DE19940930A1 - Elektrodynamischer Treiber - Google Patents
Elektrodynamischer TreiberInfo
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Abstract
Es wird ein elektrodynamischer Treiber für eine Membran (12) vorgeschlagen, der eine auf einem rohrförmigen Spulenträger (8a) aufgebrachte Schwingspule (8), ein bezüglich der Schwingspule (8) konzentrisch angeordnetes, axial bewegliches Magnetsystem (4, 5, 6), einen Adapter (9) zum Befestigen des Spulenträgers (8a) an der Membran (12) und ein zwischen Membran (12) und Magnetsystem (4, 5, 6) angeordnetes elastisches Element (2, 7, 23b) aufweist. Dabei bildet sich mindestens ein Hohlraum (10, 11, 15, 17) zwischen Membran (12) und Magnetsystem (4, 5, 6), der mit Mitteln zum Druckausgleich (14, 16, 19, 20, 21, 24) des mindestens einen Hohlraums (10, 11, 15, 17) in Verbindung steht.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Treiber für
eine Membran mit einer auf einem rohrförmigen Spulenträger
aufgebrachten Schwingspule, einem bezüglich der Schwingspule
konzentrisch angeordneten, axial beweglichen Magnetsystem,
einem Adapter zum Befestigen des Spulenträgers an der Mem
bran, einem zwischen Membran und Magnetsystem angeordneten
elastischen Element, wobei sich mindestens ein Hohlraum zwi
schen Membran und Magnetsystem bildet.
Plattenlautsprecher bestehen im wesentlichen aus einer Halte
rung (Rahmen), einer Membran (Platte) und einem Antriebssy
stem. Das Antriebssystem des Plattenlautsprechers besteht aus
einem oder mehreren elektromechanischen Wandlern. Als Wandler
kommen derzeit nur piezoelektrische Treiber (PVDF-Folien oder
Piezo-Keramiken) oder elektrodynamische Treiber
(Magnetsystem/Schwingkopf) zur Anwendung.
Der Schwingkopf des elektrodynamischen Treibers besteht aus
der Schwingspule, dem Spulenträger, einem elastischen Element
und dem Adapter. Als Adapter wird ein beliebiges zur Veranke
rung des Spulenträgers auf der Platte geeignetes Verbindung
selement bezeichnet. Ein derartiger, gattungsgemäßer Treiber
ist z. B. aus der Europäischen Patentschrift EP 0 847 676 B1
bekannt. Die Übertragungsqualität der Treiber wird für einige
Anwendungen allerdings noch als zu gering angesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrodynamischen Trei
ber der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch einen Treiber gemäß Patentanspruch 1
gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsge
dankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Bei elektrodynamischen Treibern für eine Membran, die eine
auf einem rohrförmigen Spulenträger aufgebrachte Schwingspu
le, ein bezüglich der Schwingspule konzentrisch angeordnetes,
axial bewegliches Magnetsystem, einen Adapter zum Befestigen
des Spulenträgers an der Membran sowie ein zwischen Membran
und Magnetsystem angeordnetes elastisches Element aufweisen,
bilden sich meistens Hohlräume zwischen Membran und Magnetsy
stem. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die darin ein
geschlossene Luft bei Bewegung der Membran wie ein zusätzli
ches elastisches Element wirkt, das selbst von äußeren Ein
flüssen (z. B. Luftdruck, Temperatur) abhängig ist und seiner
seits entsprechend die Übertragungseigenschaften des Treibers
beeinflußt. Die Erfindung sieht daher Mittel zum Druckaus
gleich des mindestens einen Hohlraums vor.
Zum Druckausgleich können dabei luftdurchlässige Elemente
(z. B. grobporiges Gewebe, Flies) das mit der Außenluft in
Kontakt steht, und/oder Druckausgleichskanäle (z. B. Bohrung,
Nute, Kerbe), die vom Hohlraum zur Außenluft führen, vorgese
hen werden. Außerdem kann mindestens ein Hohlraum eine Druck
ausgleichsöffnung (z. B. Fenster, Schlitze) zur Außenluft auf
weisen.
Im Falle mehrerer Hohlräume können auch Mittel zum Druckaus
gleich zwischen mindestens zwei Hohlräumen vorgesehen werden.
Diese können wieder über luftdurchlässige Elemente und/oder
Druckausgleichskanäle miteinander verbunden sein und/oder ei
ne gemeinsame Druckausgleichsöffnung aufweisen.
Die Druckausgleichsöffnungen können dabei in das elastische
Element eingebracht sein. Als elastisches Element kann eine
umlaufende Sicke vorgesehen werden, die mindestens eine
Druckausgleichsöffnung aufweist und/oder luftdurchlässig ist.
