DE2901714C2 - Tonabnehmer mit sich bewegender Spule - Google Patents

Description

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innerhalb eines gemeinsamen gleichförmigen Magnet- Fig.8 die Zuordnung der Bewegungsspule gemäß feldes anzuordnen, weil bei einer derartigen Anordnung F i g. 7 gegenüber den Magnetfeldern; die in den beiden Hälften der Bewegungsspule 1 indu- Fig.9 ein prinzipielles Beispiel der Magnetflußverzierten elektromotorischen Kräfte einander auslöschen teilung in den durch die Magnetblöcke der F i g. 7 er- und kein Ausgangssignal geliefert wird. 5 zeugten Magnetfeldern;

Die japanische offengelegte Gebrauchsmusteranmel- Fig. 10 eine schematische perspektivische Ansicht ei-

dung 52—73 703 ist schematisch in den Fig. 3 und 4 nes weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemä-

dargestellt, wobei die Bewegungsspule 9 sich in ihrer Ben Tonabnehmers, wobei nur ein wesentlicher Teil ein-

Neutralposition befindet. Die Bewegungsspule 9 ist auf schließlich eines Schwingungssystems und eines Um-

einer Spulen tragplatte 7 angeordnet, die sich von einem io Wandlungssystems dargestellt ist;

Hebel 8 aus in einen zwischen einem Paar von Perma- F i g. 11 eine schematische Vorderansicht eines weite-

nentmagneten 5a und 56 definierten Luftspalt erstreckt. ren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ab-

Jeder der Permanentmagnete 5a und 56 ist derart ma- nehmers, wobei wiederum nur ein wesentlicher Teil ein-

gnetisiert, daß ein Nordpol am Mittelteil und Südpole an schließlich eines Schwingungssystems und eines Um-

den Endteilen auftreten. Daher werden zwei eine entge- 15 Wandlungssystems dargestellt ist;

gengesetzte Richtung besitzende Magnetfelder 6a und Fig. 12 eine schematische perspektivische Ansicht

6b längs der Innenoberflächen der Magnete 5a und 5b des wesentlichen Teils des Abnehmers der Fig. ti;

erzeugt Eine Hälfte 9a der Bewegungsspule 9 ist — vgl. Fig. 13 eine schematische perspektivische Bodenan-

dazu F i g. 4 — dem Fluß B1 im Magnetfeld 6a zugeord- sieht des Abnehmers der Fig. 11;

net, während die andere Hälfte 9b dem Fluß B 2 im 20 F i g. 14 eine perspektivische Teilexplosionsansicht

Magnetfeld 6b zugeordnet ist. des Abnehmers der F i g. 11, gesehen von der Bodensei-

Speziell eine Vorrichtung mit den Merkmalen des te aus;

Oberbegriffs des Anspruchs! ist aus der DE-OS Fig. 15 eine schematische Vorderansicht eines weite-

14 47 982 bekannt. Bei dieser Vorrichtung besteht der ren Ausführungsbeispiels eines Abnehmers, und zwar

Nachteil, daß die Feldstärke der Magnetfelder nicht ho- 25 gesehen in Axialrichtung des Hebelarms;

mögen ausgebildet ist und der Übergangsbereich zwi- Fig. 16 einen schematischen Schnitt des Abnehmers

sehen den Magnetfeldern über einen weiten Über- der Fig. 15 längs Linie XVI-XVI, und zwar vorgesehen t-

gangsbereich erfolgt Dadurch treten Signalverzerrun- auf einer Scheibe zur Anordnung der Spuleneinheiten in *

gen auf und die Empfindlichkeit des Bewegungsum- ihren neutralen Positionen; ;,'

Wandlungssystems nimmt im Übergangsbereich ab. 30 Fig. 17 eine vergrößerte schematische perspektivi- "|

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe sehe Ansicht eines Ankerglieds und eines Dämpfungs- · ,

zugrunde, einen Tonabnehmer gemäß dem Oberbegriff glieds, verwendet beim Abnehmer der F i g. 15 und 16; k

des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß infolge einer Fig. 18 eine schematische Ansicht zur Erläuterung S,

stark erhöhten Dichte und Homogenität der Magnetfei- der Dämpfungswirkung des in F i g. 15 und 17 gezeigten |?

der im Bereich der Spule höhere Nutzsignale aufgrund 35 Dämpfungsgliedes; ;

höherer Empfindlichkeit Lad guter Wiedergabetreue Fig. 19A, 19B und 19C Vorderansichten verschiede- |·

des Systems erzeugt werden. ner Ausführungsbeispiele, verwendet bei dem Abneh- ^

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei mer gemäß den F ig. 15 und 16. f

einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des An- Es seien nunmehr die bevorzugten Ausführungsbei- ti

Spruchs 1 die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 40 spiele der Erfindung beschrieben. In den F i g. 5 bis 8 ist »1

angegebenen Merkmale vor. ein erfindungsgemäßer Abnehmer dargestellt, der ein U

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfin- Schwingungssystem besitzt um Schwingungen aufzu- fj

dung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen nehmen, die in den Wandoberflächen einer Tonrille ei- f

sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen ner (nicht gezeigten) Aufzeichnungsplatte ausgebildet ρ

anhand der Zeichnung: in der Zeichnung zeigt 45 sind, wobei ferner ein elektromagnetisches Bewegungs- %,

F i g. 1 eine bekannte Anordnung eines Bewegungs- Umwandlungssystem vorgesehen ist um die Bewegun- ^

Umwandlungssystems mit einer Bewegungsspule in ih- gen des Schwingungssystems in entsprechende elektro- ρ

rer Neutralstellung in einem Magnetfeld; motorische Kräfte umzuwandeln. Das Schwingungssy- *>

Fig. 2 die Magnetfeldverteilung des Systems der stern weist folgendes auf: einen Hebel 11, der an seinem

F i g. 1; 50 vordersten Ende eine Spitze oder Nadel 10 zur Verfol-

F i g. 3 ein weiteres bekanntes Umwandlungssystem gung der Plattenrille trägt ein Ankerglied (Spulenein- *

mit einer Bewegungsspule in deren Neutralstellung; heitstragglied) 12, befestigt am Basisteil des Hebels 11

