DE2261500A1 - MAGNETIC CIRCLE FOR AN ELECTROACOUSTIC CONVERTER - Google Patents
MAGNETIC CIRCLE FOR AN ELECTROACOUSTIC CONVERTERInfo
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Pioneer Electronic Corporation Tokio (Japan)Pioneer Electronic Corporation Tokyo (Japan)
Magnet is ch.er Kreis für einen eiektroakustischen UmformerMagnet is a circle for an electroacoustic transducer
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Kreis für einen eiektroakustischen Umformer wie z. B. einen Lautsprecher oder ein Mikrophon.The invention relates to a magnetic circuit for an electroacoustic transducer such. B. a loudspeaker or microphone.
Normales magnetisches Material hat eine charakteristische magnetische Hysteresisschieife, und die Beziehung zwischen magnetisierender Kraft und magnetischer Flußdichte ist nicht linear. Daher führt, wenn der magnetische Fluß einer Schwingspule durch einen zentralen Pol und eine Platte, nähe einem Luftspalt hindurchgeht, die magnetische Reakt-ion der Schwingspule dazu, daß aus dem eiektroakustischen Umformer, wie einem Lautsprecher oder einem Mikrophon, ein verzerrtes Ausgangssignal erhalten wird.Ordinary magnetic material has a characteristic magnetic hysteresis loop, and the relationship between magnetizing force and magnetic flux density is not linear. Hence, if the magnetic leads Flow of a voice coil through a central pole and a plate, near an air gap, passes through the magnetic one Reaction of the voice coil to the fact that from the electroacoustic transducer, such as a loudspeaker or a microphone to receive a distorted output signal will.
Demgemäß sind zum Ausschalten der Verzerrung verschiedene Verfahren versucht worden, beispielsweise^ wieAccordingly, various methods have been tried for eliminating the distortion, such as ^ like
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dies in Fig. la der Zeichnung dargestellt ist, einen zentralen Pol a mit einer Kupferkappe b abzudecken, oder, wie dies in Fig· Ib gezeigt ist, in den Pol a einen Kupferring c einzusetzen oder, wie dies in Fig. Ic wiedergegeben ist, auf der oberen Fläche des Poles a eine Vertiefung auszubilden und die Vertiefung mit einer Kupferplattierung d zu versehen.this is shown in Fig. la of the drawing to cover a central pole a with a copper cap b, or, as shown in FIG. 1b, to insert a copper ring c into the pole a, or as shown in FIG. 1c is to form a recess on the upper surface of the pole a and the recess with a Copper plating d to be provided.
Die vorstehend genannten Verfahren, die in Fig. la und Ib veranschaulicht sind, erfordern jedoch nicht nur ein höheres Ausmaß der Herstellungstechnik als ein herkömmlicher normaler magnetischer Kreis zur Bildung des Luftspaltes von bestimmter Größe, sondern führen auch zu einer Herabsetzung der magnetischen Flußdichte in dem Luftspalt aufgrund der beträchtlichen Vergrößerung der Luftspaltbreite. Wenn ein Kupferring c verwendet wird, stört er die Verteilung des magnetischen Flusses in dem Luftspalt, so daß das Ausgangssignal gestört wird.The above-mentioned methods, which are illustrated in Fig. La and Ib, however, not only require a higher level of manufacturing technique than a conventional one normal magnetic circuit to form the air gap of certain size, but also lead to a decrease in the magnetic flux density in the air gap due to the considerable increase in the Air gap width. If a copper ring c is used, it will disturb the distribution of magnetic flux in the Air gap so that the output signal is disturbed.
In dem in Fig. Ic veranschaulichten Fall ist es schwierig eine gleichförmige Plattierung von ausreichender Dicke zu bilden.In the case illustrated in Fig. 1c, it is difficult to obtain a uniform plating of sufficient Form thickness.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die vorgenannten Probleme und schaltet die von dem magnetischen Kreis verursachte Verzerrung aus. Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, einen magnetischen Kreis für eine elektroakustische Umwandlungsvorrichtung· zu schaffen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Teil oder die Gesamtheit der den Luftspalt begrenzenden Elemente des magnetischen Kreises aus einem anisotropen magnetischen Material gebildet ist, wodurch der magnetische Widerstand gegen den von der Schwingspule verursachten magnetischen Fluß erhöht und die Wiedergabeverzerrung ausgeschaltet wird, die von einer magnetischen Nichtlinearität eines magnetischen Kreises hervorgerufen wird.The present invention addresses the aforementioned problems and switches those of the magnetic one Circle caused distortion. The main purpose of the invention is to provide a magnetic circuit for a To provide electroacoustic conversion device, which is characterized in that a part or the whole of the elements of the magnetic circuit delimiting the air gap made of an anisotropic magnetic material is formed, whereby the magnetic resistance against the magnetic caused by the voice coil Flux increases and playback distortion is eliminated, caused by a magnetic non-linearity of a magnetic circuit is caused.
