DE2759331A1

DE2759331A1 - Flat drive coil for moving-coil loudspeaker - has rectangular conducting spiral on board fixed at right angles to membrane and between two pairs of magnets

Info

Publication number: DE2759331A1
Application number: DE19772759331
Authority: DE
Inventors: Rainer C Friz
Original assignee: FRIZ RAINER C
Current assignee: FRIZ, RAINER CORNELIUS, 8266 ERHARTING, DE
Priority date: 1977-11-19
Filing date: 1977-11-19
Publication date: 1979-09-06

Abstract

The flat drive coil consists of an insulating board (A) with a conductor forming a rectangular spiral on it. One end of the board is connected to the loudspeaker's moving membrane (M) and the the other to a spring assembly (Fz). The spring assembly also acts as the electrical supply connections for the coil's current. The flat coil is located in the two air gaps formed between the pole ends of four cylindrical permanent magnets (P). The magnets are arranged with one pair above the centre of the coil and other below and with opposite senses.

Description

Titel: Spulenblattantrieb Bit FederzuleitungTitle: Reel blade drive bit spring lead

für Lautspreoher / Blatt I Anwandungsgebiet: Die Erfindung betrifft eine Spule,die eine Luftsprechermombrane antreibt. für Lautspreoher / Blatt I Area of application: The invention relates to a coil that drives an air speaker membrane.

Zwecks Mittels einer im Nagnetfnld schwingenden Spule wird bei elektrodynaoiseben Lautsprechersystemen der vom Verstärker gelieferte Wechselstrom in akustisohe Schwingungen einer Membrane umgesetzt. Um eine naturgetreue Musikreproduktion su bewirken,muß eine solohe Spule die Strdme,die sie durchfließen, proportional im Bewegungen umsetzen.For the purpose of a coil oscillating in the magnetic field, the electrodynaoiseven Loudspeaker systems convert the alternating current supplied by the amplifier into acoustic oscillations implemented by a membrane. In order to bring about a true-to-life music reproduction, one must a single coil converts the currents that flow through it proportionally into motion.

Stand der Technik: Üblicherweise werden Lautsprechermembranem in Lautsprechern naoh de. elektrodynamischen Prinzip von Spulen mit zylinderförmiger Geometrie angetrieben (HiFi - Jahrbuch 8 /w.o./S.I 49 ff).State of the art: Loudspeaker diaphragms are usually used in loudspeakers naoh de. electrodynamic principle driven by coils with cylindrical geometry (HiFi - Jahrbuch 8 /w.o./S.I 49 ff).

Stand der Technik: - "orthodynamische" Lautsprecher, deren ebene Spule gleichzeitig die Membrane bildet, Jedoch i. Gegensatz zur hier beschriebenem Erfindung in Richtung des Magnetfeldes durch Löoher im Magneten arbeitet(HiFi - Jahrbuoh 8 /w.c./S.I58) - der "Bändchenbochtöner", dessen Antrieb eben falls die Membrane bildet und aus einem Netallbändohen besteht,das zwischen den Polschuhen eines Magneten schwingt (HiFi-Jahrbuch 8/w.o./S.I55) -der "Hil-sirmotiontransformer", dessen Spule wiederum eine (mehrfach gefaltete) Membrane bildet,deren Leiter paarig gegeneinander arbeiten und dadurch aus den Palten Luft treiben bzw. in sie aufnehmen (HiFi-Jahrbuch 8/w.o./S.832 ff) Kritik am Stand der Technik: Außer dem "orthodynamischen "Lautsprecher enthalten alle genannten Antriebe Weicheisenteile in der Nähe der Spule, um die Feldlinien der Permanentmagneten so zu krümmen, daß sie die Leiter der Spule senkrecht durchsetzen. In diesen Weioheisenteilen werden von der Spule Vlrbelstrome induziert, deren magnetisches Feld den Spulenteld entgegenwirkt.Daduroh entstehen Verzerrungen der Amplitude abhängig von ihrer Größe,weil das Eisen in der Wähe der Sättigung unmagnetisiert wird, wo bekanntlich die Hysteresekurve nicht linear ist. Dies bedeutet Dynamikverluste, Impulsverzerrungen und eine Änderung der Klangfarben, weil die verschiedenen Frequenzanteile des Signals nioht mehr in den originalen Amplitudenverhältniesen auf die Membrane übertragen werden. Außerdem bilden sich bei Konstruktionen mit zylinderförmigen Spulen zwischen Magnetkern und vorderer Spulenabe deckung stehende Wellen aun,die extra bedämpft werden md seen.State of the art: - "orthodynamic" loudspeakers, their plane coil at the same time forms the membrane, but i. In contrast to the invention described here works in the direction of the magnetic field by Löoher in the magnet (HiFi - Jahrbuoh 8 /w.c./S.I58) - the "ribbon tweeter", whose drive also forms the membrane and consists of a metal band that is placed between the pole pieces of a magnet oscillates (HiFi-Jahrbuch 8 / w.o. / S.I55) -the "Hil-sirmotiontransformer", its coil in turn forms a membrane (folded several times), the conductors of which are in pairs against one another work and thereby blow air out of the gaps or absorb them into them (HiFi-Jahrbuch 8 / w.o. / p.832 ff) Criticism of the state of the art: Except for the "orthodynamic" loudspeaker all said drives contain soft iron parts near the coil to get the To bend the field lines of the permanent magnets so that they are perpendicular to the conductors of the coil push through. In these white iron parts, magnetic currents are induced by the coil, whose magnetic field counteracts the coil field, causing distortions the amplitude depends on its size, because the iron is close to saturation is unmagnetized where, as is known, the hysteresis curve is not linear. this means Loss of dynamics, impulse distortion and a change in timbre because of the different frequency components of the signal no longer correspond to the original amplitude ratios transferred to the membrane. In addition, they participate in constructions cylindrical coils between the magnetic core and the front coil hub cover Waves aun, which are extra attenuated md seen.