Darüber hinaus kann (auch) das Magnetsystem und/oder der Ad
apter mindestens eine zumindest mit einem Hohlraum in Kontakt
stehende Druckausgleichsöffnung und/oder einen Druckaus
gleichskanal aufweisen.
Die oben erläuterten Druckausgleichsöffnungen dienen zum ei
nen dem dynamischen und zum anderen dem statischen Druckaus
gleich. Darüber hinaus sorgen sie für eine Kühlung des Trei
bersystems.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der
Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wo
bei gleiche Elemente mit den selben Bezugszeichen versehen
sind. Es zeigt:
Fig. 1 eine bevorzugte erste Ausführungsform eines erfin
dungsgemäßen Treibers und
Fig. 2 eine bevorzugte zweite Ausführungsform eines erfin
dungsgemäßen Treibers.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten elektrodynamischen Treiber 1 ist
ein rohrförmiger Spulenträger 8a, auf den eine Spule 8 aufge
wickelt ist, mittels eines aus einer Adapterplatte 9a und ei
nem Adapterfuß 9b bestehenden, konzentrischen, einstückigen
Adapters 9 an einer Plattenmembran 12 befestigt. Der Platten
membran 12 gegenüberliegend ist in axialer Richtung des Spu
lenträgers 8a mit Spule 8 ein Magnetsystem angeordnet, wel
ches einen Luftspalt 18 bildet, in welchem die Spule 8 und
teilweise der Spulenträger 8a eintauchen. Das Magnetsystem
besteht dabei aus einem ferro-magnetischen Magnettopf 4, der
die Spule 8 an ihrer Mantelfläche sowie an der der Platten
membran 12 gegenüberliegenden Querschnittsfläche umschließt,
und aus einem im Inneren des Magnettopfes 4 und des Spulen
trägers 8a angeordneten Permanentmagneten 5 in Verbindung mit
einer Polscheibe 6. An der Mantelfläche des Magnettopfes 4
ist ein sich in radialer Richtung vom Magnettopf 4 weg sowie
in axialer Richtung zur Plattenmembran 12 hin erstreckendes,
konzentrisches Gehäuse 3 befestigt, an dem seinerseits die
Enden zweier Sicken (eine Zentriersicke 7 und eine Lastsicke
2) angebracht sind. Das andere Ende der Zentriersicke 7 ist
dabei mit dem Adapter 9 und das andere Ende der Lastsicke 2
ist in entgegengesetzter Richtung mit der Plattenmembran 12
verbunden.
Die Lastsicke 2 hat die Aufgabe, das Magnetsystem (Magnettopf
4, Permanentmagnet 5 und Polscheibe 6) an der Plattenmembran
12 zu fixieren (für Axialbewegung weich federnd, für Radial-
und Kippbewegungen hart federnd). Die Lastsicke 2 könnte sich
auch vom Außenrand des Magnetsystems weiter nach außen er
strecken oder weiter nach innen. Sie könnte aber auch bei ei
ner andersartigen Halterung ganz entfallen. Zur Vermeidung
von statischen Kippmomenten greift die Lastsicke 2 in der
Schwerpunktsebene an. Die Zentriersicke 7 wiederum hat die
Aufgabe, den Schwingkopf (Schwingspule 8, Spulenträger 8a und
Adapter 9) am Magnetsystem zu fixieren (für Axialbewegung
weich federnd, für Radial- und Kippbewegungen hart federnd).
Die Zentriersicke 7 könnte sich aber auch vom Außenrand des
Schwingkopfes weiter nach außen oder weiter nach innen er
strecken. Bei andersartiger Halterung könnte sie auch ganz
entfallen.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Last
sicke 2 aus einem selbständigen Bauteil. Sie kann jedoch auch
Teil des Gehäuses 3 selbst sein, wenn dieses aus Compound-
Material besteht, bei welchem das das Magnetsystem aufnehmen
de Gehäuseteil hart ausgebildet und das Lastsickenteil zum
Zwecke der Abfederung aus weicherem Material besteht.
Bei einem derartigen Aufbau ergeben sich verschiedene Hohl
räume, deren Volumina sich beim Betrieb des Treibers entspre
chend vergrößern und verkleinern. Die in den Hohlräumen mehr
oder weniger dicht eingeschlossene Luft wird dann entspre
chend komprimiert oder expandiert. Es ergibt sich dann eine
zusätzliche Federwirkung, die insbesondere abhängig ist vom
Volumen und der Dichtheit des Hohlraums. Die Eigenschaften
der zusätzlichen Feder lassen sich aber nur schwer konstant
halten und variieren von Exemplar zu Exemplar und unter ver
schiedenen Betriebsbedingungen. Erfindungsgemäß wird daher
bei den Hohlräumen des Ausführungsbeispiels für einen Druck
ausgleich gesorgt, der für einen schnellen Luftaustausch in
beide Richtungen sorgt, so daß keine Federwirkung entsteht.
