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titel: Magnetischer elektroakustischer Wandler
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Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft einen magnetischen elektroakustischen
Wandler hauptsächlich für die Schallwiedergabe in Ohrhöreren oder in größerer Ausführung
ffir Lautsnrecheranlagen.
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Zweck: Bei der TJmwandllmg von Wrechselströmen in Schall sollen die
Verzerrungen möglichst gering gehalten werden. daneben sind besonders bei Ohrhöreren
und Kopfhöreren geringe Abmessungen und geringes Gewicht erforderlich.
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Stand der Technik: Dynamische Lautsprecher enthalten eine konusförmige
oder kalottenförmige Membran, die durch eine Tauchspule angetrieben wird.
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(Francis-Verlag RPE Nr. 105, Lautsprecher und Lautsprechergehäuse
10. Auflage, Seite 24,35 von Hans Herbert Klinger! Beim Fernhörer wird eine Membran
aus 1flreichstahlblech verwendet. Spulen auf den Polschuhen des Permanentmagneten
rufen Schwankungen des
Magnetfeldes hervor. Die Membran folgt diesen
Feldschwankungen. (Verlag: R. Oldenbourg 1961, Pernmeldetecanik Steuern und Regeln
3. Auflage Seite 137,138 von Benedikt Gruber) Es sind Miniatur-Ohrhörer im Handel.
(Technik Versand KG 8440 Straubing, Imhoffstr. 10, Der Große Technik Katalog Nr.
24 Seite 240) Es handelt sich um magnetisch oder piezoelektrisch angetriebene Ohrhörer.
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Kritik des Standes der Technik: Beim dynamischen Lautsprecher kommt
zum Gewicht der membran noch die Tauchspule. Dadurch wird die Trägheit größer, was
eine Abschwächung höherer Frequenzen hedeutet. Der Ilerstellungsaufwand ist im Verhältnis
ru anderen Wandlern größer. Die in Fernhörern und Ohrhörern verwendeten magnetischen
Wndler liefern hörbare Verzerrungen, wobei auch der Frequenzbereich sehr eng begrenzt
ist. Piezoelektrische Xiedergabe läßt die tiefen Töne vermissen. aufgabe: Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, die Schallwiedergabe auch bei kleinsten Abmessungen
verzerrungsarm
und wirksam zu ermöglichen.
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Lösung: kiese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sisch bei dem Wandler
Permanentmagnet und Spule fest gegeniiberstehen, und dazwischen eine Membran aus
magnetisierbarem Werkstoff beweglich gelagert oder aufgehängt ist.
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weitere Die Snule wird mit einem magnetisierbaren Ausgestaltung: Kern
ausgestattet.
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Erzielbare Vorteile: Der Wandler kann für Ohrhörer miniaturisiert
werden, ohne daß man auf Lautstärke und Klanggüte verzichten müßte. Die Verzerrungen
sind geringer als von den erwebnten Kleinsthörern, womit auch die Spraychverständlichkeit
verbessert wird. Bei entsprechend weicher Lagerung der Membran wird auch beim Ohrhörer
eine wirkungsstarke Tiefenwiedergabe erreicht. Als Lautsprecher kann ein solcher
Wandler auch benutzt erden, wegen dem geringen Gewicht der Membran besonders gut
im Hochtonbereich. Es ist nicht so große mechanische Genauigkeit erforderlich wie
bei dynamischen Lautsprechern.
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Prinzip: ner Permanentmagnet hat ein Magnetfeld, das auf die Membran
und auch durch die Membran hindurch auf die Spule Einfluß nimmt. Wenn die Spule
selbst ein Magnetfeld aufbaut, das dem des Permanentmagneten gleichgerichtet ist,
stoßen sie sich ab. Da die Membran näher zu dem Permanentmagneten angeordnet ist,
geht der permanente magnetische Fluß jetzt aus schließlich huber die Membran und
deren nähere Umgebung. Dadurch wird die Membran stärker angezogen. Bei entgegengesetzter
Polung wird der permanente Fluß in eine kreisbahn durch alle drei Bauteile gelenkt,
so daB sich die Anziehungskräfte an der Membran gegenseitig aufheben. Somit pendelt
der permanente Magnetfluß bei Wechselstrom zwischen Spule oder Spulenkern und Membran.
