DE2362001A1

DE2362001A1 - Dynamischer lautsprecher mit schwingspule

Info

Publication number: DE2362001A1
Application number: DE2362001A
Authority: DE
Inventors: Ragnar Lian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-12-27
Filing date: 1973-12-13
Publication date: 1974-07-11
Also published as: AU6363473A; GB1460744A; ATA1053773A; DE2362001C2; JPS5639600B2; ES422079A1; US3935399A; SE384119C; NL7317654A; NO135083C; NO135083B; CH558625A; FR2238309B1; AT344806B; FR2238309A1; IE38629L; DK142299C; DK142299B; CA1014649A; IE38629B1

Description

DIPL.-GHEM. W. RÜCKER DIPL.-ING. S. LEINE PATENTANWÄLTE.

3 HANNOVER. BURGKHARDTSTR.

TELEFON (O51I) 62 84 73 • Unser Zeichen' 259/99

Ragnar Lian ·

Datum li. Dezember 1973

Dynamischer Lautsprecher mit Schwingspule

Die Erfindung betrifft einen dynamischen Lautsprecher _t_ mit einer Schwingspule an einer Lautsprechermembaian und mit einem magnetischen Kreis mit einem ringförmigen Luftspalt _T in dem sich die Schwingspule so befindet, daß sie' sich in ihrer neutralen, nicht erregten Lage in axialer Richtung auf, beiden Seiten des Luftspalts im wesentlichen gleich weit herauserstreckt, so daß sie in der Lage ist, im wesentlichen symmetrisch um die Mittelebene des Luftspalts zu schwingen, mit einem zylindrischen Element, das aus elektrisch leitendem Material besteht, das dem magnetischen Kreis fest zugeordnet ist und konzentrisch zu der Schwingspule liegt und sich von einer« Seite her in den Lüftspalt erstreckt. --....

In modernen Lautsprechern besteht der magnetische Kreis normalerweise aus einer flachen Eisenscheibe, von deren Mitte aus sich ein zapfenförmiger Magnet erstreckt, dessen äußeres

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Ende ein scheibenförmiges Polstück von etwas größerem Durchmesser als der des zapfenförmigen Magnets trägt. Am Umfang der aus Eisen bestehenden Grundscheibe ist ein Eisenzylinder befestigt, der sich konzentrisch mit dem zapfenförmigen Magneten erstreckt und an seinem äußeren Ende eine ringförmige Eisenscheibe in der Höhe des genannten Polschuhes trägt, so daß der ringförmige Luftspalt zwischen dem äußeren Umfang des inneren Polstückes und der Peripherie der zentralen öffnung der ringförmigen Eisenscheibe gebildet ist. In dem Luftspalt ist somit ein radiales magnetisches Feld vorhanden, in dem sich die Schwingspule befindet, so daß die Schwingspule in dem Luftspalt entsprechend den Schwingungen eines in die Schwingspule eingespeisten tonfrequenten Signalstroms schwingt und von der Lautsprechermembran ein entsprechender Schall erzeugt wird.

Die zapfenförmigen oder zylindrischen Magnete, die normalerweise verwendet werden, werden aus. einem Material hergestellt, aus dessen Oberfläche von Zeit zti Zeit Material teilchen herausbrechen können, und-da die Toleranz zwischen der Schwingspule und den Luftspalt definierenden Polflächen sehr gering sein sollte, beeinträchtigt das Auftreten solcher Partikel oder Splitter in dem Luftspalt in hohem Maße die Funktion des Lautsprechers. Es ist daher eine übliche Maßnahme, den Magneten oder sowohl den Magneten als auch die zugehörigen Polscheiben in einen dünnwandigen Zylinder einzukapseln, so daß die losen Splitter in dem Zylinder gefangen bleiben raid daran gehindert sind, in den Luftspalt einzutreten.

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Es ist bereits bekannt, daß die Verwendung solcher Abschirmzylinder einen elektro-akustischen Vorteil bedeutet, wenn der Zylinder aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist, und zwar aus folgenden Gründen. ■

Es ist bekannt, daß bei Ansteigen oder Abfallen einer in die Schwingspule eingespeisten Spannung aufgrund von Selbstinduktion elektro-motorische Kräfte reduziert werden, die der Änderung des elektrischen Zustandes der Spule entgegenzuwirken suchen, d.h. daß ein augenblicklicher Anstieg der Spannung nicht zu einem entsprechenden augenblicklichen Anstieg des Stromes in der Schwingspule führt, und da die Auslenkung der Schwingspule in dem magnetischen Feld von dem Schwingspulenstrom abhängt, reagiert die Schwingspule und damit die Lautsprechermembran nicht augenblicklich auf Spannungsänderungen oder Schwingungen des in die Schwingspule eingespeisten Signals- Der Schall wird daher mit einer gewissen Verzerrung relativ zu dem elektrischen Eingangssignal wiedergegeben. Wird der elektrisch leitende Zylinder verwendet, so ist dieser induktiv mit der Schwingspule gekoppelt und wirkt als einzelne Windung, d„h. daß der Zylinder als Kurζschlußwindung in einem Transformator wirkt und somit die Selbstinduktion der Spule verringert und schnell Stromänderungen darin ermöglicht, wenn schnelle Spannungsänderungen in dem Eingangssignal auftreten» Das bedeutet, daß die Schwingspule und die Membran schnell beschleunigen können und in besserer Übereinstimmung mit dem Eingangssignal schwingen, so daß die Schallverzerrung verringert ist.