Beim Ausführungsbeispiel wird einer der Hohlräume - im weite
ren Sickenkammer 17 genannt - durch die Plattenmembran 12,
den Adapter 9, die Zentriersicke 7, das Gehäuse 3 und die
Lastsicke 2 begrenzt. Ein anderer Hohlraum (Gehäusekammer 11)
wird durch das Gehäuse 3, die Zentriersicke 7, den Adapter 3,
die Schwingspule 8 mit Spulenhalter 8a sowie den Luftspalt 18
definiert. Weiterhin werden ein Magnetkammer 10 genannter
Hohlraum durch den Magnettopf 4, den Permanentmagneten 5, die
Polscheibe 6, die Schwingspule 8 mit Spulenträger 8a sowie
dem Luftspalt 18 umschlossen und ein Polkammer 13 genannter
Hohlraum durch Adapter 9, den Spulenhalter 8a sowie die Pol
scheibe 6 festgelegt, wobei beim Ausführungsbeispiel die
axiale Höhe hp der Polkammer 13 vorteilhafterweise geringer
ist als die freie Höhe hm in der Magnetkammer 10. Ein weite
rer Hohlraum (Adapterkammer 15) wird schließlich vom Adapter
9 in Verbindung mit der Plattenmembran 12 gebildet.
Zum Druckausgleich der Sickenkammer 17 wurde beim Ausfüh
rungsbeispiel erfindungsgemäß die Lastsicke 2 mit einer Per
foration versehen, durch deren Druckausgleichsöffnungen 19
ein Luftaustausch mit der Außenluft stattfinden kann, wodurch
der gleiche Druck in der Sickenkammer 17 wie an der Außenluft
erzielt wird. Von der Sickenkammer 17 aus erfolgt ein Druck
ausgleich der Gehäusekammer 11 und der Adapterkammer 15. Dazu
ist die Zentriersicke 7 aus luftdurchlässigem Material, bei
spielsweise aus grobporigem elastischem Gewebe hergestellt,
das eine Vielzahl kleiner Druckausgleichsöffnungen 20 auf
weist. Der Adapter 9 weist eine Bohrung auf, die von der Sic
kenkammer 17 zur Adapterkammer 15 führt und als Druckaus
gleichsöffnung 16 zwischen diesen beiden Kammern dient. Dar
über hinaus ist zwischen Adapterkammer 15 und Polkammer 13
eine Druckausgleichsöffnung 14 vorgesehen, wobei die Polkam
mer 13 auch mit der Gehäusekammer 11 über eine als Druckaus
gleichsöffnung 21 dienende Bohrung in dem Spulenhalter 8a
verbunden ist. Da der Luftspalt 18 in der Regel einen zu
kleinen effektiven Querschnitt für einen Druckausgleich hat,
ist eine als Druckausgleichsöffnung 24 vorgesehene Bohrung in
den Magnettopf 4 eingebracht derart, daß diese die Magnetkam
mer 10 mit der Außenluft verbindet. Damit stehen zwei Hohl
räume unmittelbar mit der Außenluft in Verbindung, während
die übrigen Hohlräume mittelbar zumindest über diese beiden
und gegebenenfalls noch weitere Hohlräume ebenfalls mit der
Außenluft Kontakt haben. Damit ist sichergestellt, daß in
sämtlichen Hohlräumen immer Außendruck herrscht.
Derartige Druckausgleichsöffnungen sind insbesondere auch
vorteilhaft, ja sogar notwendig, wenn im Luftspalt Ferrofluid
verwendet wird, was den Druckausgleich verhindern würde.
Anstelle der beschriebenen Druckausgleichsöffnungen und Hohl
räume können auch Bohrungen oder sonstige Aussparungen im Ge
häuse, in der Membran oder der Polscheibe vorgesehen sein.
Auch diese Bohrungen und Aussparungen dienen, wie einleitend
bereits erwähnt der Kühlung des Gehäuseinneren.
Gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die
Ausführungsform nach Fig. 2 dahingehend abgeändert, daß Ge
häuse 3, Zentriersicke 7 und Lastsicke 2 aus Fig. 1 entfal
len. Außerdem ist die Polscheibe 6 beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2 im Querschnitt t-förmig ausgebildet und steht in
Kontakt mit einer kombinierten Zentner- und Lastsicke 23, in
die ein Adapter-Fußteil 23a, ein Adapter-Kopfteil 23c und ein
dazwischen liegender flexibler Adapter-Zwischenring 23c ein
gearbeitet sind. Der Adapter mit Adapter-Fußteil 23a, Adap
ter-Kopfteil 23c und Adapter-Zwischenring 23c dienen zur Be
festigung des Treibers an der Klangplatte 12.
