DE2500986A1

DE2500986A1 - Elektromagnetischer wandler und lautsprecher

Info

Publication number: DE2500986A1
Application number: DE19752500986
Authority: DE
Inventors: James Melton Winey
Original assignee: Magnepan Inc
Current assignee: Magnepan Inc
Priority date: 1974-01-11
Filing date: 1975-01-11
Publication date: 1975-07-24
Also published as: US3919499A; JPS50107919A; DE2500986C3; JPS5528600B2; DE2500986B2

Description

EAGNEPAN, INCORPORATED; 1124 First Street Box 8642, White Bear Lake,
Minnesota 551IO/U.S.A.

Elektromagnetischer Wandler und Lautsprecher

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen ..'andler oder Lautsprecher, der mit einer schwingenden, ebenen ."o.-.bran ausgerüstet ist, die die Töne erzeugt. Derartige Lautsprechersind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Verteile bei diesen Lautsprechern lassen sich im Vergleich zu kegelförmigen Lautsprechern mit gewickelten Signalspulen erreichen. Wie in dem US-Patent 3 674 9k6 beschrieben, tragen Menvbranbereiche mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen, die über den straffen Zustand hinaus gespannt sind, zur Abgabe von Ausgangssignalen mit hoher Qualität von derartigen Lautsprechern bei.

Es hat sich bei derartigen elektromagnetischen V'ar.dlerr. oder Lautsprechern als wünschenswert herausgestellt, ciaS die Töne im hohen hörbaren Frequenzbereich von einem schmalen und lanzen streifenförmigen Bereich der Membran abgegeben werden und ausgehen. Wenn eine derartige streifenförmige Hochtonzone in aufrechter Lage eingesetzt wird, treten die hohen hörbaren Frequenzen horizontal im wesentliehen in alle Richtungen aus, •d.h. sie treten direkt aus der Vorderseite der Membran und der streifenförmigen Zone sowie nach links und rechts unter sämtlichen Winkeln aus. Ebenso treten derartige hohe hörbare

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Frequenzen horizontal von der Membran nach hinten in wesentlichen in alle Richtungen aus, da der im wesentlichen steife Rücken des elektromagnetischen Viand le rs akustisch durchlässig ist.

Die wirkliche Höhe der Schwingung und der Auslenkung der Meinbranbereiche, die derartige Töne mit hohen Frequenzen erzeugt, ist außerordentlich klein, sie liegt im Bereich von wenigen Tausendstel Millimetern. Bedingt durch diese zusätzliche Membranauslenkung in den Hochtonzonen kann der Magnet oder die Quelle des magnetischen Feldes sehr nahe an der Xenbran angeordnet werden. Es wurde festgestellt, daß die Membran und die darauf angeordneten Leiter in dein streifenförmigen Kochtonbereich möglichst dicht an dem Magneten liegen sollten, so daß aas magnetische Feld seine maximale Intensität auf die Membran überträgt.- Die Tonabgabe des Eochtonbereiches wird dadurch r.aximiert und zwar für jeden Signalstrom in derartigen Leitern.

Ss wurde weiterhin entdeckt, daß bei breiten Mer.branbereichen, von denen die Töne mit tiefen und mittleren Frequenzen ausgehen, die Kantenbereiche der Membran minimale oder vernachlässigbare Schwingungsbewegungen oder Auslenkungen ausüben, da die äußeren Kanten festgeklemmt sind oder mechanisch an einer Schwingungsbewegung durch den Rahmen gehindert werden. Diese Kantenbereiche sind aber sehr wichtig und bestinneno¹ für einer, elektromagnetischen Wandler, da sie zum Aufbau eines erwünschten niedrigen Resonanzfrequenzbereiches der Membran beitragen, von denen der Kantenbereich einen Teil bildet.

Obwohl derartige Kantenbereiche zur Erlangung der erwünschten Resonanzfrequenzen erforderlich sind, können diese Kantenbereiche gleichzeitig als streifenförmige Hochtonzonen zur Erzeugung der Tönen mit hohen hörbaren Frequenzen ausgenutzt v/erdsn. Diese Bereiche schwingen geringfügig gleichzeitig mit der Gesamtmembran, sie können aber auch getrennt erregt und mit hohen Frequenzsignalen in Schwingungen versetzt wer'den, um entsprechende Töne zu erzeugen.

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Derartige streifenförmige Hochtonzonen können Kembranabschnitte miteinander verbinden, die normalerweise unabhängig voneinander sind. Die .Kantenabschnitte von angrenzenden großen und
unabhängigen Membranabschnitten können zu einheitlichen, langgestreckten, streifenförmigen Hochtonzonen miteinander verbunden werden.

Bei derartigen elektromagnetischen Wandlern, bei denen Leiter für die Signale zur Erzeugung von Frequenzen in Hochtonbereich vorgesehen sind, sind streifenförmige Kochtonbereiche entlang; den Kanten der Membran vorgesehen, und die Leiter die die Signale zur Erzeugung der tiefen und mittleren hörbaren Töne zuführen, sind überwiegend im mittleren oder Tieftonbereich der Membran vorgesehen, wobei der Magnet oder das magnetische System, das das magnetische Feld an der Membran erzeugt, vorteilhaft angeordnet v/erden kann. Der Magnet kann ausreichend v:eit von der Tieftonzone der Membran entfernt angeordnet werden, urn eine Behinderung der Schwingung der Membran zu verhindern. Angrenzend an die Kochtonzone kann der Magnet äußerst dicht in
der Nähe der Membran angeordnet werden.

