DE3024730C2 - Lautsprechersystem - Google Patents
LautsprechersystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Lautsprechersystem mit mehreren, koaxial angeordneten, polygonalen Planarmembranen.
Bekanntlich weist eine Planarmembran d.h. ebene Membran über ihren gesamten Frequenzbereich eine
relativ flache SchaHdruck-Kennlinie auf, so daß eine sehr originalgetreue Tonwiedergabe (High Fidelity)
erreicht wird. Es sind deshalb verschiedene Lautsprechersysteme vorgeschlagen worden, die Planarmembranen
verwenden. Ein Vorteil eines solchen Lautsprechersystems mit Planarmembranen liegt darin,
daß seine akustische Abbildung eine sehr geringe Verschiebung zeigt Wenn bei einem Lautsprechersystern
koaxiale angeordnete, Plariarmembranen verwendet werden, läßt sich das Ausmaß der Verschiebung der
akustischen Abbildung noch weiter verringern.
Bei der Konstruktion eines Lautsprechersystems mit koaxial angeordneten Planarmembranen treten jedoch
ίο mehrere Probleme bei der Ausbildung und Montage verschiedener Komponenten auf, wie beispielsweise des
Schwingspulenkörpers, der Schwingspule und der magnetischen Kreise. Beispielsweise wird für polygonale
Membranen angestrebt, daß der Schwingspulenkörper die gleiche Form wie die polygonale Membran hat,
damit die Antriebskräfte in geeigneter Weise auf die Membran übertragen werden können. Wenn bei der
Bildung eines Dreiweg-Lautsprechersystems beispielsweise die drei Planarmembranen, die jeweils zugeordnete
Schaltung aufweisen, koaxial angeordnet werden, müssen Treibereinheiten für den Mitteltonbereich und
für den Hochtonbereich im Inneren der Treibereinheit für den Tieftonbereich vorgesehen werden. Die
Treibereirheit für den Tieftonbereich muß also zwangsläufig einen großen Durchmesser haben, damit sie die
beiden übrigen Treibereinheiten aufnehmen kann. Dadurch vei ringen sich jedoch der Wirkungsgrad
bezüglich der Herstellung eines solchen Lautsprechersystemi,.
Eine Lösung dieses Problems würde darin liegen, mehrere Schwingspulen mit kleinem Durchmesser
parallel zu schalten. Diese Ausführungsform ist jedoch insofern nachteilig, als ihre Herstellung äußerst
kompliziert ist; außerdem wird der Gegendruck in dem Lautsprechersystem aufgrund des Spaltes abgeschwächt,
der in der hinteren Oberfläche der Membranen ausgebildet wird.
Eine weitere Schwierigkeit beim Aufbau von Lautsprechersystemen mit koaxial angeordneten Planarmembranen
liegt darin, daß die Antriebskraft nicht -to gleichmäßig auf die gesamte Oberfläche der Planarmembranen
übertragen werden kann, da der Schwingspulenkörper, der die Antriebskraft auf die Membran
überträgt, nicht auf der gesamten Oberfläche an der Membran befestigt werden kann. Dies führt dazu, daß
die Antriebskraft auf bestimmte Bereiche der Membran konzentriert wird. Außerdem muß der Schwingspulenkörper
in der Nähe des äußeren Umfangsrandes der Membran vorgesehen werden, da dies durch strukturelle
Einschränkungen vorgegeben wird. Als Ergebnis so hiervon treten im Bereich in der Nähe des äußeren
Umfangs der Membran einerseits und in dem Bereich des inneren Umfangs der Membran andererseits
unterschiedliche Schwingungsmoden auf, so daß eine hohe Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung von
sogenannten »geteilten Schwingungen« besteht. Solche geteilten Schwingungen können auftreten, wenn die
innerhalb und außerhalb der Schwingspule liegenden Membranflächen sehr unterschiedlich sind, denn dann
sind die Massen und damit die Trägheit der Membranteilflächen voneinander sehr verschieden.
