DE2528482A1

DE2528482A1 - Elektroakustischer wandler

Info

Publication number: DE2528482A1
Application number: DE19752528482
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Canton Elektronik & Co GmbH
Current assignee: Canton Elektronik & Co GmbH
Priority date: 1975-06-26
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1977-01-13

Description

Elektroakustischer Wandler Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler zur Erzeugung von Luftschallschwingungen mittels einer Membrane, welcher Schwingungen erzeugende Mittel zugeordnet sind, die aus einer Schwingspule und einem Permanentmagneten bestehen.
Es sind dynamische Lautsprecher mit Konusmembranen bekannt, zu deren Erregung eine zwischen Pol kern und Polplatte angeordnete Schwingspule dient. Stärke des Magnetflusses, Masse und Steifigkeit der Membrane bestimmen im wesentlichen Güte und Wirkungsgrad des Lautsprechers. Zur Verbesserung der Schallabstrahlung sind beispielsweise in der US-PS 3 424 873 verschiedene Maßnahmen hinsichtlich Größe, Winkel und Beschaffenheit der strahlenden Fläche und der von dieser abgestrahlten Wellenform beschrieben. Trotz sorgfältiger Abstimmung der einzelnen Maßnahmen und die Vorsehung zusätzlicher dämpfungs- und schallabsorbierender Glieder schwingt die strahlende Fläche komphas als Teil eines starren Körpers lediglich in einer Richtung, wodurch nur ein geringer Bruchteil des erzeugten Schallflusses zur Ausstrahlung in die Ferne abgezweigt wird und zwar umso weniger, je größer die Wellenlänge und je tiefer die Frequenz ist. (Strahler erster Ordnung) Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Strahler nullter Ordnung zu schaffen, welcher eine Kugelwelle abstrahlt und bei welchem die Energie der erzeugten Wellenformen in einem sehr kleinen Bereich unterhalb der Oberfläche der strahlenden Fläche zentriert ist.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Membrane zwischen zwei Erregerquellen angeordnet ist, deren Impulse der Membrane Biege-, Oberflächen-und Dehnwellen erteilen, die gleichphasig entgegengesetzt zueinander verlaufen.
Dadurch wird ein elektrodynamischer Wandler erhalten, dessen von der Membrane erzeugten Luftschallschwingungen mit Kugel charakteristik kohärent abgestrahlt werden (Kugelstrahler nullter Ordnung).
Vorteilhaft sind die Erregerquellen der Membrane auf einem gemeinsamen Rahmen mit Abstand voneinander angeordnet und nehmen zwischen sich die Membrane schwingbeweglich auf. Dabei erweist sich als baulich besonders einfach ein Aufbau, bei welchem ein Teil des Rahmens zugleich die Pol platten für den Magnetfluß des Permanentmagneten bildet. Die günstigsten Voraussetzungen für eine wirkungsvolle Schallabstrahlung ohne größere Leistungsverluste ergeben sich dann, wenn die Membrane aus einem rotationssymmetrischen Hohl körper besteht, dessen Grundform ein Doppelkegel mit dem größten Durchmesser in der Mitte zwischen den den Erregerquellen zugeordneten Endbereichen bildet. Es kann jedoch an dessen Stelle gegebenenfalls auch eine Membrane, bestehend aus einem gegeneinandergestellten Doppelkegel gewählt werden, dessen größte Einschnürung in der Mitte zwischen den den Erregerquellen zugeordneten Endbereichen liegt. Desweiteren erweist sich vorzüglich eine Membrane in Form einer Hohl kugel als besonders vorteilhaft. Die Membranen können in bekannter Weise aus ein- oder mehrschichtigem Werkstoff z.B. aus der Klasse der Polyamide, gegebenenfalls aus einer mit Dämpfungsmaterial beschichteten Alu-Legierung oder dergleichen bestehen.
In der Zeichnung, welche mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt, sind Figur 1 eine schaubildliche Darstellung eines elektrodynamischen Wandlers mit kugelförmiger Membrane gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt, Figur 2 eine schaubildliche Darstellung eines elektrodynamischen Wandlers gemäß der Erfindung mit doppel kegelförmiger Membrane, teilweise im Schnitt, und Figur 3 eine schaubildliche Darstellung eines weiteren elektrodynamischen Wandlers gemäß der Erfindung.
Der elektrodynamische Lautsprecher nach der Figur 1 besitzt einen Rahmen 1, welcher im wesentlichen durch die Polplatten 2, 2' zweier Erregerquellen 3, 3' für eine Membrane 4 gebildet werden. Die Polplatten 2, 2' sind mittels Stehbolzen 5 mit Abstand voneinander angeordnet und besitzen je einen Bügel 6, 6' zur Halterung eines Permanentmagneten 7, 7' mit den Polkernen 8, 8'. Die zwischen den Erregerquellen 3, 3' angeordnete Membrane 4 besteht aus einem rotationssymmetrischen Hohl körper von kugelförmiger Grundform, welchem in der Achse X-X Schwingbewegungen mittels einer Schwingspule 9, 9' erteilt werden. Die Schwingspule 9, 9' ist zwischen zylindrischen Endbereichen 10, 10' der Membrane 4 unter Vermittlung eines Luftspaltes 11 gegenüber den Pol platten 2, 2' angeordnet. Die zylindrischen Endbereiche 10, 10' der Membrane 4 sind gegenüber den Polplatten 2, 2' mittels einer Zentriermembran 12 gehalten.
Die Pol kerne 8, 8' beider Energiequellen 3, 3' ragen in die Endbereiche 10, 10' der Membrane 4 hinein. Die Membrane 4 besteht aus zwei Halbschalen 4' und 4" , die unter Vermittlung einer Sicke 13 zusammengefügt sind. Die Membrane kann jedoch auch aus einem einstückigen Hohl körper bestehen.
Bei Inbetriebnahme des elektrodynamischen Lautsprechers werden die Schwingspulen 9, 9' in bekannter Weise erregt, so daß im Rhytmus des Wechsel stromes den Membranhälften 4' und 4'' Schwingbewegungen erteilt werden. Die Erregerquellen 3, 3' sind derart ausgelegt, daß an der Oberfläche der Membrane Oberflächen-, Biege- und Dehnwellen erzeugt werden, welche mit gleicher Schwingungsphase einander entgegengerichtet sind. Dadurch wird eine Schallwelle mit kugelförmiger Charakteristik abgestrahlt, bei welcher sämtliche Bedingungen für einen Strahler nullter Ordnung erfüllt sind.
Die Figur 2 zeigt bei gleichem Grundaufbau des Rahmens 1 und der Erregerquellen 3, 3' eine Ausführung, bei welcher eine doppelkegelförmige Membrane 14 vorgesehen ist. Die Kegelhälften 14' und 14' sind mit dem größeren Durchmesser D in der Mitte zwischen den Erregerquellen 3, 3' angeordnet. Die Wandungen 15 der gleichfalls als rotationssymmetrischer Hohl körper ausgebauten Membran 14 bestehen aus einem Mehrschichtwerkstoff. Dabei hat sich, wie Versuche ergaben, die Verwendung von Kunststoffen aus der Klasse der Polyamide oder mit Kunststoff beschichtete Alu-Legierungen als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Schwingungsform der einander entgegengerichteten Wellenformen ist gestrichelt angedeutet.
Bei der Ausführung nach Figur 3 ist in dem Rahmen 1 als Membrane 16 ein rotationssymmetrischer Hohl körper vorgesehen, welcher aus einem gegeneinandergestellten Doppelkegel besteht, dessen größte Einschnürung E in der Mitte zwischen den Erregerquellen 3, 3' liegt.
Die Wirkungsweise der kegelförmigen Membranen nach den Figuren 2 und 3 entspricht hinsichtlich der Luftschallerzeugung dem in Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Anstelle rotationssymmetrischer Hohlkörper als Membrane können für geringere Ansprüche auch Bandmembranen verwendet werden. Ferner ist es möglich, zwischen den Erregerquellen eine Feder als Luftschallerzeuger vorzusehen.

