DE2155005A1 - Magnetischer Stromkreis und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

DR. E. WIEGAND DfPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DtPL-ING. C GERNHARDT

MDNCHEN HAMBURG

TEtEFON: 395314 2000 HAMB U RG 50, "3. Hi 71

TELEGRAMME: KARPATENT KONIGSTRASSE 28

W. 25002/71 12/ej.

Pioneer Electronic Corporation Tokio, Japan.

Magnetischer Stromkreis und Verfahren zu seiner Herstellung.

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Stromkreis und insbesondere auf einen magnetischen Stromlireis mit einem topfartigen Joch, der für einen Lautsprecher oder ein Mikrophon verwendet werden soll, wobei das magnetische Leckfeld im wesentlichen minimiert sein soll, sowie auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Bisher soll bei einem magnetischen Stromkreis für einen Lautsprecher, der in einem Farbfernsehempfänger oder dergleichen verwendet wird, das magnetische Leckfeld minimiert sein. Jedoch ist diese Forderung schwierig zufriedenstellend zu erfüllen, selbst wenn ein topfartiges Joch in dem magnetischen Stromkreis verwendet wird. ' .

Zur Erläuterung der Situation im einzelnen wird auf die Figuren 1 bis 4 Bezug genommen, gemäß denen ein typischer üblicher magnetischer Stromkreis Magnetpole 1 und 2 der Magnetisierungsvorrichtung, ein Joch 3 des magnetischen Stromkreises und einen Permanentmagneten 4 aufweist. Obwohl eine Art von Stromkreis ein Polstück neben dem Permanentmagneten hat und eine andere Art von Stromkreis nur einen Permanentmagneten hat, ist die letztere Art von Stromkreis für die Einfachheit der Erläuterung dargestellt.

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Wird angenommen, daß der Magnetpol 1 der Magnetisierungsvorrichtung ein Nordpol ist und der Magnetpol 2 ein Südpol ist, dann ist der Magnet 4 derart magnetisiert, daß das dem Magnetpol 1 (oberes, Ende) gegenüberliegende Ende der Südpol und das andere Ende (unteres Ende), welches dem Magnetpol 2 gegenüberliegt, der Nordpol des Magneten 4 wird. In diesem Fall ist weiterhin das Joch 3 unter dem starken Magnetfeld der Magnetisierungsvorrichtung angeordnet, und es muß angenommen bzw. berücksichtigt werden, daß das Joch 3 ebenfalls in der gleichen Richtung wie der Permanentmagnet 4 magnetisiert ist. Gewöhnlich ist das Joch 3 jedoch aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder aus reinem Eisen gebildet, und aus diesem Grunde wird der aus der Magnetisierungsvorrichtung herausgenommene magnetische Stromkreis so angesehen, daß er der starken Magnetisierungskraft des Permanentmagneten 4 ausgesetzt ist, und daß der größte Teil des magnetischen Leckfeldes durch diese Magnetisierungskraft bewirkt wird.

Jedoch haben Stahl niedrigen Kohlenstoffgehaltes oder reines Eisen weiterhin einen Restmagnetismus, obwohl dieser sehr schwach ist, und es ist ein magnetisches Leckfeld vorhanden, und zwar als Folge dieses Restmagnetismus. Wenn die Magnetisierungscharakteristik eines üblicherweise verwendeten Jochmaterials gemessen wird, kann eine Kurve erhalten werden, wie sie ±i Figur dargestellt ist. Eine mittels einer ausgezogenen Linie darge-A stellte Kurve gibt die gemessenen Ergebnisse an, während in unterbrochenen Linien dargestellte Kurven eine Hysteresiskurve darstellsn, die von der Magnetisierungskurve gemäß der ausgezogenen Linie angenommen oder geschätzt wird. Wie aus dieser Figur ersichtlich, hat das Jochmaterial eine Hysteresiskurve unabhängig davon, ob das Material geglüht wurde oder nicht geglüht wurde, und die Kohäsionskraft liegt in der Größenordnung von 6 bis 15 Oersted. Im Hinblick auf die oben beschriebende Tatsache wird gefolgert, daß der magnetische Stromkreis, der über die übliche Magnetisierungsvorrichtung magnetisiert ist, sich in dem Zustand gemäß Figur 3 befindet. Dies bedeutet, daß der Restmagnetismus des Joches 3 vorhanden ist, unabhängig von der Magnetisierungskraft des Permanentmagneten 4,und es

