DE2605613A1 - Lautsprecher - Google Patents

Lautsprecher

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DE2605613A1
DE2605613A1 DE19762605613 DE2605613A DE2605613A1 DE 2605613 A1 DE2605613 A1 DE 2605613A1 DE 19762605613 DE19762605613 DE 19762605613 DE 2605613 A DE2605613 A DE 2605613A DE 2605613 A1 DE2605613 A1 DE 2605613A1
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Germany
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coil
voice coil
loudspeaker
heat
pole plate
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Pending
Application number
DE19762605613
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English (en)
Inventor
Peter Kenneth Wall
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Rank Organization Ltd
Original Assignee
Rank Organization Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02Details
    • H04R9/022Cooling arrangements

Description

  • "Lautsprecher" Die Erfindung betrifft Lautsprecher und insbesondere Lautsprecher mit einem ringförmigen Magneten, der eine Polplatte mit einem Loch aufweist, in dem ein Polkern angeordnet ist, so dass ein ringförmiger Luftspalt gebildet wird, in dem die Schwingspule beweglich angebracht ist.
  • Bei Lautsprechern dieser Art wird nur ein geringer Teil, etwa nur 1 7o oder weniger, der elektrischen Energie, mit der die Schwingspule beaufschlagt wird, in Schallenergie umgesetzt und an einen mit der Schwingspule verbundenen Konus weitergegeben. Der grössere Teil der Energie wird in der Schwingspule in Wärme umgesetzt und geht verloren. Auf Grund der Wärmeverluste in der Schwingspule steigt die Temperatur derselben an, wodurch der Schwingspule wiederum nur Energie im begrenzten Masse zugeführt werden kann, da aus Sicherheitsgründen keine höheren Schwingspulentemperaturen als 1500 C bis 2000 a zugelassen werden sollten. Die Schwingspule sollte wegen des hohen Temperaturkoeffizienten vom Widerstand des für die Schwingspule normalerweise verwendeten Kupferdraht es nicht über die genannten Temperaturwerte hinaus aufgeheizt werden.
  • Beispielsweise führt eine Temperaturerhöhung der Kupferschwingspule um 1500 C zu einer 60°%Oigen Erhöhung des Widerstandes und zu einer Verminderung der Lautsprecherempfindlichkeit um 2dB.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher zu schaffen, bei dem die Temperatur der Schwingspule durch eine bessere Abführung der Wärme von der Schwingspule bei gleicher Lautsprechereingangsleistung geringer ist. Dadurch fallen die Lautsprecher bei sehr hohen Eingangsleistungen weniger häufig aus und es können hohe Eingangsleistungen an den Lautsprecher angelegt werden, ohne dass dadurch die Sicherheitsgrenzen für den Lautsprecherbetrieb überschritten werden.
  • Die Betriebstemperatur einer Lautsprecher-Schwingspule hängt von den Energieverlusten in der Spule und davon ab, wie gut die in der Spule erzeugte Wärme abgeführt werden kann. Der grösste Teil der in der Schwingspule erzeugten Wärme wird über die schmalen, ringförmigen Luftspalte zwischen der Spule und der Polplatte sowie dem Polkern des Magnetaufbaus abgeführt und an die umgebende Luft abgegeben. Das Mass für die Ableitung der Wärme von der Spule hängt entscheidend von der Breite des Luftspalts ab, in dem die Schwingspule angeordnet ist: Verkleinert man den Luftspalt um die Hälfte, dann ist die Temperaturdifferenz zwischen Spule und Nagnetanordnung ebenfalls etwa nur halb so gross. Gemäss der vorliegenden r;rfindung wird die Wärmeübertragung zwischen Schwingspule und Nagnetanordnung dadurch verbessert, dass die für die Wärmeübertragung wirksamen Flächen, zwischen denen die Wärmeübertragung im Luftspalt stattfindet, vergrössert wird.
  • Die-gestellte Aufgabe wird erfindungsgemässe dadurch gelöst, dass zur Ableitung der während des Lautsprecherbetriebs in der Schwingspule erzeugten Wärme an der Polplatte wenigstens ein nicht magnetisches, wärmeleitendes Ansatzstück angebracht ist, das etwa die gleiche Dicke wie die Polplatte aufweist. Vorzugsweise weist die Polplatte eine geringere Dicke auf als die Länge der Schwingspule.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen sind weiterhin in den Unteransprüchen angegeben.