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Beschreibung zu Anspruch 1: Spule und Magnet werden fest miteinander
verbunden, so daß sich die Pole gegenüberstehen.
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Insbesondere für die tiefen Töne, wo also die
Trägheitskräfte
nicht ausreichen, ist eine geeignete feste Verbindung notwendig, um das mechanische
Mitschwingen der Spule zu verhindern. Die Membran wird so im Luftspalt angeordnet,
daß die Entfernung zur Spule größer, am besten doppelt so groß ist, wie zum Fermanentmagneten.
TTm auch eine gute Elochtonwiedergabe zu erreichen, muß die Membran sehr dünn sein.
Edelstahlbleche unter 0,05 mm rosten nicht durch und erfüllen die Anforderungen
an robuste Alrandler am ehesten. Sehr dünne Metallmembranen kann man nicht auswalzen.
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Solche können elektrolytisch weiter abgetragen werden bis zum gewünschten
Wert. Beschreibung zu Anspruch 2: Wenn man einen Eisen- oder Ferritkern für die
Spule verwendet, erreicht der Wandler einen besseren Wirkungsgrad. Kerne, die wie
eine Schalenkernhälfte geformt sind, haben besonders gute Eigenschaften. Dabei sollte
der Magnet möglichst die gleiche Form haben und eher
eine größere
Fläche als die Spule auf der Membran beeinflussen.
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Beschreibung zu Anspruch 3: Um die Wirbelströme zu verringern, die
in Jeder Eisenmembran auftreten, kann man KunststoffmembrRnen. r?it Eisen als Fiillstoff,
verwenden. Die Hochtonwiedergabe wird daurch noch etwas verbessert, d. h. weniger
abgeschwächt.
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Eine Gewebeverstärkung der Membran ist nützlich, weil sie der Yraft
des Magnetfeldes ständig ausgesetzt ist.
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Ausführungsbeispiel: zu Abb. 1: ein Topfmagnet(15 erhalt öffnungen,
so daß Schalldurchlässigkeit besteht. Darüber wird ein AJummischlauch(2) geschoben,
dessen Wandung nach innen angespitzt ist. Die Membran(3) wird auf diese Seite gelegt.
Dadurch wird zur Tembranlagerung eine kleine Auflageflache erzielt, wobei die Flache
je nach Belastung kleiner oder größer wird. Der Membranrand wird tellerförmig gestaltet.
Diese drei Teile werden in ein Rohr(4) eingesetzt, das als Gehause dient. Der Topfmagnet(1)
wird starr befestigt und gleichzeitig
der Gummischlauch, so daß
die Membran zum Topfmagneten einen knappen Abstand hat für die größte Amplitude.
Eine Spule(5) mit einer Schelenkernhälfte wird auf ein abgewinkeltes Blech geklebt,
das Befestigung im Rohr(4) und gleichzeitig eine Zugsicherung für das Kabel ermöglicht.
Der Abstand des Spulenkerns zur Membran soll etwa doppelt so groß sein wie der des
Topfmagneten(1). Für die Verbindung zum Obr dient ein Schlauchstück aus Weich-PVC,
das in dec Gummischlauch gesteckt wird. So kann es später leicht herausgenommen
und gereinigt werden.
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zu Abb. 2+3: Ein einfacher Hörer mit Stabmagneten, der das Prinzip
gut erkennen läßt nebst Feldlinien.
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(1)Magnet, (2)Gummischlauch, (3)Membran, (4)Gehäuserohr, (5)Spule.