DE2945739A1

DE2945739A1 - Elektroakustischer uebertrager

Info

Publication number: DE2945739A1
Application number: DE19792945739
Authority: DE
Inventors: Philippe Lesage
Original assignee: Audax Industries SA
Current assignee: Audax Industries SA
Priority date: 1978-11-16
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1980-05-29
Also published as: WO1980001128A1; FR2441980B1; GB2049352A; GB2049352B; US4395598A; FR2441980A1

Description

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P 3647 - 6 -

Anmelderint Firma SOCIETE AUMX

45t avenue Pasteur

F - 93 100 Montreuil Frankreich Elektroakustischer übertrager

Sie Erfindung betrifft einen elektroakuatiaohen übertrager ■it einer Membran, die alt einer Längaachnittebene einen spitzen, naoh vorn offenen Halbwiakel OC bildet. Ea handelt aioh um eine» elektroakuatiaohen Übertrager in IOn einea Lavtapreohera. Lautapreoher der roratehend genannten Art ■ind alt konischen, nach vorne offenen Membranen bekannt.

Bei den bekannten Lautsprechern dieses Type, bildet die Membran einen Ort fur stationäre Wellen, die von der zu er-

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ORIGINAL INSPECTED

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zeugenden Frequenz abhängig sind. Bei bestirnten Frequenzen führt die Lage der Knoten und der Bäuohe dieeer Schwingungen zu einer maximalen Schallabgabe, verbunden mit Resonanzen und einer Tonfärbung. Bei anderen Frequenzen iet das Verhalten der Membran umgekehrt und die Schallabgabe ist ein Minimum. In dieeem Fall verstärkt die Bewegungeamplitude der Membran den reinen Verlust, venn man davon ausgeht, daß die Membran mit der gleiohen Energie erregt wird. Die Impedanz der Schallabgabe ist vollständig gegenwirkend geworden. Dies führt zu einem schwachen Wirkungsgrad und zu Amplitudenverserrungen. Bei dieser Art von Lautsprecher löst sioh die in der Membran gespeicherte Energie, wenn die Erregung beim brut rose (rosa Bausehen) aufhört, nicht gleiohmäßig als Funktion der Frequenz. Vielmehr zeigt der Lautspreeher bei bestimmten Frequenzen eine akustische Verschleppung.

Die genannten Nachteile führen zu einer welligen Amplituden/ Frequenz-Kurve mindestens in der Zone der hohen Frequenzen des Übertragungsbandes des Lautsprechers, und die Phasenkurve verläuft nicht mehr auf einem Minimum. Der energetisohe Wirkungsgrad des Lautsprechers ist relativ gering, weil ein beträchtlicher Teil der in der Membran gespeicherten Energie nioht zu einer Sehallabstrahlung führt, sondern als Wärme verlorengeht, insbesondere durch einen gegenelektromotorisehen Effekt in der beweglichen Spule des Lautsprechers.

Bei den bekannten Lautspreehern muß zwischen der Weichheit der Aufhängung der Membran, dem die Membran bildenden Material und der Masse des beweglichen Teiles des Sohwingungserseugers einerseits und der wiederzugebenden Frequenzband-

OR/C-.''ΜΛ :

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breite «οvia dea elektroakustischen Wirkungsgrad dee Lautsprechers andererseits ein Koaproaiji geaohloaaen werden. PQr die Erzeugung τοη Frequenzen bla sub Mittleren Bereioh 1st die Meabranaufhängung im allgemeinen weich, uxk die zur Erregung bewegliche Masse iat wiohtig, daa.it die Membran sieh ait einer großen Amplitude bewegen kann. Für die Wiedergabe von Frequenzen, die sieh tob mittleren Bereich bis ZUB Spitzenbereioh eratreekea, sollte die Meabran dagegen ziealieh atarr alt dea Gehäuse verbunden sein und kleine Abaeaaungen besitzen, weil nur der Spitzenbereich dea Kegels der Meabran schwingt. Verbunden Bit den Anforderungen, die dieaer zweite Fall stellt, sollte die Nasse des aobilen Erregerteilea klein sein, weil die Schwingungsgesehwindigkeit der Meabran groß wird. Saraus ergibt eich, daß es, ua Schallwellen ohne nichtliaeare Verfolgungen der Aaplitude in einea breiten Frequenzbereich zu erhalten, notwendig iat, daß aan die geoaetriaehen Verforaungen der Meabran viel kleiner gegenüber den entapreehenden Aaplituden der Sohallabstrahlung aaoht, in Analogie alt dea idealen Schallkolben, der sieh nicht ganz verwirklichen läßt, aber wenigstens oberhalb einer Pulsation UJ »2 c/a, wobei C_n die Ausbreitungsgeaohwindig-

