DE2261500B2

DE2261500B2 - Electroacoustic converter

Info

Publication number: DE2261500B2
Application number: DE2261500A
Authority: DE
Inventors: Isao Tokorozawa Saitama Yamamuro (Japan)
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1975-07-03
Also published as: US3922501A; DE2261500A1; JPS4868217A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischen Umformer (Lautsprecher oder Mikrophon) mit einem magnetischen Kreis für den eine Schwingspule antreibenden Fluß, der einen zentralen Pol, ein Joch, einen ringförmigen Magneten, eine an dem Magneten befestigte Platte mit einem Durchgang und einen Luftspalt zwischen dem zentralen Pol und der Wand des Durchgangs der Platte aufweist, und mit einem hohlen den Pol umgebenden Zylinder, der die im Bereich des Luftspalts des magnetischen Kreises bewegliche Schwingspule trägt.The invention relates to an electroacoustic Transducer (loudspeaker or microphone) with a magnetic circuit for one voice coil driving flux, one central pole, one yoke, one ring-shaped magnet, one on the magnet fixed plate with a passage and an air gap between the central pole and the wall of the Has passage of the plate, and with a hollow cylinder surrounding the pole, which is in the area of the Air gap of the magnetic circuit carries moving voice coil.

Da magnetisches Material eine charakteristische magnetische Hysteresis aufweist, ist die Beziehung /wischen magnetischer Feldstärke und magnetischem HuB hicht linear. Wenn ein von einer Schwingspulc erzeugter magnetischer Fluß durch einen zentralen Pol und eine an einem Luftspalt angeordnete Platte hindurchgeht, kann daher nur ein im Verhältnis zur Eingangsgröße an der Schwingspule verzerrtes Ausgangssignal erhalten werden.Since magnetic material has a characteristic magnetic hysteresis, the relationship is / wipe magnetic field strength and magnetic stroke are not linear. When a voice coil generated magnetic flux passes through a central pole and an air gap plate, can therefore only produce an output signal that is distorted in relation to the input variable at the voice coil can be obtained.

Zwecks Beseitigung der Verzerrung sind verschiedene elektroakustisch^ Umformer vorgeschlagen worden, wie es in den F i g. la. Ib und Ic der Zeichnung dargestellt ist. Es ist vorgeschlagen worden, einen zentralen Pol <■; mit einer Kupferkappe b abzudecken, in den Pol ./ einen Kupferring c einzusetzen oder auf der oberen Fläche des Poles α eine Vertiefung auszubilden und mit einer Kupierplattierung dzu versehen. Die Herstellung derartiger elektroakustischer Umformer erfordert jedoch einen größeren Aufwand als die eines herkömmlichen elektroakustischen Umformers. Zusätzlich muß auch eine Herabsetzung der magnetischen Flußdichte im Luftspalt auf Grund der beträchtlichen Vergrößerung der Luftspaltbreite in Kauf genommen werden. Schließlich stört der Kupferring cdie angestrebte Verteilung des magnetischen Flusses im Luftspalt, so daß dadurch auch das Ausgangssignal gestört ist.In order to eliminate the distortion, various electroacoustic transducers have been proposed, as shown in FIGS. la. Ib and Ic of the drawing is shown. It has been suggested to have a central pole <■; to cover with a copper cap b , to insert a copper ring c in the pole ./ or to form a recess on the upper surface of the pole α and to provide it with a copper plating dzu . The production of such electroacoustic transducers, however, requires more effort than that of a conventional electroacoustic transducer. In addition, a reduction in the magnetic flux density in the air gap due to the considerable increase in the width of the air gap must also be accepted. Finally, the copper ring disrupts the desired distribution of the magnetic flux in the air gap, so that the output signal is also disrupted as a result.