Andere Kantenbereiche der schwingenden Membran können Leiter
tragen, in denen nur Signale zur Erzeugung von Frequenzen im
mittleren Hörbereich angeordnet sind. Der Magnet wird etwas
vreiter von diesen Kantenbereichen angeordnet, als es für die
Hochtonzone der Fall ist.

Die Signale zur Erzeugung der entsprechenden hörbaren Töne vcn einem Verstärker können zur übertragung auf die erregenden Leiter der Membranbereiche voneinander getrennt v/erden. Beispielsweise kann bei einem magnetischen Lautsprecher (Lautsprecher oder elektromagnetische Wandler können auch von elektronischer Bauart sein) eine einfache Frequenztrennung in herkömmlicher Weise durch Frequenzweichen und entsprechende Schaltungen erfolgen. Das einzige Ausgangssignal von dem Verstärker
kann direkt mit den Leitern des Kochtonabschnittes der Membran verbunden werden, wobei die Leiter des Niedertonabschnittes,

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die in Reihe mit einer Sperrspule geschaltet sind, können im Nebenschluß zu den Leitern des Hochtonabschnittes verbunden werden. Die Sperrspule ist so ausgelegt, daß die Signale für die hohen hörbaren Frequenzen von den Leitern des Tieftonbereiches ferngehalten werden. Wenn getrennte Leiter für Signale im mittleren Tonbereich auf der Membran vorgesehen sind, und zwar entweder in einer getrennten Zone der Membran oder neben oder gebündelt mit den Leitern für die Tieftonsignale, dann kann eine getrennte Sperrspule in Reihe mit den Leitern für die Tieftonsignale vorgesehen sein, um zusätzlich die Signale für die Frequenzen im mittleren hörbaren Bereich von den Leitern für die Baßsignale fernzuhalten.

Da viele oder die meisten Verstärker sogenannte "Solid state"-Ver-stärker mit elektronischem Ausgleich sind, hat die Verwendung von einer oder mehreren Sperrspulen für die Signale im Hochfrequenzbereich oder im mittleren Frequenzbereich zur Trennung von den Leitern im Tieftonbeseich Vorteile, da diese "Solid state"-Verstärker ihre maximale Leistung mit niedriger Impedanz abgeben. Die Leiter für die Signale zur Erzeugung tiefer Töne, die die meiste Energie zur Erzeugung der entsprechenden Töne benötigen, haben die niedrigste Impedanz, so daß sie mit der maximalen Energie zugeführt werden.

Weiterhin sei auf die vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich Wärmeableitung bei dem elektromagnetischen Wandler hingewiesen. Die verschiedenen Leiter zur Erzeugung der Signale auf der Membran, in dem Hochtonbereich, in dem Tiefton^ und in dem Bereich für die mittleren Töne sind im wesentlichen über den gesamten Bereich verteilt. Die durch den in den Leitern fließenden Strom erzeugte Wärme wird schnell ohne schädliche Wirkungen verteilt. Die erzeugten Wärme stellt daher keine Beschränkung hinsichtlich der Energie dar, die dem elektromagnetischen Wandler zugeführt werden kann. Die Signale hoher Energie für die Tieftonsignale und die Signale im mittleren Frequenzbereich müssen nicht von den Leitern für die hohen Frequenzen ferngehalten werden, da für eine entsprechende Wärmeableitung und -Ver-

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teilung gesorgt ist.

Ein wichtiges Merkmal des Lautsprechers ist darin zu sehen, daß der Lautsprecher mit einer Membran vollständig ist. Töne über den gesamten hörbaren Frequenzbereich werden richtig und genau reproduziert. Da der Lautsprecher nur eine Membran aufweist kann er in großer Zahl wirtschaftlich hergestellt werden, ohne daß Veränderungen hinsichtlich der Tonwiedergabe eintreten.

Im Anschluß an die vorstehend im einzelnen wiedergegebenen Erfindungen mit ihren Vorteilen, soll der Gegenstand der Erfinnoch inmal kurz zusammengefaßt werden.

Durch die Erfindung wird ein elektromagnetischer Wandler oder Lautsprecher mit einer schwingenden Membran an einem Rahmen geschaffen, wobei im Abstand und gegenüberliegend ein für die entsprechende Polarität sorgender Rücken, vorzugsweise magnetischer Bauart und Leiter auf der Membran zur Aufnahme eines elektrischen Signales entsprechend der zu erzeugenden hörbaren Frequenzen vorgesehen sind, um für die entsprechenden Anziehungskräfte zwischen der Membran und dem Rücken zu sorgen. Die Membran ist in verschiedene definierte Schwingungsbereiche durch Teilungsstreifen aufgeteilt, die an der Membran derart anliegen, daß jeder Membranbereich eine Grundresonanzfrequenz aufweist, die sich von den entsprechenden Frequenzen der angrenzenden Bereiche unterscheidet. Die Enden der Teilungsstreifen sind im Abstand von einer Kante der Membran angeordnet, um einen langestreckten, streifenförmigen Kantenabschnitt zu bilden der mit den verschiedenen Schwingungsabschnitten der Membran verbunden ist. Die Leiter sind in Leiter für Signale zur Erzeugung von tiefen Tönen und Tönen im mittleren Frequenzbereich und in Leiter für Signale zur Erzeugung von hohen Tönen getrennt und in getrennten Zonen angeordnet, wobei die Leiter für die Hohen Töne in einer Zone angeordnet sind, entlang dem streifenförmigen Kantenabschnitt verläuft und einen langgestreckten, schmalen Hochtonabschnitt definiert, der die verschiedenen Schwingungsbereiche ,UQ(L durch die Kantenabschnitte

die verschiedenen Schwingungsbereiche oder Tieftonabschnitte miteinander verbindet oder überstreicht, die durch den Signalstrom in den Tieftonleitern und den Leitern für den mittleren hörbaren Frequenzbereich erregt werden. Die Signale für den mittleren hörbaren Frequenzbereich können getrennt über einen anderen Kantenabschnitt der Membran in einem getrennten Leiter an der Membran zugeführt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. "1 eine perspektivische Ansicht eines Raumes, in dem Lautsprecher aufgestellt sind;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen elektromagnetischen Wandler oder Lautsprecher, bei dem der dekorative Stoff von der Vorderseite entfernt wurde;