OU U

keit dea Schalles in Luft und α der Radius dea schallabgebenden Teile dea Lautsprechers sind. Der Aufbau einea einea breiten Frequenzband genügenden Lautsprechers ist alao sehr schwer zu verwirklichen. Das hat auch seinen Grund darin, daß die an zwei beliebigen Stellen auf der Erzeugenden der konischen Meabran erzeugten Schallwellen an einer beliebigen Hörstelle nicht in Phase alteinander sind und daß die Phasenabweiohung ua so größer ist, je höher die zu erzeugenden Frequenzen sind.

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Der Torliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektroakustisohen Übertrager in Bezug auf die vorstehend genannten Nachteile eo zu verbessern, daß die von zwei beliebigen Punkten einer Schnittlinie (Erzeugenden) jedes Längsschnittes duroh die Membran erzeugten Schallwellen an einer beliebigen Höreteile in Phase miteinander sind.

Sie gestellte Aufgabe wird Bit einem elektroakustiachen Übertrager der eingangs genannten Art erfindungsgenäß dadurch gelöst, daß bei ihm die Ausbreitungsgeschwindigkeit C der für die Schallabgabe verantwortlichen Schwingungen im Material der Membran, ausgelöst duroh den Erregerteil des Übertragers, mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit C_ß des Sehalles in der Luft im Halbwinkel ^r/. der Membranöffnung in einer Beziehung C cos '^y *' C_ steht.

Die Schallwellen, die ein solcher Lautsprecher liefert, sind nicht mehr durch eine gesamte Verschiebung der Membran erzeugt, sondern infolge einer Verstellung im Bereich der Makrodeformationen durch aufeinanderfolgende, prinzipiell transversale Wellen (Gesohwindigkeitsrektor der Materialteilchen senkrecht zur Auebreitungsriohtung der Wellen). I¹Ur Frequenzen oberhalb der tiefen<9renzfrequenz f, des Übertragers wird die Energie der hauptsächlich transversalen Sohwingbewegungen, welche für die Schallerzeugung verantwortlich sind und in der Membran sich ausbreiten, direkt in die Luft verteilt, was zu einem möglichen energetischen Wirkungsgrad führt, der mindestens zehnmal größer ist als bei konventionellen Lautsprechern.

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Diese Aueführungen sind Möglich, wenn man vor allem darauf aohtet, die Abmessungen und den Aufbau der Membran so zu wählen, daß die Schwingungeenergie der Welle sioh von hinteren, der Erreger «pul β nahen Ende zum vorderen Enr j als Schallwelle ausbreitet, bevor sie das vordere Ende der Membran erreioht} d.h., daß es keine unerwünschte Reflexion am vorderen Ende für eine gewünsohte untere Grenzfrequenz gibt.

Der erfindungsgemäß ausgebildete elektroakustisohe Obertrager kann dabei eine weiohe oder eine starre Membran haben. Venn die Membran weich ist, ist sie zwangsläufig mindestens teilweise an ihren vorderen und hinteren Enden durch elastlsohe Verbindungen oder starre Verbindungen mit dem Gehäuse des Übertragers verbunden. Venn die Membran sioh frei verstellen kann, ist sie zwangsläufig starr und an ihrem vorderen oder hinteren Ende mindestens teilweise durch eine starre oder elastische Verbindung am Übertragergehäuse gehalten, oder sie ist nioht durch starre oder elastische Verbindung am Übertragergehäuse gehalten.

Vie bereits erwähnt, kann die Membran des Übertragers in klassisoher Weise die Fläche eines konischen Drehkörpers mit einer geradlinigen Erzeugenden haben oder genau analog einem Konus sein. In diesem Falle hat der Srregerteil die traditionelle zylindrische Form. Seine Achse ist die gleiche wie die Membranaohse und sein beweglicher Teil wird durch ein zylindrisches Glied gebildet, das sich nach hinten zur kleinen Basis des konisohen Teils der Membran erstreckt und die Spule trägt. Die Verstellung des beweglichen Teiles des

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Erregergliedes ist inaer so, daß sie im Bereioh der kleinen Bewegungen im physikalischen Sinne des Wortes erscheint.

