DE2922076C2 - Lautsprecher mit einer Tonspule in einem ringförmigen Luftspalt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit einer Tonspule in einem ringförmigen Luftspalt zwischen einem zentralen Pol und einer Ringplatte, wobei auf mindestens einer der der Tonspule zugewandten Flächen des Pols und dei Ringplatte ein ferromagnetisches Material vorgesehen ist.

Ein solcher Lautsprecher ist aus der JP-OS 17 011/ 1977 bereits bekannt. Als ferromagnetisches Material wird dabei eine Ferro-Nickel-Legierung mit einer rechteckigen magnetischen Hysterese verwendet, welches durch die magnetische Flußdichte im Spalt nicht gesättigt wird. Durch diese Maßnahme wird verglichen mit dem herkömmlichen Lautsprecher, bei dem der zentrale Pol und die Ringplatte aus Weicheisen bestehen, eine Verbesserung hinsichtlich der bei Beaufschlagung der Tonspule mit einer sinusförmigen Wechselspannung auftretenden Verzerrungen im Wiedergabeton des Lautsprechertreibersystems erreicht. Die erzielte Verbesserung ist jedoch nicht voll befriedigend.

Es wurde ferner vorgeschlagen, eine dünne Platte aus magnetischem Material auf mindestens eine gegenüberliegende Fläche des Jochs (Platte) und des zentralen Pols zu laminieren, und zwar parallel zur Richtung des magnetischen Gleichflusses für die Erregung (JP-OS 22 117/1974). Die durch diese Maßnahme erreichte Verbesserung hinsichtlich der bei der Tonwiedergabe auftretenden Verzerrungen sind jedoch ebenfalls nicht befriedigend. Unter dem Titel »Reducing Harmonie Distortion in Speaker Drive Systems« wurden in Mitsubishi Electric ADVANCE, Band 51, Nr. 12, 1977, Seiten 789 bis 792, die Ergebnisse verschiedenster Studien bezüglich der Verringerung der harmonischen Verzerrung veröffentlicht.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lautsprecher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß die Tonverzerrungen des Lautsprecher-Treibersystems verringert

werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Lautsprecher der eingangs genannten Art gelöst der dadurch gekennzeichnet ist, daß das ferromagnetische Material feine Kristallkörner mit einer ASTM-Nr. von mehr als 5 aufweist

Die Definition »ASTM-Nr. vom mehr als 5;< bezieht sich auf den ASTM-Standard E-112-63 zur Bestimmung der durchschnittlichen Korngröße von Metallen und

ίο bedeutet mehr als 16 Kristallkörner pro (2,54 cm)² bei lOOfacher Vergrößerung.

Das ferromagnetische Material weist vorzugsweise Kristallkörner mit einer ASTM-Nr. von 7 bis 10 und speziell von 8 bis 10 auf. Bei den Kristallkörnern handelt es sich vorzugsweise um feine Ferritkristallkörner.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird vorteilhafterweise die kleine Hystereseschleife des ferromagnetischen Materials linearisiert und eine wesentliche Verringerung der Tonverzerrungen des Lautspreeher-Treibersystems erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch den Magnetkreis des erfindungsgemäßen Lautsprechers,

2-\ F i g. 2 die kleine Hystereseschleife von Weicheisen im Magnetkreis eines herkömmlichen Lautsprechers sowie die kleine Hystereseschleife eines ferromagnetischen Materials, erhalten durch Bildung von feinen Ferritkristallkörnern, im Magnetkreis des erfindungsgemäßen Lautsprechers und

F i g. 3 die Abhängigkeit der Stromverzerrung von der Frequenz bei einem Lautsprecher mit Weicheisen und mit dem speziellen ferromagnetischen Material im Magnetkreis.

Der Lautsprecher gemäß F i g. 1 umfaßt ein scheibenförmiges Joch 1, einen säulenförmigen zentralen Pol 2, welcher in der Mitte des Jochs 1 angeordnet ist, sowie einen ringförmigen Permanentmagneten 3 auf dem Joch 1, welcher den zentralen Pol 2 umgibt, sowie eine Ringplatte 4, welche auf dem Permanentmagneten 3 angeordnet ist unter Belassung eines Spaltes 5 zwischen der Ringplatte 4 und dem zentralen Pol 2. Ferner ist eine Tonspule 6 im Spalt 5 angeordnet. Durch diese Tonspule 6 fließt ein Signalwechselstrom. Hierdurch wird ein magnetisches Wechselfeld 7 erzeugt. Ein ferromagnetischer Ring 8 ist am zentralen Pol 2 so angeordnet, daß er der Tonspule 6 gegenüberliegt. Ein weiterer ferromagnetischer Ring 9 ist an der Innenseite der Ringplatte 4 so angeordnet, daß er der Tonspule 6 gegenüberliegt. Die ferromagnetischen Ringe 8,9 wurden hergestellt durch Heißwalzen einer Platte aus 50% Ni-Fe-Legierung bis zu einer Dicke von 3,5 mm, Biegen und Ziehen dieser Platte unter Bildung einer zylindrischen Form, Zuschneiden von Ringen gewünschter Größe und Tempern der Ringe zur Beseitigung vor. Spannungen. Durch den Biege- oder Ziehprozeß werden die Ferritkristallkörner der 50% Ni-Fe-Legierung wesentlich verkleinert, und zwar im Vergleich zu den Ferritkristallkörnern, welche unmittelbar nach dem Heißwalzen vorliegen.