  • Insbesondere bei Basslautsprechern ist die Schwingspule häufig länger als die Dicke der Polplatte, damit eine volle Auslenkung des mit der Schwingspule verbundenen Konuses möglich ist.
  • Die für die Wärmeübertragung wirksamen Flächen, zwischen denen die Wärmeübertragung von der Schwingspule über den ringförmigen Luftspalt stattfindet, werden durch mindestens ein nicht magnetisches Ansatzstück vergrössert, ohne dass dadurch die magnetischen Eigenschaften des BuStspaltes verändert werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Aufbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern mit einem nicht magnetischen, wärmeleitenden Ansatzstück versehen ist, das zusammen mit dem Ansatzstück der Polplatte den ringförmigen Luftspalt verlängert, derart, dass die Gesamtlänge des Luftspaltes wenigstens gleich der und vorzugsweise grösser als die Länge der Schwingspule ist, so dass der Koeffizient der Wärmeübertragung zwischen der Schwingspule und dem Magneten vergrössert wird.
  • Wie bereits erwähnt, kann die Polplatte auf beiden Seiten mit Ansatzstücken versehen sein. Darüberhinaus kann der die Schwingspule tragende, rohrförmige Spulenkörper eine nicht magnetische, wärmeleitende Verlängerung aufweisen, durch die ein guter Wärmekontakt mit der Schwingspule entsteht, in dem die für die Wärmeübetragung wirksame Flächen, zwischen denen die Wärme über den ringförmigen Luftspalt hinweg übertragen wird, vergrössert wird. Der Spulenkörper und die Verlängerung des Spulenkörpers können in Längsrichtung verlaufende Schlitze aufweisen, die verhindern, dass der Spulenkörper und die Verlängerung eine Kurzschlusschleife für das Magnetfeld bildet, in dem der Spulenkörper angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Verlängerung des Spulenkörpers dicker ausgebildet als der Spulenkörper selbst, so dass der Spulenkörper und die Schwingspule dieselbe Gesamtdicke wie die Verlängerung des Spulenkörpers besitzen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemässen Lautsprechers in schematischer Darstellung, und Fig. 2 ein Diagramm, in dem die thermischen Eigenschaften und Kennlinien eines erfindungsgemässen Lautsprechers und eines herkömmlichen Lautsprechers zum Vergleich aufgetragen sind.
  • Der in Fig. 1 teilweise dargestellte Lautsprecher weist einen ringförmigen Permanentmagneten 1, beispielsweise aus Bariumferrit auf. An den gegenüberliegenden Polseiten dieses Magnetes sind jeweils eine Grundplatte 2 und eine Polplatte 3 aus Stahl befestigt. In der Mitte der Polplatte 3 befindet sich eine kreisförmige Öffnung, innerhalb der ein ebenfalls aus Stahl bestehender Polkern 4 angeordnet und an der Grundplatte 2 so befestigt ist, dass sich der magnetische Kreis durch den radial verlaufenden Magnetfluss in einem ringförmigen Luftspalt 5 zwischen der Polplatte 3 und dem Polkern 4 schliesst.
  • Ein nicht magnetischer Spulenkörper 7, der koaxial innerhalb des ringförmigen Luftspaltes 5 angeordnet ist, trägt eine Schwingspule 6 aus Kupf er- oder Aluminiumdraht und steht mit ihr in gutem Wärmekontakt. Der Spulenkörper 7 ist ein guter Wärmeleiter und beispielsweise aus Aluminium hergestellt und besitzt in Langsrichtung verlaufende Schlitze, die verhindern, dass der Spulenkörper 7 in dem restlichen Magnetfeld, in dem er angeordnet ist, eine Kurzschlusschleife bildet. Der Spulenkörper 7 ist im Luftspalt in axialer Richtung frei beweglich und mit einem Konus 8 verbunden, von dem nur ein '2eil in der Zeichnung dargestellt ist. Die Schwingspule 6 wird von elektrischen Signalen, die über (nicht dargestellte) Leitungen angelegt werden, angetrieben, wodurch die Spule im Luft spalt 5 eine axiale Auslenkung erfährt, die ihrerseits den Konus 8 in Bewegung setzt und Schall erzeugt.
  • Um sicherzustellen, dass sich ein Teil der Spule 6 bei allen zugelassenen Auslenkungen des Konus 8 noch innerhalb des Luftspalts 5 befindet, ist die Spule 6 länger ausgebildet als die Dicke der sie umgebenden Polplatte 3. Bei herkömmlichen Lautsprechern wird dadurch der Flächenbereich begrenzt, zwischen dem Wärme im Luftspalt 5 übertragen werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung verbessert die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung im Luftspalt 5 dadurch, dass die Fläche des den Luftspalt 5 umgebenden, wärmeleitenden Metalls vergrössert wird, ohne dass dadurch die Form und Ausbildung des Magnetfelds im Spalt verändert wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind daher an den gegenüberliegenden Stirnseiten der Polplatte 3 Ansatzstücke 9 und 10 aus nicht magnetischem und wärmeleitendem Metall - bei diesem Ausführungsbeispiel aus Aluminium - angebracht, die den ringförmigen Luftspalt 5 begrenzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Ansatzstücke 9, 10 å jeweils die gleiche Dicke wie die Polplatte 3 auf. Bei einem Lautsprecher, dessen Polplatte 3 eine Dicke von 6,35 mm aufweist, können die Ansatzstücke 9, 10 beispielsweise 6 mm dick sein.
  • Um die den Luftspalt 5 begrenzenden, wärmeleitenden Flächen noch weiter zu vergrössern, ist auch das Polstück 4 mit einem Ansatzstück 11 aus nicht magnetischem Metall, z. B. aus Aluminium, versehen. Darüberhinaus kann der die Schwingspule 6 halternde Spulenkörper 7 einen in axialer Richtung verlaufenden Vorsprung 12 aus Aluminium oder einem anderen nicht magnetischen, wärmeleitenden Material aufweisen. Der Vorsprung 12 des Spulenkörpers 7 ist dicker als der Spulenkörper 7 selbst, so dass der Spulenkörper 7 und die Schwingspule 6 zusammen im wesentlichen die gleiche Dicke wie der genannte Vorsprung besitzen. Die Länge des Schwingspulenkörpers 7 und die Dicke des Polplatten-Ansatzstückes 9 sind so gewählt, dass sich der Konus 8 ausreichend gut bewegen kann und das Ansatzstück 9 nicht berührt.
  • Die Gesamtdicke der Polplatten-Anordnung, die aus der klplatte 3 und den Polplatten-Ansatzstücken 9 und 10 besteht, ist grösser als die Länge der Schwingspule 6 in Achsenrichtung.
  • Auf Grund der dadurch erzielten besseren Wärmeübertragung im Luftspalt 5 wird verhindert, dass sich die Spule 6 und insbesondere die Wicklungsenden der Spule 6 übermässig erhitzen, was in einem Lautsprecher mit herkömmlichem Aufbau, bei dem die Spulenenden aus der Polplatte 3 herausragen, der Ball wäre.
  • In Fig. 2 ist die über die Schwingspule 6 genittelte Temperatur der Schwingspule 6 über der elektrischen Eingangsleistung aufgetragen, nachdem sich die Temperaturverhältnisse stabilisiert haben. Die Zeitkonstante der Temperaturänderung, d. h.
  • die Zeit, in der sich ein Temperaturgleichgewicht in der Schwingspule ausbildet, liegt zwischen 2 und 20 Sekunden, wogegen diese Zeitkonstante für die Magnetanordnung 1 Stunde oder grösser ist. Um eine gewisse Temperaturstabilität zu erreichen, wurden die Temperaturmessungen daher erst nach Ablauf einer Stunde durchgeführt und die Punkte dann eingetragen.
  • Aus den Diagramm lässt sich entnehmen, dass sich beim herkömmlichen Lautsprecher mit zunehmender Eingangsleistung die Spulentemperatur stärker erhöht (Kurve A) als bei dem hier beschriebenen Lautsprecher mit den Polplatten-Ansatzstücken 9 und 10 (vgl. Kurve B). Die Spulentemperatur nimmt bei einem Lautsprecher noch weniger zu (vgl. die Kurve C),der sowohl die Ansatzstücke 9 und 10, als auch das Polkern-Ansatzstück 11 aufweist.
  • Die Temperatur des Magnetaufbaus des Lautsprechers wächst mit zunehmender Eingangsleistung linear an, jedoch in viel geringerem Masse als die Temperatur der Schwingspulen, da die Oberfläche des Magnetaufbaus wesentlich grösser als die Oberfläche der Schwingspule ist. Der Nagnetaufbau gibt Wärme durch Wärmeleitung und Konvektion an die ihn umgebende Luft ab.
  • Bei dem erfindungsgemässen Lautsprecher lässt sich die Temperatur der Lautsprecher-Schwingspule bei gleicher Eingangsleistung um 35 bis 45 % niedriger halten.