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 2 im vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie 4-4 der Fig. 2 in Vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie 5-5 der Fig. 4 in stark vergrößertem Maßstab;

Fig. 6 einen Schaltplan eines elektromagnetischen Wandlers zur Verbindung mit einem Verstärker;

Fig. 7 einen geringfügig abgewandelten Schaltplan zur Verbindung des elektromagnetischen Wandlers mit dem Ausgang eines Verstärkers;

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Fig. 8 einen Schnitt, der grundsätzlich demjenigen der Fig. 3 entspricht jedoch eine abgewandelte Ausführungsform für einen Teil des magnetischen Systems zeigt;

Fig. 9 eine Ansicht einer Einzelheit einer abgewandelten Aus führungsform nach der Erfindung;

Fig. 10 einen Schnitt gemäß der Linie 10-10 der Fig. 9 vergrößerten Maßstab, wobei einige Teile zur besseren Darstellung im größeren Maßstab weggelassen wurden;

Fig. 11 einen Schaltplan einschließlich des elektromagnetischen Wandlers nach Fig. 9 zur Verbindung mit dem Ausgang eine nes Verstärkers für hörbare Signale;

Fig. 12 einen Schnitt im vergrößerten Maßstab durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Leiters an der Membran;

Fig. 13 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 14 einen der Fig. 13 entsprechenden Schnitt durch eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung; und

Fig. 15 eine der Fig. 13 entsprechenden Schnitt durch noch ei- " ne andere Ausführungsform nach der Erfindung.

Der. in der Zeichnung dargestellte elektromagnetische Wandler ist grundsätzlich mit 10 bezeichnet. Wie dargestellt, ist er plattenförmig ausgebildet. Derartige elektromagnetische Wandler können als Lautsprecher so angeordnet werden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Zwei Lautsprecher, die Teil eines Stereophonischen Systems sind, erzeugen Töne in Übereinstimmung mit den entsprechenden elektrischen Signalen.

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Diese plattenförmigen elektromagnetischen V/andler sind ungefähr 1,5 m hoch, 30 bis ¹JO cm breit und ca. 2,5 cm dick, wobei die Dicke im wesentlichen durch die Dicke des Rahmens bedingt ist.

In Fig. 1 sind die Lautsprecher mit einem Stoff überzogen dargstellt, wodurch das erwünschte dekorative Erscheinungsbild erzeugt wird. Gleichzeitig werden die Lautsprecher vor Beschädigungen geschützt.

Der in Fig. 2 dargestellte elektromagnetische Wandler ist in einem Rahmen 11.1 angeordnet, der um den gesamten Umfang verläuft und so für einen starren Aufbau sorgt und ein Verziehen verhindert. Der Rahmen 11.1 kann als Teil des Starren Rückens bezeichnet werden, der grundsätzlich mit 12 bezeichnet ist, und der der Befestigung der flexiblen Membran 13 an den Kanten derselben dient, wodurch die an die Membran angrenzenden Felder definiert sind. Dementsprechend besteht der Rücken 11 aus einer starren Abstandsscheibe 11, die sich um den gesamten Umfang des elektromagnetischen Wandlers erstreckt und weist eine im wesentlichen steife, plattenförmige Armatur 14, auf,die aus magnetischem Material, vorzugsweise Eisenmetali oder Weicheisen hergestellt ist und in geeigneter Weise zum Schutz gegen Korrosion galvanisiert wurde. Die Armatur 1*1 ist angrenzend an jeden Membranbereich geringfügig konkav gebogen, um auf diese Weise für eine Anpassung an die Auslenkung der Membran zu sorgen. Die Armatur ist mit der Abstandsscheibe 11 durch Kleben oder in einigen Fällen mechanisch verbunden. Die Abstandsscheibe 11 ist aus Holz, gepressten Fasern, starrem Kunststoff, Aluminium, Eisen oder anderen starren Materialien hergestellt. Die Platte, aus der die Armatur 14 besteht, ist aus achtzehner oder zwanziger galvanisiertem Metallblech oder einem entsprechenden Blech mit einer Stärke von ungefähr 1,25 mm hergestellt. Der das Feld erzeugende Rücken 12 weist außerdem eine Vielzahl langgestreckter, dünner flexibler Streifen oder Magnete 15 auf, die aus einem geeigneten Material hergestellt sind, wobei es sich herausgestellt hat, daß eine Kunstgummiverbindung, in der Barium-

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Ferrit als magnetisches Material eingebettet ist, gut geeignet ist. Eine derartige Verbindung ist unter dem Warenzeichen PLASTIPORM der Firma Minnesota Mining & Manufacturing Company im Handel. Es ist zu bemerken, daß anstelle der Streifen, auch Magnete aus breiten Blechen aus entsprechendem Material verwendet werden können. Aufjeden Fall müssen die Streifen oder Magnete in eine Richtung quer zu der Armaturplatte 14 und der Membran 13 magnetisiert sein, so daß langgestreckte magnetische Zonen definiert werden, die sich in Längsrichtung der Membran 13 erstreckt. Die Streifen 15 sind so angeordnet, daß die Polflächen der aneinander angrenzenden magnetischen Zonen entgegengesetzte Polarität aufweisen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Die magnetischen Felder in den langestreckten Zonen weisen die größte Stärke an Punkten unmittelbar zwischen den angrenzenden Streifen 15 auf, und dementspreehen sind die Leiter 16 an der Membran 13 an Punkten unmittelbar zwischen den aneinander angrenzenden Streifen 15 befestigt.