Ein weiteres Problem bei der Konstruktion von koaxialen Lautsprechersystemen liegt darin, daß es
schwierig ist, die magnetischen Kreise koaxial anzuordnen, wenn in einem einzigen Lautsprechersystem mehr
als zwei äußere magnetische Kreise verwendet werden, bei denen Permanentmagnete durch ein Joch miteinander
verbunden sind. Normalerweise wird ein 'jußerer magnetischer Kreis für die Tieftonmembran und für die
Hochtonmembran ein innerer magnetischer Kreis, bei dem ein Permanentmagnet von einem Joch umschlossen
wird, verwendet Aus diesem Grund wird der äußere magnetische Kreis relativ groß gemacht, so daß es
schwierig wird, einen zweiten, äußereu magnetischen
Kreis im Inneren des ersten, äußeren magnetischen Kreises anzuordnen.
Aus der DE-AS 19 61 018 ist ein Lautsprecher mit einer einzigen Planarmembrane bekannt. Zum Treiben
der Membran sind ein an der Membran befestigter Schwingrpulenkörper, mit dem die Schwingspule
gekoppelt ist, und ein magnetischer Kreis vorgesehen, in dem die Schwingspule bewegbar ist. Der Schwingspulenkörper
ist als ein U-förmiges Element ausgebildet, welches mit dem Verbindungsabschnitt der beiden
U-Schenkel an der Planarmembran befestigt ist. Um die
Außenflächen der U-Schenkel herumgewickelter Draht bildet die Schwingspule. Ein U-förmiges Joch, welches
sich mit seinen U-Schenkeln in den Raum zwischen den U-Schenkeln des Spulenkörpers erstrecLt, ist auf einem
Permanentmagnet angeordnet. Der Permanentmagnet wiederum ist auf einem zweiten U-förmigen Joch
angeordnet, dessen Schenkel sich parallel zu und außerhalb der Schenkel des Spulenkörpers erstrecken.
Die Schenkel des Spulenkörpers mit der an ihnen angeordneten Schwingspule können sich in dem
zwischen den Schenkeln der beiden Joche gebildeten Luftraum bewegen.
Der Schwingspulenkörper ist bei diesem Lautsprecher im mittleren Bereich der Planarmembran an dieser
befestigt.
Ein anderer Lautsprecher mit Planarmembran ist in der DE-OS 28 50 956 beschrieben und dargestellt.
Dieser Lautsprecher weist für seine einzige Planarmembran mehrere Treibereinheiten auf, von denen eine jede
einen zylinderförmigen Spulenkörper und einen Magnetkreis mit kreisringförmigen Luftspalt aufweist, in
dem sich die um den zylinderförmigen Schwingspulenkörper gewickelte Schwingspule zusammen mit jenem
bewegt. Der in dieser Druckschrift dargestellte Lautsprecher weist eine quadratische Planarmembran auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lautsprechersystem mit mehreren, koaxial angeordneten,
polygonalen, Planarmembranen anzugeben, bei dem die Magnetkreise wenig Raum beanspruchen und
der Gesamtaufbau des Lautsprechersystems einfach ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.
Das erfinaungsgemäße Lautsprechersystem weist eine äußerst einfache Bauweise auf, so daß es mit relativ
wenig Zeitaufwand und damit kostengünstig hergestellt werden kann. Ferner sind die Magnetkreisabschnitte,
wie sie bei dem erfindungsgemäßen Lautsprechersystem vorgesehen sind, raumsparend, so daß es möglich
ist. eine Vielzahl von koaxialen Planarmemoranen anzuordnen.