Die Erfindung wird nachsäend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is nachsäend based on the drawing for example explained.
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Fig. la, Ib und Ic sind senkrechte Schnittansichten der Teile eines üblichen magnetischen Kreises für einen elektroakustischen Umformer. Fig. 2 ist eine senkrechte Schnittansicht einer Ausführungsform eines magnetischen Kreises gemäß der Erfindung.Fig. La, Ib and Ic are vertical sectional views the parts of a common magnetic circuit for an electroacoustic transducer. Figure 2 is a vertical sectional view of one embodiment of a magnetic circuit according to the invention.
Fig. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansicht, welche die Richtungen des magnetischen Flusses in schematischer Weise veranschaulicht.Fig. 3 is a partially sectional view, on an enlarged scale, showing the directions of the magnetic flux illustrated in a schematic manner.
Fig. 4 ist ein Diagramm, welches die Stromverzerrungscharakteristik eines Lautsprechers darstellt, der einen herkömmlichen magnetischen Kreis aufweist. N"Fig. 4 is a diagram showing the current distortion characteristic of a loudspeaker having a conventional magnetic circuit. N "
Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die Stromverzerrungscharakt.eristik
eines Lautsprechers wiedergibt, der einen magnetischen Kreis gemäß der Erfindung aufweist.
Fig. 6 ist eine senkrechte Schnittansicht einer5 is a diagram showing the current distortion characteristics of a loudspeaker having a magnetic circuit according to the invention.
Fig. 6 is a vertical sectional view of a
weiteren Ausführungsform der Erfindung. Fig. 7 ist eine in vergrößertentMaßstab gehaltene Schnittansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 6.further embodiment of the invention. Fig. 7 is an enlarged-scale sectional view of the embodiment according to FIG Fig. 6.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Joch 1, einen in der Mitte des Jochs befestigten zentralen Pol 2, einen ringförmigen Magneten 3, eine an dem Magneten 3 befestigte Platte U und einen Zylinder 5, der eine Schwingspüle 6 trägt.The embodiment of the invention shown in FIG comprises a yoke 1, a central pole 2 fixed in the middle of the yoke, an annular magnet 3, a plate U attached to the magnet 3 and a cylinder 5 which carries an oscillating sink 6.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist am oberen Ende des Poles 2 ein äußerer·Teil 7 und an der Innenseite der Platte H ein Teil 8 vorgesehen, und diese Teile 7 und 8 bestehen aus magnetisch anisotropem Material, wie z. B. aus in zwei Richtungen wirkendem Siliciumstahl. Die Achse der schwachen Magnetisierung und die Achse der starken Magnetisierung der Teile 7 und 8 sind rechtwinklig bzw. parallel zu der Schwingspule 6 gerichtet.In the illustrated embodiment is at the top An outer part 7 is provided at the end of the pole 2 and a part 8 is provided on the inside of the plate H, and these parts 7 and 8 are made of magnetically anisotropic material, such as. B. of two-way silicon steel. The axis of weak magnetization and the axis of strong magnetization of parts 7 and 8 are rectangular or directed parallel to the voice coil 6.
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Der aus dem Magneten 3 aus trabende magnetische Fluß kehrt daher Ober die Platte 1. längs der Achse der schwachen Magnetisierung des magnetisch anisotropen Teiles 8, über den Luftspalt.längs der Achse der schwachen Magnetisierung des magnetisch anisotropen Teiles lf über den zentralen Pol 2 und das Joch 1 in den Magneten 3 zurück. Der magnetische Fluß für den Antrieb des Lautsprechers durchquert den Luftspalt auf dem gleichen Weg wie in dem üblichen magnetischen Kreis.Der gesamte magnetische Widerstand des magnetischen Kreises ist gegenüber demjenigen des üblichen magnetischen Kreises etwas erhöht, weil der magnetische Fluß für den Antrieb der Schwingspule längs der Achse der schwachen Magnetisierung der magnetisch anisotropen Teile 7 und 8 verläuft.The magnetic flux trotting out of the magnet 3 therefore returns over the plate 1. along the axis of the weak magnetization of the magnetically anisotropic part 8, over the Luftspalt.längs the axis of the weak magnetization of the magnetically anisotropic part l f over the central pole 2 and the yoke 1 in the magnet 3 back. The magnetic flux for driving the loudspeaker crosses the air gap in the same way as in the usual magnetic circuit. The total magnetic resistance of the magnetic circuit is slightly higher than that of the conventional magnetic circuit because the magnetic flux for driving the voice coil is along the The axis of weak magnetization of the magnetically anisotropic parts 7 and 8 runs.
Der von der Schwingspule 6 verursachte magnetische Fluß folgt dem in Fig. 3 durch gestrichelte Linien angedeuteten Weg, d. h. dar magnetische Fluß bildet geschlossene Schleifen, die längs der Achsender starken Magnetisierung der magnetisch anisotropen Teile 7 und 8 verlaufen. Jedoch ist der durch die magnetisch anisotropen Teile 7 und 8 hindurchgehende magnetische Fluß wegen des hohen magnetischen Widerstandes und der von dem kleinen magnetischen Fluß hervorgerufenen Sättigung begrenzt. Daher ist die Wiedergabeverzerrung aufgrund der magnetischen Nichtlinearität der Elemente des magnetischen Kreises wegen der schwachen gegenseitigen Beziehung zwischen dem magnetiahen Fluß der Schwingspule 6 und den Teilen des magnetischen Kreises beträchlich vermindert. Da ferner der elektrische Widerstand von in zwei Richtungen wirkendem Siliciumstahl höher als derjenige von normalem Eisen ist, ist der Siliciumstahl nützlich zum Vermindern des Wirbelstromenergieverlustes, der durch den magnetischen Fluß der Schwingspule in den Elementen des magnetischen Kreises verursacht wird.The magnetic flux caused by the voice coil 6 follows that indicated in Fig. 3 by dashed lines Way, d. H. The magnetic flux forms closed loops, which along the axis of the strong magnetization the magnetically anisotropic parts 7 and 8 run. However, due to the magnetically anisotropic Parts 7 and 8 passing through magnetic flux because of the high magnetic reluctance and that of the small Magnetic flux-induced saturation is limited. Therefore, the playback distortion is due to the magnetic Nonlinearity of the elements of the magnetic circuit due to the weak mutual relationship between the magnetic flux of the voice coil 6 and the parts of the magnetic circuit are reduced considerably. There furthermore, the electrical resistance of bi-directional silicon steel is higher than that of normal Is iron, the silicon steel is useful for reducing the eddy current energy loss caused by the magnetic Flux of the voice coil is caused in the elements of the magnetic circuit.
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Fig. 4 ist ein Diagramm, welches die Stromverzerrungscharakteristiken eines Lautsprechers wiedergibt, bei dem ein üblicher magnetischer Kreis vorgesehen ist, und Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die StromverzerrungsCharakteristiken des Lautsprechers wiedergibt, wenn dieser mit einem magnetischen Kreis gemäß der Erfindung versehen ist, bei dem der obere äußere Teil des zentralen Poles 2 und der innere Teil der Platte 4 aus in zwei Richtungen wirkendem Siliciumstahl hergestellt sind, der magnetisch anisotrop ist.Fig. 4 is a diagram showing the current distortion characteristics reproduces a loudspeaker in which a conventional magnetic circuit is provided, and Fig. 5 is a diagram showing the current distortion characteristics of the loudspeaker reproduces when it is provided with a magnetic circuit according to the invention is in which the upper outer part of the central pole 2 and the inner part of the plate 4 out in two Directionally acting silicon steel are made, which is magnetically anisotropic.