F i g. 4 schematisch die Anordnung der Bewegungs- und (nicht gezeigte) Tragmittel zum Tragen des Hebels

spule und Magnetfelder im Umwandlungssystem der 11 an einem (nicht gezeigten) Körper der Tonaufneh-

Fig.3; 55 meranordnung, um so Schwingungsbewegungen des

Fig.5 schematisch in perspektivischer Darstellung Hebels 11 nur um einen gewissen Hebelpunkt herum

einen erfindungsgemäßen Tonabnehmer, wobei nur ein zuzulassen und um Axialbewegungen dieses Hebels

wesentlicher Teil einschließlich eines Schwingungssy- auszuschließen. Die Tragmittel können normalerweise

stems und eines Bewegungsumwandlungssystems dar- aus einem Aufhängungsdraht aufgebaut sein, um den

gestellt ist; 60 Basisteil des Hebels 11 zum Tonaufnehmerkörper hin-

F i g. 6 eine perspektivische Explosionsansicht von zuziehen und ein Dämpfungsglied aus elastischem Ma-

nur einem erläuterungsmäßig wichtigen Teil des Sy- terial dient zur ordnungsgemäßen Dämpfung der

stems der F i g. 5; Schwingungsbewegungen des Hebels 11.

F i g. 7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Um- Das Umwandlungssystem besteht aus zwei Spulenwandlungssystems der F i g. 5, gesehen aus Richtung des 65 einheiten 13a und 136, die am Ankerglied 12 am Hebel Pfeils 7 in F i g. 5, wobei eine Bewegungsspule und ein 11 befestigt sind und ferner aus vier Magnetblöcken 14a, Paar von Magnetblöcken zur Erzeugung der Magnet- 146, 15a und 156, die am Aufnehmerkörper befestigt felder für die Spule dargestellt sind; sind.

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F i g. 6 isl cine Explosionsansicht einer Spuleneiriheit 13a und eines Paars der Magnetblöcke 14a und 15a, wobei clic Spuleneinheit 13a aus einer dünnen Spulenti'iigpkiltc 16, beispielsweise aus Silizium, und einer flachen spiralförmigen Bewegungsspule 17 aufgebaut ist, wobei die Spule 17 durch mindestens eine Leiterwindung gebildet ist, die spiralförmig auf der Spulentragplaltc 16 angeordnet ist. Diese sich bewegende Spule 17 kann ihrerseits dadurch ausgebildet sein, daß man das Verfahren des selektiven Fotoätzens verwendet, um eine leitende Schicht aus Kupfer, Aluminium od. dgl. auf der Spulentragplatte 16 abzuscheiden. Die Spulentragplatte 16 der Spuleneinheit 13a ist am Ankerglied 12 in F i g. 5 derart befestigt, daß sie sich nach außen unter einem Neigungswinkel von 45" gegenüber einer Vertikaiebene erstreckt, die die Mittelachse des Hebels 11 bezüglich der Horizontaloberfläche einer Aufzeichnungsplatte enthält, und zwar in dem Zustand, wo die Nadel oder Spitze in Eingriff mit der Rille der Platte steht. Der Magnetblock 14a wird aus einem Paar von Permanentmagneten 18, 19 gebildet, die miteinander durch eine Lage eines dazwischen angeordneten Klebemittels 20 verbunden sind. In ähnlicher Weise besteht der Magnetblock 15a aus einem weiteren Paar von Permanentmagneten 21 und 22 kombiniert miteinander über eine dazwischenliegende Lage 23 eines Bindeoder Klebemittels. Die entsprechenden Magnetblöcke 14a und 15a sind aufeinanderzuweisend angeordnet, und zwar über einen dazwischen ausgebildeten Luftspalt. Bei diesem Tonaufnehmer werden die mechanischen Schwingungen der Nadelspitze 10 während deren Lauf durch die Rille einer Platte über den Hebel 11 und den Anker 12 zu den Spuleneinheiten 13a und 136 übertragen, und es werden in den Spulen 17,17 dieser Spulencinheiten Spannungen, d.h. elektromotorische Kräfte induziert.

Die Art der Magnetisierung der Magnetblöcke 14a und 15a wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert, wo diese Magnetblöcke in einer durch Pfeil VII in F i g. 5 angedeuteten Richtung gesehen werden, und wobei ein Teil der Spulentragplatte 16 aus Gründen der Klarheit weggelassen ist Wie man erkennt, werden die Magnete 18 und 22 in Richtung ihrer Dicken magnetisiert, so daß deren Südpole an deren Innenoberflächen ausgebildet werden, während die Nordpole an deren Außenoberflächen ausgebildet werden. Die anderen Permanentmagnete 19 und 21 sind in Richtung ihrer Dicken magnetisiert, um ihre Nordpole an ihren Innenoberflächen und ihre Südpole an ihren Außenoberflächen aufzuweisen. Auf diese Weise werden zwei diskrete Magnetfelder 24 und 25 entwickelt, um so über den Luftspalt hinweg zu verlaufen, und zwar zu den jeweiligen ganzen Innenoberflächen der Magnete 18 und 21 hin bzw. in gleicher Weise zu den ganzen Innenoberflächen der Magnete 19 und 22, wobei diese Magnetfelder 24 und 25 bezüglich einander entgegengesetzte Richtungen aufweisen. Wenn sich daher, wie schematisch in Fi g. 8 gezeigt die Bewegungsspule 17 in ihrer Neutralstellung befindet, so ist die Vorderseitenhälfte 17a (untere Hälfte in F i g. 8) in der Bewegungsspule 17 mit dem Magnetfluß B_a im Magnetfeld 24 assoziiert, während die Rückseitenhälfte 176 (obere Hälfte in Fig.8) mit dem Magnetfluß Bb in Magnetfeld 25 assoziiert ist In F i g. 8 ist dargestellt daß sich der Magnetfluß B, im Magnetfeld 24 aus der Papierebene herauskommend erstreckt wohingegen der Magnetfluß Bb im Magnetfeld 25 in entgegengesetzter Richtung verläuft Fig.9 zeigt die Magnetfeldverteilung in dem zwischen den Magnetblöcken 14a und 15a definierten Luftspalt. Wie man aus F i g. 9 erkennt, besitzen die beiden Magnetfelder 24 und 25 im wesentlichen gleichförmige Intensität, und die Übergangskurve zwischen den Magnetfeldern 24 und 25 ist recht klar. Die Leckmagnetflüsse, die nahe dem Luftspalt zwischen den Magnetblöcken 14a und 15;? existieren können, haben keinen nachteiligen Effekt auf die Bewegungsspule 17, da kein Teil dieser Spule 17 außerhalb des Luftspalts liegt.

Die Anordnung der anderen Spuleneinheit 136, Magnetblöcke 146 und 156 ist im wesentlichen die gleiche wie bei der Spuleneinheit 13a und den Magnetblöcken 14a und 15a, die oben unter Bezugnahme auf die F i g. 6 bis 9 beschrieben wurden, wobei allerdings die Ausnahme besteht, daß die Spulentragplatte der Spuleneinheit 136 am Ankerglied 12 derart befestigt ist, daß sie sich nach oben mit einem Neigungswinkel von 45° erstreckt, und zwar bezüglich der Vertikalebene, welche die Hebelmittelachse enthält, relativ zur Horizontaloberfläche der Aufzeichnungsplatte in der Richtung von der anderen gepaarten Spulentragplatte weg.

Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels eines Tonabnehmers sei im folgenden beschrieben. Wenn das Schwingungssystem des Aufnehmers zu Schwingungen um ein Schwingungszentrum veranlaßt wird, so werden die sich bewegenden Spuleneinheiten 13a infolge der Schwingbewegungen des Hebels 11 versetzt, während die Magnetflüsse in den Magnetfeldern 24 und 25 senkrecht zu diesen Magnetflüssen geschnitten werden. Infolgedessen werden mit den Bewegungen des Hebels 11 in Beziehung stehende elektromotorische Kräfte in jeder der Bewegungsspulen 17, 17 der Spuleneinheiten 13a und 136 induziert. Wie erläutert, ist jede Bewegungsspule 17 derart angeordnet, daß dann, wenn sie sich in ihrer Neutralstellung befindet, eine Hälfte zur Assoziierung mit beispielsweise dem ersten Magnetfeld 24 gebracht wird, während die andere Hälfte mit einem zweiten Magnetfeld 25 in Assoziation steht, wobei letzteres beispielsweise die umgekehrte Polarität zum ersten Magnetfeld 24 aufweist. Demgemäß erzeugt die Gesamtheit jeder Bewegungsspule 17 im tatsächlichen Betrieb elektromotorische Kräfte entsprechend den Versetzungen in einem sogenannten Gegentaktbetrieb, und zwar wegen der Tatsache, daß die Richtungen des Magnetflusses B_a und des Magnetflusses B_b entgegengesetzt zueinander verlaufen, und daß demgemäß die in einer Hälfte und der anderen Hälfte der Spule 17 induzierten Spannungen die gleiche Phase besitzen, und daß die an der gesamten Spule entstehende Ausgangsspannung die Summe dieser Spannungen ist Infolgedessen erhält man einen höheren Umwandlungswirkungsgrad, d. h. einen höheren Ausgangspegel am Umwandlungssystem bei diesem Abnehmer. Ferner sind die sich bewegenden Spuleneinheiten 13a und 136 derart konstruiert, daß sie den Magnetfluß im wesentlichen senkrecht im Betrieb zur Erzeugung einer elektromotorischen Kraft schneiden. Dies trägt zur Erhöhung des Umwandlungswirkungsgrads des Umwandlungssystems der Erfindung bei. Ferner besitzen die mit jeder Bewegungsspule in Verbindung stehenden Magnetfelder eine derartig gleichförmige Intensitätsverteilung, wie dies in Fig.9 gezeigt ist und es tritt keine Beeinflussung durch Leckflüsse auf, so daß nur eine vernachlässigbar kleine Größe an asymmetrischer und nichtlinearer Störung im Ausgangssignal jeder sich bewegenden Spule des Abnehmers vorhanden ist

Es sei bemerkt daß der Tonabnehmer dieses Ausführungsbeispiels derart angeordnet ist daß die entspre-

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chenden Bewegungsspuleneinheiten geneigt sind, und ziert. Bei einer 45—45-Stereophonplatte werden bezwar sich nach außen erweiternd, unter jeweils einem kanntlich die linken Kanalsignale in der Form von WeI-Winkel von 45° bezüglich der die Mittelachse des He- lungen der Oberfläche einer Wand der Plattenrille aufbels enthaltenden Vertikalebene. Das bedeutet, daß die gezeichnet, die unter einem Neigungswinkel von 45° entsprechenden Bewegungsspulen gegenüber den 5 bezüglich der Plattenoberfläche verläuft, und die rech-Komponenten der Schwingbewegungen des Hebels in ten Kanalsignale werden in ähnlicher Weise auf der anden Richtungen von jeweils unter einem Winkel von 45° deren Wand der Plattenrillenwand aufgezeichnet, die gegenüber der Oberfläche einer Aufzeichnungsplatte mit einem gleichen Winkel von 45° bezüglich der Platempfindlich sind. Wenn daher eine 45—45-Stereophon- tenoberfläche geneigt ist, und zwar senkrecht zur erplatte unter Verwendung dieses Abnehmers abgespielt 10 wähnten Rillenwand. Insbesondere wird in den Rillenwird, so wird das linke Kanalsignal von der Bewegungs- wänden einer Aufzeichnungsplatte ein Summensignal spuleneinheit 13a des Paars geliefert, und das rechte der linken und rechten Kanalsignale horizontal aufge-Kanalsignal wird von der anderen Bewegungsspulen- zeichnet, und ein Differenzsignal zwischen den linken einheit 136 des Paars geliefert. und rechten Kanalsignalen wird vertikal aufgezeichnet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsge- 15 Dadurch, daß man beispielsweise eine Summenspan-

mäßen Tonabnehmers ist in Fig. 10 schema tisch per- nung erhält aus der durch die Horizontalschwingung

spektivisch dargestellt. der Spule in der Horizontalspuleneinheit 52a erzeugten

Dieser Tonabnehmer unterscheidet sich vom vorher- Spannung und der durch die Vertikalschwingung der gehenden Ausführungsbeispiel nur durch die Anord- Spule in der Vertikalspuleneinheit 51 erzeugten Spannung des Umwandlungssystems, obwohl das Prinzip das 20 nung, wird eine Unke Kanalsignalausgangsgröße abgegleiche ist wie beim vorhergehenden Ausführungsbei- leitet. In gleicher Weise erhält man eine rechte Kanalsispiel. Das Umwandlungssystem dieses Ausführungsbei- gnalausgangsgröße durch Erhalt einer Differenzspanspiels weist eine Vertikalspuleneinheit 51 auf, um die nung zwischen der durch die Horizontalschwingung der Vertikalkomponente der Bewegung eines Hebels 11 in Spule in der horizontalen Spuleneinheit 526 erzeugten eine elektromotorische Kraft umzuwandeln, und zwei 25 Spannung und der durch die Vertikalschwingung der Horizontalspuleneinheiten 52a und 526 dienen zur Um- Spule in der Vertikalspuleneinheit 51 erzeugten Spanwandlung der Horizontalkomponentenbewegung des nung. Somit steht die Vertikalkomponente der Hebelbe-Hebels 11 in elektromotorische Kräfte. Der Aufbau je- wegung in Beziehung mit dem Differenzsignal zwischen der Spuleneinheit als solcher kann in der gleichen Weise den rechten und linken Kanalsignalen, wohingegen die wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel erfol- 30 Horizontalkomponente der Bewegung in Beziehung gen. Die Vertikalspuleneinheit 51 ist am Ankerglied 12 steht mit dem Summensignal der zwei Kanalsignale, vorgesehen und erstreckt sich vertikal in einen Luftspalt Wenn demgemäß die sich bewegenden Spulen der Spuhinein, der zwischen zwei Magnetblöcken 53 und 54 leneinheiten 51,52a und 526 in adäquater Weise extern definiert ist und die in einer halbkreisförmigen Zylinder- oder intern zum Abnehmer miteinander verbunden sind, art an einer Seite eines Ankerglieds 12 angeordnet sind. 35 so kann separat das rechte Kanalsignal und das linke Die Horizontalspuleneinheiten 52a und 526 sind sym- Kanalsignal erzeugt werden. Beispielsweise können die metrisch am Ankerglied 12 vorgesehen und erstrecken sich bewegenden Spulen der Spuleneinheiten 51 und sich horizontal in einen Luftspalt zwischen den Magnet- 52a miteinander verbunden sein, um das Summensignal blöcken 54 und 55 und in einen Luftspalt zwischen den ihrer elektromotorischen Kräfte als linkes Kanalsignal Magnetblöcken 53 bzw. 56. Jeder der Magnetblöcke 40 zu liefern, und die Bewegungsspulen der Spuleneinheit 53—56 ist mit einem Vorderseiten-Permanentmagnet 51 und 526 können derart verbunden sein, daß sie das und einem Rückseiten-Permanentmagnet ausgebildet, Differenzsignal ihrer elektromotorischen Kräfte als das die miteinander durch ein Bindemittel vereinigt sind und rechte Kanalsignal liefern.

in der in F i g. 10 gezeigten Weise magnetisiert sind, so Die F i g. 11 bis 14 zeigen ein Ausführungsbeispiel ei-

daß zwei Magnetfelder entgegengesetzt zueinander 45 nes erfindungsgemäßen Tonabnehmers, der eine Ab-

über jeden Luftspalt hinweg entstehen. Insbesondere Wandlung des Ausführungsbeispiels der Fig.5—9 ist

sind die vorderen und hinteren Hälften der (nicht ge- Bei diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Mittel zur

zeigten) Bewegungsspule jeder Spuleneinheit mit einem Erzeugung magnetischer Felder zur Verbindung mit

ersten Magnetfeld assoziiert, welches durch die Vorder- den Spuleneinheiten 13a und 136 aus drei gesonderten

seiten-Permanentmagnete der entsprechenden gepaa- 50 Magnetblöcken 14,15a und 156, die in einer im wesentli-

ren zwei Magnetblöcke erzeugt wird, und ferner mit chen kreisförmigen Art und Weise um ein Ankerglied 12

einem zweiten Magnetfeld, welches entgegengesetzt in herum angeordnet sind. Der Magnetblock 14 wird gebil-

seiner Richtung zum ersten Magnetfeld verläuft und det durch ein Paar von vorderen und hinteren Perma-

durch die Rückseiten-Permanentmagnete der entspre- nentmagneten 31 und 32, die miteinander durch eine

chenden Magnetblöcke erzeugt wird, wie im Fall des 55 dazwischenliegende Bindemittellage 35 vereinigt sind;

vorhergehenden Beispiels. der Magnetblock 15a wird gebildet durch vordere und

Es sei nunmehr die Arbeitsweise des vorliegenden hintere Permanentmagnete 33a und 34a, in gleicher Ausführungsbeispiels erläutert. Wenn eine 45—45-Ste- Weise verbunden mittels einer Bindemittellage 36a; der reophonplatte unter Verwendung dieses Tonabnehmers Magnetblock 156 wird durch ein Paar von vorderen und abgespielt wird und wenn der Hebel 11 zu Schwingun- 60 hinteren Permanentmagneten 336 und 346 gebildet die gen entsprechend den Wellungen der Wandoberflächen über eine dazwischenliegende Bindemittellage 366 vereiner Plattenrille veranlaßt wird, so wird eine elektro- einigt sind. Die entsprechenden Permanentmagnete der motorische Kraft nur entsprechend der Vertikalkompo- Magnetblöcke 14,15a und 156 sind in der in den F i g. 12 nente der Hebelbewegung in der Bewegungsspule der und 14 dargestellten Weise magnetisiert In jedem Luft-Vertikalspuleneinheit 51 erzeugt, und eine elektromoto- 65 spalt sind ein Paar von Magnetfeldern, wie unter Bezugrische Kraft nur entsprechend der horizontalen Hebel- nähme auf die F i g. 7,8 und 9 erläutert, erzeugt, so daß bewegungskomponente wird in der Bewegungsspule je- die entsprechenden sich bewegenden Spulen der Spuder der Horizontalspuleneinheiten 52a und 526 indu- leneinheiten 13a und 136 die Umwandlungsfunktion in