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wird gefolgert, daß das magnetische Leckfeld rund um das Joch aus einem Teil, der von den magnetischen Hauptkraftlinien 5 zufolge des Permanentmagneten 4 abgeleitet ist, und einem Teil besteht, der von den magnetischen Kraftlinien 6 zufolge des Restmagnetismus des Joches 3 abgeleitet ist. Wenn dieser Umstand unter Verwendung eines äquivalenten Stromkreises erklärt wird, entspricht eine Batterie B dem Permanentmagneten 4, der Restmagnetismus in dem Joch J5 entspricht einer Batterie b, und der magnetische Pfad durch das Joch 3 entspricht dem in Figur in ausgezogenen Linien dargestellten Stromkreis, in welchem ein Widerstand R den magnetischen Widerstand des Luftspaltes darstellt. Der magnetische Leckpfad ist durch einen in unterbrochenen Linien dargestellten Stromkreis angedeutet, in welchem ein Widerstand r den magnetischen Widerstand für das magnetische Leckfeld darstellt.

Wie es aus dem äquivalenten Stromkreis ersichtlich ist, ist die Batterie B in umgekehrter Richtung gegen die Batterie b geschaltet, und ein Strom I zufolge des Vorhandenseins der Batterie B hat das Bestreben, durch die Batterie b zu fließen. In diesem Fall wird angenommen, daß die Batterie b als Widerstand für den Strom I wirkt. Mittels dieses Widerstandes wird ein Teil desStromes I durch den äußeren Stromkreis geführt, d. h. den in unterbrochenen Linien dargestellten Leckstromkreis. Andererseits fließt der größte Teil des Stromes der Batterie b durch den äußeren Stromkreis. Auf diese Weise wird gefolgert, daß das magnetische Leckfeld des üblichen magnetischen Stromkreises aus dem Magnetfeld zufolge des RestmagnetIsmus in dem Joch 5 und einem Teil des Magnetfeldes zufolge des Permanentmagneten 4 besteht.

Es werden zwei Verfahren betrachtet zum Beseitigen eines solchen magnetischen Leckfeldes. Eines der Verfahren besteht darin, daß der Magnet, statt daß er magnetisiert wird, nachdem er in dem Joch eingesetzt ist, vorher magnetisiert und dann mit dem Joch zusammengebaut wird. Jedoch ist dieses Verfahren kaum praktizierbar zufolge der Schwierigkeit des Einsetzens des bereits magnetisierten Magneten in das Joch und zufolge des Bestrebens, daß sich unerwünschter Magnetstaub an dem magnetisierten Magneten sammelt. Das andere Verfahren besteht darin, daß, nachdem der Zusammenbau aus Magnet und Joch magnetisiert worden ist, wie es oben mit Bezug auf Figur 1 beschrieben worden

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ist,. der Restmagnetismus in dem Joch durch Anlegen eines schwachen magnetisierenden Wechselfeldes entmagnetisiert wird. Dieses Verfahren hat ebenfalls Nachteile, indem das Bestreben besteht, die magnetischen Flüsse in dem Luftspalt zu verringern bzw. zu schwächen, so daß die Betriebscharakteristiken des sich ergebenden Lautsprechers oder Mikrophons verschlechtert werden, und indem eine Entmagnetisierungsvorrichtung sowie weitere Arbeiten notwendig sind, wodurch die Herstellungskosten erhöht wesfei und das Herstellungsverfahren kompliziert wird.

Daher besteht ein Hauptzweck der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten magnetischen Stromkreis und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, wobei die oben beschriebenen Nachteile üblicher magnetischer Stromkreise und (fk üblicher Verfahren zum Herstellen der magnetischen Stromkreise im wesentlichen überwunden sind.

Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten magnetischen Stromkreis und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, wobei ein magnetisches Leckfeld auf der Außenseite des magnetischen Stromkreises im wesentlichen minimiert ist.

Ein noch anderer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen magnetischen Stromkreis und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, wobei das magnetische Leckfeld auf der Außenseite des magnetischen Stromkreises minimiert ist, ohne daß der Betriebspunkt in den Charakteristiken geändert ist.

Ein noch anderer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen magnetischen Stromkreis und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, wobei das magnetische Leckfeld auf der Außenseite des magnetischen Stromkreises minimiert ist, ohne daß die magnetischen Flüsse in dem Luftspalt verringert sind.

