DE2242756C3 - Elektroakustischer Wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischen 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.

Ein Wandler der eingangs genannten Bauart ist aus der US-PS 24 74 197 bekannt

Eiektroakustische Wandler, die als Empfangseinrichtungen in Kopfhörern, Fernhörern und dgt verwendet

ίο 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

π 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 Kopplungswirkuingsgrad mit sich bringt Ein Nachteil dieser Anordnung besteht jedoch darin, daß das Entweichen von Luft um die Außenseite des Benutzerohres in den Koppiungsraum 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 Ernpfängerteil des Fernhörers geändert um einen größeren Kopplungs-Luftraum zwischen dem Trommelfell des jeweiligen Benutzers und der Empfängermembran zu schaffen. Der größere Kopplungsraum macht die geringe Empfängerempfindlichkeit hinsichtlich der Kopplungsbedingungen weniger ideal. Eine bestimmte Luftentweichung bzw. ein bestimmter Luftspalt um die Hörermusche! herum beeinflußt den größeren Kopplungsraum um ein geringeres Ausmaß als einen kleineren Koppiungsraum. Daher ist eine relativ geringe Verschlechterung in der akustischen Qualität wahrnehmbar.

Die obige Lösung zur Beibehaltung 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 derzeitigen Wandferbau nicht kompatibel. Da eine derartige Anordnung verringerte Abmessungen aufweisen wird, eignen sich diese Abmessungen jedoch nicht ohne weiteres für die Aufnahme einer bedeutenden Hörermuschel.

Em 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 Memoran. 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 entsprechende 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 Maße kritisch, um einen gleichbleibenden Empfängerwirkungsgrad und Dynamikbereich 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 Verfugung 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 Durchmesset benötigt werden, um hinsichtlich der Abmessungen mit zukünftigen Fernsprechanordnungen kompatibel zu sein. Damit stehen die Forderungen der akustischen Qualität und des ästhetischen Aussehens in direktem Gegensatz zueinander.

Die derzeitigen Empfangseinrichtungen mit schwenkbarem Anker enthalten jedoch noch Probleme hinsieht- lieh der Verbindung zwischen dem Anker und der Membran. Diese Probleme sind von Morrison in der US-PS 34 54 912 umfassend erläutert (s. die Erläuterungen zu Fig. 4A und 4B). Zusammenfassend ist festzustellen, daß die bekannten Verbindungen 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 symmetriscl.cn 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 2800 Hz und 3300 Hz vorhanden war. Bei diesem bestimmten Empfänger war die Verbindung zwischen dem Anker und der Membran durch einen geformten Ansatz 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 zeigte, 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 _h-, der Schallausgangsleistung innerhalb eines beschränkten Frequenzbereichs ist eine Komponente F sin θ maßgeblich, wobei θ ά:; Winkel 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 Vorfügung, 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 be äffenden Verfahrensgang ist ein Handbetrieb erforderlich, der eine erfahrene Arbeitskraft erfordert Im übrigen ist in diesem Zusammenhang noch zu bemerken, daS auch bestenfalls 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 Webverfahren zwar sämtliche oben erläuterten Nachteile des Lötens auf, zusätzlich aber noch die Forderung nach einer Fcstklemm-Ausrichtung, bis das Klebmittel 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 Klebmittei auf einen nicht kritischen Bereich des Antriebsstabes du: Jh 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, urn die Wärme abzuleiten, die zur Ausführung einer herkömmlichen Punktschweißung benötigt wird. Demgemäß

führt jeder Versuch, einen Morrison-Antriebsstab an einem Anker wirksam durch PunktschweiDung anzuschweißen zu einer Zerstörung des betreffenden Antriebsstabendes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wirtschaftlich herstellbaren und zuverlässigen elektroakustischen 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 Frequenzkennlinie bei einem lose gekoppelten Zustand verbessert ist. Ferner ist ein Wandler zu »chaffen, der ein verbessertes Verbindungsglied zwischen einem symmetrischen Anker und einer Membran aufweist. Das Verbindungsglied soll einen Verbindungüstreifen 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 K.osten.