Zur Verringerung des Streuflusses und um dem Hauptfluß einen günstigen Weg geringen magnetischen Widerstands zur Verfügung zu stellen, ist bereits vorgeschlagen worden, in elektroakustischen Umformern der eingangs genannten Art magnetisch anisotrope Materialien zu verwenden bzw. einen Teil der Umformer magnetisch anisotrop aufzubauen (DT-AS 12 72 374 und 12 71 274). Zwar kann die Streuung in den bekannten ίο Umformern herabgesetzt werden, die Verzerrung zwischen Eingangs- und Ausgangsgröße jedoch wird nicht verringert.To reduce the leakage flux and to reduce the It has already been proposed to provide main flow a cheap way of low magnetic resistance been, in electroacoustic converters of the type mentioned above, magnetically anisotropic materials to use or to build up some of the transducers magnetically anisotropically (DT-AS 12 72 374 and 12 71 274). Although the scatter in the known ίο converters can be reduced, the distortion between However, the input and output sizes are not reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektmakustisehen Umformer der eingangs genannten Art die vom magnetischen Kreis hervorgerufene Verzerrung der Ausgangsgröße zu beseitigen. Dies wird dadurch erreicht, daß in dem magnetischen Kreis für den die Schwingspule antreibenden Fluß am zentralen Pol und/oder an der Wand des Durchgangs der Platte ein oaer mehr als ein Teil mit in Flußrichtung geringem magnetischem Widerstand und mil in dazu senkrechter Richtung hohem magnetischem Widerstand zwecks Verringerung des Flusses der Schwingspule angeordnet ist. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Teil oder die Teile geschichtet sein und abwechselnd die eine Schicht einen in Flußrichtung geringen magnetischen Widerstand und senkrecht dazu einen hohen magnetischen Widerstand und die andere Schicht einen richtungsunabhängigen magnetischen Widerstand aufweisen. The invention is based on the object, in the case of an electroacoustic converter, of the type mentioned at the beginning Way of eliminating the output distortion caused by the magnetic circuit. this will achieved in that in the magnetic circuit for the voice coil driving flux at the central Pole and / or on the wall of the passage of the plate an oaer more than a part with little in the flow direction magnetic resistance and mil in the direction perpendicular to it high magnetic resistance for the purpose Reducing the flux of the voice coil is arranged. According to an advantageous embodiment, the Part or the parts be layered and alternately the one layer is a low magnetic in the direction of flow Resistance and perpendicular to it a high magnetic reluctance and the other layer one have direction-independent magnetic resistance.

Außer der angestrebten Vcrzerrungsfrcihcit. die nachfolgend im Zusammenhang mil den F i g. 4 und 5 erläutert wird, weist der Umformer gemäß der Erfindung im Vergleich zu den bekannten Umformern noch geringere Wirbelstromverluste auf.Except for the desired amount of distortion. the following in connection with FIGS. 4 and 5 is explained, the converter according to the invention still has in comparison to the known converters lower eddy current losses.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing, for example.

Fig. la, Ib und Ic sind senkrechte Scrmittansichten der wesentlichen Teile bekannter elektroakustischer Umformer;Fig. La, Ib and Ic are vertical diagrams the essential parts of known electroacoustic transducers;

F i g. 2 ist eine senkrechte .Schnittansicht einer Ausführungsform eines elektroakustischen Umformers gemäß der Erfindung:F i g. Figure 2 is a vertical sectional view of one embodiment of an electroacoustic transducer according to the invention:

F i g. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene TeiUchnittansicht des Umformers gemäß F i g. 2, in welcher magnetische Flußlinien dargestellt sind:F i g. 3 is a fragmentary sectional view, on an enlarged scale, of the converter of FIG. 2, in which magnetic flux lines are shown:

F i g. 4 ist ein Diagramm, in welchem die Stromverzerrungscharakteristik eines bekannten Lautsprechers dargestellt ist;F i g. 4 is a diagram showing the current distortion characteristic a known loudspeaker is shown;

F i g. 5 ist ein Diagramm, in welchem die Strom-Verzerrungscharakteristik des Umformers gemäß der Erfindung dargestellt ist;F i g. 5 is a diagram showing the current distortion characteristic of the converter according to the invention is shown;

F i g. 6 ist eine senkrechte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eine·; elektroakustischen Umforniers gemäß der Erfindung;F i g. 6 is a vertical sectional view of another embodiment; electroacoustic converter according to the invention;

F i g. 7 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht des Umformers gemäß F i g. 6.F i g. 7 is an enlarged sectional view of the converter of FIG. 6th

