DE2242756B2 - Elektroakustischer Wandler - Google Patents
Elektroakustischer WandlerInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischer! Wandler mit einem schwenkbar gelagerten
Anker, mit einer akustischen Membran, die längs ihres Umfangs fest angeordnet ist und die mit einem Mittelteil
in Längsrichtung verschiebbar ist, und mit einem
flexiblen Verbindungsglied, welches mit einem Ende am
Mittelteil der Membran und mit dem anderen Ende an einem endseitigen Ankeramatz verbunden ist der
senkrecht zum Anker verläuft und in seinem Mittelteil eine Versteifung enthält
Ein Wandler der eingangs genannten Bauart ist aus
der US-PS 24 74197 bekannt
Elektroakusti&che Wandler, die als Empfangseinrichtungen in Kopfhörern, Fernhörern und dgL verwendet
werden, weisen im allgemeinen eine gewisse gemeinsame Form auf. Diese Empfangseinrichtungen enthalten
in typischer Weise ein Gehäuse, in welchem eine Antriebseinrichtung befestigt und mit einer akustischen
Membran an einem Ende des Gehäuses gekoppelt ist
is Die Membran ist dabei so angebracht daß sie mit dem
Luftraum in der Ohrhöhle des Benutzers fest koppelbar ist Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß der
Zustand fester Kopplung einen hohen Kopplungswirkungsgrad mit sich bringt Ein Nachteil dieser
Anordnung besteht jedoch darin, daß das Entweichen von Luft um die Außenseite des Benutzerohres in den
Kopplungsraum eine erhebliche Herabsetzung des Kopplungswirkungsgrads bei tiefen Frequenzen mit
sich bringt
Während einer längeren Fernhörerbenutzung kommt es häufig dazu, daß das Benutzerohr erheblich schmerzt
und zwar auf Grund der langen Ausübung eines hinreichenden Druckes zwecks Vermeidung von Luftentweichungen. Dieses Problem ist von den Fernsprech-
herstellfirmen erkannt worden. Als Wandler mit besserem Wirkungsgrad entwickelt waren, wurde der
Empfängerteil des Fernhörers geändert um einen größeren Kopplungs-Luftraum zwischen dem Trommelfell des jeweiligen Benutzers und der Empfänger-
membran zu schaffen. Der größere Kopplungsraum macht die geringe Empfängerempfindlichkeit hinsichtlich der Kopplungsbedingungen weniger ideal. Eine
bestimmte Luftentweichung bzw. ein bestimmter Luftspalt um die Hörermuschel herum beeinflußt den
größeren Kopplungsraum um ein geringeres Ausmaß
als einen kleineren Kopplungsraum. Daher ist eine
relativ geringe Verschlechterung in der akustischen
Qualität ist im Hinblick auf die derzeit vorhandenen Fernsprechapparate ausreichend. Leichte Handapparate und in der Zukunft zu benutzende elektronische
Fernsprechapparate, die dem ästhetischen Empfinden entsprechend proportioniert sind, sind jedoch mit dem
so derzeitigen Wandlerbau nicht kompatibel. Da eine derartige Anordnung verringerte Abmessungen aufweisen wird, eignen sich diese Abmessungen jedoch nicht
ohne weiteres für die Aufnahme einer bedeutenden Hörermuschel.
Ein Wandleraufbau, wie er derzeit in weitem Umfang
und kommerziell benutzt wird, ist als »Ul «-Empfänger
bekannt und in der kanadischen Patentschrift 4 96 187 beschrieben. Dieser Wandler ist vom Ringankertyp mit
einer kreisförmigen Membran. Diesem als Empfänger
benutzten Wandler haftet jedoch eine Anzahl von
Nachteilen an. So ist der betreffende Wandler relativ schwer und groß, und zwar insbesondere im Durchmesser, wenn man ihn mit einem Empfänger mit
symmetrischem bzw. vierpoligem Anker entsprechen
den Wirkungsgrads und entsprechenden akustischen
Eigenschaften vergleicht. Die Form und die gesamte Hauptmasse des Ringankers und der Magnetanordnung
machen den Empfänger relativ teuer. Darüber hinaus
sind die Toleranzen in gewissem MaBe kritisch, um
einen gleichbleibenden Empfängerwirkungsgrad und Dynaroikbereich beizubehalten. Der betreffende Wandleraufbau
bringt jedoch einen Vorteil mit sich, und zwar
insofern, als in dem mittleren Teil des Empfängers ausreichend Platz für die Membran zur Verfügung steht,
um derart tief konkav ausgebildet zu werden, daß ein vergrößertes Kopplungsvolumen zur Verfügung steht
Dies bringt eine annehmbare akustische Qualität über einen Bereich von Kopplungsbedingungen mit sich.
Eine Alternative zu dem oben erläuterten Ringanker-Empfänger ist ein Wandler mit schwenkbar gelagertem
oder symmetrischem Anker. Die bisher bekannten Empfängeranordnungen mit schwenkbar gelagertem
Anker weisen ein relativ geringes Kopplungsvolumen auf. Die Empfängermembran kann dabei nicht hinreichend
weit konkav ausgebildet werden wie bei dem Ringanker-Empfänger, da nämlich der Antriebsmechanismus
den meisten Raum hinter der Membran beansprucht bzw. ausfüllt Darüber hinaus wird das
Kopplungsvolumen mit jeder Herabsetzung des Empfängerdurchmessers verkleinert Dabei ist zu bemerken,
daß Empfänger mit kleinerem Durchmesser benötigt werden, um hinsichtlich der Abmessungen mit zukünftigen
Fernsprechanordnungen kompatibel zu sein. Damit 2s stehen die Forderungen der aikustischen Qualität und
des ästhetischen Aussehens in direktem Gegensatz zueinander.