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 dei Erfindung mit einem symmetrischen Anker.

F i g. 2 zeigt in einer Schnittansicht den in 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 ι ι ₆. i UnG μ..

Fig.3b zeigt eine Draufsicht des Ankers und der Verbindungsstreifenanordnung gemäß F i g. 3a.

Fig. 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 relativi Frequenzgänge eines Empfängers mit »umgekehrter™

symmetrischen Anker und eines Empfängers mi herkömmlichem symmetrischen Anker bei loser Kopp

H) lung mit einem künstlichen Ohr.

Gemäß Fig. I 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 i'> Ringkante 4, die einen Stirnflächenteil 5 umgibt, ir welchem öffnungen 2 enthalten sind. Über derr Stirnflächenteil 5 liegt eine dünne, akustisch durchlass! ge Kunststoffmembran 60, die auf der Kante 4 aufliegt.

In dem Gehäuse 1 sitzt ein Sicherungsring 40. desser

Unterseite neben der Schulter 3 liegt, so daß die Kanu der Kunststoffmembran 60 zwischen dem betreffender Ring 40 und der Schulter 3 gehalten wird. Die Oberseite des Sicherungsrings 40 weist vier Abstands-Ausneh mungen 41, von denen in F i g. 1 drei sichtbar sind, unc einen rechteckförmigen Vorsprung 42 auf.

Auf der Oberseite des Sicherungs- bzw. Klemmring! 40 liegt ein kreisförmiges Rahmen- bzw. Bauteil 50 auf Eine ir der Seite des kreisförmigen Rahmenteils 5( vorgesehene vertikale Ausnehmung 52 wirkt mit derr rechteckförmigen Ansatz 42 für die Aufnahme von zwe elektrischen Leitungen 61 zusammen. Ein die Oberkante des kreisförmigen Rahmenteils 50 bildender Rand 5j begrenzt den Außenumfang einer zusammengedrückter Klemmfläche 56. Neben dem Innenumfang der Klemm

J5 bzw. Spannfläche 56 erstreckt sich das Rahmenteil 50 ir Querrichtung und begrenzt einen ringförmigen Klemm flansch 54, der einen keilförmigen Querschnitt besitz und der an einer öffnung endet, die durch die Innenkante 55 begrenzt ist. In dem Rahmenteil 50 is' eine elektromechanische Wandlereinheit 70 unterge bracht, die an der Unterkante des Rahmenteils 5( befestigt und an dem Flansch 54 festgehalten ist. Die Anordnung liegt auf dem klemmring 40 auf, wobei Teiit der Einheit 70 den Raum in den Abstandsausnehmunger

« 41 ausfüllen.

Auf der Klemmfläche 56 liegt eine akustische Membran 10 auf, die einen kegelförmigen Teil Ii aufweist, der von einem flachen Umfangsrand U umgeben ist. Der Umfangsrand 11 liegt zwischen dei

so Klemmfläche 56 und einem Klemmring 17. in dem Mittelteil des kegelförmigen Teiles 12 lie^» 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 unterer Polflächen 72 und zwei der oberen Polflächen 74 verlaufen auf U-förmigen Ansätzen des unteren bzw

so 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 Ausfflhrungsform besteht ein Permanentmagnet 75 aus einem Material, das als ALNICO V (Warenzeichen) bekannt ist, wobei geeignete Polstücks 7i und 73 aus einem Materia! 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 zusammenhangendes Bauteil. Der betreffende Anker 20 enthält einen Anker^örper 21, dessen Endteile in den Spalten zwischen den Polflächen 72 und 74 liegen. Der in 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 Ankeransatz 23. der rechtwinklig zu dem π 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 nichtmagnetisehen 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 trügt zwei Verstärkungsflansche 102 an jeder Kante des mittleren .-5 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 nichiinagnetisches elastisches Material, wie eine Kupfer-Beryilium-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 hpfpUiot Hlirrh Hpn cip im lihricrpn hinHitrrhlaiifpn Dip Anschlußklemmen 63 enthalten jeweils eine Aulnahmeöffnung 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 μ 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 eingedruckt 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 Endteilen 101 und 103 dient dazu, den Anker 20 mit der Membran 10 zu verbinden, wie dies in Fig. I und 2 gezeigt ist. Das eine Ende 101 des Verbindungsstreifens 100 ist dabei durch Punktschweißung mit dem Ankeransatz verbunden. Der Verbindungsstreifen enthält zwei Verstärkungsfiansche iö2, 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 7wisrhen 0.014 und 0 015 7nll Dip AhdprWiinirpn