Bei dem erfindungsgemäßen Lautsprechersystem ist es ferner in vorteilhafter Weise möglich, den Schwingspulenkörper
dort an der jeweiligen Planarmembrane zu befestigen, wo die günstigste Tonwiedergabe
erhalten wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Planarmembran
innerhalb einer Befestigungslinie zwischen dem Schwingspulenkörper und der Planarmembran
gleich der Fläche der Planarmembran außerhalb der Befestigungslinie ist. Durch diese Aufteilung der Fläche
wird insbesondere dann, wenn die Planarmembran eine konstante Dickenabmessuiig und eine konstante Dichte
aufweist, vermieden, daß geteilte Schwingungen auftreten können, durch die die Qualität aer Tonwiedergabe
verschlechtert wird.
Eine andere, vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der
Planarmembran innerhalb einer Befestigungslinie zwischen dem Schwingspulenkörper und der Planarmembran
gleich der Masse der Planarmpmbran außerhalb der Befestigungslinie ist Wenn die Masse der
Planarmembran derart verteilt ist, so ist die Trägheit in den beiden Bereichen im wesentlichen gleich groß,
wodurch das Auftreten von geteilten Schwingungen verringert wird, welche die Tonwiedergabequalität
verschlechtern.
Andere, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 eine Vorderansicht eines koaxialen Vierweg-Lautsprechersystems
mit planaren Membranen, gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung,
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der Rückseite des
Lautsprechersystems nach F i g. 1,
F i g. 3 einen Querschnitt durch das Lautsprechersystem nach F ig. 1,
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht des Teils, der in F i g. 1 durch die Bezeichnung IV angedeutet ist,
F i g. 5 einen Querschnitt durch den Teil, der in F i g. 1 durch die Bezeichnung V angedeutet ist,
F i g. 5 einen Querschnitt durch den Teil, der in F i g. 1 durch die Bezeichnung V angedeutet ist,
Fig.6A und 6B Rückansichten der Lagebeziehung eines Schwingspulenkörpers in bezug auf eine quadratische
Membran bei einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik,
F i g. 6C eine Rückansicht der Lagebeziehung des Schwingspulenkörpers in bezug auf die Membran bei
der Ausführungsform nach der Erfindung, und
Fig.7A und 7B Querschnitte durch äußere bzw.
innere magnetische Kreise, die jeweils bei der Erfindung verwendet werden können.
Die F i g. 1,2 und 3 zeigen jeweils eine Vorderansicht,
eine schematische Rückansicht und eine Querschnittsansicht längs der Linie IH-IIT von Fig. 1 durch ein
koaxiales Vierweglautsprechersystem mit Planarmembranen. In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen
3/4 eine quadratische, planare Tieftonmembran. In der zentralen öffnung der quadratischen, planaren Tieftonmembran
3Λ sind in der angegebenen Reihenfolge eine planare Mitteltonmembran 3B, eine planare Hochtonmembran
3 C und eine planare Superhochtonmembran 3D koaxial angeordnet. Ein äußerer Umfangs-Randbereich
3a der planaren Tieftonmembran 3A wird durch einen Schulterbereich 11a eines äußeren Rahmens 11
gehaltert, während ein innerer Umfangs- Randbereich 3a'durch ein Randtragteil 12a gehaltert wird, das an
dem inneren Umfangsrahmen 12 einer Rahmenanordnung 1 in der Weise befestigt wird, daß die vordere
Oberfläche des Randtragteils 12a in der gleichen Ebene wie die vordere Oberfläche des Schulterbereiches 11a
liegt. Axial im Innern ist ein zentraler Rahmen 15 vorgesehen, der mit dem inneren Umfangsrahmen 12
durch acht Verbindungsglieder 16 gekoppelt ist. Darüber hinaus ist der innere Umfangsrahmen 12 mit
einem kreisförmigen Vorsprung 18 versehen, mit dem eine Rückkammer 5 (die zur Vereinfachung der
Darstellung in F i g. 2 nicht gezeigt ist) gekoppelt ist. Der äußere Rahmen 11 und der innere Umfangsrahmen
• 12 sind starr durch V-förmige Brücken 13 verbunden.