Ein zusätzlicher Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen magnetischen Stromkreis und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, wobei Minimierung des magnetischen Leckfeldes auf der Außenseite des magnetischen Stromkreises mittels einer einfachen Vorrichtung erhalten werden kann, die durch geringfügige Abwandlung einer üblichen Magnetisierungsvorrichtung erhalten ist.

Die genannten Zwecke sowie weitere Zwecke der Erfindung können erreicht werden durch einen magnetischen Stromkreis und ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei ein in einen magnetischen Stromkreis eingebauter Magnet magnetisiert wird, wonach

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ein Joch des magnetischen Stromkreises einem Magnetfeld unterworfen wird, dessen Richtung der Richtung des Magnetfeldes entgegengesetzt ist, welches für die Magnetisierung verwendet worden ist und dessen Stärke den Betriebspunkt oder Arbeitspunkt des Magneten nicht ändert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, in der ein Magnetisierungszustand eines in einem magnetischen Stromkreis angeordneten Magneten dargestellt ist.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung von gemessenen Werten zum Bilden eine Hysteresiskurve des Jochmaterials.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht, in der eine angenommene Verteilung von Magnetflüssen in dem magnetischen Stromkreis nach seiner Magnetisierung in Übereinstimmung mit übi.ichen Magnetisierungstechniken dargestellt ist.

Fig. 4 ist ein Aauivalentstromkreis der Darstellung gemäß Fig. J>.

Fig. 5 ist eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht einer bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Magnetisierungsvorrichtung.

Fig. 6 istdne Schnittansicht eines magnetischen Stromkreises gemäß der Erfindung.

Fig. 7 ist ein der Ausführung gemäß Fig. 6 äquivalenter Stromkreis.

Fig. 8 ist ein äquivalenter Stromkreis, wobei der Fall dargestellt ist, in welchem der Restmägnetismus des Jochs in einem magnetischen Wechselfeld entmagnetisiert ist.

Fig. 9 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Magnetisierungsvorrichtung, die bei dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. *

Gemäß der Erfindung wird ein magnetischer Stromkreis in eirsn starken Magnetfeld magnetisiert, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Danach wird der magnetische Stromkreis unter einem Magnetfeld magnetisiert, dessen Richtung der Richtung des oben genannten starken Magnetfeldes entgegengesetzt ist, wodurch der Restmagnetismus in dem Joch hinsichtlich seiner Richtung umgekehrt wird. In diesem Fall sollte das umkehrende Magnetfeld eine solche Stärke haben, daß der Betriebs- oder Arbeitspunkt des Magneten nicht geändert wird, der Restmagnetismus in dem Joch 5 jedoch hinsichtlich seiner Richtung umgekehrt wird. Dies kann dadurch

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erreicht werden, daß eine Magnetisierungskraft verwendet wird, die viel schwächer als die Kohäsionskraft des Magneten 4 ist. Gemäß der Erfindung ist gefunden worden, daß in einem magnetischen Stromkreis, bei welchem ein Magnet mit einer Kohäsionskraft von etwa 700 Oersted verwendet wird und eine magnetische Flußdichte von etwa 7OOO Gauss erhalten wird, eine schwache Entmagnetisierungs kraft von etwa 7 bis 20 Oersted ausreichend war, um die erforderliche Entmagnetisierung des Jochs ohne Beeinflussung des Betriebs- oder Arbeitspunktes des Magneten 4 zu erreichen.

Aus der in Fig. 2 dargestellten Hysteresiskurve kann vermutet werden, daß die oben beschriebene schwache Entmagnetisierungskraft von etwa 7 bis 20 Oersted eine Stärke darstellt, die geringfügig stärker als die Kohäsionskraft des Jochmaterials ist. Weiterhin wurde als Ergebnis der oben genannten Entmagnetisierung ein überraschendes Ergebnis gefunden. D. h., daß die Anzahl der Magnetflüsse, die durch den Luftspalt hindurchgehen, im Vergleich zu dem Zustand vor Entmagnetisierung des Joches mittels der oben genannten Entmagnetisierungskraft erhöht wurde. Der magnetische Gesamtfluß in dem Luftspalt vor der Entmagnetisierung betrug etwa 11.672 Maxwell, während der gleiche Magnetfluß nach der Entmagnetisierung 11.766 Maxwell betrug. Außerdem war das äußere magnetische Leckfeld nach der Entmagnetisierung im wesentlichen beseitigt.