Aus einem Vergleich der beiden Charakteristikdiagramme ist ersichtlich, daß im Fall des Lautsprechers, der mit einem magnetischen Kreis gemäß der Erfindung versehen ist (Fig. 5),die Verzerrung A1 der zweiten Harmonischen und die Verzerrung Bf der dritten Harmonischen gegenüber den Verzerrungen A bzw. B (Fig. U) der zweiten und der dritten Harmonischen des herkömmlichen Lautsprechers erheblich vermindert sind.From a comparison of the two characteristic diagrams it can be seen that in the case of the loudspeaker provided with a magnetic circuit according to the invention (FIG. 5), the distortion A 1 of the second harmonic and the distortion B f of the third harmonic with respect to the distortions A. and B (Fig. U), respectively, of the second and third harmonics of the conventional loudspeaker are significantly reduced.
Die in Fig. 5 zwischen den Punkten I und II dargestellte Charakteristikkurve der Verzerrungskurve A1 der zweiten Harmonischen zeigt eine Filtercharakteristik ein esVerzerrungsdetektors, wobei die wahre Verzerrungskomponente selten zwischen den Punkten I und II eingeschlossen ist. The characteristic curve of the distortion curve A 1 of the second harmonic shown in Fig. 5 between points I and II shows a filter characteristic of a distortion detector, the true distortion component being seldom included between points I and II.
Bei der vorstehend genannten Ausführungsform ist ein Teil der Elemente des magnetischen Kreises aus magnetisch anisotropem Material hergestellt. Die ganze Platte 4 und der ganze obere Teil des zentralen Pols 2 können aus dem magnetisch anisotropen Material hergestellt sein, wie dies in Fig. 6 wiedergegeben ist, oder sie können, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, aus Teilen zusammengesetzt sein, die magnetisch anisotrope Charakteristiken haben und die mit Blättern 9 aus normalem magnetischen Material oder magnetisch anisotropem Material geschichtetIn the above embodiment, a Part of the elements of the magnetic circuit made of magnetically anisotropic material. The whole plate 4 and the whole upper part of the central pole 2 can be made of the magnetically anisotropic material, such as this is shown in Fig. 6, or, as shown in Fig. 7, they may be composed of parts which have magnetically anisotropic characteristics and which are layered with sheets 9 made of normal magnetic material or magnetically anisotropic material
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sind. Wenn die geschichteten Teile verwendet werden, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, kann eine isolierende oder leiteide Schicht Io zwischen de Blätter 9 aus normalem magnetischen Material zwischengefügt werden. Da die Schicht Io isolierend ist, wird der Wirbelstromenergie-are. When the layered parts are used as shown in Fig. 7, an insulating or Conductive layer Io between the leaves 9 of normal magnetic material are inserted. Since the layer Io is insulating, the eddy current energy
magnetische ' . , ..magnetic '. , ..
verlust vermindert,und der / Fluß wirkt zu gutem Vorteil, so daß auf diese Weise ein elektroakustischer Umformer, der eine hohe Umformungswirksamkeit hat, ohne Schwierigkeit hergestellt werden kann. Wenn die Schicht Io leitend ist, wirken die leitenden Schichten ?^5 Kurzschlußringe ,und auf diese Weise wird die Verzerrung stärker als mit dem magnetisch anisotropen Material allein vermindert. Loss is reduced and the / flux works to good advantage, so that in this way an electroacoustic transducer which has a high conversion efficiency can be manufactured without difficulty. When the layer Io is conductive, the conductive layers act? ^ 5 short-circuiting rings, and thus the distortion is reduced more than with the magnetically anisotropic material alone.
Wie bereits oben erwähnt, ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die einen Luftspalt begrenzenden Abschnitte des magnetischen Kreises teilweise oder insgesamt Teile aufweisen, die magnetisch anisotrop sind, d. h. einen hohen magnetischen Widerstand gegen den magnetischen Fluß einer Schwingspule und einen geringen magnetischen Widerstand gegen einen magnetischen Fluß für den Antrieb eines Lautsprechers haben. Auf diese Weise sind die oben genannten Probleme ausgeschaltet unddie Zwecke der Erfindung erreicht worden. As already mentioned above, the present invention is characterized in that the one air gap limiting portions of the magnetic circuit partially or entirely have parts that are magnetic are anisotropic, d. H. a high magnetic resistance to the magnetic flux of a voice coil and low magnetic resistance to magnetic flux for driving a speaker to have. In this way the above problems have been eliminated and the purposes of the invention have been achieved.
Die vorliegende Erfindung kann ferner auch bei anderen elektroakustischen Umformern, beispielsweise bei einem Mikrophon, angewendet werden.The present invention can also be used in other electroacoustic transducers, for example in the case of a microphone.
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