In einem Beispiel liegen nach der Heißwalzstufe Ferritkristallkörner mit einer Korngrößennummer ASTM-Nr. 1—2 vor (im Durchschnitt 1 bis 2 Kristallkörner in einem Sichtfeld des Mikroskops von (2,54 cm)² bei lOOfacher Vergrößerung). Diese werden umgewandelt in eine Korngröße ASTM-Nr. 8 (durchschnittlich 128 Kristallkörner). Mit der Verkleinerung der Ferritkristallkörner geht eine Verringerung der

Große der magnetischen Domänen einher. Die Unausgewogenheit der magnetostatischen Energien wird in diesen kleinen magnetischen Domänen kompensiert, so daß eine kohärente Umkehrung der Magnetisierung (alle Magnetisierungen werden auf einmal umgekehrt) verhindert wird. Die Umkehr der Magnetisierung in diesen Domänen erfolgt je nach der intensität des Magnetfeldes, und die kleinere Hystereseschleife der 50% Ni-Fe-Legierung ist linearisiert. Fig.2 zeigt die kleinere Hystereseschleife (A) eines herkömmlichen Weicheisens und die kleinere Hystereseschleife (B) der 50%igen Ni-Fe-Legierung gemäß der Erfindung. Man erkennt aus F i g. 2, daß die kleinere Hystereseschleife (A) des Weicheisens groß ist während die kleinere Hystereseschleiie (B) der erfindungsgemäßen 50%igen Ni-Fe-Legierung im wesentlichen linear ist.

F i g. 3 zeigt die Abhängigkeit der Strornverzerrung des herkömmlichen Lautsprechers von der Frequenz (Kurve a). Dabei ist der Magnetkreis ajs Weicheisen gebildet. Ferner zeigt Fig.3 die Abhängigkeit der Stromverzerrung eines erfindungsgemäßen Lautsprechers von der Frequenz. Dabei ist der Magnetkreis gemäß vorliegender Erfindung ausgebildet. Man erkennt aus Fig.3, daß die Ton-Verzerrung etwa 1/10 (— 20 dB) derjenigen des herkömmlichen Lautsprechers beträgt. Somit erhält man eine Tonwiedergabe mit einer wesentlich geringeren Verzerrung.

In dem vorstehenden Beispiel wurde eine 50% Ni-Fe-Legierung verwendet. Das ferromagnetische Material kann jedoch aus reinem Eisen, aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder aus ferritischem Edelstahl bestehen, solange nur feine Kristallkörner der definierten Größe vorliegen.

Die Verkleinerung der Kristallkörner des Ferrits kann außer durch mechanische Beanspruchung (wie z. B. das vorstehend beschriebene Biegen und Ziehen) auch durch Einverleibung eines spezifischen Elements in das ferromagnetische Material erreicht werden. Auch mit einem solchen modifizierten ferromagnetischen Material können die Verzerrungen verringert werden. Anhand des folgenden Beispiels wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der ein ferromagnetisches Material mit einem solchen spezifischen Element vorgesehen ist. Der Aufbau des Lautsprechers ist der gleiche wie in Fig. 1. Als ferromagnetisches Material wird ein solches mit Titangehalt (Ti) verwendet. Bei diesem modifizierten ferromagnetischen Material 8, 9 mit Titangehalt wird die Größe der austenlitischen

ίο Kristallkörner durch den Einfluß des Titans während des Erhitzens für das Gießen oder während des Temperns verringert. Darüber hinaus erhält man kleinere Kristallkörner des Ferrits dadurch, daß ein Wachsen der Kristallkörner durch Rekristallisation während des Walzens verhindert wird. Bei einer Verringerung der Größe der Krisiallkörner auf den erfindungsgemäß definierten Bereich wird wiederum die Größe der magnetischen Domänen verringert und demzufolge die kleinere Hystereseschleife linearisiert.

Man beobachtet folglich auch bei Verwendung des modifizierten ferromagnetischen Materials mit Titangehalt eine erhebliche Verringerung der Ton verzerrungen. Das modifizierte ferromagnetische Material kann ferner erhalten werden durch Einverleibung von Niob (Nb), Vanadium (V) oder Aluminium (Al) anstelle des Titans (Ti). Es ist ferner möglich, ein Gemisch von Komponenten aus der Gruppe Ti, Nb, V und Al einzuverleiben.

Vorstehend wurde ein Lautsprecher mit auf der Außenseite des zentralen Pols angeordneten Außenmagneten beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auch bei einem Lautsprecher vom Innenmagnettyp angewendet werden. Bei den beschriebenen Ausführungsformen wurden ferromagnetische Ringe am zentralen Pol und an der Ringplatte vorgesehen. Der Effekt der Verringerung der Verzerrung kann jedoch auch erreicht werden, wenn man nur einen ferromagnetischen Ring entweder am Po! oder an der Ringplatte vorsieht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lautsprecher mit einer Tonspule in einem ringförmigen Luftspalt zwischen einem zentralen Pol und einer Ringplatte, wobei auf mindestens einer der der Tonspule zugewandten Flächen des Pols und der Ringplatte ein ferromagnetisches Material vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Material feine Kristallkörner mit einer ASTM-Nr. von mehr als 5 aufweist

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Material mit feinen Kristallkörnern erhalten wurde durch Einverleibung von Ti, Nb, V, Al oder einem Gemisch derselben in reines Eisen, in Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt oder in ferritischen Edelstahl.

3. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische ferromagnetische Material mit feinen Kristallkörnern erhalten wurde durch Biegen oder Ziehen einer durch Walzen einer ferromagnetischen Platte erhaltenen Platte unter Bildung einer zylindrischen Gestalt.

4. Lautsprecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische ferromagnetische Material eine Ni-Fe-Legierung ist.