Die derzeitigen Empfangseinrichtungen mit schwenkbarem Anker enthalten jedoch noch Probleme hintlchtlieh
der Verbindung zwischen dem Anker und der Membran. Diese Probleme sind von Morrison in der
US-PS S4 54 912 umfassend erläutert (s. die Erläuterungen
zu Fig. 4A und 4B). Zusammenfassend ist festzustellen,
daß die bekannten Verbindiungen entweder zu steif waren und zur Verformung der Membran führten oder
daß sie zu flexibel waren und zur Verformung der Antriebsverbindung führten oder zur Abnutzung zwischen
beweglichen Teilen in zu starkem Maße führten.
Während der Entwicklung eines Empfängers mit symmetrischen Anker für die Verwendung in zukünftigen
elektronischen Handapparaten und als Ersatz für den derzeitigen Empfänger vom Ringankertyp ist
festgestellt worden, daß in der Empfangsfrequenzkennlinie eine Einsattelung bzw. Einkerbung in typischer
Weise im Bereich zwischen 2800Hz und 3300Hz vorhanden war. Bei diesem bestimmten Empfänger war
die Verbindung zwischen dem Anker und der Membran durch einen geformten Ansiatz des Ankerkörpers
gebildet Das damit vorhandene Problem schien in einem zu starren bzw. unelastischen Verbindungsglied
zwischen dem Anker und der Membran zu liegen. Eine Untersuchung der betreffenden Erscheinung i.eigta, daß
diese Einkerbung oder Einbuchtung wahrscheinlich dann auftritt, wenn die Membran sich nicht rein als
Kolben bewegt, da nämlich die Antriebskraft (f) einen
geringen Anteil enthält, der nicht längs der Längsachse
der Membran wirkt Dies trifft für den Fall zu, daß das Verbindungsglied zwischen dem Anker und der
Membran fest ist und an jedem Ende eine feste Verbindung aufweist In diesem Fall ist die Antriebskraft
(f) rechtwinklig zu der Ebene gerichtet, die durch die
Verbindung eines mechanischen Antriebspunkts auf der Membran und der Achse festgelegt ist, um die der Anker
eine Schwenkbewegung ausführt. Für die Herabsetzung der Schallausgangsleistung innerhalb eines beschränkten
Frequenzbereichs ist eine Komponente F sin θ maßgeblich, wobei Θ der Winke! bedeutet, der sich
zwischen der Längsachse und der Kraft F ergibt Diese Komponente induziert gegenphasige Resonanz-Schwingungen
verschiedener Bereiche der Membran.
Es stehen verschiedene annehmbar arbeitende Verbindungsglieder zur Verfügung, die die Komponente
F sin θ absorbieren oder weiterleiten. Ein besonders
zweckmäßiges Gelenkglied bzw. Verbindungsglied ist von Morrison beschrieben worden. Die Herstell- und
Zusammenbaukosten bei der Herstellung eines Morrison-Verbindungsgliedes in einer Wandleranordnung
stellen jedoch ein Hindernis dar, wenn ein realistischer Preis einen ausreichenden Marktbedarf für eine
Massenproduktion schaffen solL
Das Morrison-Verbindungsglied besteht grundsätzlich
aus einem rohrförmigen Antriebsstab, der an seinen Enden abgeflacht ist, wobei das eine Ende mit der
Membran verbunden bzw. verklebt ist und wobei das andere Ende an einem Ende eines symmetrischen
Ankers angelötet ist In einer Fertigungsanordnung ist das Anlöten des Antriebsstabes an dem Anker jedoch
ohne Anziehungskraft Bei dem betreffenden Verfahrensgang ist ein Handbetrieb erforderlich, der eine
erfahrene Arbeitskraft erfordert Im übrigen ist in diesem Zusammenhang noch zu bemerken, daß auch
bestenfall? die jeweils erzielten Lötverbindungen von ungleichmäßiger Qualität sind und eine nicht vorhersehbare
Lebensdauer-Zuverlässigkeit aufweisen. Wird im übrigen zu wenig Lötmittel an die Verbindungsstelle
gebracht, so wird die Verbindungsstelle bzw. Lötstelle anstelle des abgeflachten Endes sich während des
Betriebes des Empfängers biegen und eine Alterung erfahren. Schließlich wird die betreffende Verbindungsbzw. Lötstelle brechen. Ist auf die Verbindungsstelle
zuviel Lötmittel aufgebracht worden, so ist das abgeflachte Ende des Antriebsstabes übermäßig stark
mit dem Lötmittel überzogen und damit wirksam versteift In diesem Fall ist das abgeflachte Ende zu steif,
um die gwünschte Flexibilität zu liefern. Der Frequenzgang des Wandlers weist in diesem Fall die oben
erwähnte Einbuchtung auf.