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einer »Gegentakt«-Betriebsart ausführen, wie auch die einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, vorangegangenen Ausführungsbeispiele. Die Magnet- besteht. Darüber hinaus ist die auf der Ankergliedseite felderzeugungsmittel in diesem Ausführungsbeispiel angeordnete Seite des Dämpfungsglieds 39 mit einer weisen ferner Jochglieder 37a und 376 aus einem Mate- entsprechenden Kreuz-förmigen Ausnehmung 67 verrial hoher magnetischer Permeabilität auf, und sie sind s sehen, in der das Ankerglied befestigt ist. Mit dieser derart angeordnet, daß sie über die offenen Enden, d. h. Anordnung des Ankerglieds 12 und des Dämpfungsdie offenen Magnetpole der vorderen und hinteren Ma- glieds 39 wird die Vertikalbewegung des Hebels 11 eignete 33a und 34a bzw. über die offenen Enden, d. h. die ner größeren Dämpfungswirkung des Dämpfungsglieds offenen Magnetpole der vorderen und hinteren Ma- 39 ausgesetzt als die Horizontalbewegung des Hebels gnete 336, bzw. 346 greifen. Diese offenen Magnetpole io 11 gedämpft wird, selbst dann, wenn das Dämpfungsrepräsentieren die Magnetpole entgegengesetzt zu den- glied 39 eine gleichförmige Nachgiebigkeit durch seinen jenigen Magnetpolen, welche den Magnetspalt 24 oder ganzen Teil hindurch aufweist. Somit unterscheidet sich 25 bilden. Diese Jochglieder 37a und 376 bilden Magne- die Horizontalschwingungscharakteristik des Schwintismusdurchlässe zwischen diesen offenen Magnetpolen gungssystems von der Vertikalschwingungscharakteriin den vorderen und hinteren Magneten 33a, 33b bzw. is stik des Systems. Anders ausgedrückt besitzt das 34a, 34b und reduzieren stark die Leckmagnetflüsse, die Schwingungssystem des erfindungsgemäßen Tonabnehandernfalls durch diese offenen Magnetpole hindurch merausführungsbeispiels eine höhere Steifheit für Vertiauftreten würden. Diese Jochglieder dienen auch zur kalbewegungen als für Horizontalbewegungen. Diese starken Verminderung der Reluktanz eines geschlosse- Schwingungseigenschaften des Schwingungssystems nen Magnetkreises aus den Magnetblöcken 14,15a und 20 wird normalerweise aus den folgenden Gründen bevor-156 und der Jochglieder an sich, wodurch die Entwick- zugt.

lung von Magnetfeldern einer höheren Intensität inner- Das Schwingungssystem eines Tonabnehmers wird halb jedes Luftspaltes über den Magnetkreis hinweg dem Einfluß mehrerer Faktoren ausgesetzt, wie beigestattet wird. Dies dient schließlich zur Erhöhung des spielsweise den folgenden:
Umwandlungswirkungsgrades des Umwandlungssy- 25
stems. a) Einer äußeren Schwingung,

Das bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete An- b) dem Gewicht des Tonabnehmers an sich und
kerglied 12 ist allgemein aus einem nichtmagnetischen c) unnotwendigen Schwingungen mit sehr niedri-Material, wie beispielsweise Kunststoff oder Alumini- ger Frequenz, hervorgerufen durch das Werum, in einer Kreuzform hergestellt und besitzt vier sich 30 fen der wiederzugebenden Aufzeichnungsdivergierend erstreckende Vorsprünge, die in vier Rieh- platte,
tungen hin von der Mitte aus verlaufen. Die entsprechenden Spuleneinheiten 13a und 136 sind an ihren da- Das Ausmaß des Einflusses, hervorgerufen durch diemit zusammenpassenden Vorsprüngen des Ankerglieds se Faktoren, auf die Bewegung des Schwingungssy-12 befestigt. In den F i g. 11 —13 ist ein scheibenförmiges 35 stems hängt ab von den Bewegungsrichtungen des Sy-Dämpfungsglied 39 dargestellt, welches aus einem ela- stems. Das Gewicht des Abnehmers und die sehr niedristischen Material, wie beispielsweise Gummi, besteht ge Schwingungsfrequenz infolge des Werfens der Auf- und zwischen dem Ankerglied 12 und einem Tragglied zeichnungsplatte beeinflussen hauptsächlich die Verti-40 — vgl. Fig. 13 — angeordnet ist und auf dem Ma- kalkomponente der Bewegungen des Schwingungssygnetblöcke 14,15a und i5b vorgesehen sind. 40 stems. Es kann somit für das Schwingungssystem bevor-

Unter Bezugnahme auf die F i g. 15—19 seien einige zugt sein, daß dies eine relativ große Steifheit für Verti-

weitere Anordnungsbeispiele beschrieben, um gleich- kalbewegungen besitzt, um so die nachteiligen Einflüsse

zeitig die Schwingungseigenschaften bezüglich der ver- infolge einer verworfenen Aufzeichnungsplatte und

tikalen als auch der horizontalen Schwingungskompo- auch des Gewichts des Tonabnehmers zu verkleinern,

nenten des Schwingungssystems zu optimieren, weiches 45 Andererseits werden Niederfrequenzkomponenten der

im Tonabnehmer gemäß der Erfindung verwendet wird. aufgezeichneten Signale hauptsächlich durch Verfol-

Die Fig. 15 und 16 zeigen ein Ausführungsbeispiel gung der horizontalen Bewegungskomponente des eines erfindungsgemäßen Tonabnehmers, der in seiner Schwingungssystems aufgenommen. Daher besitzt der allgemeinen Anordnung und seinem Prinzip ähnlich Tonaufnehmer vorzugsweise eine relativ große Nachdem Ausführungsbeispiel der F ig. 11—14 ist Im vorlie- 50 giebigkeit für die horizontale Bewegungskomponente, genden Ausführungsbeispiel kann jedoch das Anker- um so einen erforderlichen Empfindlichkeitspegel für glied 12 aus einem nichtmagnetisierbaren Material, wie die Wiedergabe von Signalen eines niedrigen Frequenzbeispielsweise einem Kunstharz oder Aluminium, beste- bereichs zu erhalten. Insofern wird die erwähnte hen. - Schwingungscharakteristik des unter Bezugnahme auf