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 F i g. 1 bis 3 als Ausführungsbeispiel dargestellten Anordnung lediglich die vorteilhaften Eigenschaften im Hinblick auf bekannte Einrichtungen herausgearbeitet werden.

Auf dem Gebiet der Fernsprechtechnik sind gleich-

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 obben 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 PunktschweiOung 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

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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 der 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 Ausführungsform beträgt das Volumen des Dämpfungsraums etwa 1 cm³, und das Volumen des Koppiungsraums 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 unu dem Benutzerohr einen verminderten Einfluß auf den Frequenzgang haben. Der Dämpfungsraum bewirkt eine Dämpfung zwecks Kompensation :, der F.igenresonanzfrequenz 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 ι 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 dei' 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 Empfangseinrichtung mit »umgekehrtem« symmetrischen Anker im Vergleich zu dem Frequenzgang irgendwelcher anderer Empfangseinrichtungen gezeigt. Bei der graphischen Darstellung der in Fig.4a und 4b gezeigten Kurven ist ein künstliches Ohr verwendet worden, wie es unter der

JU 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.

Jt In F i 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

4^ri erwarten. Bei einer Empfangseinrichtung, wie sie oben generell erläutert worden ist, die jedoch ein festes Verbindungsglied aufweist, würde die Einsenkung zwischen etwa 2800 Hz und 3000 Hz auftreten. Die Lage dieser Einsenkung ändert sich dabei etwas im

■30 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 Verbindungsglied, das wirtschaftlich herstellbar ist.

Die Kurve Czeigt den Frequenzgang einer typischen Ringanker-Empfangseinrichtung, wie sie in weitem Umfang in Fernhörern benutzt wird. Die Kurve C ermöglicht einen Vergleich zwischen dem Frequenzgang der Empfangseinrichtung gemäß dem AusfChrungsbeispiel 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 vorhanden ist. Die gesamte Frequenzcharakteristik bzw. der Gesanitfrequenzgang der Empfangseinrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel macht diese Empfangseinrichtung besonders attr-jktiv als

wirtschaftlichen Ersatz für die im allgemeinen verwendete Ringanker-Empfangsein richtung.

In Fig.4b ist der Frequenzgang der Empfangseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiei 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« symmetri- r> schein Anker im Vergleich zu der herkömmlichen Empfangseinrichtung mit symmetrischem Anker. Bei Benutzung der herkömmlichen Empfangseinrichtung bemerkt man ein; überwiegend blecherne oder schwache Tonqualiti t im Zustand loser Kopplung. Bei Anwendung der »unigekehrten« Empfangseinrichtung bemerkt man zwar einen Lautstärkeabfall zwischen feste;- und loser Kopplung; die Tonqualität ist jedoch relativ konstant und angenehm.

Obwohl hauptsächlich im Hinblink 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. Patentansprüche;

   U 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 aurch Punktschweißung verbunden ist, so daS eine durch die Schwenkwirkung des Ankers

   (20) hervorgerufene Querbewegung durch die flexiblen Endteile (101, 103) des streifenfönnigen 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. 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. 3. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (100) aus einem Blech aus e'ner Kupfer-Beryllium-Legierung gebildet ist
4. 4. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (20) einen Körperteil (21) mit zwei breiten Endteilen au. weist, die zu einem schmaleren Mittelteil zusammenlaufen, daß der eine Endteil ein Loch (26) aufweist, 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 Torsionsstrei fen (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-Abstandsglieder (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.