Claims (5)

  1. Schutsanspruche
    r ö Lautsprecher mit einem ringförmigen Magneten, der eine Polplatte mit einem Loch aufweist, in dem ein Polkern angeordnet ist, so dass ein ringförmiger Luftspalt gebildet wird, in dem die Schwingspule beweglich angebracht ist, d a d u r c h g e k e n n z e i ch n e t dass zur Ableitung der wahrend des Lautsprecherbetriebs in der Schwingspule (6) erzeugten Wärme an der Polplatte (3) wenigstens ein nicht magnetisches, wärmeleitendes Ansatzstück (9, 10) angebracht ist, das etwa die gleiche Dicke wie die Polplatte (3) aufweist.
  2. 2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (4) mit einem nicht magnetischen, wärmeleitenden Ansatzstück (11) versehen ist, das zusammen mit dem Ansatzstück (7) der Polplatte (3) den ringförmigen Luftspalt (5) verlängert, derart dass die Gesamtlänge des Luftspaltes (5) wenigstens gleich der und vorzugsweise grösser als die Länge der Schwingspule (6) ist, so dass der Koeffizient der Wärmeübertragung zwischen der Schwingspule (6) und dem Magneten vergrössert wird.
  3. 3. Lautsprecher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Seiten der Polplatte (3) jeweils ein Ansatzstück (9, 10) aus nicht magnetischem, wärmeleitendem Material vorgesehen ist.
  4. 4. Lautsprecher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der die Schwingspule (6) tragende, rohrförmige Spulenkörper (7) eine nicht magnetische, wärmeleitende Verlängerung aufweist.
  5. 5. Lautsprecher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung des Spulenkörpers (7) dicker ist als der Spulenkörper (7) selbst, so dass der Spulenkörper (7) und die Schwingspule (6) dieselbe Gesamtdicke wie die Verlängerung des Spulenkörpers (7) aufweisen.
DE19762605613 1975-02-12 1976-02-12 Lautsprecher Pending DE2605613A1 (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4230907A (en) * 1976-02-24 1980-10-28 Braun Aktiengesellschaft Dynamic loudspeaker able to be driven at increased steady power
US4933975A (en) * 1988-05-19 1990-06-12 Electro-Voice, Inc. Dynamic loudspeaker for producing high audio power

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