Bei der Produktionsmontage weist ein anderes Klebverfahren zwar sämtliche oben erläuterten Nachteile
des Löiens auf, zusätzlich aber noch die Forderung nach einer Festklemm-Ausrichtung, bis das Klebniittel
ausgehärtet ist. Dies erfordert neben handwerklichem Können eine Anzahl von Montageschablonen und
festen Anlagen. Die Kosten dieses Verbindungsverfahrens stellen somit ein Hindernis dar, wenn Verbindungen
zwischen dem symmetrischen Anker und dem Antriebsstab geschaffen werden. Wie bei einer Lötverbindung
so ist auch hier die Menge des auf die jeweilige Verbindungsstelle aufgebrachten Klebmittels kritisch.
Eine Klebverbindung ist dabei allerdings eine relativ annehmbare Verbindung im Hinblick auf die spätere
Verbindung des Antriebsstabes mit der Membran. An dieser Stelle des Zusammenbaus ist bei der soweit
zusammengesetzten Wandleranordnung eine Ausrichtung und Einstellung vorhanden. Darüber hinaus ist das
Klebmittel auf einen nicht kritischen Bereich des Antriebsstabes durch das Vorhandensein der Membran
beschränkt
Die Anwendung von Punktschweißverfahren zur Verbindung eines Morrison-Verbindungsgliedes mit
einem Anker ist unpraktisch. Die in bezug auf die für die Festigkeit erforderliche Schweißfläche zur Verfügung
stehende Oberfläche reicht nämlich nicht aus, um die Wärme abzuleiten, die zur Ausführung einer herkömni-
führt jeder Versuch, einen Morrison-Antriebsstab an einem Anker wirksam durch Punktschweißung an7uschweißen
zu einer Zerstörung das betreffenden Antriebsstabendes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wirtschaftlich herstellbaren und zuverlässigen elektroakustischer!
Wandler zu schaffen, der bei kompaktem Aufbau im Verhältnis zur Länge des Verbindungsgliedes
zwischen Anker und Membran einen vergrößerten Dynamikbereich aufweist. In diesem Zusammenhang sei
bemerkt, daß durch Unterbringung der Membran in dem der Schallaustrittsöffnung gegenüberliegenden
Ende des Wandlers in einem Gehäuse ein relativ großer Kopplungsraum geschaffen ist, wodurch der Frequenzgang
bzw. die Frequerizkenniinie bei einem löse
gekoppelten Zustand verbessert ist Ferner ist ein Wandler zu schaffen, der ein verbessertes Verbindungsglied
zwischen einem symmetrischen Anker und einer Membran aufweist Das Verbindungsglied soll einen
Verbindungsstreifen und einen Ankeransatz aufweisen, der senkrecht zu dem Anker verläuft Bezüglich dieses
Ansatzes sei bemerkt, daß dieser eine relativ große flache Oberfläche aufweist die für eine Punktschweißung
geeignet ist Der Verbindungsstreifen bzw. -bügel ist durch einen dünnen Streifen aus einem sehr
elastischen Metall mit einer mittleren Versteifungs-Ausbildung gebildet, die durch Flansche gebildet sein kann.
Damit steht ein leichter, in der Mitte stabiler Verbindungsstreifen bzw. -bügel zur Verfügung, der
flexible Endteile aufweist Dieser Verbindungsbügel bzw. -streifen vermag die Antriebskraft zwischen dem
Anker und der Membran längs der Längsachse der Membran zu übertragen, wobei die mit dieser
Antriebskraft in Beziehung stehende seitliche Antriebskraftkomponente durch Biegung der Endteile absorbiert
wird. Die Oberfläche des einen Endes des Verbindungs- bzw. Gelenkbügels und des Ankeransatzes
stellen eine hinreichend große Fläche für die Wärmeableitung während der Punktschweißung des
einen Endes des Gelenkbügels an dem Ankeransatz dar. Bei der Herstellung liefert die Punktschweißung
Verbindungen von gleichbleibend hoher Qualität bei relativ niedrigen Kosten.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe dadurch, daß das Verbindungsglied streifenförmig
ausgebildet ist und an seinem flexiblen Endteil mit dem als umgebogenes, von der Membran wegweisendes
Ankerende ausgebildeten Ankeransatz durch Punktschweißung verbunden ist, so daß eine durch die
Schwenkwirkung des Ankers hervorgerufene Querbewegung durch die flexiblen Endteile des streifenförmigen
Verbindungsgliedes in den Bereichen zwischen der Membran und der Versteifung sowie zwischen dem
Punktschweißbereich und der Versteifung weitgehend absorbiert wird.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert.
F i g. 1 zeigt in einer Explosionsansicht einen Wandler gemäß der Erfindung mit einem symmetrischen Anker.
F i g. 2 zeigt in einer Schnittansicht den m F i g. 1 dargestellten, einen symmetrischen Anker verwendenden Wandler im zusammengebauten Zustand.
F i g. 3a zeigt eine Seitenansicht des Ankers und einer Verbindungsstreifenanordnung des Wandlers gemäß
Fig. 1 und 2.
Fig.3b zeigt eine Draufsicht des Ankers und der
Verbindungsstreifenanordnung gemäß F i g. 3a.