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform des elek-The in F i g. 2 illustrated embodiment of the electrical

iroakuslischen Umformers gemäß der Erfindung umfaßt ein Joch 1, einen in der Mitte des Jochs 1 befestigten zentralen Pol 2, einen ringförmigen Magneten 3. eine an dem Magneten 3 befestigte Platte 4 und einen Zylinder 5. der eine Schwingspule 6 trägt. Am oberen Ende des Poles 2 ist ein äußerere Teil 7 und an der Innenseite der Platte 4 ist ein Teil 8 vo'gesehen, und diese Teile 7 und 8 bestehen aus magnetisch anisotropem Material, z.B. Siliciumstahl, dessen magnetische Eigenschaften richtungsabhängig sind. Die Achse der schwächeren Magnetisierbarkeit und die Achse der stärkeren Magnetisierbarkeit der Teile 7 und 8 stehen rechtwinklig zueinander, wobei die Achsen stärkerer Magnetisierbarkeit parallel zur Achse der Schwingspuic 6 ausgerichtet sind.includes iroacoustic transducer according to the invention a yoke 1, a central pole 2 fixed in the middle of the yoke 1, an annular magnet 3. a plate 4 fixed to the magnet 3 and a cylinder 5 which carries a voice coil 6. At the top The end of the pole 2 is an outer part 7 and a part 8 is provided on the inside of the plate 4, and these parts 7 and 8 are made of magnetically anisotropic material such as silicon steel, its magnetic Properties are directional. The axis of weaker magnetizability and the axis of stronger magnetizability of parts 7 and 8 are at right angles to each other, with the axes stronger Magnetizability are aligned parallel to the axis of the Schwingspuic 6.

Der aus dem Magneten 3 austretende magnetische Fluß geht durch die Platte 4, längs der Achse der schwächeren Magnetisierbarkeit des Teiles 8. über den Luftspalt, längs der Achse der schwächeren Magnetisiei barkeit des Teiles 7, über den zentralen Pol 2 und durch das Joch 1 in den Magneten 3 zurück. Der magnetische Fluß für den Antrieb durchquert den Luftspalt auf dem gleichen Weg wie im magnetischen Kreis bekannter Umformer. Der magnetische Widerstand des gesamten magnetischen Kreises ist gegenüber demjenigen des magnetischen Kreises bekannter Umformer etwas erhöht, weil der magnetische Fluß für den Antrieb der Schwingspule längs der Ach:,e der schwächeren Magnetisierbarkeit der Teile 7 und 8 verläuft.The emerging from the magnet 3 magnetic flux passes through the plate 4, along the axis of the weaker magnetisability of the part 8. via the air gap, along the axis of the weaker magnetisiei Availability of the part 7, over the central pole 2 and through the yoke 1 in the magnet 3 back. The magnetic one Flux for the drive crosses the air gap in the same way as in the magnetic circuit well-known converter. The magnetic resistance of the entire magnetic circuit is opposite converters known to those of the magnetic circuit slightly increased because the magnetic flux for driving the voice coil along the axis of the weaker The magnetizability of the parts 7 and 8 runs.

Der von der Schwingspule 6 hervorgerufene magnetische Fluß folgt dem in F i g. 3 durch gestrichelte Linien angedeuteten Weg, der längs der Achsen der stärkeren Magnetisierbarkeit der Teile 7 und 8 verläuft, jedoch ist der durch die Teile 7 und 8 hindurchgehende magnetische Fluß wegen des hohen magnetischen Widerstandes und der von dem kleinen magnetischen Kluß hervorgerufenen Sättigung begrenzt. Die Wiedergabeverzerrung ist auf Grund der magnetischen Nichtlinearität der Elemente des magnetischen Kreises wegen der schwachen gegenseitigen Beziehung zwischen dem magnetischen Fluß der Schwingspule 6 und den Teilen des magnetischen Kreises beträchtlich vermindert. The magnetic generated by the voice coil 6 Flow follows that in FIG. 3 path indicated by dashed lines, along the axes of the stronger The magnetizability of the parts 7 and 8 runs, but is that through the parts 7 and 8 through magnetic flux because of the high reluctance and that of the small magnetic Kluß limited saturation. The playback distortion is due to the magnetic non-linearity of the elements of the magnetic circuit the weak mutual relationship between the magnetic flux of the voice coil 6 and the Sharing of the magnetic circuit is considerably reduced.