Bei einer zweiten Ausführung*form hat der vordere Teil der Membran des Übertragers eine V-Form. Dieses 7 ist naoh vorne geöffnet und seine Schenkel werden von zwei genau ebenen Flächen gebildet, die rechteckig oder quadratisch und einander gleich sind, und der hintere Teil der Membran ist ein ebener, rechteckiger oder quadratischer Steg, der in der Symmetrieebene des V liegt, mit der Basis des 7 fest verbunden ist und die im Luftspalt des Erregerteiles zentrierte Spule trägt. Die Spule für diesen übertragertyp ist vorteilhafterweise als rechteckige Spule gewickelt und kann auf den hinteren Teil der Membran entweder aufgedruckt oder als ?laohdrahtspule beispielsweise aufgeklebt sein. Im allgemeinen sind alle Langseiten der Windungen der Spule in zwei Luftspalten angeordnet, die entgegengesetzt magnetisiert sind und durch Polschuhe des Erregerteiles gebildet werden, während die Schmalseiten der Windungen nur für den Stromfluß dienen. Bei einem ersten Ausführungebeispiel ist der hintere Teil der Membran mit dem hinteren Teil des Übertragergehäuses über eine elastische Aufhängung verbunden, die genau koplanar mit der Srmmetrieebene des 7-förmigen Membrantrichtere ist. Sr ist gegebenenfalls in der Längsrichtung einstellbar. Sie Aufhängung dient insbesondere dazu, die Membran in der richtigen Stellung zu halten, um delB gewünsohten Halbwinkel K des Membrantriohters sowie eine passende Ausbreitungsgesohwindigkeit C der Sohwin-

gungen in Abhängigkeit von der Wahl des Membranmaterials

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zn erhalten, wenn sie weich ist und ihr vorderes Ende am Gehäuse befestigt ist. Bei einer zweiten, vollkomaeneren Aueführungsform, deren Herstellungskosten vermindert sind, ist der hintere ebene Teil der Membran in dem oder den Luftspalt(en) des Erregerteiles mit Hilfe eines elastischen Materials zentriert, das zwischen dem hinteren Teil und den Polsohuhen oder Polstüoken eingespannt ist* Sie Membran ist vorzugsweise starr und am Gehäuse mit ihrem vorderen Ende befestigt.

Weitere Merkmale, die vorteilhafte Weiterbildungen des Srfindungsgegenstandes ergeben, sind in Unteransprüchen aufgeführt. Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Im einzelnen zeigern Fig. 1 ein sohematisohes Diagramm, das

die Ausbreitung der genau ebenen Wellen eines elektroakustischen Umformers gemäß der Erfindung veranschaulicht}

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der

wesentlichen Teile eines Lautepreohers mit einer 7-förmigen Membran und einer hinteren Aufhängungι

Fig. 5 eine Unteransicht eines Lautspre-

ohers mit einer 7-förmigen Membran ohne hintere Aufhängung.

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In das schematiaohe Diagramm der Fig. 1 ist die Grundform eines V-förmigen Trichters eingezeichnet, der koplanar zu einer Symmetrieachse oder Ebene X¹X des Luftspaltes eines Erregerteiles 1 oder Antriebeteiles des elektroaknstisohen Übertragers oder Lautsprechers angeordnet ist und der mindestens einen Längsschnitt durch die Membran 2 des Lautsprechers darstellt. Diese Membran hat die eine von zwei folgenden Hauptformen oder bildet eine Kombination aus diesen Hauptforment

1. eine lineare Form, gebildet durch den Sohnitt von zwei genau ebenen rechteckigen oder quadratischen und gleichen Flächen, die V-förmig zueinander stehen und eine gerade Schnittlinie 0 bilden, die in der Symmetrieebene X¹X liegt. Die Membran weist zwei geradlinige Enden E auf, die parallel zur Schnittlinie 0 und in gleichem Abstand von der Symmetrieebene X¹X verlaufenι und

2. die klassische Rotationsform, gebildet von einer Kegelfläche mit einer vorzugsweise geradlinigen Erzeugenden, zentriert auf eine Achse X¹X und versehen mit einer großen vorderen Basis E und einer hinteren kleinen Basis O¹, die koaxial zur Aohse X¹X durch einen Dorn verlängert ist, der die Spule des zylindrischen Erregerteiles 1 trägt.