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Die Schwingspule erstreckt sich jedoch axial über beide Seiten des Luftspalts hinaus und schwingt zwischen einer inneren Position, in der sich das äußere Ende der Schwingspule" in dem Luftspalt befindet, und einer äußeren Position, in der sich das innere Ende der Schwingspule in dem Luftspalt befindet, und da der leitende Zylinder sich von dem Luftspalt aus nach innen erstreckt, wird die bessere Beschleunigungsfähigkeit der Schwingin
spule ausgeprägter/oder in der Nähe der inneren Position der Schwingspule als in oder in der Nähe der äußeren Position der Schwingspule, und aus diesem Grund wird die Schwingspule im allgemeinen etwas unsymmetrisch um die mittlere Ebene des Luftspalts schwingen. Die induktive Kopplung zwischen der.Schwingspule und dem Zylinder ist in der äußeren Position der Schwingspule gering, da nur das innere Ende der Schwingspule mit dem Zylinder zusammenwirkt, und die verbesserte Bewegung der Schwingspule wird daher nur in Positionen der Schwingspule in der Nähe der inneren Position der Schwxhgspule erzielt. Die Gesamtverzerrung des Schalls wird daher zwar verringert, jedoch nicht eliminiert. '

Der Erfindung liegt, die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher zu schaffen, bei dem die Schwingspule eine niedrige Induktivität unabhängig von ihrer Position relativ zu dem Luftspalt hat, d.h. daß die Schwingspule in dem gesamten Arbeitsbereich äußerst schnell beschleunigen kann, um so die Schallverzerrung zu eliminieren oder doch beträchtlich zu verringern.

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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das zylindrisäie Element so verlängert ist, daß' es sich zusätzlich auf der anderen Seite des Luftspalts aus diesem heraus^erstiECkt.

Bei einem derart ausgebildeten Lautsprecher ist die Schwingspule in allen ihren Positionen induktiv mit dem zylindrischen Element über die gesamte Länge der Schwingspule gekoppelt, d.h. daß die Induktivität der Schwinspule in allen Positionen gering ist und sieh folglich der Schwingspulenstrom sehr schnell auch dann ändern kann, wenn sich die Schwingspule in einer äußeren Position befindet. Die Schwingspule kann daher symmetrisch um die Mitte des Luftspalts schwingen und aus. allen Positionen heraus sehr schnell beschleunigen, so daß die Schallverzerrung auf einem Minimum gehalten ist»

Bei einem Lautsprecher der genannten, gewöhnlich verwendeten Grundkonstruktion kann die Erfindung in einer äußerst einfachen Weise realisiert werden, da das zusätzliche zylindrische Element als eine direkte Verlängerung des den zapfenförmigen Magneten umgebenden Zylinders ausgebildet werden kann.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt einen Teilschnitt durch einen Lautsprecher gemäß der Erfindung.

Der dargestellte Lautsprecher weist in der gewöhnlichen Weise einen magnetischen Kreis auf, der aus einer ringförmigen Grundscheibe 2 gebildet ist, von deen Mitte aus sich ein zapfen-

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förmiger Magnet 4 erstreckt, dessen äußeres Ende eine Polscheibe 6 trägt. Ein äußerer Ring 8 aus Eisen befindet sich auf der Grundscheibe 2 so, daß er sich koaxial mit dem zapfenförmigen Magneten 4 erstreckt und die gleiche axiale Ausdehnung hat. Das äußere Ende des Ringes 8 weist eine ringförmige Scheibe mit einem zentralen runden Loch 12 auf, dessen Rand konzentrisch mit geringem Abstand zum Rand der Polsctebe 6 verläuft, so daß zwischen diesen Teilen ein ringförmiger Luftspalt 13 gebildet ist. In diesem Luftspalt befindet sich eine zylindrische Schwingspule 14, die mit einer Lautsprechermembran 16 verbunden. In herkömmlicher Weise ist die Membran, was nicht näher erläutert zu werden braucht, hin-und herbeweglich in einem Lautsprecherchassis aufgehängt, so daß die Schwingspule in dem Luftspalt zentriert ist. Optimalerweise sollte die Schwingspule sich zu beiden Seiten gleich weit aus dem Luftspalt erstrecken.

Aufgrund des konzentrierten radialen magnetischen Feldes in dem Luftspalt schwingt die Schwingspule, wenn sie von einem Wechselstrom durchflossen -ist, wobei eine schalIfrequente, "in die Schwingspule eingespeiste Spannung bewirkt, daß die Schwingspule und damit die Membran 16 zur Wiedergabe des Schallsignals schwingen·.