Die Rückkammer 5 weist eine Oberfläche 5b auf, die zu dem inneren Umfangsrahmen 12 hin geneigt ist, um
die Querschnittsfläche in bezug auf die planare Tieftonmembran 3Λ zu verringern, so daß eine
Seitenwand 5a der Rückkammer 5 den akustischen Druck bzw. Schalldruck nicht nachteilig beeinflussen
kann, der durch die Hin- und Herbewegung der planaren Tieftonmembran 3Λ verursacht wird; außerdem
wird die Öffnungsfläche auf der Rückseite der planaren Tieftonmembran 3A durch die Anwesenheit
der Rückkammer 5 nicht reduziert, die im übrigen so ausgelegt ist, daß ihre innere Kapazität so groß wie
möglich ist.
Die Tieftonmembran 3Λ und die Mitteltonmembran 35 werden mit äußeren magnetischen Kreisen in der
Form von äußeren Magnetkreisabschnitten erregt, wie in Fig. 7A zu erkennen ist, während die Hochtonmembran
3 C und die Superhochtonmembran 3D innere magnetische Kreise in der Form von inneren Magnetkreisabschnitten
haben, wie in Fig. 7B zu erkennen ist. Bei dem äußeren magnetischen Kreis sind mehrere
Magnete M\ an den inneren Oberflächen der Platten 21 angebracht. Die Magnete sind an einem Ende jeder
Platte 21 vorgesehen, während das Joch 23 zwischen den anderen Endbereichen der Platten 21 vorgesehen
ist. Die Schwingspule 32 wird in dem Luftspalt zwischen den Magneten M\ angeordnet. Andererseits ist bei dem
inneren Magnetkreis nach F i g. 7B ein einziger Magnet M2 zwischen den Platten 2V vorgesehen, während sich
die Schwingspule 32' in dem Spalt zwischen den Platten 2t'befindet.
Details des Magnetkreisabschnittes für die Tieftonmembran sind in F i g. 4 und 5 dargestellt. F i g. 4 zeigt
im vergrößerten Maßstab eine perspektivische Ansicht des Teils, der in F i g. 1 durch die Bezeichnung IV
gekennzeichnet ist. F i g. 5 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt durch den Teil, der in F i g. 1
durch die Bezeichnung V gekennzeichnet ist. Der Magnetkreisabschnitt bildet zusammen mit einem
Schwingspulenkörper 31, einer Schwingspule 32, einem Dämpfungsglied 33 und einer Halterung 34 für das
Dämpfungsglied 33 (s. F i g. 3) eine Treibereinheit. Die Platten 21 sind parallel zueinander angeordnet, wobei
zwischen ihnen der Luftspalt ausgebildet ist Magnete, nach einer bevorzugten Ausführungsform Magnete aus
seltenen Erden, mit entgegengesetzter Polarität sind an den Innenwänden der jeweiligen, einander gegenüberliegenden
Platten angebracht Die Magnete sind relativ dünn. Ein Ende jeder Platte 21 ist mit dem Joch 23
gekoppelt
Der Schwingspulenkörper 31 besteht aus vier langgestreckten Spulenkörperrahmenteilen. Jeder Spulenkörperrahmen
ist an seinen beiden Enden 31a und 310 im rechten Winkel umgebogen. Ein Ende 31a des
Spulenkörperrahmens ist an der Membran angebracht, während an dem anderen Ende 31 b die Schwingspule 32
befestigt ist Die vier Schwingspulenkörperrahmen sind parallel zu den jeweiligen Seiten der quadratischen
Membran an der Membran befestigt Das heißt also, daß die vier Spulenkörperrahmen im wesentlichen ein
Quadrat bilden. Die Querschnittsform der Schwingspule 32 ist ebenfalls quadratisch.