Der Vektor der Sohallausbreitungsgesohwindigkeit C_Q in Luft und der Vektor der Ausbreitungsgesohwindigkeit C der im wesentlichen transversalen Schwingungen im Material der Membran sind im Sohnittpunkt 0 eingetragen. Der Vektor C₀ ist mit der Achse X'X gleichgerichtet und verläuft senkrecht

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zur Schnittlinie O und liegt in der Schnittebene X¹X, während der Vektor C mit einer Erzeugenden oder Schnittlinie der Membran 2 zusammenfällt. Die Sauer der Ausbreitung der Tranaveraalwellen, die duroh die sehr kleine Vers+ellung der Spule im Luftspalt de· Erregerteile· 1 ausgelöst werden, um einen beliebigen Punkt M auf der Erzeugenden OS diese· Längssohnittes zu erreichen, ist genau gleich der Ausbreitungsdauer der Sehallwelle, die im Schnittpunkt 0 der Membrane (oder an der kleinen Basis 0') austritt, um einen Punkt A auf der Achse (oder in der Ebene) X¹X zu erreichen, der auf der gleichen Höhe wie der Punkt M liegt. Diese Bedingung wird erfüllt, wenn folgende Beziehung verwirklicht ist:

C cos oC M C_Q t.\

wobei OC der Halbwinkel im Schnittpunkt O oder der Spitze O der Membran 2 ist.

Vie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Flächen oder Linien gleioher Phase SAV der durch die Schwingungen der Membran erzeugten Schallabstrahlung eben oder geradlinig und verlaufen senkrecht zur Symmetrieebene oder Symmetrielinie X¹X, welche die zentrale vordere Strahlungeebene oder Strahlungslinie des Lautsprechers bildet. So empfängt ein vor dem Lautsprecher befindlicher Hörer die von jedem Punkt der Membran ausgehenden Schallwellen gleiohphasig. Die Membran verhält sich wie ein angenommener flaoher Kolben.

Das Material, aus welchem die Membran 2 gebildet ist, wird so

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gewählt, daß es einer ganz bestimmten Ausbreitungsgesohwindigkeit C der Gleichung (i) für einen bestimmten Halbvinkel OC genügt, der vorzugsweise relativ groß gewählt wird, um einen Lautspreoher zu erhalten, der wenig Bautiefe benötigt. In Fig. 1 sind auch die Ebenen oder Linien SAB der gleichphasigen Sohallabstrahlung der Membran des Lautsprechers nach hinten eingezeichnet.

Da die Schallabstrahlung die Folge einer Ausbreitung einer fortlaufenden Schwingung in der Membran ist, die eine ebene Schallwelle erzeugt, d.h. ohne Gesamtveretellung der Membran 2/ analog wie eine mechanische Übertragungslinie, deren Grenze das große vordere Ende E der Membran 2 ist. In dieser Hinsicht bestehen praktisch zwei mögliche Fälle bezüglich der Freiheit des vorderen Endes E der Membran 2, d.h. für die Bedingungen für die Grenzen der Ausbreitung, um eine Funktion nahe des idealen Kolbens zu erhalten.

Der erste Fall betrifft eine Membran, die der Gleichung (i) entspricht und deren vorderes Ende S sich frei bewegen kann. Die Membran 2 selbst ist notwendigerweise starr und ist vorzugsweise duroh eine steife oder elastische Verbindung am Gehäuse des Lautspreohers gehalten, sie kann aber eventuell auch nicht duroh eine starre oder elastische Verbindung am Gehäuse des Lautsprechers gehalten sein.

Der zweite Fall betrifft eine Membran 2, die der Gleichung (i) genügt, deren vorderes Ende E starr mit dem Gehäuse oder Gestell des Lautsprechers verbunden ist, d.h., daß die Membran mit oder ohne Aufhängung gehalten ist. Sie Membran kann weloh

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im Gegensatz zu klassischen Lautsprechern wirkt, wirkt die Membrane 2

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sein, halbstarr oder sogar starr. In allen Fällen wählt man vorzugsweise die Abmessungen und die Ausbreitungsmerkmale der Membran so» daß die Adaption der charakteristischen Impedanzen der Membran und der Luft verwirklicht sind, um ei»^r maxisiale Sohallabstrahlung zu erreichen, also einen hohen Wirkungsgrad des Lautsprechers zu erhalten. Mit anderen Worten, es ist erforderlich, daß die Schwingungeenergie der Schwingungen innerhalb der Membran vollständig in Form von Schallwellen abgegeben wird, bevor sie das vordere Ende E der Membran erreicht. Aus den vorstehenden Angaben ergibt sich, daß für Frequenzen, die oberhalb der tiefen Grenzfrequenz des Lautsprechers liegen, die Membran im Gegensatz zu bekannten Lautsprechern nioht der Sitz von stationären Wellen ist, was insbesondere zu besseren Richtungskennlinien, zu einem besseren Ansprechen vorübergehender Größen und zu einer Unterdrückung von Terzerrungen führt. Eine Ausdehnung des Übertragungsbandes zu den tiefen Frequenzen hin ist möglioh, insbesondere duroh Vergrößerung der abstrahlenden Oberfläche der Membran des Lautepreohers.