F i g. 3c zeigt eine Stirnansicht des Ankers und dei
Verbindungsstreifenanordnung gemäß F i g. 3a.
Fig.4a zeigt in einem Kurvendiagramm relativ«
Frequenzgänge von verschiedenen Empfängern be fester Kopplung mit einem künstlichen Ohr.
Fig.4b zeigt in einem Kurvendiagramm relative
Frequenzgänge eines Empfängers mit »umgekehrtem« symmetrischen Anker und eines Empfängers mil
herkömmlichem symmetrischen Anker bei loser Kopplung mit einem künstlichen Ohr.
Gemäß F i g. 1 und 2 besteht eine Wandlerkammei aus einem eine hohlzylindrische Form besitzender
Aluminiumgehäuses 1 mit einer Seitenwand 6. Die Seitenwand 6 endet an einer Schulter 3 neben einei
'■5 Ringkante 4, die einen Siimfiächenieii 5 umgibt, ir
welchem öffnungen 2 enthalten sind. Über dem
Stirnflächenteil 5 liegt eine dünne, akustisch durchlässige Kunststoffmembran 60, die auf der Kante 4 aufliegt
In dem Gehäuse 1 sitzt ein Sicherungsring 40, dessen Unterseite neben der Schulter 3 liegt, so daß die Kante der Kunststoffmembran 60 zwischen dem betreffender Ring 40 und der Schulter 3 gehalten wird. Die Oberseite des Sicherungsrings 40 weist vier Abstands-Ausnehmungen 41, von denen in Fig. 1 drei sichtbar sind, und einen rechteckförmigen Vorsprung 42 auf.
In dem Gehäuse 1 sitzt ein Sicherungsring 40, dessen Unterseite neben der Schulter 3 liegt, so daß die Kante der Kunststoffmembran 60 zwischen dem betreffender Ring 40 und der Schulter 3 gehalten wird. Die Oberseite des Sicherungsrings 40 weist vier Abstands-Ausnehmungen 41, von denen in Fig. 1 drei sichtbar sind, und einen rechteckförmigen Vorsprung 42 auf.
Auf der Oberseite des Sicherungs- bzw. Klemmrings 40 liegt ein kreisförmiges Rahmen- bzw. Bauteil 50 auf
Eine in der Seite des kreisförmigen Rahmenteils SC vorgesehene vertikale Ausnehmung 52 wirkt mit dem
rechteckförmigen Ansatz 42 für die Aufnahme von zwei elektrischen Leitungen 61 zusammen. Ein die Oberkante
des kreisförmigen Rahmenteils 50 bildender Rand 53 begrenzt den Außenumfang einer zusammengedrückten
Klemmfläche 56. Neben dem Innenumfang der Klemm- bzw. Spannfläche 56 erstreckt sich das Rahmenteil 50 in
Querrichtung und begrenzt einen ringförmigen Klemmflansch 54, der einen keilförmigen Querschnitt besitzt
und der an einer öffnung endet, die durch die Innenkante 55 begrenzt ist In dem Rahmenteil 50 ist
eine elektromechanische Wandlereinheit 70 untergebracht, die an der Unterkante des Rahmenteils 50
befestigt und an dem Flansch 54 festgehalten ist Die Anordnung liegt auf dem Klemmring 40 auf, wobei Teile
der Einheit 70 den Raum in den Abstandsausnehmungen 41 ausfüllen.
Auf der Klemmfläche 56 liegt eine akustische Membran 10 auf, die einen kegelförmigen Teil 12
aufweist der von einem flachen Umfangsrand 11 umgeben ist Der Umfangsrand 11 liegt zwischen der
Klemmfläche 56 und einem Klemmring 17. In dem Mittelteil des kegelförmigen Teiles 12 liegt ein
Aufnahme- bzw. Befestigungsloch 13. Ferner ist im Bereich des kegelförmigen Teiles 12 ein Nebenloch 14
vorgesehen.
Die Wandlereinheit 70 enthält obere und untere Polstücke 71 und 73, zwischen welchen ein zylindrischer
Permanentmagnet 75 eingeklemmt ist Zwei der unteren Polflächen 72 und zwei der oberen Polflächen 74
verlaufen auf U-förmigen Ansitzen des unteren bzw. oberen Polstückes 71 bzw. 73 aufeinander zu; sie
verlaufen dabei unter geringem Abstand voneinander, wodurch zwei Spalte zwischen den Polflächen 72 und 74
gebildet sind. Bei einer Ausfühningsform besteht ein
Permanentmagnet 75 aus einem Material, das als
es ALNlCX) V (Warenzeichen) bekannt ist, wobei geeignete Polstucke 71 und 73 aus einem Material bestehen, das
als PERMALLOY (Warenzeichen) bekannt ist Ferner ist ein Spulenkörper 28 mit einer darauf gewickelten
Spule 29 vorgesehen; die Spule 29 ist mit den elektrischen Leitungen 61 verbunden, die in der
U-förmigen Ausnehmung der Polstücke 71 und 73 untergebracht sind. Der Mittelteil des Spulenkörpers ist
hohl, um einen Anker 20 aufzunehmen. Der Anker 20, der unter Bezugnahme auf F i g. 3a, 3b und 3c noch im
einzelnen erläutert werden wird, ist ein zusammenhängendes Bauteil. Der betreffende Anker 20 enthält einen
Ankerkörper 21, dessen Endteile in den Spalten zwischen den Polflächen 72 und 74 liegen. Der
Ankerkörper 21 ist an zwei Torsionsstreifen 22 schwenkbar angebracht, die jeweils an einem Arm von
zwei Armen 24 längs der jeweiligen Kante des Ankerkörpers 21 enden. Ein Ende des Ankerkörpers 21
trägt einen Ankcransaiz 23, der rechtwinklig zu dem
Anker 20 verläuft Die Arme 24 werden mit dünnen Beilagen 25 versehen, woraufhin die Anordnung in ihrer
Lage zwischen den Polflächen 72 und 74 festgeklemmt wird. Die Beilagen 25 bestehen aus einem nichtmagnetischen Material, wie aus Messing; sie dienen dazu, die
geforderten Zwischenräume bzw. Spalte zwischen dem Ankerkörper 21 und den Polflächen 72 und 74
aufrechtzuhalten.