Claims

Patentansprüche

t1J Elektroakustischer Wandler zur Erzeugung von Luftschallschwingungen mittels einer Membrane, welcher Schwingbewegungen erzeugende Mittel zugeordnet sind, die aus einer Schwingspule und einem Permanentmagneten bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (4, 14, 16) zwischen zwei Erregerquellen (3, 3') angeordnet ist, deren Impulse der Membrane Biege-, Oberflächen- und Dehnwellen erteilen, die gleichphasig entgegengesetzt zueinander verlaufen.
2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerquellen (3, 3') der Membrane (4, 14, 16) auf einem Rahmen (1) mit Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen sich die Membrane schwingbeweglich aufnehmen.
3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Rahmens (1) zur Aufnahme der Erregerquellen (3, 3') zugleich die Polplatten (2, 2') für den Magnetfluß des Permanentmagneten (7, 7') bildet.
4. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (14) aus einem rotationssymmetrischen Hohlkörper besteht, dessen Grundform ein Doppelkegel mit dem größten Durchmesser (D) in der Mitte zwischen den den Erregerquellen (3, 3') zugeordneten Endbereichen (10, 10') bildet.
5. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (16) aus einem rotationssymmetrischen Hohl körper besteht, dessen Grundform ein gegeneinandergestellter Doppelkegel bildet, dessen größte Einschnürung (E) in der Mitte zwischen den den Erregerquellen (3, 3') zugeordneten Endbereichen (10, 10') liegt.
6. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (4) aus einem rotationssymmetrischen Hohl körper in Form einer Kugel besteht, welche mit den den Erregerquellen (3, 3') zugeordneten zylindrischen Endbereichen (10, 10') versehen ist.
7. Elektroakustischer Wandler nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohl körper (4, 14) im Bereich seines größten Durchmessers (D) mit einer Versteifungssicke (13) versehen ist.
8. Elektroakustischer Wandler nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Membrane (4, 14, 16) in an sich bekannter Weise aus einem ein- oder mehrschichtigen Werkstoff z.B. aus der Klasse der Polyamide,gegebenenfalls aus einer mit Dämpfungsmaterial beschichteten Alu-Legierung oder dergleichen bestehen.