Der Rücken 12 ist für die durch die Schwingung der Membran 13 erzeugten Töne akustisch durchlässig, und dementsprechend weist die plattenförmige Armatur 1*1 eine Vielzahl von öffnungen 17 auf. Die öffnungen 17 sind mit den Zwischenräumen 18 zwischen den Streifen oder den langgestreckten Magneten 15 ausgerichtet.

Die oberen Oberflächen der Polflächen 19 der Streifen oder Magnete 15 sind verhältnismäßig weit von der Membran 13 entfernt angeordnet, so daß die Membran entsprechend beträchtliche Schwingungen aus ihrer Normallage ausführen kann, ohne daß sie an den Streifen 15 zur Anlage gelangt oder an diese anschlägt.

Die Membran 13 ist in eine Anzahl von im wesentlichen unabhängiger Schwingungsbereiche 13a, 13b, 13c, 13d und 13e eingeteilt, von denen "jeder eine andere Größe als der angrenzende Bereich aufweist. Dementsprechend hat jeder getrennte Schwingungsbereich 13a bis 13e eine Grundresonanzfrequenz, die sich be-

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trächtlich von den Grundresonanzfrequenzen der anderen Bereiche unterscheidet. Bei dieser Ausführungsform des elektromagnetischen Wandlers kann die Membran einheitlich auf der Abstandsscheibe 11 gespannt sein, so daß eine dauerhafte Spannung von ungefähr ±% oder mehr im Verhältnis zu^Hihrer natürlichen Größe vorliegt. Normalerweise wird die Membran 13 in Querrichtung gespannt, obwohl - wenn es erforderlich ist - auch eine Spannung in Längsrichtung erfolgen kann. Um verschiedene Grundresonanzfrequenzen in den verschiedenen Bereichen zu erzeugen, können diese Bereiche unter bestimmten Umständen alle gleich sein, wobei die Masse der Membran in jedem Bereich geringfügig anders ist, um so unterschiedliche Grundresonanzfrequenzen zu erzeugen.

Die Bereiche 13a bis 13e der Membran werden durch Teilungsstreifen 20 definiert, die unterhalb der Membran 13 liegen und an dieser durch ein Klebemittel befestigt sind. Die Teilungsstreifen 20 liegen über den Magnetstreifen 15 und an diesen an. Sie können durch Klebemittel an den Magnetstreifen befestigt sein. Durch die Teilungsstreifen 20 wird die Membran 13 im Bereich jedes dieser Teilungsstreifen unbeweglich gemacht, so daß die Membran entsprechend in die verschiedenen Schwingungsbereiche 13a bis 13e zerfällt, und jeder Bereich führt Schwingungen unabhängig von den anderen Bereichen der Membran aus.

Es ist zu erkennen, daß ein Ende 20a jedes Teilungsstreifens im Abstand von der Kante der Membran und dem angrenzenden Teil der Abstandsscheibe 11 angeordnet ist. Hierdurch entsteht ein langgestreckter, schmaler Kantenabschnitt 13.1 der Membran, der in Längsrichtung des elektromagnetischen Wandlers und an einer Seite der Abstandsscheibe 11 entlang verläuft. Dieser langgestreckte Kantenabschnitt der Membran ist durch die Streifen 20 nicht verankert und er verbindet sämtliche Schwingungsabschnitte 13a bis 13e. Leiter 16.1 sind über die gesamte Länge des sehmalen Kantenabschnittes 13.1. in Längsrichtung verlaufend an der Membran befestigt.

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ff .

Wie beim Betrachten der Fig. 5 deutlich wird, sind die Leiter 16.1 und außerdem die Leiter 16 an der Membran 13 durch ein Klebemittel 21 befestigt. Der Rücken 12 vieist angrenzend an den Kantenabschnitt 13.1 der Membran den langgestreckten Streifenmagneten 15.1» der im wesentlichen den Streifen 15 entspricht, aber etwas andere Abmessungen aufweist, d.h. er ist. etwas schmäler, aber etwas tiefer oder dicker. Der Abstand zwischen den Magnetstreifen 15.1 und dem Kantenabschnitt 13.1 der Membran ist wesentlich geringer als der Abstand zwischen der Membran und den Streifen 15. Dieser geringere Abschnitt angrenzend an den Kantenabschnitt 13.1 der Membran ist erforderlich, da der Kantenabschnitt der Membran durch die Abstandsscheibe 12 an einer Schwingung gehindert wird, d.h. es findet keine beträchtliche Auslenkung der Membran in dem Kantenabschnitt 13.1 statt.

Die Teilungsstreifen 20 können Vollständig über die Membran und zu dem gegenüberliegenden Teil der Abstandsscheibe 11 verlaufen. Es ist jedoch erforderlich, daß die Streifen angrenzend an die Magnetstreifen 15.1 dünner sind, um dem verminderten Abstand zwischen den Magnetstreifen 15.1 und der Membran 13 zu entsprechen. Derartige durchgehende Streifen 20 erzeugen keine hörbare Veränderungen im Vergleich zu der Arbeitsweise der veranschaulichten Konstruktion.