Ein Verbindungsstreifen bzw. -bügel 100 trägt zwei Verstärkungsflansche 102 an jeder Kante des mittleren
Teiles. Das eine Ende 101 des Verbindungsstreifens 100 ist durch Punktschweißung an dem Ankeransatz 23
befestigt Das andere Ende 103 des Verbindungsstreifens 100 erstreckt sich durch das in der Membran 10
enthaltene Befestigungsloch 13 hindurch; es wird an dieser Stelle mit einer Epoxyharzpille 15 festgeklebt. Ein
nichtmagnetisches elastisches Material, wie eine Kupfer-Beryllium-Legierung, eignet sich für die Herstellung
des Verbindungsstreifens 100.
Neben den betrachteten Elementen ist noch eine Rückplatte 30 aus einem thermoplastischen Material
vorgesehen, die grundsätzlich aus einem Rand 35 und einem mittleren hochstehenden Teil 36 besteht Eine in
dem Rand 35 enthaltene Ausnehmung 31 wirkt mit der vertikalen Ausnehmung 52 zusammen, um die Leitungen 61 zu zwei Anschlußklemmen 63 hin zuleiten. Die
Anschlußklemmen 63 sind in dem hochstehenden Teil 36 befestigt durch den sie im übrigen hindurchlaufen. Die
Anschlußklemmen 63 enthalten jeweils eine Aufnahmeöffnung 64. Die Leitungen 61 werden jeweils durch eine
Aufnahmeöffnung 64 gezogen. Die Rückplatte 30 wird auf den Klemmring 17 aufgebracht Eine Schulter 32
neben der Unterseite des Randes 35 zentriert die Rückplatte 30 auf dem Klemmring 17, wobei die
Unterseite des Randes 35 auf dem Klemmring 17 aufliegt Die Oberkante der Seitenwand 6 ist nach innen
umgebogen, um an der Oberseite des Randes 35 anzuliegen. Auf diese Weise wird die gesamte
Anordnung fest zusammengehalten. Die Leitungen 61 werden schwach gespannt, um jegliches Durchhängen
der betreffenden Leitungen zu beseitigen. Sodann werden die Leitungen 61 in den Aufnahmeöffnungen 64
angelötet In den Anschlußklemmen 63 vorgesehene Schrauben 65 dienen zur Anbringung von äußeren
Leitungen. Eine in dem hochstehenden Teil 36 βο
vorgesehene öffnung 38 nimmt eine akustische Widerstandsscheibe 62 auf, die durch eine Innenschulter
39 in der Öffnung 38 entsprechend eingestellt wird. Gemäß einer Ausführungsform besteht die akustische
Widerstandsscheibe 62 aus gesintertem rostfreiem Stahl Um die Scheibe 62 an der entsprechenden Stelle
zu befestigen, wird sie erwärmt und dann in die öffnung
38 eingedrückt Das thermoplastische Rückplattenmaterial fließt durch die Berührung mit der erwärmten
Scheibe 62 in die Oberfläche der aus gesintertem rostfreien Stahl bestehenden Scheibe 62 hinein,
wodurch die betreffende Scheibe 62 in ihrer Lage fixiert ist. Auf diese Weise ist der Innenraum des Wandlers
durch den akustischen Widerstand 62 und die Kunststoffmembran 60 abgedichtet.
Im folgenden seien die F i g. 3a, 3b und 3c betrachtet.