Hohlräume bilden sich bei dieser Ausführungsform insbesondere
im Inneren des Adapters (Adapterkammer 15), zwischen Adapter,
Schwingspule 8 und Polscheibe 6 (Polkammer 13) sowie zwischen
Polscheibe 6, Permanentmagnet 5 und Magnettopf 4 (Magnet
kammer 10). Durch eine Druckausgleichsöffnung 14 sind Adap
terkammer 15 und Polkammer 13 miteinander verbunden, wobei
die Adapterkammer 15 über eine Druckausgleichsöffnung bei 16
mit der Außenluft in Kontakt steht. Der Druckausgleich der
Magnetkammer 10 erfolgt außer dem Luftspalt 18 auch mittels
einer durch eine Bohrung im Magnettopf gebildete Druckaus
gleichsöffnung 24, Schließlich könnte optional - wie beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 - zudem eine Bohrung durch
den Spulenkörper 8a als Druckausgleichsöffnung 21 vorgesehen
werden (in Fig. 2 nicht gezeigt).
1
Elektrodynamischer Treiber
2
Lastsicke (außen)
3
Gehäuse
4
Magnettopf
5
Permanentmagnet
6
Polplatte
7
Zentriersicke (innen)
8
Schwingspule
8
a Spulenträger
9
Adapter
9
a Adapterplatte
9
b Adapterfuß
10
Magnetkammer
11
Gehäusekammer
12
Plattenmembran
12
a Koppelelement
13
Polkammer
14
Druckausgleichsöffnung
15
Adapterkammer
16
Druckausgleichsöffnung
17
Sickenkammer
18
Luftspalt
19
Druckausgleichsöffnung
20
Druckausgleichsöffnung
21
Druckausgleichsöffnung
22
Elektrodynamischer Treiber
23
Zentner- und Lastsicke
23
a Adapter-Fußteil
23
b Flexibler Adapter-Zwischenring
23
c Adapter-Kopfteil
24
Druckausgleichsöffnung
Claims (12)
1. Elektrodynamischer Treiber für eine Membran (12) mit
einer auf einem rohrförmigen Spulenträger (8a) aufgebrachten
Schwingspule (8), einem bezüglich der Schwingspule (8) kon
zentrisch angeordneten, axial beweglichen Magnetsystem (4, 5,
6), einem Adapter (9) zum Befestigen des Spulenträgers (8a)
an der Membran (12), einem zwischen Membran (12) und Magnet
system (4, 5, 6) angeordneten elastischen Element (2, 7,
23b), wobei sich mindestens ein Hohlraum (10, 11, 15, 17)
zwischen Membran (12) und Magnetsystem (4, 5, 6) bildet,
gekennzeichnet durch Mittel zum Druckaus
gleich (14, 16, 19, 20, 21, 24) des mindestens einen Hohl
raums (10, 11, 15, 17).
2. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß zum Druckausgleich ein Element (7) aus
luftdurchlässigem Material vorgesehen ist, das mit der Außen
luft in Kontakt steht.
3. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Druckausgleichskanal (24,
16) vorgesehen ist, der vom Hohlraum (10, 14) zur Außenluft
führen.
4. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 1, 2 oder 3, da
durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hohlraum (17) eine
Druckausgleichsöffnung (19) zur Außenluft aufweist.
5. Elektrodynamischer Treiber nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß sich mehrere Hohlräume (10,
11, 15, 17) bilden und daß Mittel zum Druckausgleich (16, 18,
20, 21) zwischen mindestens zwei Hohlräumen (10, 11, 15, 17)
vorgesehen sind.
6. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens zwei Hohlräume (11, 17) über ein
luftdurchlässiges Element (7) miteinander verbunden sind.
7. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Druckausgleichskanal (16)
mindestens zwei Hohlräume (15, 17) miteinander verbindet.
8. Elektrodynamischer Treiber nach einem der Ansprüche 5 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Hohlräume (13,
15) eine gemeinsame Druckausgleichsöffnung (14) aufweisen.
9. Elektrodynamischer Treiber nach einem der vorherigen An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element
(2, 7) mindestens eine Druckausgleichsöffnung (19) aufweist
und/oder luftdurchlässig (20) ist.
10. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß als elastisches Element eine umlaufende
Sicke (2, 7) vorgesehen ist, die mindestens eine Druckaus
gleichsöffnung (19) aufweist und/oder luftdurchlässig (20)
ist.
11. Elektrodynamischer Treiber nach einem der vorherigen An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem (4, 5,
6) mindestens eine Druckausgleichsöffnung (18) und/oder min
destens einen Druckausgleichskanal (10) aufweist.
12. Elektrodynamischer Treiber nach einem der vorherigen An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (9) minde
stens eine Druckausgleichsöffnung (14) und/oder mindestens
einen Druckausgleichskanal (16) aufweist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HARMAN BECKER AUTOMOTIVE SYSTEMS GMBH, 76307 KARLS |
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120818 |