DE2434796C3 - Schwingspule für einen elektromechanischen Wandler - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schwingspule für einen elektromechanischen Wandler, insbesondere Hochleistungslautsprecher, bei der die Wicklung auf einem Spulenkörper aus Aluminium aufgebracht ist

Die Schwingspule eines Lautsprechers besteht üblicherweise aus einem Spulenkörper und einer Wicklung, die im Luftspalt des Lautsprecherm<igne!en angeordnet ist Aufgrund der Wechselwirkung der tonfrequenten Wechselströme in der Wicklung und dem Magnetfeld im Luftspalt wird die Sehwingspule in eine entsprechende transiatorische Bewegung versetzt, die hin- und hergehend in der Spulenachse verläuft Diese translatorische Bewegung der Schwingspule wird auf den Lautsprechßrkegel übertrag-,ι und als Schall abgestrahlt.

Mit der Entwicklung hochqualifizi- ter Wiedergabegeräte tritt auch die Forderung nach größeren Lautsprecherleistungen auf, d. h., die Schwingspulen müssen für größere Leistungen ausgelegt werden. Dabei ist insbesondere eine hohe mechanische Beanspruchung der Spule und eine gute Wärmeableitung zu gewährleisten.

Zu diesem Zweck ist aus dem DE-Obm 16 51 594 eine Schwingspule bekannt, bei der zwischen einem Spulenkörper aus schwarzvernickeltem Aluminium und der *5 Windungslage eine Isolationsschicht aus Fluorcarbon vorgesehen ist. Bei Verwendung von Polytetrafluoräthylen als Bindemittel zersetzt sich diese Isolationsschicht bei Temperaturen oberhalb 390°C, so daß die Betriebstemperatur der Spule auf ca. 400° C begrenzt ist. Zur Verbesserung der Wärmeableitung steht der Spulenkörper auf einer Seite gegenüber der Spulenwicklung über, was einen unangemessen großen Materialaufwand und Raumbedarf erforderlich macht. Schließlich genügt die mechanische Festigkeit der bekannten Schwingspule nicht den technischen Anforderungen, da sich die auf der Außenseite des Aluminiumzylinders befindliche Kupferwicklung mit zunehmender Temperatur stärker als der Spulenkörper ausdehnt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sehwingspule für einen Hochleistungsläutsprecher verfügbar zu machen, die bei sehr hohen Betriebstemperaturen eine extreme mechanische Stabilität aufweist und somit bei hoher Betriebssicherheit für eine große elektrische Nennleistung ausgelegt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wicklung aus Aluminium-Flachdraht mit einer anodisierten Oberfläche besteht und in Kombination auf der Innenseite eines anodisierten Spulenkörpers aus Aluminium angeordnet ist.

Vorteilhaft ist die Wicklung an dem Spulenkörper unter Verwendung eines Polyamid-Klebers befestigt.

Die Verwendung von Aluminium-Flachdraht und eines Aluminiumspulenkörpers mit einer Anodisierungsbeschichtung anstelle der üblichen lackisolierten Kupferdrähte ermöglicht, daß die thermische Verlustleistung nur durch den Schmelzpunkt des Aluminiuus und nicht durch die Zersetzungstemperatur des Lackes bestimmt wird.

In anderem Zusammenhang ist es aus der GB-PS

3 83 644 bekannt, als Lautsprecherspule eine freitragende Wicklung zu verwenden, die aus übereinanderliegenden Windungen aus Kupfer-Flachdraht besteht, wobei der Kupferdraht mit einer Oxidschicht versehen ist Ferner ist es aus der US-PS 19 56 826 bekannt, bei einer Lautsprecherspule die Wicklung gleichzeitig auf der Außen- und der Innenseite des Spulenkörpers aufzubringen.

Die Schwingspule gemäß der Erfindung wird besonders vorteilhaft in Verbindung mit einem Lautsprecherkegel für kohärente Schallabstrahlung verwendet, wie er aus der US-PS 24 24 873 bekannt ist. Bei diesem Lautsprechertyp wird das Audiosignai wie auf einer Ultraschalleitung übertragen, d. Iu der Schall läuft durch den Kegel des L lutsprechers mit einer Geschwindigkeit, die höher als die Schallgeschwindigkeit in Luft ist, so daß jedes Flächenelement des Lautsprecherkegels den Schall in Phase abgibt und somit eine kohärente Schallquelle darstellt. Derartige Lautsprecher erfordern eine Sehwingspule, die vergleichsweise kräftige mechanische Impulse dem Lautsprecherkegel aufzuprägen vermag.

Es wurden Schwingspulen für eine Lautsprecherleistung bis zu 250 Watt (150 Watt Dauerleistung bei sinusförmiger Ansteuerung) erfolgreich erprobt, wobei Betriebstemperaturen oberhalb 250° C auftraten. Es konnten Schwingspulsn mit einem Durchmesser von etwa 7,6 cm bei einem Gesamtgewicht von weniger als

4 g hergestellt und in den vorhergehend beschriebenen Lautsprechern im gesamten hörbaren Bereich und bis über 25 kHz eingesetzt werden. Weiterhin ist die Formstabilität der Sehwingspule von Zimmertemperatur bis auf Temperaturen oberhalb 200° C sichergestellt, da sowohl die Wicklung als auch der wärmeabführende Spulenkörper aus demselben Material bestehen und deshalb denselben Ausdehnungskoeffizienten haben.