Der Anker 20 stellt ein zusammenhängendes Bauteil dar; er enthält den Körperteil 21, der über die beiden
Torsionsstreifen 22 mit den beiden Armen 24 verbunden ist Der an einem Ende des Ankerkörpers 21 getragene
Ankeransatz 23 verläuft rechtwinklig zur Ebene des Ankers. Der Verbindungsstreifen bzw. -bügel 100 mit
den flexiblen Endieiien IGi und 103 dient dazu, den
Anker 20 mit der Membran 10 zu verbinden, wie dies in F i g. 1 und 2 gezeigt ist. Das eine Ende 101 des
Verbindungsstreifens 100 ist dabei durch Punktschweißung mit dem Ankeransatz verbunden. Der Verbindungsstreifen enthält zwei Verstärkungsflansche 102,
die im mittleren Bereich des betreffenden Verbindungsstreifens längs dessen Kanten vorgesehen sind, und
zwar in gleichen Abständen von der Oberseite des Ankers 20 und zwei Schultern 104. Ein Teil des anderen
Endes 103 des Verbindungsstreifens 100 erstreckt sich über die beiden Schultern 104 hinaus; er dient zur
Verbindung bzw. zum Verkleben der Membran mit dem Verbindungsstreifen 100. Nahe des Endes des Ankerkörpers 21 ist neben dem Verbindungsstreifen 100 ein
Erleichterungsloch 26 vorgesehen, welches dazu dient, das Massengleichgewicht des Ankers 20 und des
Verbindungsstreifens 20 um die Achse der Torsionsstreifen 22 zu verbessern. Die Endanordnung des
Ankers 20 und des Verbindungsstreifens 100 enthält zwei U-förmige, nichtmagnetische Abdeckungen 25, die
über die Arme 24 greifen. Die Abdeckungen dienen dabei zur Schaffung von Zwischenräumen bzw. Spalten
zwischen den Polflächen 72 und 74, wie dies in F i g. 2 veranschaulicht ist
Bei dieser Anordnung besteht der Anker 20 aus einem Werkstoffblech mit einer hohen magnetischen Permeabilität wie PERMALLOY, und zwar in einer Dicke
zwischen 0,014 und 0,015 Zoll. Die Abdeckungen sind aus etwa 0,005 Zoll dickem Messingblech gebildet Auf
diese Weise ist zwischen den unteren und oberen Seiten der Endteile des Ankerkörpers 21 und den Polflächen 72
und 74 ein etwa 0,005 Zoll breiter Spalt gebildet Der Verbindungsstreifen 100 ist aus einem Kupfer-Beryllium- Legierungsblech hergestellt das eine Dicke von
etwa 0,005 Zoll besitzt Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der zur Verbindung des
Verbindungsstreifens 100 mit dem Ankeransatz 23 angewandte Punktschweißvorgang wirtschaftlich ist
und leicht gesteuert werden kann, um Punktschweißverbindungen mit konstanter Qualität zu erzielen. Der
Punktschweißbereich ist relativ klein im Vergleich zu der Umgebungsfläche des einen Endes 101 des
Verbindungsstreifens 100 und des Ankeransatzes 23. Die Umgebungsfläche wirkt in vorteilhafter Weise
während des Punktschweißvorgangs als ein zur Wärmeabsenkung führendes Kühlelement
Das Arbeitsprinzip von Wandlern mit symmetrischem Anker ist bekannt Daher werden im Zuge der
folgenden Beschreibung der Arbeitsweise der in Fig. 1 bis 3 als Ausführungsbeispiel dargestellten Anordnung
lediglich die vorteilhaften Eigenschaften im Hinblick auf bekannte Einrichtungen herausgearbeitet werden.
bleibende Qualität, ein hoher Grad an Lebensdauer-Zuverlässigkeit und eine wirtschaftliche Herstellung von
primärer Bedeutung. Demgemäß wird beim praktischen Wandlerbau im Hinblick auf die obigen Forderungen
eine etwas geringere Leistung als die höchste erzielbare Leistung in Kauf genommen. Der hier beschriebene
Empfänger bringt einen einzigartigen Ausgleich zwischen den obigen Forderungen mit sich. Es zeigt einen
verbesserten Frequenzgang im Vergleich zu anderen Empfängern mit symmetrischem Anker, die unter
entsprechenden Bedingungen arbeiten, während er andererseits einen kleinen Vorteil hinsichtlich des
Wirkungsgrads bzw. Leistung gegenüber dem oben erläuterten Ringanker-Empfänger mit sich bringt.
Beim Betrieb des Wandlers als Empfänger bzw. Empfangseinrichtung werden sich ändernde elektrische
Signale an die Spule 29 abgegeben. Der dadurch auftretende Spulenstrom ruft Änderungen in dem
magnetischen Fluß zwischen den Polflächen 72 und 74 hervor und bewirkt damit in bekannter Weise eine
Mitschwingbewegung des schwenkbar gelagerten Ankers. Die Bewegung des Ankers 20 wird über den
Ankeransatz 23 und die an dem einen Ende 101 vorgesehene Punktschweißung auf den Verbindungsstreifen 100 übertragen. Diese Bewegung umfaßt in
wünschenswerter Weise eine Längsbewegung und eine in unerwünschter Weise zugehörige Querbewegung, die
durch die Ankerschwenkbewegung hervorgerufen worden ist. Die Längsbewegung wird durch den Verbindungsstreifen
100 auf die Membran 10 übertragen. Der größte Anteil der Querbewegung wird durch die
Biegung des Verbindungsstreifens 100 in dem Bereich des einen Endes 101 absorbiert, an dem der betreffende
Verbindungsstreifen außer Kontakt mit dem Ankeransatz 23 ist Der übrige Teil der Querbewegung wird im
Bereich des anderen Endes 103 zwischen den Schultern 104 und den oberen Enden der Verstärkungsflansche
102 absorbiert.