Die Schwingung des Kantenabschnittes 13.1 der Membran wird durch die Schwingung der angrenzenden Schwingungsbereiche l"3anbis 13e hervorgerufen, die durch übertragung eines hörbaren Frequenzsignals oder eines Stromflusses in den Leitern ib. Normalerweise wird das auf die Leiter 16 übertragene Signal tiefe hörbare Frequenzen oder mittlere hörbare Frequenzen erzeugen und dementsprechend werden die Schwingungsbereiche 13a bis 13e mit entsprechenden tiefen Frequenzen schwingen. Die Schwingung der Membran, die durch das Signal in den Leitern 16 angeregt wird, entsteht in den Kantenabschnitten 13.1 ebenso wie in den mittleren Abschnitten der Bereiche 13a bis 13e. Da jedoch die wirkliche Bewe-

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gung der Kantenabschnitte 13.1 der Membran gering ist, ist kein beachtlicher Ton vorh nden, der durch die Schwingung der Kantenabschnitte 13.1 unter Einfluß der tiefen Frequenzschwingungen erzeugt wird. Die Tatsache, daß der Kantenab> schnitt 13.1 ein Abschnitt jedes angrenzenden Schwingungsbereiches 13a bis 13e der Membran ist und daß dieser frei mit diesen Abschnitten schwingen kann, ist äußerst wichtig zur Definition der Grundrresonanzfrequenz für jeden bestimmten Schwingungsabschnitt 13a bis 13e. Der wirksame Membranberreich zur Erzeugung der Grundresonanzfrequenz für jeden der bestimmten Schwingungsbereiche 13a bis 13e ist etwas größer, da der Kantenabschnitt 13.1. eingeschlossen ist, wodurch die Grmndresonanzfrequenzen der Bereiche so niedrig wie möglich sind.

Die Leiter 16.1, die an den schmalen Kantenabschnitten 13.1 entlang verlaufen, werden normalerweise hohe hörbare Frequenzsignale empfangen, um so entsprechende hohe hörbare Frequenztöne zu erzeugen. Dieser Kantenbereich des elektromagnetischen Wandlers einschließlich der schmalen Kantenabschnitte 13.1 der Membran wird als Hochtonbereich oder als Hochtonlautsprecher bezeichnet. Wie es zur Erzeugung eines beträchtlichen Tonsignals für diesen Hochtonbereich erforderlich ist, so sind die Polflächen der magnetischen Streifen 15.1 dicht an der Membran angeordnet. Der ungefähre Abstand zwischen der Membran und den Polflächen der magnetischen Streifen 15.1 liegt bei ungefähr 0,5 Millimeter.

Bei einem Beispiel kann der Summenwert des Widerstandes der Leiter 16 ungefähr 12 Ohm betragen und das gleiche gilt für die Leiter 16.1 mit ebenfalls einem Summenwiderstand von 12 Ohm. Eine Sperrspule 21 ist in Reihe mit den Leitern 16 geschaltet, um die hohen hörbaren Frequenzsignale von diesen Leitern 16 fernzuhalten, wodurch jede beträchtliche Erzeugung von Hochtönen verhindert wird, bei welchen Tönen es sich um stark gerichtete Töne handeln würde. Die Sperrspule 21 kann einen Widerstand von 398 Mikrohenry haben. Bei einem typischen Beispiel ³WJrAj⁶J λ'^λΡΒ¹^ 4^ nebeneinander verlau-

fend auf der Membran angeordnet, wobei der normale Abstand so gewählt ist, daß ungefähr vier Leiter auf 25 Millimeter fallen. Die Hochtonleiter 16.1 sind ebenfalls gleich weit voneinander entfernt angeordnet, wobei ungefähr 8 Leiter auf 25 Millimeter fallen. Die wirksame Breite des langen streifenförmigen Hochtonbereiches liegt zwischen 12 und 25 Millimeter, wobei die Breite der Membran an dem die Leiter 16 vorgesehen sind ungefähr 180 Millimeter ist. Die starren Teilungsstreifen 20 sind ungefähr l80 Millimeter lang. Bei den Leitern, die wie in Fig. 6 dargestellt angeschlossen sind und mit dem Ausgang eines Verstärkers bei 22 verbunden sind, werden die hohen hörbaren Frequenzsignale wirksam von den Niedertonsignalleitern 16 der Membran ferngehalten, so daß der Verstärker, wenn er ein elektronenstabilisierter ("Solid State"-) Verstärker ist, seine maximale Leistung in den Leiter 16 mit niedriger Impedanz abgeben wird.

Wohingegen jeder Membranbereich 13ä, 13e einen angrenzenden Kantenabschnitt 13.1 als einen eigenen Teil zur Festlegung der Grundresonanzfrequenz aufweist und durch tiefe Frequenzsignale erregt wird, die auf die Leiter 16.1 übertragen werden, wirken die Kantenabschnitte 13»1 getrennt als Hochtonabschnitte für unabhängig und getrennt erzeugte hörbare Frequenztöne im Hochtonbereich.

Bei einer anderen Form können die Leiter 16 aus zweiundzwanziger Ku]Sferdraht bestehen, die im Abstand von 7,7 Millimeter voneinander verlaufen, wobei die Leiter 16.1 aus zweiunddreißiger Aluminiumdraht bestehen können, die im Abstand von 5»3 Millimeter nebeneinander verlaufen. Die Magnetstreifen 15 können 2,2 Millimeter dick und 6,6, Millimeter stark sein, sowie einen minimalen Abstand von 1,0 Millimeter von der einhalb Mil messenden Membran aufweisen. Die Magnetstreifen 15.1 können 2,5 Millimeter dick und 3,8 Millimeter breit sein sowie einen Abstand von 0,5 Millimeter von der Membran aufweisen. Die Streifen 20 weisen eine Dicke zwischen 0,5

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und 1,0 Millimeter auf, und die Distanzscheiben halten einen minimalen Kantenabstand in jedem BeEeich 13a bis 13e aufrecht, wobei die Mitten jedes Bereiches die Magneten 15 bis zu 2,5 Millimeter von der Membran entfernt halten und zwar durch die von der Membran weggerichtete konkave Wölbung der aus Metall bestehenden Plattenarmatur 14.