Sie Figuren 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsformen eines elektroakustisohen Übertragers oder Lautsprechers mit einer trichterartigen Membran in T-Form in schematischer Sarstellung. Nachfolgend wird diese Lautsprecherart beschrieben, doch kann ein Durchschnittefachmann aus diesen Angaben auch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Lautsprecher konstruieren, dessen Membran als Rotationskörper ausgebildet ist, die klassische konisohe Form aufweist und aus der Kombination bekannter Erregungeteile mit den nachstehend in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 beschriebenen Teilen gebildet ist.

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figur 2 betrifft einen Lautsprecher, der eine gehaltene Membran 2 aufweist, die starr oder veioh sein kann und deren beide vordere Enden E der rechteckigen oder quadratischen ebenen Membranflächen 20, velohe dieV-Form bilden mit einem rechteckigen oder quadratischen Rahmen 30 des Lautspreohergehäuses fest verbunden sind. Die zur Trennung der vorderen und der hinteren Welle erforderliche dichte Anlage wird durch eine Befestigung der Ränder der Flächen 20 am Gehäuse gewährleistet. Um die Figuren 2 und 3 nicht zu überladen, ist das Lautsprechergehäuse nur teilweise dargestellt. Der ebene rüokeeitige Steg 21, der als Reohteck dargestellt ist, liegt in der vertikalen Symmetrieebene X¹X der V-förmigen Membran und erstreckt sich von der Schnittlinie 0 der beiden Fläohen 20 naoh hinten. Dieser ebene rückseitige Steg 21 taucht symmetrisch in den Luftspalt des Erregerteiles 1 ein, der hier einen symmetrischen Aufbau hat. Die hintere Schmalseite 210 des Steges 21 ist mit einem hinteren Träger 31 des Gehäuses über eine gewellte elastische Aufhängung 4 verbunden, die sich in der Symmetrieebene X¹X erstreckt. Mit einer niohtdargestellten Verstelleinrichtung kann die Aufhängung 4 ■!* dem Gehäuse so verbunden sein, daß sich die Gesamteinrichtung von Aufhängung 4 und Membran 2 in Längsriohtung verstellen läßt, wodurch sich die Spannung der Membran 2 und der Halbwinkel C<'s der Flächen 20 auf einen gewünschten Wert entsprechend der Gleichung (1) einstellen lassen. Der Werkstoff, aus dem die Membran 2 gebildet ist, sollte vorzugsweise folgende Bedingungen, zusätzlich zu den durch die Gleichung (i) gestellten Bedingungen, erfüllen:

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a) kein Kriechen der Membran beim Betrieb des Lautspreohers|

b) ein sehr hohes Verhältnis E/n des Elastizitätsmoduls E von Young des Materials und der Oberflächenmasse ya des Materials ι

c) innere Dämpfung des Materials nahe dem kritischen Punkt ι

d) ein sehr hohes Verhältnis ($ /a des Elastizitätsmoduls fc> auf Zug im elastischen Bereich zur Oberfläohenmasse n.

Die Qualität der Verbindung des hinteren Steges 21 des emittierenden und die V-förmig angeordneten Flächen 20 aufweisenden Bereiohes der Membran muß sehr gut sein und Eigenschaften aufweisen, die in der Güte derjenigen des die Spule tragenden hinteren Bereiches sind. Die Masse der beschriebenen Verbindung und des hinteren Steges 21 ist auf Grund der Natur der mechanischen Impedanz der Übertragung auf der Höhe des hinteren Bereiohes wenig kritisoh.

Ί)βτ Erregerteil 1 des in Figur 2 gezeigten Lautsprechers weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen mobilen Teil auf, der durch eine ebene Spule 10 gebildet ist, die rechteckig gewiokelt ist. Diese Spule kann in Form einer gedruckten Schaltung oder in Form einer auf die Oberfläche des hinteren Steges 21 der Membran aufgeklebten Wioklung aus Flaohdraht angebracht sein. Die Leiterbahnen 101, welche die großen Seiten der Windungen der Spule bilden,

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sind allein die induzierenden Teile in einem Magnetfeld des Erregerteiles 1. Sie verlaufen senkrecht zur Richtung der kleinen Bewegungen, welche die Membran 2 ausführt und sind in den beiden entgegengesetzt magnetisieren Luft spalten 11 des Erregerteiles 1 zentriert. Die Enden der inneren und äußeren Windungen der Spule sind mit zwei Yersorgungsdrähten 5 für die Spule 10 durch Löten verbunden. Die Leiterbahnen 102, welohe die Schmalseiten der Windungen der Spule bilden, verlaufen parallel zu der Verstelleinrichtung der Spule in den Luftspalten 11 und dienen lediglich zur Stromleitung.

Der feststehende Teil des Erregerteiles 1, von dem in Pig. nur die Hälfte dargestellt ist, weist beispielsweise zwei parallelepipediaohe Magnete 12 auf, die symmetrisch zu beiden Seiten der Symmetrieebene X¹X angeordnet und die von zwei Paaren von ebenen Poletücken 13 eingerahmt sind. Die die langen Spulenseiten +β bildenden Leiterstege 101 sind in den beiden Luftspalten 11 zentral angeordnet, die durch die vier Poletücke 13 gebildet werden. Der gesamte feststehende Teil des Erregerteiles ist innerhalb eines rechteckigen Doppelrahmens 32 des Gehäuses des Lautspreohers befestigt.

Bei einem solohen Lautsprecher sind die Bewegungen der Spule sehr klein und führen zu Yerstellbewegungen oder Schwingbewegungen der Membran 2, die in der Größenordnung von Makrodeformationen liegen, damit die Membran der Sitz von im wesentlichen transversalen Schwingungen wird, welche direkt einen Schalldruck in der Luft bei quasi fehlender

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Verstellung der Membran erzeugen. Dabei sind die hier wirkenden Kräfte bedeutend.

Die wesentlichen Torteile eines solchen Lautsprechers sind folgende:

a) analoges Verhalten wie ein linearer Vierpol und Abstrahlung mit akustischer Doppellinie (doublet aooustique)|

b) die Amplituden/Frequenz-Kennlinie bildet eine Funktion zweiter Ordnung oberhalb der Grenzfrequenz f, }

c) Ansprechkurve im Phasenminimum}

d) Anspreohkurre bei höheren Schallfrequenzen erstreckt sieh von mittleren Frequenzen in der Größenordnung ▼on kHz bis über ludiofrequenzen hinaus, also bis über 100 kHz hinaus}

e) sehr hoher aöglioher akustischer Wirkungsgrad in diesem Frequenzband, der etwa zehn mal so groß ist wie derjenige traditioneller Lautsprecher}

f) Erzeugung von Schallwellen entlang von genau ebenen und senkrecht zur Symmetrieebene X¹X der Membran verlaufenden Schallwellen, was eine geringe Ausrichtung in der horizontalen Ebene ergibt und einem Verhalten analog eines fiktiven theoretischen flachen Kolbens entspricht ι

g) Analogie des Lautsprechers zu einer Belastung von quasi spezifischem Widerstand bei Impedanz in Bezug auf den Ausgang des zugeordneten Verstärkers.

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Figur 3 zeigt einen Lautsprecher, der nooh vollkommener als der in Figur 2 dargestellte Lautsprecher ist. Er iet vom gleiohen Typ und unterscheidet sioh nur durch den hinteren Steg 21' der Membran 2', der nioht mehr mit einer elastischen Aufhängung 4 verbunden ist. Der hintere Steg 21* der Membran 2«, der die ebene Spule 10' trägt, die rechteokig geviokelt 1st, ist in den beiden Luftspalten 11* zentral angeordnet, die durch die vier Folstüoke 13* des Brregerteiles 1' gebildet sind. Sie zentrisohe Anordnung erfolgt mit Hilfe einer dünnen elastomeren Schicht 6, die in diese Luftspalte eingepreßt ist. Der in Fig. 3 dargestellte Lautsprecher besteht aus gleichen Teilen vie der in Fig. 2 dargestellte. Diese Teile sind mit den gleichen Bezugssiffern, ergänzt duroh einen Beistrich, bezeichnet. Das Gehäuse V weist einen vorderen Rahmen 30* aui der reohteckig oder quadratisch ist und eine Stufung aufweist, auf welche der Rand des vorderen Endes E¹ der Membran 2' festgeklebt ist. Der reohteokige oder quadratische zentrale Rahmen 32^Ir weist ebenfalls eine Stufung auf, auf welcher die beiden vorderen Polstüoke 13' angeordnet sind, also der feststehende Teil des Brregerteiles dee Lautsprechers. Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. ist das nioht vollständig dargestellte Gehäuse 3' beispielsweise aus Aluminiumguß gefertigt und trägt die Rahmen 30' und 32' sowie beim Aueführungebeispiel naoh Fig. 2 den hinteren Steg 31. Im hinteren Teil ist ein Isolierstück 7 angeordnet, in das Anschlußbahnen 8 für die Spule 10* des Lautsprechers eingegossen sind, die mit zwei Zuleitungsdrähten 5' der Spule 10' verbunden sind. Las Isolierstüok 7 iet an dem hinteren Paar von Poletücken 13' befestigt.