Aus den oben beschriebenen Tatsachen wird gefolgert, daß der durch den Restmagnetismus in dem Joch 5 hervorgerufene Magnetfluß 6 dem in dem Joch 5 von dem Magneten 4 hervorgerufenen Magnetfluß 5 entgegengesetzt ist, so daß der Magnetfluß in dem Luftspalt dadurch in Entsprechung zu einem magnetischen Widerstand verringert ist, der dem Vorhandensein des entgegengesetzten Magnetflusses 6 in dem Joch 3 äquivalent ist.Es wird weiterhin gefolgert, daß nach der Entmagnetisierungsbehandlung die Magnetisierung des Jochs 3 so geändert ist, daß an dem unteren Teil des Joches J5 ein Südpol undan dem oberen Teil ein Nordpol vorhanden ist im Gegensatz zu dem Magneten 4, bei welchem der Nordpol an dem unteren Teil und der Südpol an dem oberen Teil vorhanden ist, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.

Die obigen Gesichtspunkte erklären gut die Tatsache der Vergrößerung des Magnetflusses in dem Luftspalt und sie schaffen

eine theoretische Untermauerung der Annahme, daß in dem Joch ^ außer dem von dem Magneten 4 hervorgerufenen Magnetfluß 5

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eln Magnetfluß 6 mit gleicher Richtung wie der Magnetfluß 5 durch das umgekehrt oder entgegengesetzt magnetisierte Joch nach der Entmagnetisierungsbehandlung hervorgerufen ist.

Fig. 7 zeigt die Relationen in Form eines äquivalenten Stromkreises, wobei eine Batterie B dem Magneten 4 und eine Batterie b dem umgekehrt magnetisierten Joch 3 entspricht. Die Batterien sind in gleicher Richtung in den Stromkreis geschaltet, wodurch der von der Batterie B gelieferte Strom I und der von der Batterie b gelieferte Strom durch einen Widerstand R in dem Stromkreis in gleicher Richtung hindurchgehen. Aus diesem Ergebnis wird die Tatsache gut erklärt, daß der Magnetfluß in dem Luftspalt vergrößert oder verstärkt ist, wie es oben beschrieben worden ist.

In Fig. 8 ist ein anderer äquivalenter Stromkreis für den Fall dargestellt, in welchem der Restmagnetismus mittels eines magnetischen Wechselfeldes entmagnetisiert ist. Bei diesem äquivalenten Stromkreis ist nur die Batterie B entsprechend dem Magneten 4 vorhanden, so daß der Strom I lediglich durch den Widerstand R fließt. In diesem Fall ist ersichtlich, daß der Magnetfluß in dem Luftspalt sieh nicht vergrößert oder verstärkt.

Im Verlauf der Untersuchungen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde die Endmagnetisierungsbehandlung, abgesehen von dem Verfahren oder der Arbeitsweise des umgekehrten oder entgegengesetzten Magnetisierens, getestet, und innerhalb der Ergebnisse der Entmagnetisierungsbehandlung unter Verwendung eines magnetischen Wechselfeldes wurden einige Fälle gefunden, in denen der Magnetfluß in dem Luftspalt 16.020 Maxwell betrug, was gegenüber dem gleichen Magnetfluß in dem Luftspalt in dem Fall, in welchem keine solche Behandlung erfolgte, eine Verringerung darstellt, weil im letzteren Fall der Fluß 16,062 Maxwell betrug. Hierdurch wird die Tatsache angedeutet, daß, wenn der Restmagnetismus mittels des magnetischen Wechselfeldes entmagnetisiert wird, die Möglichkeit besteht, daß der Betriebs- oder Arbeitspunkt des Magneten 4 geändert wird. Andererseits zeigten alle Proben, die mit einer entgegengesetzt gerichteten Magnetisierungskraft behandelt wurden, daß der durch den Luftspalt gehende Magnetfluß auf l6.l8o Maxwell anstieg.