Durch die Bewegung der Membran 10 im Zusammenwirken mit der Längsbewegung des Ankers 100
hervorgerufene Schallwellen werden durch die Atmosphäre in der Kammer 1 und durch die akustisch
transparente Membran 60 sowie durch die öffnungen 2 hindurch geleitet Das Nebenloch 14 bewirkt eine
Modifizierung des Frequenzganges des Empfängers in der Weise, daß zumindest eine 6-dB-Dämpfung pro
Oktave in dem unterhalb von etwa 425 Hz liegenden Teil des Durchlaßbereichs erzielt ist Diese Dämpfung
verläuft etwa umgekehrt zu der Übertragungskurve einer typischen Fernsprechleitung, und damit ist
verhindert daß in dem Empfänger ein hohler Ton auftritt wenn de,· betreffende Empfänger als Fernsprechempfangseinrichtung
benutzt wird. Die Kammer 1 schließt in Verbindung mit der Rückplatte 30 und dem
akustischen Widerstand 62 einen Raum ein, der durch die Membran 10 wirksam geteilt ist Demgemäß ist ein
Kopplungsraum zwischen der Membran 10 und der öffnung 2 begrenzt, innerhalb dessen die symmetrische
Ankerantriebsanordnung befestigt ist Auf der anderen
Seite der Membran 10 ist ein Dämpfungsraum vorgesehen, der durch die Membran 10 und die den
akustischen Widerstand 62 tragende Rückplatte 30 begrenzt ist
Bei dieser Ausfuhrungsform beträgt das Volumen des
Dämpfungsraums etwa 1 cm3, und das Volumen des Kopplungsraums beträgt etwa 3,4 cm3. Das Volumen
des Kopplungsraums reicht dabei aus, um die Impedanz der Empfangseinrichtung derart zu verringern, daß
Änderungen in der akustischen Kopplung zwischen der Membran 10 und dem Benutzerohr einen verminderten
Einfluß auf den Frequenzgang haben. Der Dämpfungsraum bewirkt eine Dämpfung zwecks Kompensation
der Eigenresonanzfrequenz der Membran- und Ankeranordnung, so daß der Wandler einen relativ gleichförmigen
Frequenzgang besitzt.
Bei typischen bekannten Empfangseinrichtungen mit schwenkbar gelagertem Anker ist das Volumen des
ίο Kopplungsraums kleiner als das des Dämpfungsraums.
Bei den meisten praktischen Ausführungsformen der vorliegenden Empfangseinrichtung mit »umgekehrtem«
symmetrischen Anker für den Einsatz in Fernhörern ist das Volumen des Kopplungsraumes zumindest dreimal
größer als das des Dämpfungsraums. Das relativ große Volumen des Kopplungsraums führt wirksam zu einem
Wandler mit einer relativ niedrigen akustischen Quellimpedanz. Dies führt somit dazu, daß der
Frequenzgang über einen Bereich physikalischer Kopplungsbedingungen mit dem Benutzerohr wesentlich
besser konstant ist als bei bisher bekannten Empfangseinrichtungen mit schwenkbar gelagertem Anker.
In F i g. 4a und 4b ist der Frequenzgang einer für den Einsatz in einem Fernhörer geeigneten Empfangsein·
richtung mit »umgekehrtem« symmetrischen Anker im Vergleich zu dem Frequenzgang irgendwelcher anderer
Empfangseinrichtungen gezeigt Bei der graphischen Darstellung der in F i g. 4a und 4b gezeigten Kurven ist
ein künstliches Ohr verwendet worden, wie es unter der Typenbezeichnung 4153 von der Firma Bruel und Kjaer,
Naerum, Dänemark, hergestellt wird. In jedem Kurvendiagramm ist längs der Horizontalachse die Frequenz in
Hz aufgetragen, und längs der Vertikalachse sind jeweils Decibel-Werte aufgetragen.
InFi g. 4a zeigt die Kurve A den Frequenzgang einer
Empfangseinrichtung mit »umgekehrtem« symmetrischen Anker gemäß dem Ausführungsbeispiel, Die
Kurve B zeigt eine Auslenkung oder Einsenkung der Kurve A, womit der typische Effekt veranschaulicht sein
soll, der bei Verwendung eines festen Verbindungsgliedes bei dem Ausführungsbeispiel auftritt Dieser Effekt
ist allgemein bekannt und sein Auftreten ist in jedem einen schwenkbar gelagerten Anker verwendenden
Wandler mit einem festen Verbindungsglied zu erwarten. Bei einer Empfangseinrichtung, wie sie oben
generell erläutert worden ist die jedoch ein festes Verbindungsglied aufweist würde die Einsenkung
zwischen etwa 2800Hz und 3000Hz auftreten. Die Lage dieser Einsenkung ändert sich dabei etwas im
so Hinblick auf die physikalischen Abmessungen der verschiedenen mit schwenkbarem Anker ausgerüsteten
Wandler. Die Anwendung einer Verbindungsanordnung gemäß der Erfindung beseitigt diese Einsenkung
vollständig; sie führt zu einem sehr zuverlässigen
Die Kurve C zeigt den Frequenzgang einer typischen Ringanker-Empfangseinrichtung, wie sie in weitem
Umfang in Fernhörern benutzt wird. Die Kurve C ermöglicht einen Vergleich zwischen dem Frequenz
gang der Empfangseinrichtung gemäß dem Ausfuh
rungsbeispiel und einer typischen Ringanker- Empfangseinrichtung. Beim Vergleich der Kurven A und C
zeigt sich, daß ein kleiner Unterschied in der gesamten
akustischen Qualität der Empfangseinrichtungen vor
handen ist Die gesamte Frequenzcharakteristik bzw.
der GesamtfrequenzgaKg der Empfangseinrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel macht
diese Empfangseinrichtung besonders attraktiv als
wirtschaftlichen Ersatz für die im allgemeinen verwendete Ringanker-Empfangseinrichtung.