Beim "orthodynamischen "Prizip bilden sich in den Löchern der Magneten, durch die die Membrane abstrahlt, stehende Wellen aus.In the "orthodynamic" principle, the holes in the magnets through which the membrane radiates standing waves.

Deshalb dürfen die Magneten nioht zu diok sein, damit die Reso.Therefore the magnets must not be too diok so that the reso.

nansen nicht im Hörbereich auftreten. Das bedeutet, daß die ögliohe Feldstärke und damit der Wirkungsgrad begrenzt sind, ebenso die mögliche Amplitude. Hinter den Nagnetetegen treten unterschiedliche DrUcke auf die Membrane auf, sodaß diese bei großen Amplituden Teilschwingungen ausführt. Deshalb eignet sich dieses Prinzip nur für Kopfhörer und Hochtöner.nansen do not occur in the hearing area. That means that the ogliohe The field strength and thus the efficiency are limited, as is the possible amplitude. Different pressures occur on the membrane behind the magnet webs, so that this executes partial oscillations at large amplitudes. Therefore this is suitable Principle only for headphones and tweeters.

Titel: Spulenblattantrieb mit Federzuleitung für Lautsprecher /Blatt 2 Die üblicherweise verwendeten Zuleitungen zur Spule sitzen mit der einem Endung direkt am Lautsprecherkorb, sodaß die Litzen starken Biegebeanspruchungen ausgesetzt sind. Um einen Bruch zu vermeiden, werden sie mit Kunststoff unmanteilt. Diese Zuleitungen wirken wie eine Feder. Durch produktionsbedingte Streuung ihrer biegennkeit-z.B. durch Lötvorgang und Ablängenstreuen Federkonstante und Masse. Ihre Eigenschwingung und Federeigenschaft beeinflussen allerdings die Abstrahlung der Iembrane,insbesondere bei leichten Membranen.Title: Reel drive with spring lead for loudspeaker / reed 2 The commonly used supply lines to the coil have one ending directly on the loudspeaker frame, so that the strands are exposed to strong bending stresses are. To avoid breakage, they are uncoated with plastic. These leads act like a feather. Due to the production-related distribution of their flexibility - e.g. spring constant and mass through soldering and cutting to length. Your own vibration and spring properties influence the radiation of the Iembrane, in particular with light membranes.

Allen elektrodynamischen Antrieben gemeinsam ist ein aufwendiger Herstellungsprozeß, der zahlreiche Teile, Arbeitsgänge und teure Maschinen erfordert.Common to all electrodynamic drives is a complex manufacturing process, which requires numerous parts, operations, and expensive machinery.

Aufgabe: Die Erfindung soll - die Führung und Verdichtung der Feldlinien der Permanentmagneten durch Weicheisenteile überflüssig machen, - konstruktiv die Ausbildung stehender Wellen verhindern, - die dämpfenden Kräfte der Zuleitungen zu einer konstanten Größe nachen und Biegebenapsruchungen reduzieren, - die Herstellung ton Lautsprecherantrieben vereinfachen.Task: The invention should - the guidance and compression of the field lines make permanent magnets superfluous with soft iron parts, - constructively the Prevent the formation of standing waves, - the damping forces of the supply lines to a constant size and reduce bending stresses, - the production Simplify sound loudspeaker drives.