Die niedrigen oder Baßfrequenztöne werden deshalb von jedem der getrennten Schwingungsabschnitte 13a, 13e nach vorwärts und nach rückwärts und unter sämtlichen verschiedenen Winkeln von einer zur anderen Seite ausgehen. Die Hochfrequenztöne im hörbaren Bereich werden durch die Hochtonstreifen oder Kantenabschnitten13.1 erzeugt und bedingt durch die schmale Ausbildung dieser Streifen werden diese Töne mit hohen Frequenzen horizontal nach außen im wesentlichen in alle Richtungen., sowohl nach vorne als-auch nach hinten austreten.

Obwohl die Leiter 16 und 16.1 beträchtliche Ströme leiten können,- muß der Erwerbung Beachtung geschenkt werdeng,da die Leiter verhältnismäßig weit über die Membran mit der Wirkung verteilt sind, daß die entsprechenden Wärmemengen ohne Beschädigung der Bauteile abgeleitet werden müssen.

Bei der Schaltung, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, sind die verschiedenen Leiter 16 und 16.1 in klassischer Weise mit einem Widerstand von je 6 Ohm konstruiert. Die Sperrspule 21 ist in Reihe mit den Leitern 16 für die Signale im Tieftonbereich verbunden, und ein Kondensator 22 von ungefähr 10 Mikropharat ist in Reihe mit dem Hochtonleiter 16.1 geschaltet. Bei dieser Anordnung handelt es sich um eine Herkömmliche L-C Schaltung. Zusätzlich zu der Sperrung der Hochfrequenzsignale von dem Leiter 16 erfolgt außerdem eine Sperrung der niedrigen oder Tieftonsignale von dem Hochtonabschnitt oder den Leiter 16.1. Der Widerstand ist bei jeder Frequenz der gleiche. Es können außerdem größere Verstärker eingesetzt werden, ohne daß maximale -Leistung auf den Frequenzbereich für die niedrigen Frequenzen übertragen

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wird. Hierdurch wird ein genauerer Ton erzeugt.

Die Form des elektromagnetischen Wandlers 10.1, der in Fig. 8 dargestellt ist, entspricht im wesentlichen derjenigen der Fig. 1 bis 5j wobei jedoch die magnetischen Streifen 15.1' unterhalb der schmalen Kantenabschnitte oder der Hochtonabschnitte 13.1 bei dieser Konstruktion dünner sind und von einer akustisch durchlässigen Abstandsplatte 25 abgestützt werden, die ein Teil der magnetischen Armatur bildet. Die Abstandsplatte 25 ist ausserdem aus Eisenmetall vorzugsweise aus Weicheisen hergestellt, so daß sie einen Weg niedriger Reluktanz für das magnetische Feld bildet und zwar zusammen mit den magnetischen Streifen 15.1' der Armaturplatte 14.

Der elektromagentische Wandler 10.2, der in den Fig. 9 bis 11 dargestellt ist, entspricht ebenfalls im wesentlichen demjenigen nach den Fig. 1 bis 5. Bei dieser Ausführungsform ist die Membran 13 gleichmäßig in eine Anzahl von getrennten Schwingungsbereichen unterteilt, von denen jeder eine unterschiedliche Grundresonanzfrequenz aufweist. Die getrennten Schwinguagsbereiche sind in der Fig. 9 mit 13d und 13e bezeichnet. Natürlich sind weitere, voneinander getrennte Schwingungsbereiche mit verschiedenen Grundresonanzfrequenzen vorhanden, wie in Verbindung mit Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform überqueren die Leiter 16 für die Signale, die die Tiefenfrequenzen erzeugen den mittleren Abschnitt jedes der getrennten Schwingungsbereiche der Membran, und ähnliche wie es in Verbindung mit der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5 der Fall war, verlaufen die Leiter 16.1 für die die hohen Töne erzeugenden Signale über die gesamte Länge der schmalen Kantenabschnitte oder der Hochtonstreifen 13.1» um entsprechende Töne mit hoher Frequenz zu erzeugen .

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Bei der Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den Fig. 9 bis 11 dargestellt ist, bleibt ein zusätzlicher Kantenabschnitt 13.2 der Membran frei von Teilungsstreifen 20, von denen beiden Enden einen Abstand von den angrenzenden Rahmenteilen und den Kanten der Membran aufweist. Wie es jedoch auch für die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5 zutrifft, verlaufen die Streifen 20 vollständig über die Membran zu den einander gegenüberliegenden Seiten des Rahmens, um verschiedene Magnetkräfte für die Membranzvjischenräume zu erzeugen. Die langgestreckten und schmalen Membranabschnitte 13.2 tragen zusätzliche Leiter 16.2 zur Aufnahme von Frequenzsignalen im mittleren hörbaren Bereich und zur Erzeugung iron Schwingungen in diesem Bereich 13.2 in Übereinstimmung mit diesen Frequenzen. Wie es beim Betrachten der Fig. deutlich wird, ist zusätzlich zu der Sperrspule 21, die die mittleren Frequenzen und die hohen Frequenzen von dem Leiter 16.1 fernhält, eine zusätzliche Sperrspule 21.1 in Reihe mit dem Leiter 16.2 für die mittleren Frequenzsignale geschaltet, um sämtliche Signale für hohe Frequenzen von diesen Leitern 16.2 fernzuhalten. Obwohl der Widerstand für die Hochtonsignale bei 12 Ohm bleibt, kann der Widerstand des elektromagnetischen Wandlers für Signale im Bereich von 2kHz bei ungefähr 6 Ohm liegen, während der Widerstand für Signale im Bereich von 20 Hz bei ungefähr 4 Ohm liegt. Natürlich wird hierdurch in vorteilhafter Weise eine Ausgleichswirkung zur Erzeugung gut ausgeglichener Töne erzeugt. Die Schaltung für dieses 3-Wegesystem ist eine herkömmliche L-C Schaltung.