In Fig.4b ist der Frequenzgang der Empfangseinrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel durch die Kurve D veranschaulicht, während der Frequenzgang
einer herkömmlichen Empfangseinrichtung mit symmetrischem Anker durch die Kurve E veranschaulicht ist.
In diesem Fall ist jedoch ein 0,12-Zoll-Luftspalt
zwischen der jeweiligen Empfangseinrichtung und dem künstlichen Ohr beibehalten worden, um eine typische
lose Kopplung zwischen dem Benutzerohr und der Empfangseinrichtung zu simulieren. Im Frequenzbereich
zwischen etwa 1000 Hz und 2800 Hz zeigt sich eine erhebliche Verbesserung in dem Frequenzgang der
Empfangseinrichtung mit »umgekehrtem« symmetrischem Anker im Vergleich zu der herkömmlichen
Empfangseinrichtung mit symmetrischem Anker. Bei Benutzung der herkömmlichen Empfangseinrichtung
bemerkt man eine überwiegend blecherne oder schwache Tonqualität im Zustand loser Kopplung. Bei
Anwendung der »umgekehrten« Empfangseinrichtung bemerkt man zwar einen Lautstärkeabfall zwischen
fester und loser Kopplung; die Tonqualität ist jedoch relativ konstant und angenehm.
Obwohl hauptsächlich im Hinblick auf Anwendungsfälle bei Fernhörer-Empfangseinrichtungen das Ausführungsbeispiel
der Empfangseinrichtung beschrieben worden ist, dürfte einzusehen sein, daß die hier
angegebenen Prinzipien der Konstruktion der Verbindungsanordnung in entsprechender Weise auf sämtliche
elektroakustischen Wandler vom Schwenkankertyp ausdehnbar ist. Die Prinzipien der Konstruktion von
Wandlern mit »umgekehrter« Membran sind im übrigen bei jedem Wandler mit einer Membran anwendbar,
bezüglich welcher die Forderung bestehen kann, sie unter variablen Kopplungsbedingungen zu betreiben.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Elektroakustischer Wandler mit einem schwenkbar gelagerten Anker, mit einer akustischen
Membran, die längs ihres Umfangs fest angeordnet ist und die mit einem Mittelteil in Längsrichtung
verschiebbar ist, und mit einem flexiblen Verbindungsglied, welches mit einem Ende am Mittelteil
der Membran und mit dem anderen Ende an einem endseitigen Ankeransatz verbunden ist, der senkrecht zum Anker verläuft, und in seinem Mittelteil
eine Versteifung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (100) streifenförmig ausgebildet ist und an seinem flexiblen
Endteil (101) mit dem als umgebogenes von der Membran wegweisendes Ankerende ausgebildeten
Ankeransatz durch Punktschweißung verbunden ist, so daS eine durch die Schwenkwirkung des Ankers
(20) hervorgerufene Querbewegung durch die flexiblen Endteile (101, 103) des streifenförmigen
Verbindungsgliedes (100) in den Bereichen zwischen der Membran (10) und der Versteifung (102) sowie
zwischen dem Punktschweißbereich (15) und der Versteifung (102) weitgehend absorbiert wird.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifung (102) zwei parallele
Versteifungsflansche (102) längs gegenüberliegender Kanten des Mittelteiles des Verbindungsstreifens (100) aufweist
3. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (100) aus einem
Blech aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung gebildet ist
4. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (20) einen Körperteil (21)
mit zwei breiten Endteiien aufweist, die zu einem schmaleren Mittelteil zusammenlaufen, daß der eine
Endteil ein Loch (26) aufwei.-t, daß der Körperteil
(21) den Ankeransatz (23) trägt, der mit dem Ende
eines in der Ebene des Ankers (20) liegenden schmalen Vorsprungs zusammenhängt daß zwei
Torsionsstreifen (22) seitlich von gegenüberliegenden Kanten des schmalen Mittelteils des Körperteils
(21) in der Schwenkungsachse des betreffenden Körperteiles (21) abstehen, daß zwei Tragarme (24)
vorgesehen sind, die jeweils einen der Torsionsstreifen (22) abschließen und die senkrecht zu den
Torsionsstreifen (22) verlaufend sich über die Länge des Körperteiles (21) neben jeweils einer Körperteilkante erstrecken, und daß die Anordnung so
ausgebildet und getroffen ist, daß die Enden der Tragarme (24) zusammen mit Lager-Abstandsgliedern (25) zwischen U-förmigen Bereichen der
Polstücke (71, 73) festgeklemmt sind, wobei die Lager-Abstandsgüeder (25) Luftspalte zwischen den
U-förmigen Teilen der Polstücke (71, 73) und den Enden des Ankerkörpers (21) für die Ausführung
einer Schwenkung des Ankerkörpers (21) um die Torsionsstreifen (22) festlegen.
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- 1972-12-28 GB GB5979372A patent/GB1401520A/en not_active Expired
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