In der Schwingspule 14 ist ein stationäres rundes zylindrisches Rohr 18 befestigt, das den zapfenförmigen Magneten 4 und seine zugehörige Polscheibe 6 umgibt und aus einem elektrisch leitendem Material geringer Dicke, vorzugsweise Kupfer, besteht.

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Gemäß der Erfindung erstreckt sich· idieses ^Rdhr^üb^r-. die'.. Polscheibe 6 hinaus, deren äußerer Teil mit 19 bezeichnet ist« Die axiale Verlängerung des äußeren Rohrteiles 19 ist äusrei-, chend um sicherzustellen, daß die Schwingspule 14 selbst in ihrer äußersten Position, die in gestrichelteii Linien angedeu-\ tet ist, vollkommen innerhalb des äußeren Endes des Rohrteiles 19 bleibt. Somit ist In jeder"Position.der Schwingspule eine vollständige induktive Kopplung zwischen der Sehwlngspule und dem Rohr 18 vorhanden. Wie bereits zuvor erwähnt,, wirkt das Rohr 18' als induktiver Kurzsefelußk^e-is. der Sehwlngspule_r wodurch die resultierende Induktivität der Spule niedrig und unabhängig von der Position der Sehwlngspule wird. Der Spulenstrom ändert sich daher immer schnell In Abhängigkeit von änderungen der Spannung des Eingangssignals, und folglich ist die Schallverzerrung minimal gehalten* Die verbesserte Wiedergabequalität ist hörbar, kann jedoch auch durch Aufzeichnung des Schalldrucks vor dem Lautsprecher demonstriert werden:, wenn ein sogenanntes

Rechteckwellensignal in die Schwlngspule_; eingespeist ist? ein qualitativ hochwertiger Läutsprecher, gemäß der Erfindung gibt das Rechteckwellensignal mit einem-geringen Maß von Verzerrung der Kurvenform des Signals wieder, was mit herkömmlichen LautspEcherh nicht erreichbar Ist. - " - .. "...

Das Rohr 18 ist vorzugsweise als gezogene Kappe mit einem Kragen 20 ausgebildet, die eine Befestigung_: an der. Grundscheibe 2 in einfacher Weise, z.B. durch Kitte oder .Schrauben., ermöglicht.

Ein Sekundäreffekt des verlängerten Zylinders oder Rohres 18 besteht in einem erhöhten Maß, mit dem er die Modulation des magnetischen Feldes in dem Luftspalt verringert, die durch den Schwingspulenstrom verursacht wird, wodurch die sogenannte Verzerrung der zweiten Harmonischen verringert wird.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel ist es für den elektrischen Effekt des RohiES 18 nicht nötig, daß sich das Rohr 18 innerhalb der Schwingspule 14 befindet; es kann genauso gut benachbart zu der Kante des Loches 12 in der ringförmigen Scheibe 10 angeordnet sein, so daß es die Schwingspule 14 umgibt. Bei Lautsprechern, bei denen die zentralen Elemente (4 und 6) nicht infeinem zylindrischen Element eingekapselt sein müssen und elektrisch leitende Oberflächenteile aufweisen, kann es ausreichend sein, zu diesen Elementen den äußeren Rohrteil 19 des elektrisch leitenden zylinderförmigen Elements hinzuzufügen, entweder als Vollstück oder hohl.

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Claims

Ansprüche

1. Dynamischer Lautsprecher, mit einer Schwingspule an einer Lautsprechermembran und mit einem magnetischen Kreis mit einem ringförmigen Luftspalt, in dem sich die Schwingspule so befindet, daß sie sich in ihrer neutralen, nicht erregten Lage in axialer Richtung auf beiden Seiten des Luftspalts im wesentlichen gleich weit herauserstreckt, so daß sie in der Lage ist, im wesentlichen symmetrisch um die Mittelebene des Luftspalts zu schwingen, mit. einem zylindrischen Element, das aus elektrisch leitendem Material besteht, das dem magnetischen Kreis fest zugeordnet ist und konzentrisch zu der Schwingspule liegt und sich von einer Seite her in den Luftspalt erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Element so verlängert ist, daß es sich zusätzlich auf der anderen Seite des Luftspalts aus diesem herauserstreckt. ·

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, in dem das zylindrische Element innerhalb der Schwingspule rund um den zentralen zapfenförmigen Teil des magnetischen Kreises angeordnet ist, wobei sich dieses zapfenförmige Teil von einer Grundscheibe aus erstreckt, die an ihrem Rand mit einem Ende eines Ringes verbunden ist, während das andere Ende des zapfenförmlgenTeiles mit einem äußeren Rand eines ringförmigen Scheibenteiles verbunden

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ist, dessen zentrale Öffnung in radialer Richtung konzentrisch im Abstand von dem äußeren Ende des zentralen Zapfens liegt, so daß zwischen diesen der Luftspalt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß das zylindrischeElement als Rohr oder Kappe ausgebildet ist, die an einem Ende an der Grundscheibe befestigt ist und sich von dort um den zentralen Zapfen nach außen erstreckt, so daß sich ihr äußeres Ende im Abstand zu dem äußeren Ende des zentralen Zapfens befindet.

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