Die Lagebeziehung des Schwingspulenkörpers in bezug auf die planare Membran soll im folgenden unter Bezugnahme auf Fig.6C in Verbindung mit Fig.6A und 6B erläutert werden, die herkömmliche Techniken für die Anbringung des Schwingspulenkörpers an der Membran zeigen. Wenn der Schwingspulenkörper 31 in Kreisform fest rund um eine quadratische öffnung an einer quadratischen, planaren Membran angebracht wird, wie es in F i g. 6A zu erkennen ist, so besteht eine relativ große Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von geteilten Schwingungen. Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß das Ausmaß der geteilten Schwingungen in der angegebenen Reihenfolge in den Bereichen a, b und c zunimmt, die in Fig.6A angedeutet sind. Um das Auftreten von geteilten Schwingungen zu vermeiden, ist bisher eine Membran verwendet worden, deren Ecken auf Bogenform geschnitten worden sind. Weiterhin wurde vorgeschlagen, daß der Schwingspulenkörper 31 im wesentlichen in der Mitte zwischen den äußeren und inneren Rändern der Membran gehaltert werden sollte, so daß /1 = h gilt wie es Fig.6B zeigt Da bei dieser Struktur die äußere Fläche der Membran, die durch den Schwingspulenkörper geteilt wird, größer als ihre innere Fläche ist, ist das Gewicht des äußeren Bereiches der Membran höher als das des inneren Bereiches. Als Ergebnis hiervon besteht die Gefahr, daß niedrigfrequente Schwingungen in dem äußeren Bereich der Membran auftreten können, während der innere Bereich der Membran praktisch gar nicht schwingt, wenn die angelegte Frequenz gering ist. Aus diesem Grunde können bei dieser Ausführungsform geteilte Schwingungen nicht vermieden werden.
Die Lagebeziehung des Schwingspulenkörpers in bezug auf die planare Membran soll im folgenden unter Bezugnahme auf Fig.6C in Verbindung mit Fig.6A und 6B erläutert werden, die herkömmliche Techniken für die Anbringung des Schwingspulenkörpers an der Membran zeigen. Wenn der Schwingspulenkörper 31 in Kreisform fest rund um eine quadratische öffnung an einer quadratischen, planaren Membran angebracht wird, wie es in F i g. 6A zu erkennen ist, so besteht eine relativ große Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von geteilten Schwingungen. Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß das Ausmaß der geteilten Schwingungen in der angegebenen Reihenfolge in den Bereichen a, b und c zunimmt, die in Fig.6A angedeutet sind. Um das Auftreten von geteilten Schwingungen zu vermeiden, ist bisher eine Membran verwendet worden, deren Ecken auf Bogenform geschnitten worden sind. Weiterhin wurde vorgeschlagen, daß der Schwingspulenkörper 31 im wesentlichen in der Mitte zwischen den äußeren und inneren Rändern der Membran gehaltert werden sollte, so daß /1 = h gilt wie es Fig.6B zeigt Da bei dieser Struktur die äußere Fläche der Membran, die durch den Schwingspulenkörper geteilt wird, größer als ihre innere Fläche ist, ist das Gewicht des äußeren Bereiches der Membran höher als das des inneren Bereiches. Als Ergebnis hiervon besteht die Gefahr, daß niedrigfrequente Schwingungen in dem äußeren Bereich der Membran auftreten können, während der innere Bereich der Membran praktisch gar nicht schwingt, wenn die angelegte Frequenz gering ist. Aus diesem Grunde können bei dieser Ausführungsform geteilte Schwingungen nicht vermieden werden.
In Anbetracht der oben beschriebenen Nachteile der herkömmlichen Strukturen wurde die Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung entwickelt bei der das Auftreten von geteilten Schwingungen vermieden wird.
Wie man aus F i g. 6C erkennen kann, wird der Schwingspulenkörper 31 mit quadratischer Form
ausgebildet, die der in Fig.6B gezeigten Form ähnelt.
Sie unterscheidet sich jedoch dadurch von der bekannten Ausführungsform, daß die Fläche S\ des
äußeren Bereiches der Membran gleich der Fläche S2 des inneren Bereiches der Membran gemacht wird.