Aus einem Vergleich der Stromverzerrungscharakteristikeii der F i g. 4 und 5 ist ersichtlich, daß im Fall des Umformers gemäß der Erfindung (Fig. 5) die Verzerrung A ' der zweiten Harmonischen und die Verzerrung B' der dritten Harmonischen gegenüber den Verzerrungen A bzw. ß(F i g. 4) der zweiten und der dritten Harmonischen des bekannten Lautsprechers erheblich vermindert sind.From a comparison of the current distortion characteristics ii of FIGS. 4 and 5 it can be seen that in the case of the converter according to the invention (FIG. 5) the distortion A 'of the second harmonic and the distortion B' of the third harmonic compared to the distortions A and β (FIG. 4) of the second and the third harmonic of the known loudspeaker are considerably reduced.

Die in F i g. 5 zwischen den Punkten 1 und Il dargestellte Charakteristikkurve der Verzerrungskurve A ' der zweiten Harmonischen zeigt eine Filtercharakteristik eines Verzerrungsdetektors, wobei die wahre Verzerrungskomponente selten zwischen den Punkten I und U eingeschlossen ist.The in F i g. 5 characteristic curve of the distortion curve A 'of the second harmonic shown between points 1 and II shows a filter characteristic of a distortion detector, the true distortion component being seldom included between points I and U.

Bei der vorstehend geschilderten Ausführungsform eines Umformers gemäß der Erfindung sind einige Elemente des magnetischen Kreises aus magnetisch anisotropem Material bzw. aus Material mit richtungsabhängigem magnetischem Widerstand hergestellt. Die ganze Platte 4 und der ganze obere Teil des zentralen Pols 2 können aus magnetisch anisotropem Material hiergestellt sein (F i g. 6). oder sie können aus Teilen aus normalem magnetischem Material und aus Teilen aus magnetisch anisotropem Material geschichtet sein. Wenn geschichtete Teile verwendet werden, wie es in F i g. 7 gezeigt ist. kann eine isolierende oder leitende Schicht 10 zwischen die Schichten 9 aus normalem magnetischem Material /wischengefügt sein. Wenn die Schicht 10 isolierend ist, treten geringe Wirbelstromenergieverluste auf. Wenn die Schicht !0 leitend ist. wirkt diese als Kurzschlußring, und auf diese Weise wird die Verzerrung stärker als durch magnetisch anisotropes Material allein vermindert.In the above-described embodiment of a converter according to the invention, some elements of the magnetic circuit are made of magnetically anisotropic material or of material with direction-dependent magnetic resistance. The entire plate 4 and the entire upper part of the central pole 2 can be made of magnetically anisotropic material here (FIG. 6). or they can be layered from parts made of normal magnetic material and from parts made of magnetically anisotropic material. When layered parts are used as shown in FIG. 7 is shown. an insulating or conductive layer 10 can be sandwiched between the layers 9 of normal magnetic material /. If the layer 10 is insulating, there will be little eddy current energy loss. When layer! 0 is conductive. this acts as a short-circuit ring, and in this way the distortion is reduced more than by magnetically anisotropic material alone.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electroacoustic transducer with a magnetic Circle for the flux driving a voice coil, which has a central pole, a yoke, an annular magnet, a plate attached to the magnet with a passage, and having an air gap between the central pole and the wall of the passage of the plate, and with a hollow cylinder surrounding the pole, which is located in the area of the air gap of the magnetic circuit movable voice coil, characterized in that in the magnetic circuit for the flux driving the voice coil (6) at the central pole (2) and / or on the wall of the passage of the plate (4) one or more than one part (7, 8) with low magnetic resistance in the direction of flow and with a high magnetic resistance in the direction perpendicular thereto for the purpose of reduction of the flux of the voice coil (6) is arranged.

2. Converter according to claim 1, characterized in that that the part or parts (7. 8) made of .Silicon steel exists / exist.

3. Converter according to claim ι, characterized in that that the part or parts (7, 8) is / are layered and alternately one layer low magnetic reluctance in the direction of flow and a high magnetic resistance perpendicular to it Has resistance, and the other layer (9) has a direction-independent magnetic resistance having.

4. Converter according to claim 3, characterized in that that between the layers (9) conductive or insulating layers (10) are inserted.

5. Converter according to claim 3 or 4, characterized in that the entire plate (4) is layered is trained.