Lösung: Der Antrieb besteht aus zwei entgegengesetzt gerichteten, permanenten lagnetfeldern,die senkrecht die quer zur Bews.Solution: The drive consists of two oppositely directed, permanent magnetic fields, which are perpendicular to the transverse to the Bews.

gungsrichtung liegenden Leiterstücke einer rechteckigen, flachen Schwingspule durchsetzen.Direction of travel lying conductor pieces of a rectangular, flat voice coil push through.

Die Zuleitungen sind in eine Feder integriert, an der die Spule aufgehängt ist.The supply lines are integrated in a spring on which the coil is suspended is.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung: Die Permanentmagnetanordnung besteht entweder aus vier Stabmagneten, die paarig an den äußersten Enden mit Eisen abgeschlossen sind, oder aus zwei Hufeisenmagneten. Diese sind in Kunststoff eingegossen, der gleichzeitig den Lautsprecherkorb bildet.Another embodiment of the invention: the permanent magnet arrangement consists either of four bar magnets, which are paired at the extreme ends with iron complete, or from two horseshoe magnets. These are cast in plastic, which at the same time forms the loudspeaker frame.

Das Spulenblatt,das am vorderen Ende mit der Membrane verbunden ist, ist am hinteren Ende oder zwischen auf-und absteigenden Spulenleiterstücken mit einer leder aufgehängt, in die die Zu.The coil sheet, which is connected to the membrane at the front end, is at the rear end or between ascending and descending coil conductor pieces one leather hung in which the zu.

leitungen integriert ein.lines integrated one.

Die Spule selbst besteht aus einer auf einen Kunststoffilm aufkaschierten Kupferfolie, aus der mittels fotogalvanischer Verfahren die Leiter geätzt werden.Dabei wird entweder bereits dieser Filr eis Spulenblatt verwendet oder derselbe noch in eine stabilisierende Kunststoffhülle, evtl. mit Irlierung durch beliebige Fasern, eingegossen.The coil itself consists of one laminated onto a plastic film Copper foil from which the conductors are etched using a photo-electroplating process if this filr is already in use or the same is still in a stabilizing plastic cover, possibly with irrigation through any fibers, poured.

Vorteile Bisen in der Mähe der Spule erübrigt sich. Stehende Wellen tonnen nicht mehr entstehen, weil Spule und Magnetkern keine abgesohloseene Kammer mehr bilden.Advantages Up to the mowing point of the bobbin is unnecessary. Standing waves no longer arise because the coil and magnetic core are not separate chambers educate more.

Die Zuleitungen si sind in eine feder integriert, deren Kenngrößen in der Produktion leicht konstant gehalten werden können. Die Biegebenaspruchung ist beis großer Federlänge geringer, weil der biegewinkel verkleinert ist.The feed lines si are integrated in a spring whose characteristics can easily be kept constant in production. The bending stress is smaller with a large spring length because the bending angle is reduced.

Titel: Spulenblattantrieb mit Federzuleitung für Lautsprecher /Blatt3 Der Herstellungsaufwand ist auf einen Bruohteil des üblichen reduziert. Präzisionsgefertigte Teile für die Magnetanordnung erübrigen sich gänzlich. Die Zahl der für Magnetanordnung und Lautsprecherkorb nötigen Teile ist drastisch verringert.Title: Reel drive with spring lead for loudspeaker / reed3 The manufacturing effort is reduced to a fraction of the usual. Precision engineered Parts for the magnet arrangement are completely unnecessary. The number of for magnet assembly and speaker basket necessary parts is drastically reduced.

Die Spulen lassen sich bei der Herstellung zu Dutzenden in einer orm zusammenfas:en,wan verbilligond wirkt.Präzise Wickelmasohinen sind überflüssig. Eine Streuung der Spuleneigenschaften hält sich innertialb kleinster Grenzen.Dozens of the coils can be used in one orm To sum up, when it comes to cheap prices, precise winding machines are superfluous. A scatter in the coil properties is kept within the smallest limits.

Wirkungsweise der Erfindung erläutert mittels Abbildungen I und 2 Abb.I zeigt den Antrieb A, der zwischen vier gleichartigen Permanentstabmagneten P aufgehängt int,die mit den Risenstücken Fe abgeschlossen sind und deren Feldrichtung duroh Pfeile gekennzeIchnet ist.Der Antrieb ist am einen Ende starr mit dem Nembranelement M verbunden, das seinerseits an einer Feder aufgehängt ist,und am anderen Ende mit der Feder Fz verbunden, die ein Trudeln um die lohse der Bewegungse richtung verhindert,und in die die Zuleitungen integriert sind.The mode of operation of the invention is explained by means of Figures I and 2 Figure I shows drive A, which is between four permanent bar magnets of the same type P suspended int, which are closed with the Risen pieces Fe and their field direction is marked by arrows. One end of the drive is rigid with the membrane element M connected, which in turn is suspended from a spring, and at the other end with connected to the spring Fz, which prevents it from spinning around the looseness of the movement direction, and in which the supply lines are integrated.