Unter bestimmten Umständen ist es wünschenswert zwei oder mehrere Leiter 16' nebeneinander anzuordnen, wie es in Fig. 12 veranschaulicht ist und zwar über bestimmte Abschnitte der Membran zur Erhöhung der Zusammenarbeit zwischen dem Strom und dem magnetischen Feld zur Schwingung des Leiters und zur Erreichung der erwünschten Auslenkung.

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Beim Betrachten der Pig. 10 wird deutlich, daß die magnetischen Streifen 15.2 angrenzend an den Kantenabschnitt 13.2 der Membran etwas höher sitzt als die Streifen 15 unterhalb der Leiter 16 und etwas niedriger als die magnetischen Streifen 15.1 unterhalb der Kantenabschnitte 13.1 der Membran. Dieser Abstand zwischen den magnetischen Streifen I5.2 und der Membran erlaubt eine zusätzliche Auslenkung der Membran zur Erzeugung von Signalen im mittleren Frequenzbereich, wie es für derartige Signale wünschenswert ist.

In den Pig 13, 14 und 15 sind verschiedene Arten zur Erzeugung des unterschiedlichen Abstandes zwischen der Membran und der Fläche des Magneten in dem Rücken veranschaulicht. In Fig. 13 ist die Armatur 14.1 ebenso wie die Magneten und die darauf befindlichen Streifen gewölbt ausgebildet, so daß die Kantenabschnitte des Rückens einschließlich des Magneten dichter an der Membran liegen als der mittlere Abschnitt. In Fig. 14 wird die gleiche Armatur Ik wie in den Fig. 1 bis 5 verwendet, aber die Flächen der Magneten oder Streifen 15' auf der Armatur sind zur Bildung einer konkaven Krümmung unterschiedlich ausgebildet, um verschiedene Abstände über die Breite des elektromagnetischen Wandlers sicherzustellen.

Bei der Ausführungsform des in Fig. 15 dargestellten elektromagnetischen Wandlers wird ein akustisch durchlässiges Abstandsteil unterhalb der Magneten an den Kantenabschnitten verwendet und zwar sowohl unter dem Hochtonabschnitt als unter dem Abschnitt für die mittleren Frequenzen.

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Claims

AB

Patentansprüche

Elektromagnetischer Wandler mit einem steifen und akustisch durchlässigen Rücken mit breiter und im wesentlichen flacher Form und einer Magneteinrichtung zur Erzeugung eines magnetischem! Feldes angrenzend an den Rücken, wobei eine tonerzeugende flexible Membran an dem Rücken und diesem gegenüber befestigt ist und einen Schwingungsbereich definiert, dessen Kanten in bezug auf den Rücken nicht schwingen und der einen mittleren Abschnitt mit Leitern für einen Strom zur Erzeugung von Signalen im tiefen Frequenzbereich aufweist, um entsprechende Signale im Bereich der tiefen hörbaren Frequenzen zur Schwingungserregung des gesamten Schwingungsbereiches zu empfangen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsbereich (13a bis 13e) einen langgestreckten und schmalen Streifenabschnitt (13.1, 13.2) mit Leitern (16.1, 16.2) für einen hochfrequenten Strom aufweist, und zwar zur Aufnahme von Signalen im Bereich hoher hörbarer Frequenzen um diesen schmalen Streifenabschnitt der Membran (13) in Schwingungen zu versetzen, während dieser bereits Schwingungen bedingt durch die Signale niedriger Frequenz des breiten Abschnittes der Membran ausführt.

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-Ki-13
2. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung (15.1) des Rückens im wesentlichen gleich weit von der Membran (13) angrenzend an den langgestreckten und schmalen Streifenabschnitt (13.1, 13.2) aufweist und darüberhinaus merklich dichter in Bezug auf die Membran(13) angrenzend an den langgestreckten Streifenabschnitt angeordnet ist, als es für die magnetische Einrichtung (15) im mittleren Teil des Schwingungsbereiches der Fall ist.
3. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung langgestreckte Zonen (15» 15.D zur Bildung magnetischer Polflächen angrenzend an die Polflächen entgegengesetzter Polarität definiert, um eine Anzahl von langgestreckten magnetischen Feldern neben der magnetischen Einrichtung zu erzeugen, daß die langgestreckten und schmalen Streifenabschnitte (13.1, 13.2) des Schwingungsbereiches an den langgestreckten Zonen der magnetischen Einrichtung entlangverlaufen, um die Signale im hohen hörbaren Frequenzbereich zur Schwingungserregung der schmalen Kantenabschnitte der Membran zu empfangen und daß die Leiter (15.1) an den langgestreckten schmalen Streifenabschnitten (13.1) einen Abstand voneinander aufweisen, der merklich geringer ist als der Abstand zwischen den Leitern (15.1) im mittleren Abschnitt des Schwingungsbereiches, wobei die langgestreckten Zonen und die magnetischen Polflächen der magnetischen Einrichtung von den angrenzenden Zonen und Flächen eine Abstand aufweisen, der in Übereinstimmung mit dem Abstand zwischen den angrenzenden Leitern an der Membran steht.