Wenngleich die wichtigste kommerzielle Anwendung auf dem Gebiet der Hochleistungslautsprecher liegt, kann die Sehwingspule überall dort mit Vorteil eingesetzt werden, wo elektromechanische Wandler für hohe Leistungen benötigt werden, wobei Unempfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse besteht So lassen sich elektromechanische Wandler herstellen, die mit Luft. Wasser oder Öl gekühlt werden.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schrägansicht der Sehwingspule gemäß der Erfindung, wobei der vordere Teil weggebrochen ist, und

F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Sehwingspule nach Fig. 1.

Ein anodisierter Aluminiumdraht 1, der vorzugsweise rechteckigen Querschnitt hat, wird hochkant auf einen (nicht dargestellten Dorn) gewickelt, bis die gewünschte Windungszahl für die Wicklung 3 erreicht wird. Ein

geeigneter Kleber oder Kill 5 wird auf die Außenseite der Wicklung 3 aufgebracht, und dann wird ein anodisierter Aluminiumstreifen 6 auf den verklebten Teil der Wicklung aufgewickelt, um die Windungen der Wicklung 3 unter Druckspannung zu halten. Der Kleber 5 wird dann trocken gelassen, wonach dann die Wicklung 3 und der angebrachte Aluminiumspulenkörper 6 vom Dorn abgezogen werden. Nach Entfernung des Domes werden die Enden 7, T in eine Alkalilösung getaucht um die Anodisierungen zu entfernen, wonach dann die Enden 7, T mit einem üblichen 60-40-Lot unter Verwendung eines Aluminium-Flußmittels verzinnt werden. Kupferleiier (nicht dargestellt) können dann an die Enden 7, T wie üblich angelötet werden.

Wesentlich ist, daß bei dieser Schwingspule keine zusätzliche Isolation für die Windungen der Wicklung 3 benötigt wird. Die Anodisierung Y des Aluminiumdrahtes 1 dient zur gegenseitigen Isolierung der einzelnen Windungen von der jeweiligen Nachbarwindung. Die Anodisierung 1' der Wicklung 3 dient außerdem auch noch zur Isolierung der Wicklung 3 gegenüber dem Spulenkörper 6. Weil jedoch die AnodiMerungsschicht dünn ist, beispielsweise 1 Mikrometer dick, fin'.'et ein guter Wärmeübergang von der Wicklung 3 auf den Spulenkörper 6 statt, der sowohl als Wärmestrahler wie auch als Wärmeleiter wirkt, wenn er an den metallischen Kegel, vorteilhafterweise Titan, des Lautsprechers, vorzugsweise gemäß US-PS 34 24 873, angebracht wird. Bei einer derartigen Anordnung wird vorteilhafterweise ein Poiyamid-Kieber benutzt, um den anodisierten Spulenkörper 6 am Metallautsprecherkegel zu befestigen. Der Spulenkörper 6 kann selbstverständlich auch innerhalb der Wicklung 3 befestigt sein, jedoch ergeben sich dabei etwas schlechtere Wärmeabstrahlungseigenschaften. Der Aluminiumspulenkörper 6 im gleichfalls mit anodisierten Oberflächen 6' dargestellt. Der Kleber 5, der /ur Verklebung des Spulenkörpers 6 benutzt wird, wird tatsächlich die Oberflächenanodisicrung Γ des Drahtes I und auch die Oberflächeanodisierung des Spulenkörpers 6 durchdringen und so eine sehr feste, verzahnte Bindung schaffen.

In Fig. 2 ist eine stark vergrößerte und nicht maßstabsgerechte schematische Darstellung des unteren Teils der Wicklung 3 dargestellt. Sowohl die einzelnen Windungen des Aluminiumdrahtes 1 als auch der den Spulenkörper 6 bildende Aluminiumstreifen sind an ihrer Außenoberfläche anodisiert, wie dieses durch die Bezugsziffern Γ und 6' angedeutet ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Lautsprecher nach der US-PS 34 24 873 bestand die Wicklung aus anodisiertem Aluminiumdraht mn einem rechteckförmigen Querschnitt von 0,15 χ 0,6 mm. Die Oberflächenanodisierung dieses Drahtes entsprach der handelsüblich erhältlichen »flexiblen« Anodisierung, wie sie bei Aluminiumbecher- und -folienkondensatoren benutzt wira. J'ie Wicklung 3 wurde auf einen 7,6 cm dicken Dom mit 35 Windungen hergestellt, wobei sich ein Gleichstromwiderstand zwischen den Spulenenden 7 und T von etwa 3,4 Chm ergab. Der Aluminiumspulenkörper 6 wurde aus einem 0,1 mm diucen anodisierten Aluminiumband mit einer Breite von ca. 2,5 cm hergestellt Diese Schwingspule wurde in Verbindung mit einem Lautsprecher nach der US-PS 34 24 873 bei sinusförmiger Ansteuerung mit einer Dauerleistung von 150 Watt betrieben, wobei ohne Beeinträchtigung Betriebstemperaturen oberhalb 250° C auftraten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schwingspule für einen elektromechanischen Wandler, insbesondere Hochleistungslautsprecher, bei der die Wicklung auf einem Spulenkörper aus Aluminium aufgebracht ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden, an sich bekannten Merkmale: die Wicklung (1) besteht aus Aluminium-Flachdraht mit einer anodisierten Oberfläche (V) und ist auf der Innenseite eines anodisierten Spulenkörpers (6, 6') aus Aluminium angeordnet

2. Schwingspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (1) an dem Spulenkörper(6)unter Verwendungeines Polyamid- >5 Klebers (5) befestigt ist