Auo Abb.2 Reht die Lage und geometrie der Spulenleiter Le hervor, die innerhalb der durchbrochen gezeichneten Xreielinien senkreoht zur Zeichenebene vom Feld der Magneten P durchsetzt werden Die Bewegung des Spulenblattes erfolgt senkreoht zu Strom und Magnetfeldrichtung und treibt somit N an.Auo Fig.2 If the position and geometry of the coil conductors Le emerges, the triangular lines drawn within the openwork perpendicular to the plane of the drawing are penetrated by the field of the magnet P. The movement of the coil blade takes place perpendicular to the current and the direction of the magnetic field and thus drives N.

I.Ausführungsbeispiel, erläutert durch Abb.3 und 4 s Die im folgenden beschriebene Ausführung eignet sich für aus Thermoplasten gefertigte Spulenblattantriebe.I. Exemplary embodiment, explained by Fig. 3 and 4 s The following The embodiment described is suitable for reel drives made of thermoplastics.

Abb. 3 zeigt ein Federzuleitungselement Fz, das aus 3 mm breiten und 0,2 mm starkem Bandfederstahl gefertigt ist. Es soll eine Länge von zweimal IOOmm haben.Es ist in den Punkten DI, D2, D3 und D4 in der Aohse senkrecht zur Bewegungsrichtung der Spule viermal um jeweils 900 verdreht und hat dn den Enden Laschen, die auf Dorne am Nembranträgerteil MT gesteckt werden Die Dorne sind ein weiterer Teil der Zuleitung, im Membranträgerteil eingegossen und spanabhebend blank gemacht. Durch Vere schweißen mit den Dornen Cu3 und Cu4 wird Fz mit MT verbunden.Fig. 3 shows a spring feed element Fz, which consists of 3 mm wide and 0.2 mm thick strip spring steel is made. It should have a length of twice 100mm It is at points DI, D2, D3 and D4 in the axis perpendicular to the direction of movement The coil is twisted four times by 900 each and has tabs at the ends that open The mandrels are plugged onto the MT nebula carrier part. The mandrels are another part of the Supply line, cast in the membrane support part and made blank by cutting. By When welding with the mandrels Cu3 and Cu4, Fz is connected to MT.

Durch Umbördeln der in Abb. 4 gezeigten Stege St wird Rz mit 1 verbunden.Die spanabhebend freigelegten Enden ful und Cu2 der Spule werden mit Fz verschweißt,das an diesen Stellen mit Aus wölbungen versehen ist.Schließlich wird das aus einem Stück gefertigte Fz duroh Stanzen im Flohratfierten Kreis in Abb.By flanging the webs St shown in Fig. 4, Rz is connected to 1 Machined ends ful and Cu2 of the coil are welded with Fz, the has bulges at these points, which ultimately becomes one Pieces of manufactured Fz duroh punches in the flohrated circle in Fig.

in zwei elektrisch getrennte Teile zerlegt.disassembled into two electrically separate parts.

Diese Ausführung erlaubt eine automatisierte Herstellung 2. Ausführungsbeispiel, erläutert durch Abb.5 2 Pz besteht au.; flexiblem PU-Harz und enthält eine Kupferlitze Cu, die in den Punkten Cul und Cu2 sit don spanabhebend freie gelegten Spulenenden und in den Punkten Cu3 und Cu4 mit dem Zuleitungskabel duroh Löten verbunden ist ans Feder wirkt der mit Fzt bezeichnete Teil von Fz ,d-a mittels eine Kleber mit 1 und MT verbunden istjThis design allows automated production. explained by Fig.5 2 Pz consists of; flexible PU resin and contains a copper braid Cu, in the points Cul and Cu2 sit don the free-cutting coil ends and at the points Cu3 and Cu4 with the supply cable is connected by soldering The part of Fz, d-a marked Fzt acts on the spring by means of an adhesive 1 and MT is connected j

Claims

Title Reel-sheet drive with spring lead for loudspeaker PATENT CLAIM.

Reel drive for loudspeakers, characterized in that the diaphragm drive consists of a flat, rectangular coil, which is in Riohtung an axis lying in the plane of the coil that drives Nsbrane, -a permanent magnet arrangement contains, which is without soft iron parts in the coil and consists of four bar magnets or consists of two horseshoe magnets, the fields of which are perpendicular to the coil plane, - Contains a coil lead that is integrated into a spring that is either only consists of a metal conductor or a flexible plastic, -contains a coil, which is etched by means of photo-electroplating processes.