Dieses Ankerglied 12 besitzt eine solche Form, daß 55 die Fig. 15 und 16 erläuterten Schwingungssystems be-

seine zwei nach oben sich divergierend erstreckenden vorzugL

Vorsprünge Teile aufweisen, welche Längen haben, die Der rohrförmige Hebel 11 — vgl. dazu Fig. 16 —

größer sind als die Längen der sich nach unten divergie- wird zum Tragglied 40 hin durch einen Aufhängungs-

rend erstreckenden zwei Vorsprünge. Anders ausge- draht 60 gezogen, der eine Klavierseite sein kann, die

drückt besitzt das Ankerglied 12 einen oberen Halbteil, 60 sich durch ein Rohrglied 61 erstreckt, welches sicher in

der länger ist als der untere Halbteil, wie dies in Fi g. 15 einen Drahthalter 62 eingesetzt ist Der Drahthalter 62

gezeigt ist Die oberen beiden Vorsprünge des Anker- ist seinerseits durch Befestigungsmittel, wie beispiels-

glieds 12 besitzen jeweils Ausnehmungen, um die Spu- weise eine Schraube 64, innerhalb einer Bohrung 63

leneinheiten 13a und 136 unter 45° bezüglich einer Ver- befestigt, die im Tragglied 40 ausgebildet ist Das Basis-

tikalebene zu tragen, die durch die Hebelachse und auf 65 ende des Aufhängungsdrahtes 60 ist auf das Basisende

entgegengesetzten Seiten dieser Ebene verläuft Dar- des Drahthalters 62 aufgestopft, um den Aufhängungs-

über hinaus ist dieses Ankerglied 12 an einem Tragglied draht daran zu verankern, und das vorderste Ende des

40 über ein Dämpfungsglied 39 befestigt, welches aus Aufhängungsdrahtes 60 ist am Basisende des Hebels 11

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befestigt, und zwar über ein Füllglied 65, welches fest in den rohrförmigen Hebel eingesetzt ist Wie bemerkt, ist im Dämpfungsglied 39 eine Ausnehmung 67 ausgebildet, die eine Abmessung ähnlich, aber etwas kleiner als diejenige des Ankerglieds 12 besitzt und es ist ebenfalls ein Mittelloch ausgebildet, durch welches das vorderste Ende des Rohrglieds 61 eingesetzt wird. Das Ankerglied 12 wird in die Ausnehmung 67 des Dämpfungsglieds 39 hineingezwungen, wie dies deutlicher in Fig. 17 zu sehen ist Das Ankerglied 12 kann innerhalb dieser Ausnehmung 67 mittels eines geeigneten Bindemittels befestigt sein. Dieses Ankerglied 12 und das Dämpfungsglied 39 werden stets in einem guten Anhaftzustand aneinander gehalten, weil das Ankerglied 12 fest in der Ausnehmung 67 des Dämpfungsgliedes 39 gehalten wird, so daß sich das Dämpfungsglied ungestört bzw. glatt in allen Richtungen deformieren kann, wie dies in Fig. 18 gezeigt ist, und zwar ohne eine spontane örtliche Lösung vom Ankerglied 12 und für alle Schwingbewegungen des Ankers 12 um ein bei 0 in F i g. 16 angedeutetes Schwingungszentrum herum. Infolgedessen ist die durch dieses Dämpfungsglied 39 hervorgerufene Dämpfungswirkung stark stabilisiert

Es sei darauf hingewiesen, daß das Ankerglied 12 im Tonaufnehmer gemäß Fig. 15 und 16 Vorderansichten wie die in F i g. 19A, 19B und 19C nach Erfordernis aufweisen kann, um so eine relativ große Dämpfungswirkung bei der Vertikalschwingung des Hebels vorzusehen und eine relativ kleine Dämpfungswirkung in Horizontalrichtung.

Hinsichtlich der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sei darauf hingewiesen, daß ein Paar von vorderen und hinteren Permanentmagneten, die erfindungsgemäß jeden Magnetblock in dem Umwandlungssystem bilden, integral in einem einzigen Magneten ausgebildet sein können mit zwei entgegengesetzten Polen, ausgebildet an dessen Oberfläche, und zwar geschieht dies durch Sintern aus feinen Pulvern einer ferromagnetischen Substanz, wie beispielsweise Bariumferrit und einer seltenen Erd-Kobalt-Verbindung (Samarium-Kobalt-Verbindung).

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

45

50

55

65

Claims (10)

29 Ol Patentensprüche:

1. Tonabnehmer zur Wiedergabe von in der Tonrille einer Aufzeichnungsplatte aufgezeichneten Signalen mit

1. einem Schwingungssystem, welches

a) eine Abnehmerspitze zum Eingriff mit der Tonrille bei einer Bewegung der Aufzeichnungsplatte bezüglich der Abnehmerspitze,

b) einen langgestreckten, die Abnehmerspitze tragenden Hebel und

c) Mittel zur Halterung dieses Hebels aufweist, und

2. mit einem elektromagnetischen Bewegungsum-Nvandlungssystem, welches auf die Schwingungsbewegungen des Hebels anspricht und diese in elektrische Signale umwandelt, wobei dieses Bewegungsumwandlungssystem folgendes aufweist:

a) mehrere Permanentmagnetvorrichtungen, die jeweils in einem Luftspalt erste und zweite entgegengesetzt gerichtete magnetische Flüsse besitzende Magnetfelder erzeugen, welche benachbarte erste und zweite Luftspaltteile senkrecht durchlaufen, und

b) mehrere eine Spannung erzeugende beweglich innerhalb der zugehörigen Luftspaltteile angeordnete Spulen, die mechanisch mit dem Hebel gskuppelt sind, wobei

3. jede Permanentmagnetvorrichtung folgendes aufweist:

a) zur Erzeugung des ersten Magnetfeldes ein erstes durch den ersten Luftspaltteil getrenntes Paar von Permanentmagneten, die mit entgegengesetzter Polarität über den ersten Luftspaltteil aufeinanderzuweisen, und

b) zur Erzeugung des zweiten Magnetfeldes, benachbart zu dem ersten Paar von Permanentmagneten ein zweites durch den zweiten Luftspaltteil getrenntes Paar von Permanentmagneten, die mit entgegengesetzter Polarität über den zweiten Luftspaltteil aufeinanderzuweisen, wobei

c) bezüglich des Luftspaltes die Polaritäten des zweiten Paares von Permanentmagneten umgekehrt angeordnet sind zu den Polaritäten des ersten Paares von Permanentmagneten, wobei

d) die Feldstärken der ersten und zweiten Magnetfelder in Längsrichtung ihre Polaritat wechseln und wobei

e) die Spule in ihrer Neutralstellung im Luftspalt im wesentlichen mit einer Hälfte innerhalb des ersten und mit der anderen Hälfte im wesentlichen innerhalb des zweiten Magnetfeldes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

f) die Polflächen der Permanentmagnetpaare (18, 21 und 19, 22) unter Bildung des Luftspaltes parallel aufeinanderzuweisen und daß

g) die beiden benachbarten Permanentmagnetpaare (18,19 und 21, 22) einer Permanentmagnetvorrichtung miteinander verbunden sind, so daß

h) die ersten und zweiten Magnetfelder (24, 25) eine im wesentlichen gleichförmige Intensität mit einem eng begrenzten Obergangsbereich dazwischen aufweisen.

2. Tonabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (17) eine flache, spiralförmige Spule ist und in einer Ebene senkrecht zu den Magnetflüssen angeordnet ist

3. Tonabnehmer nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetvorrichtung zweifach vorgesehen ist, und zwar angeordnet unter einem Winkel von 45° zu beiden Seiten einer durch eine Längsachse des Hebels (11) verlaufenden Vertikalebene, wobei die mit einer der beiden Permanentmagnetvorrichtungen zusammenarbeitende Spule (17) derart angeordnet ist, daß in ihr eine elektromotorische Kraft entsprechend der Bewegungskomponente des Hebels (11) in einer Richtung senkrecht zu einer der Rillenwände erzeugt wird, während die mit der anderen Permanentmagnetvorrichtung zusammenarbeitende Spule derart angeordnet ist daß in ihr eine elektromotorische Kraft entsprechend der Bewegungskomponente des Hebels in einer Richtung senkrecht zur anderen der Rillenwände induziert wird.

4. Tonabnehmer nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei Permanentmagnetvorrichtungen vorgesehen sind, wobei die erste Permanentmagnetvorrichtung in einer Vertikalebene angeordnet ist, die durch die Längsachse des Hebels (11) verläuft und mit einer ersten Spannungserzeugungsspule zusammenarbeitet, daß die zweiten und dritten Permanentmagnetvorrichtungen beide in einer Horizontalebene angeordnet sind, die durch die Längsachse des Hebels (11) verläuft und mit einer zweiten bzw. dritten Spannungserzeugungsspule zusammenarbeiten, und wobei die erste Spule derart angeordnet ist, daß in ihr eine elektromotorische Kraft entsprechend der Bewegungskomponente des Hebels (11) in einer Richtung senkrecht zur Horizontaloberfläche der Aufzeichnungsplatte erzeugt wird, und wobei schließlich die zweiten und dritten Spulen derart angeordnet sind, daß in ihnen elektromctorischc Kräfte entsprechend der Bewegungskomponente des Hebels in einer Richtung parallel zur Horizontaloberfläche der Aufzeichnungsplatte induziert werden.

5. Tonabnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Spulen miteinander verbunden sind, um ein Summensignal ihrer elektromotorischen Kräfte zu liefern, und daß die ersten und dritten Spulen miteinander verbunden sind, um ein Differenzsignal zwischen deren elektromotorischen Kräften zu liefern.

6. Tonabnehmer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanenimagneivorriciiiung ferner ein Jochglied (14) aus permeablem Material aufweist, welches die offenen Seiten der entsprechenden Permanentmagnete der ersten und zweiten Paare, ausgehend vom Luftspalt, überbrückt, um einen geschlossenen Pfad für den Magnetfluß vorzusehen, der die erwähnten Permanentmagnete des ersten und zweiten Paars des Luftspalts und die Jochglicder

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(14) enthält. dieser höheren Intensität des Magnetfeldes und wegen

7. Tonabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis des senkrechten Schneidens des Magnetflusses durch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (10) an die sich bewegende Spule hat diese Anordnung mit der einem Ende des Hebels (11) befestigt ist, daß die sich bewegenden Spule von Natur aus den Vorteil, daß Spule von einem Ankerglied (12) getragen wird, wel- 5 ein höherer Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Beches am anderen Ende des Hebek {11) befestigt ist wegung in Elektromagnetismus und eine höhere Aus- und daß die Tragmittel Aufhängemittel zum Halten gangsspannung erreicht wird Diese bekannte Spulendes anderen Endes des Hebels aufweisen und einen anordnung gestattet daher deren Ausbildung auf einem Dämpfer (39) aus einem elastischen Material, bcfe- seichten Spulenkörper aus irgendeinem nichtmagnetistigt am Ankerglied (12), und wobei ferner das An- io sehen Material, und nicht auf einem schweren aus makerglied (12) eine Form besitzt, die gestattet, daß gnetisierbarem Material bestehenden Spulenkörper, eine Bewegungskomponente des Hebels (11) in ei- ohne daß sich dabei eine beträchtliche Abnahme des ner Richtung senkrecht zu einer Horizontaloberflä- Umwandlungswirkungsgrades ergibt. Dadurch wird die ehe der Aufzeichnungsplatte einer Dämpfungskraft effektive Masse eines Schwingungssystems in dem Abdurch das Dämpfungsglied ausgesetzt wird, und 15 nehmer verkleinert, wodurch die mechanischen Eigenzwar in einer Größe, die größer ist als die Größe der scharten des Abnehmers verbessert werden, wie bei-Dämpfungskraft, der eine Bewegungskomponente spielsweise die Nachgiebigkeit und Führfähigkeit,
des Hebels in einer Richtung parallel zur Horizon- Wie sich aus dem folgenden ergibt, werden jedoch die taloberfläche der Aufzeichnungsplattc ausgesetzt obigen Vorteile nicht vollständig bei den bekannten Abist 20 nehmern erreicht