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4. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen der magnetischen Einrichtung (15.1)gleich weit von der Membran (13) angrenzend an die langgestreckten und schmalen Abschnitte (13.1* 13.2) des Schwingungsbereiches liegen und daß diese darüber hinaus merklich dichter im Verhältnis zu der Membran und den darauf befindlichen Leitern angrenzend an die langgestreckten und schmalen Streifenabschnitte (13.1) des Bereiches angeordnet sind als angrenzend an die Leiter (16) des mittleren Abschnittes des Schwingungsbereiches.
5. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung eine plattenförmige Armatur (14) aus magnetischem Material aufweist und daß eine ein elektromagnetisches Feld erzeugende Einrichtung an der Armatur angrenzend an den mittleren Abschnitt und entlang dem schmalen Streifenabschnitt des Schwingungsbereiches vorgesehen ist.
6. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,daß die das elektromagnetische Feld erzeugende Einrichtung dünne flexible Magneten (15, 15.1) aufweist die magnetisch mit der Armatur (1*0 verbunden sind und im unterschiedlichen Abstand zu der Membran (13) angrenzend an den Streifenabschnitt (13.1) und den mittleren Abschnitt des Schwingungsbereiches angeordnet sind.
7. Elektromagnetische Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung (15.') eine im wesentlichen konkav geformte Oberfläche der Membran gegenüberliegend aufweist und einen merklich geringeren Abstand zu dem langgestreckten und schmalen Kantenabschnitt des Schwingungsbereiches hat als zu dem mittleren Abschnitt des Schwingungsbereiches der Membran.

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8. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (13, 13.1) dauerhaft über ihre normale Größe, aber innerhalb ihres Elastizitätsber reiches gestreckt ist.
9. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran ein Paar aneinander angrenzender Schwingungsbereiche (13a, 13b) dem Rücken gegenüberliegend aufweist, von denen jeder eine mittleren Abschnitt mit Leitern (16) zur Aufnahme der Signale zur Schwingungserregung der Membran im tiefen hörbaren Frequenzbereich hat, und daß Teilungsstreifen (20) zwischen den aneinander angrenzenden Schwingungsbereichen vorgesehen sind, die die Membran (13) halten und an einer
Schwingung an den Kanten der Sbhwingungsbereiche hindern, wobei die Membran einen langgestreckten und schmalen
Streifenabschnitt (13.1) aufweist, der in beide Schwingungsbereiche (13a, 13b) verläuft und der zusätzliche
Leiter (16.1, 16.2) zur Aufnahme von Signalen im hohen
hörbaren Frequenzbereich trägt, um den schmalen, einen
Teil der aneinander angrenzenden und diese miteinander
verbindenden Schwingungsbereiche(13a, 13b) bildenden Kantenbereich (13.1) der Membran in-Schwingungen zu versetzen.
10. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Paar aneinander angrenzender
Schwingungsbereiche (13a, 13b) der Membran verschiedene Grundresonanzfrequenzen aufweist, die sich merklich voneinander unterscheiden.

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11. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (16.1, 16.2) des Hochtonbereiches über die gesamte Länge des schmalen Streifenahschnittes und in beide aneinander angrenzende Schwingungsbereiche der Membran verlaufen.
12. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (16.1, 16.2) der schmalen Streifenabschnitte in Längsrichtung und im wesentlichen über die gesamte Länge der Membran und der Kanten derselben verlaufen.
13. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsstreifen (20) ein Ende (2Oa) im Abstand zu einer Kante der Membran aufweisen, wobei dieses eine Ende.neben dem schmalen Streifenabschnitt (13.1) angeordnet ist.
14. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung (15.1) des Rückens merklich dichter zu der Membran angrenzend an den langgestreckten schmalen Kantenabschnitt (13.1) als zu dem mittleren Abschnitt angeordnet ist.
15. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (16, 16.1, 16.2) voneinander ohne Überlappung öder Überschneidung getrennt sind.
16. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 9_S dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (Ιδ,ί'ί 16.2) in dem schmalen Streifenabschnitt einen Abstand voneinander haben, der merklich geringer ist als der Abstand zwischen den aneinander angrenzenden Leitern (16) im mittleren Abschnitt des Schwingungsbereiches und daß die langgestreckten Zonen und die magnetischen Polflächen der magnetischen Einrichtung (15, 15.1) von den angrenzenden Zonen und Flächen in^:. Übereinstimmung mit diesem Abstand zwischen den Leitern auf der Membran angeordnet sind.

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17. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen der magnetischen Einrichtung (15,15.1) wesentlich dichter zu der Membran (13.1) und den darauf befindlichen Leitern (16.1, 16.2) im Bereich des langgestreckten Hochtonabschnittes angeordnet sind als angrenzend an die Leiter (16) an dem mittleren Abschnitt der Membran.
18. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung eine plattenförmige Armatur (1*0 aus magnetischem Material und eine ein elektromagnetisches Feld erzeugende Einrichtung (15, 15.1) an der Armatur angrenzend an den Tiefton-und angrenzend an den Hochtonabschnitt aufweist.
19. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrspule (21) vorgesehen ist, die in Reihe mit den Stromleitern (16) geschältet ist, um Signale hoher hörbarer Frequenz von diesen Fernzuhalten.
20. Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der Teilungsstreifen (20)" entsprechende Abstände von den einander gegenüberliegenden Kanten der Membran (135)aufweisen und daß die Membran': langgestreckte Kantenabschnitte (13.1, 13.2) an beiden Kanten der Membran (13) hat die über die benachbarten Enden der Teilungsstreifen sowie in beide Schwingungsbereiche verlaufen und die Leiter zur Aufnahme von Signalen im mittleren hörbaren Frequenzbereich tragen, um entsprechende Schwingung auf die Membran zu übertragen.

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