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Bei dieser zweiten Ausführungsform ist die Membran 2" starr. Das Weglassen der in Fig. 2 dargestellten Aufhängung 4 stellt sicher, dass erentuelle parasitäre Reflexionen auf der Bückseite der Membran nicat auftreten können und bedeutet außerdem eine einfachere und schnelle Montage bei verminderten Herstellungskosten.

Neben den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen erlaubt ein erfindungsgemäß ausgebildeter Lautsprecher noch weitere Abwandlungen, insbesondere durch in den Unteransprüehen aufgeführte Merkaale. So kann bei einer starren Membran das vordere Ende der Membran frei angeordnet sein, so daß es sich verstellen kann, und über eine Aufhängung mit dem Gehäuse des Lautsprechers verbunden sein. Bei einer weiohen Membran, insbesondere einer solohen nach Pig. 2, könnten auoh eine oder mehrere Aufhängungen wie die Aufhängung 4 zur Verbindung des vorderen Endes E der Membran mit dem vorderen Rahmen 50 oder 30' des Gehäuses vorgesehen sein. Auoh könnte eine Einrichtung zur Einstellung der Spannung der Membran vorgesehen sein. Bei allen Aueführungsbeispielen kann die Membran eine Fläche von mehreren

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zehn om haben, um eine gute Abstrahlung insbesondere im Band der tiefen Frequenzen zu ergeben. Bei anderen Aueführungsformen kann die Spule 10 oder 10* gegenüber einer V-Form nur aus einer einzigen Anordnung von Leiterstegen zwischen zwei Polstücken bestehen, die einen einzigen Luftspalt des Erregerteiles bilden. Diese Spule kann übrigens aus Induktanzen zusammengesetzt sein, die auf die beiden Flächen des hinteren Steges der Membran aufgedruckt sind, der in den oder die Luftspaltβ eingesetzt ist. Sie Spule kann auch mehrlagig sein oder

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oder analog in Abhängigkeit von der Trägheit des gewählten beweglichen Teiles. Sie Spule kann auch durch mehrlagiges Wickeln eines Flachdrahteβ in einer, zwei oder mehreren Spiralen gebildet werden, die auf dem Spulenträger angeordnet sind. Der Erregerteil des Lautsprechers kann auch piezoelektrisch oder elektrostatisch sein.

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-an-

L e e r s e i t e

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1) Elektroakustischer übertrager, nämlioh Lautsprecher, nit einer Membran, die alt einer Längssohnittebene einen spitzen, naoh vorn offenen Halbwinkel cc bildet, dadaroh gekennzeichnet, daß bei ihm die Ausbreitungsgeschwindigkeit C der für die Sohallabgabe verantwortlichen, durch den Erregerteil (1) des Übertragers ausgelösten Schwingungen im Material der Membran (2) mit der Ausbreitung«- geschwindigkeit C_ des Schalles in der Luft im Halbwinkel 'X der Membranöffnung in einer Besiehung

C cos -^ # C_n steht,
m υ

2. Lautsprecher naoh Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet* dafi die Membran (2, 2') weich ist und an mindestens einem Teil ihres vorderen Endes (E) und mindestens einem Teil ihres hinteren Endes (21) durch elastisohe Verbindungen (4) oder starre Verbindungen an Teilen (30, 31) des Lautspreohergehäuses gehalten ist.

3· Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl die Membran (2) starr ist und sich frei bewegen kann und an ihrem vorderen Ende (e) oder an ihrem hinteren Ende (21) mindestens teilweise über starre oder elastische Verbindungen (4, 6) am Lauteprechergehäuse (30, 31t 32) befestigt ist.

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4. Lautsprecher nach Anspruch 1, daduroh ««kennzeichnet, daß die Meabran (2·) starr iat und Bindeatens an eines Teil ihrea vorderen Sndes (A") mid mindestens an eines Teil ihreβ hinteren Endes (21*) über elastische oder starre Verbindungen (6) am Lautapreehergehäuae gehalten iat.

5. Lautapreoher naeh einen der Ansprüche 1-4, Bit eines zylindriaohen Brregertell, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran ala komiaoher Eotationakörper koaxial zur lohae dea Erregerteilea auagebildet iat.