8.Tonabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, Eine typische Anordnung eines elektromagnetischen

dadurch gekennzeichnet, daß die Abnehmerspitze Bewegungsumwandlungssystems ist in F i g. 1 gezeigt,

(10) an einem Ende des Hebels (11) befestigt ist, daß wobei die sich bewegende Spule 1 in ihrer Neutralstel-

die Spule von einem Ankerglied (12) getragen wird, lung angeordnet ist Die obere Hälfte la der sich bewe-

welches am anderen Ende des Hebels (11) befestigt 25 genden Spule 1 ist innerhalb des Magnetfeldes 2 ange-

ist, und daß die Tragmittel einen Aufhängedralft (60) ordnet, während die übrige Hälfte \b außerhalb des

aufweisen, um das andere Ende des Hebels (11) zu Magnetfeldes 2 liegt Entsprechend der Bewegung des

halten, und wobei ferner ein Dämpfungsglied (39) (nicht gezeigten) Hebelarms im Abnehmer, wird die sich

aus einem elastischen Material befestigt am Anker- bewegende Spule t veranlaßt, sich im wesentlichen line-

glied (12) vorhanden ist, und wobei schließlich das 30 ar in eine Ebene senkrecht zum Magnetfluß zu bewe-

Dämpfungsglied eine Ausnehmung darinnen ausge- gen, der allgemein bei B im Magnetfeld 2 angedeutet ist;

bildet zum Halten des Ankers aufweist speziell verläuft die Bewegung derart, daß die eine Hälf-

9. Tonabnehmer nach einem der Ansprüche 7 bis te la den Magnetfluß B schneidet was eine elektromo-8, dadurch gekennzeichnet daß das Dämpfungsma- torische Kraft entsprechend der Bewegung der Beweterial Butylgummi ist 35 gungsspule 1 hervorruft. Bei dieser Anordnung besitzen

10. Tonabnehmer nach einem oder mehreren der jedoch die beiden Hälften der Bewegungsspule 1 untervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- schiedliche Eigenschaften hinsichtlich der Versetzung/

ρ net, daß die Spule (17) auf einer Spulentragplatte Elektromagnetismus-Umwandlung bezüglich einander, (16) aus Silicium vorgesehen ist ' so daß das induzierte Signal eine unerwünschte asym-11. Tonabnehmer nach Anspruch 10, dadurch ge- 40 metrische Verformung besitzt Ein weiterer Nachteil |j kennzeichnet, daß die Spule durch Fotoätzverfahren dieser Anordnung besteht darin, daß um das Magnetfeld hergestellt ist 2 herum ein Leckmagnetfluß auftritt. Das Magnetfeld 2 ^ 12. Tonabnehmer nach einem oder mehreren der wird nämlich normalerweise zwischen zwei durch einen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- Luftspalt getrennten entgegengesetzten Magnetpolen ij| net, daß das Ankerglied (12) eine Kreuzform besitzt. 45 ausgebildet. Um diese Pole herum existiert stets ein geil' 13. Tonabnehmer nach Anspruch Ί2, dadurch ge- wisser Leckmagnetfluß. Es ist daher nicht möglich, die iji kennzeichnet, daß die Spulentragplatte (16) an je- Grenze des Magnetfeldes 2 durch eine gerade Linie zu dem von zwei Vorsprüngen eines kreuzförmigen definieren. Demgemäß kann die tatsächliche Magnetic Ankerglieds (12) befestigt ist, welches sich unter 45° feldverteilung in dem Bewegungsumwandlungssystem Ϊ bezüglich und auf beiden Seiten einer Vertikalebene 50 die in F i g. 2 gezeigte Form besitzen, wobei der gestriji erstreckt, die durch dieLängsachse des langgestreck- chelte Teil das außerhalb des Magnetfeldes 2 gebildete ten Hebels (11) verläuft. Leckmagnetfeld infolge des Leckmagnetflusses ist. Η Wenn die Bewegungsspule 1 den Leckfluß schneidet, so

|. wird eine elektromotorische Kraft in ihrer unteren HaIf-

(f 55 te ib induziert, welche eine entgegengesetzte Polarität

ι zur elektromotorischen Kraft in der oberen Hälfte la

j; Die Erfindung bezieht sich auf einen Tonabnehmer besitzt. Infolgedessen wird der Pegel des Adsgangssi-

v gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. gnals verringert. Ferner ändert sich die Leckmagnet-

i; Bei den bekannten Tonabnehmern mit sich bewegen- feldintensität mit dem Abstand vcm Magneten, und das

b der Spule sollen sich die Spulen im wesentlichen linear 60 Zielmagnetfeld 2 wird durch das sich ändernde Leckma-

T bewegen, und es kann im allgemeinen ieicht die Anord- gneifeid derart beeinflußt, daß sich die intensität des

* nung derart getroffen sein, daß eine sich bewegende Zielmagnetfeldes 2 nicht linear ändert, und zwar insbe- :. Spule in einem schmalen Luftspalt angeordnet ist, der sondere in der Grenzzone gemäß F i g. 2. Infolgedessen

• zwischen Magnetfelder bildenden Magneten angeord- ist das Ausgangssignal von der Bewegungsspule 1 ge- \i net ist und daß die Spule den magnetischen Fluß stets 65 genüber nichtlinearen Störungen empfänglich, und zwar fc senkrecht zu diesem Fluß im Luftspalt schneidet. Der infolge der erwähnten Nichtgleichförmigkeit des Majy schmale Luftspalt stellt das Entstehen eines Magnetfei- gnetfeldes. Es braucht nicht darauf hingewiesen zu werl| des mit höherer Intensität im Luftspalt sicher. Wegen den, daß es unmöglich ist, die ganze Bewegungsspule 1