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Aus den oben beschriebenen Tatsachen ist ersichtlich, daß durch umgekehrte oder entgegengesetzte Magnetisierung des Joches 5 in einem Ausmaß, daß der Restmagnet is mus in dem Joch;5 beseitigt und das Joch geringfügig in entgegengesetzter Richtung magnetisiert wird, keine Möglichkeit besteht, daß der Betriebsoder Arbeitspunkt des Magneten 4 geändert wird und dennoch der Zweck der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann. Bei der Verwirklichung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann für die Behandlung mit entgegengesetzter Magnetisierung auch eine übliche Magnetisierungsvorrichtung verwendet werden. Wie beispielsweise in Fig. 9 dargestellt, umfaßt der Magnetisierungsstromkreis einen magnetischen Stromkreis 10, ein Joch 11 der Magnetisierungsvorrichtung, eine Spule 12 zum Erregen des Jochs 11 und einen Schalter Vo₁ der die Spule 12 an eine Gleich-" stromquelle 13 schaltet. Wenn der Schalter zur Seite von Anschlüssen 14 umgelegt wird, wird der Magnet 4 magnetisiert, und. wenn der Schalter 16 zur Seite von Anschlüssen 15 umgelegt wird, wird das Joch J5 in dem magnetischen Stromkreis 10 in umgekehrter oder entgegengesetzter Richtung magnetisiert. Auf der Seite der Anschlüsse 15 befindet sich ein Widerstand 17, der in den Stromkreis geschaltet ist, um den Strom in dem Joch 11 zu verringern, wenn der Schalter 16 zu dieser Seite umgelegt wird, und aus diesem Grunde ist das in dem Joch 11 erzeugte Magnetfeld viel schwächer als in dem Fall, in welchem der Schalter 16 zu den Anschlüssen 14 umgelegt wird. Weiterhin ist der Stromkreis so ausgeführt, daß, wenn die Anschlüsse 14 und 15 an die Gleichstromquelle 15 angeschlossen sind, ihre Polaritäten umgekehrt sind, so daß das in dem Joch 11 erzeugte Magnetfeld ebenfalls umgekehrt ist oder wird. Wenn somit der Widerstandswert des Widerstandes 17 geeignet gewählt wird, kann die umgekehrte oder entgegengesetzte Magnetisierung des magnetischen Stromkreises 10 bequem erhalten werden.

Mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung wird nicht nur ein magnetischer Stromkreis geschaffen, bei dem im wesentlichen kein magnetisches Leckfeld vorhanden ist und der für einen Lautsprecher verwendet werden kann, sondern eswerden aich eine Zunahme oder Verstärkung des durchüen Luftspalt hindurchgehenden Magnetflusses erreicht sowie andere vorteilhafte Merkmale verwirklicht, wobei die genannten Vorteile unter Verwendung einer Magnetislerungsvorriohtung erhalten werden können, die gegenüber

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bekahnten Vorrichtungen nicht sehr abgeändert ist.

Weiterhin können der magnetische Stromkreis und das Verfahren zu seiner Herstellung gemäß der Erfindung nicht nur für Lautsprecher sondern auch für den magnetischen Stromkreis von Mikrophonen oder dergleichen verwendet werden., bei denen kein magnetisches Leckfeld ein wesentliches Erfordernis darstellt, oder sie können dort angewendet werden, wo maximale Verteilung des Magnetflusses in dem Luftspalt wesentlich ist.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   i 1.J Magnetischer Stromkreis mit einem Permanentmagneten und einem den Permanentmagneten umgebenden Joch, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet und das Joch, nachdem sie in einem starken Magnetfeld magnetisiert worden sind, in umgekehrter oder entgegengesetzter Richtung derart weiter magnetisiert werden, daß der durch das starke magnetische Feld magnetisierte Permanentmagnet in dem Joch eingeschlossen ist, welches durch die umgekehrte oder entgegengesetzte Magnetisierung in einer zur Richtung der Magnetisierung des Permanentmagneten entgegengesetzten Rthtung schwach magnetisiert ist.
2. 2. Magnetischer Stromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch aus magnetischem Material gebildet ist, welches eine geringe Kohäsionskraft hat.
3. 3· Verfahren zum Herstellern eines magnetischen Stromkreises, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Stromkreis, der einen Permanentmagneten und ein Joch aufweist, einem starken Magnetisierungsfeld ausgesetzt wird, nachdem die beiden Teile zusammengebaut sind, und danach einem schwachen Magnetisierungsfeld ausgesetzt wird, dessen Richtung zu der Richtung des ersten Magnetisierungsfeldes entgegengesetzt ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch j5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des zweiten Magnetisierungsfeldes etwas größer als die Kohäsionskraft des Jochmaterials ist.

   5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des zweiten Magnetisierungsfeldes in der Größenordnung von 7 bis 20 Oersted liegt. - -■

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