6. Lautapreoher mit einer Membran und einem Brregerteil, deaaen feater Teil einen Magneten und mindestens zvei, einen Luftepalt begrenzende Polatfloke aufveiat und deaaen beveglioher Teil durch eine mit der Membran feat verbundene und im Luftapalt zentrierte Leiterapule gebildet iat, daduroh gekennzeichnet, daß der vordere Teil (20) der Membran (2) T-Form hat.

7· Lautaprecher naoh Inapruch 6, daduroh gekennzeichnet, daß der V-förmige vordere Teil (20) der Membran (2) duroh zvei ebene reohteckige oder quadratiaohe und einander gleiohe Platten gebildet iat, während der hintere Teil (21) der Membran (2) ein ebener, flacher, reohteokiger oder quadratlaeher Steg iat, der in der Symmetrieebene (X-X) dea vorderen Teila (20) liegt und an der Yerbindungaatelle (Schnittateile 0) dea V-förmigem vorderen Teila angreift und die in den Luftapalt

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(11) des Erregerteile (1) eintauchende Spul· (1O) trägt.

8. Lautsprecher naoh Anspruch 6 oder 7t daduroh gekennzeichnet, daß die Spule (10) rechteckige Windungen alt parallel zueinander verlaufenden Leiterstegen (101, 102) aufweist, ▼on denen Leiterstege (1O1) parallel zur Basis (Schnittlinie 0) des V-förmigen Teils der Membran (2) verlaufen und symmetrisch zwischen die Polschuhe (13) eintauchen.

9. LautSprecher nach Anspruch 8, daduroh gekennzeichnet, daß der feststehende Teil des Brregerteiles (1) zwei Paare von Polstüoken (13) aufweist, die zwei Magnete (12) begrenzen und zwei rechteckige Luftspalte (11) bilden, die entgegengesetzt magnetisiert sind und in denen die geradlinig und parallel zur Basis (Schnittlinie O) des Y-Teiles der Membran verlaufenden Leiter (ld) der Spule (1O) eintauchen.

10. Lautsprecher naoh einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (1O) auf den hinteren Teil (21) der Membran (2) aufgedruckt ist.

11. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (1O) aus Windungen eiaes Flachdraht es, die auf dem hinteren Teil (21) der Membran (2) aufgebracht sind, gebildet ist.

12. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 8 bis 11, daduroh gekennzeichnet, daß die Spule (1O) reehteokig und in Spiralform gewiokelt ist und mindestens eine der beiden gros-

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•en Seiten jeder Windung der Spule einen der Leiteratege (101) bildet, während mindestens die beiden kleinen Seiten jeder Windung der Spule (10) aenkreeht zur Basis (θ) dea V-Teila der Membran verlaufen und nur des F.romfluß dienen.

13· Lautsprecher naoh eines der Ansprüohe 6 bia 9» daduroh gekennzeichnet, daß die Spule (10) mehrlagige Windungen aufweist.

14* Lautsprecher naoh einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennseiohnet, daß der hintere ebene Teil (21) der Membran (2) über eine elastieohe Aufhängung (4) mit dem Lauteprechergehäuse (31) verbunden ist, die in der Symmetrieebene (X-X) dea V-förmigen Teile der Membran verläuft.

13. Lautsprecher naoh Anspruoh 14· daduroh gekennseiohnet, daß er eine mit der Aufhängung (4) verbundene Einrichtung zur Regelung der Membranapannung und des öffnungswinkels (oC ) dea T-Teiles und zum Zentrieren dea hinteren Teiles der Membran in dem oder den Luftspalten (11) des Brregerteila (1) aufweiat.

16. Lautsprecher naeh Anspruch 14, daduroh gekennzeichnet, daß der hintere Teil (21*) der Membran (2·) in dem oder den Luftapalten (II¹) dea Krregerteila (I¹) mit Hilfe eines zwischen dem hinteren Teil (21·) und den Polatüoken (13¹) eingespannten elastischen Materials (6) zentriert iat.

17* Lautsprecher naoh einem der Ansprüche 6 bia 16, daduroh

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gekennzeichnet, daß die Merkmale dea Material· und der Befestigung der beiden -vorderen Enden (£) der ebenen Platten (20) dea V-föreigen Meabranteila, die parallel zur Baaia (Schnittlinie O) dieaea V-Teilea rerlaufen, den Merlaialen einea Lautaprechera naoh Anapruoh 1 bia 4 entapreohen.

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