Nimmt man an, daß die Membran über ihre gesamte Oberfläche eine gleichmäßige Dicke und Dichte hat, so
ist das Gewicht des äußeren Bereiches der Membran gleich dem Gewicht ihres inneren Bereiches. Bringt man
nun eine solche Membran auf die oben beschriebene Weise an dem Schwingspulenkörper an, so wird die
Frequenz, bei der geteilte Schwingungen auftreten könnten, auf einen so hohen Wert verschoben, daß auf
der Oberfläche der Membran keine getrennten schwingenden bzw. nicht schwingenden Bereiche
gemeinsam vorhanden sein können. Das heißt also, daß die Membran gleichmäßig über einen großen Frequenzbereich
schwingen kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine koaxial angeordnete, quadratische Membran
beschrieben worden ist, können selbstverständlich auch andere Formen von polygonalen Membranen
koaxial angeordnet werden. In jedem Fall werden Schwingspulenkörperrahmen mit Seiten verwendet
deren Zahl gleich der Zahl der Seiten der Polygonform ist, wodurch entsprechende polygonale Schwingspulenkorperrahmen
entstehen.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Lautsprechersystem mit mehreren, koaxial angeordneten, polygonalen Planarmembranen, dadurch gekennzeichnet, daß längs einer
jeden Seite einer jeden Planarmembran (3Λ, 35, 3 C, 3D) ein Magnetkreisabschnitt, der wenigstens einen
Magneten (22; My, M2) und einen ein Magnetfeld aufweisenden Luftspalt umfaßt, vorgesehen ist, daß
jeweils ein Schwingspulenkörper (3t; 31') mit einem Ende mit der jeweiligen Planarmembran, (3Λ, 35,3 C
3D) und mit einem anderen Ende mit einer Schwingspule (32; 32') gekoppelt ist, die von dem
Luftspalt eines zugeordneten Magnetkreisabschnittes aufgenommen ist, und daß jeder Schwingspulenkörper
(3i; 3Γ) soviele langgestreckte Schwingspulenkörperrahmen
wie die Anzahl der Seiten der Planarmenbran (3A 35,3G 3D) aufweist, mit der er
gekoppelt ist, wobei jeder Schwingspulenkörperrahmen
parallel zu einer der Seiten der Planarmembran (3A, 35, 3C, 3D) angeordnet ist, wodurch sich eine
der Polygonform der Planarmembran {3A, 35, 3C,
3D) ähnliche Polygonanordnung der Schwingspulenkörperrahmen
ergibt.
2. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreisabschnitt erste
und zweite parallele Platten (21; 2Γ) aufweist, die
einander gegenüberliegend angeordnet sind, daß der Magnet wenigstens erste und zweite Magnete (M\)
mit entgegengesetzter Polarität aufweist, die mit den Innenwänden der parallelen Platten längs einer
ersten Kante gekoppelt sind, und daß die Platten (21) an ihren unteren Kanten durch ein Joch (23)
verbunden sind.
3. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis erste
und zweite parallele Platten (21'), die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und ein die
ersten und zweiten parallelen Platten (2Γ) längs eines Randbereiches verbindendes Joch (23) aufweist,
welches magnetisiert ist.
4. Lautsprechersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche
der Planarmembran (3Λ35,3Q3D)innerhalb einer
Befestigungslinie zwischen dem Schwingspulenkörper (31) und der Planarmembran (3Λ, 35, 3C, 3D)
gleich der Fläche der Planarmembran (3A, 35, 3C, 3D) außerhalb der Befestigungslinie ist.
5. Lautsprechersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse
der Planarmembran (3A, 35,3C, 3D) innerhalb einer Befestigungslinie zwischen dem Schwingspulenkörper
(31) und der Planarmembran (3A, 35, 3C, 3D) gleich der Masse der Planarmembran außerhalb der
Befestigungslinie ist.
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GB2055012A (en) | 1981-02-18 |
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GB2055012B (en) | 1984-01-04 |
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Legal Events
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OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: H04R 9/06 |
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D2 | Grant after examination | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |