear impedance curve is realized.

In Fig. 2 sind die Impedanzkurven eines 17 cm Lautsprecherchassis mit Doppelschwingspule zu erkennen. Kurve 1 zeigt den Verlauf bei einer angeschlossenen Spule, während bei Kurve 2 zusätzlich die Kompensationsspule kurzgeschlossen ist. Das Gehäuse ist geschlos sen und weist ein Volumen von 8 Litern auf. Kurve 1 zeigt die ty pische Impedanzüberhöhung bei der Resonanzfrequenz des Tauchspu lenwandlers und die zu höheren Frequenzen hin ansteigende Impedanz aufgrund der zunehmenden Schwingspuleninduktivität. Der durch die Gegeninduktionsspannung der Schwingspule erzeugte Stromfluß in der Kompensationsspule wirkt der Gegeninduktion der Schwingspule ent gegen, so daß eine Impedanzlinearisierung verwirklicht wird. The impedance curves of a 17 cm loudspeaker chassis with a double voice coil can be seen in FIG . Curve 1 shows the course of a connected coil, while curve 2 also has the compensation coil short-circuited. The housing is closed and has a volume of 8 liters. Curve 1 shows the typical impedance increase at the resonance frequency of the plunger transducer and the impedance increasing towards higher frequencies due to the increasing voice coil inductance. The current flow in the compensation coil generated by the counter-induction voltage of the voice coil counteracts the counter-induction of the voice coil, so that an impedance linearization is realized.

Die in Fig. 3 gezeigte Schalldruckkurve eines im Nahfeld gemesse nen konventionellen (Kurve 1) und eines erfindungsgemäßen Tauch spulenwandlers (Kurve 2) zeigen deutlich, daß bei einem er findungsgemäßen Wandler zu tieferen und höheren Frequenzen ein stärkerer Schalldruckabfall zu verzeichnen ist als bei einem kon ventionellen Chassis. In beiden Fällen ist der Abfall des Schall druckes auf die Herabsetzung und somit auf die Linearisierung der Impedanz zurückzuführen.The sound pressure curve shown in Fig. 3 a measured in the near field conventional (curve 1 ) and a plunger coil transducer according to the invention (curve 2 ) clearly show that with a transducer according to the invention to lower and higher frequencies, a stronger sound pressure drop is to be recorded than in a con conventional chassis. In both cases, the drop in sound pressure is due to the reduction and thus to the linearization of the impedance.

In Fig. 4 ist die Impedanzkurve eines konventionellen (Kurve 1) und eines erfindungsgemäßen Tauchspulenwandlers (Kurve 2) bei Baß reflexabstimmung gezeigt. Die bei einer Baßreflexabstimmung auf tretenden zwei Impedanzerhöhungen die aufgrund der Kopplung der zwei entstehenden Masse-Feder-Systeme auftreten, werden auch hier durch die Induktion der kurzgeschlossenen Kompensationsspule kom pensiert.In Fig. 4, the impedance curve of a conventional (curve 1 ) and a moving coil transducer according to the invention (curve 2 ) is shown with bass reflex tuning. The occurring in a bass reflex tuning on occurring two increases in impedance due to the coupling of the two resulting mass-spring systems are also compensated here by the induction of the short-circuited compensation coil.

In Fig. 5 ist die im Nahfeld gemessene Schalldruckkurve bei Baß reflexabstimmungen eines konventionellen (Kurve 1) und eines er findungsgemäßen Chassis (Kurve 2) dargestellt, die aus den oben genannten Gründen im unteren und oberen Frequenzspektrum beim er findungsgemäßen Wandler Schalldruckverluste erkennen läßt.In Fig. 5, the sound pressure curve measured in the near field at bass reflex tuning of a conventional (curve 1 ) and he inventive chassis (curve 2 ) is shown, which for the reasons mentioned above can be seen in the lower and upper frequency spectrum when he inventive transducer sound pressure loss.

Fig. 6 zeigt die von einer Membran eines konventionellen (Kurve 1) und eines erfindungsgemäßen Systems (Kurve 2) erzeugte Schall druckkurve. Die durch die Kopplung der Schwingkreise entstandene Impedanzsenke zwischen den beiden Impedanzmaxima bedingt ein Schalldruckminimum, wobei der Schalldruckanteil, der von der sich in dem Baßreflexrohr befindenden Luftmasse erzeugt wird, an dieser Stelle sein Maximum aufweist, was in der Fig. 7 für einen konven tionellen (Kurve 1) wie auch für einen erfindungsgemäßen Fall (Kurve 2) gezeigt ist. Bei dieser Frequenz fallen die Schwingspu leninduktivitäten für ein konventionelles Chassis und ein gleiches, jedoch mit einer kurzgeschlossenen Kompensationsspule versehenes Chassis zusammen. Folglich nimmt die Induktion in der kurzgeschlossenen Kompensationsspule merklich ab, so daß bei die ser Frequenz die beiden Schalldruckkurven zusammenfallen. Fig. 6 shows the sound pressure curve generated by a membrane of a conventional (curve 1 ) and a system according to the invention (curve 2 ). The impedance sink created by the coupling of the resonant circuits between the two impedance maxima requires a sound pressure minimum, the sound pressure component that is generated by the air mass in the bass reflex tube having its maximum at this point, which in FIG. 7 for a conventional ( Curve 1 ) as shown for a case according to the invention (curve 2 ). At this frequency, the voice coil inductances for a conventional chassis and the same chassis, but with a shorted compensation coil, coincide. Consequently, the induction in the short-circuited compensation coil decreases noticeably, so that the two sound pressure curves coincide at this frequency.

Durch die Addition der Schalldruckkurven des Chassis und der sich im Reflextunnel befindenden Luftmasse wird dieser systemimmanente Einbruch kompensiert und führt somit zu einer wesentlichen Erwei terung des Übertragungsbereiches eines Wandlers in einem Baß reflexgehäuse.By adding the sound pressure curves of the chassis and the Air mass in the reflex tunnel becomes inherent in the system Burglary compensates and thus leads to a substantial expansion the transmission range of a transducer in a bass reflex housing.

Claims

1. moving coil transducer, with at least one in an air gap ( 16 ) of a permanent magnet ( 8 ), with a membrane ( 2 ) connected voice coil ( 7 ), characterized by at least one additional coil ( 14 ) (compensation coil), the mechanically and inductively coupled to the voice coil, electrically isolated and permanently short-circuited with low resistance.

2. moving coil according to claim 1, characterized in that voice coil ( 7 ) and compensation coil ( 14 ) are arranged concentrically to each other.

3. moving coil according to claim 1 or 2, characterized in that the circuit ( 14/15 ) of the at least one compensation coil ( 14 ) frequency-dependent electrical components are arranged in the circuit ( 14/15 ).