DE3104449A1 - "elektroakustischer wandler" - Google Patents

Description

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Elektroakustischer Wandler

Die Erfindung betrifft einen elektroakustisehen Wandler mit einer plattenförmigen nicht-magnetisierbaren Membran, auf welcher zumindest eine flache Schwingspule angeordnet ist, und mit zumindest einem Plattenmagnet, welcher mit der Membran bereichsweise eingespannt, ein dem Verlauf der Schwingspule entsprechendes Polmuster hat.

Derartige elektroakustische Wandler, welche auch als elektrodynamische Wandler bezeichnet werden, finden in Lautsprecher, Kopfhörer und Mikrophonen Verwendung und sind als planare Elemente aufgebaut, wobei die Membran bei der Verwendung als Lautsprecher oder Kopfhörer mit ihrer im wesentlichen gesamten Oberfläche schwingt.

Planare elektroakustische Wandler sind an sich bekannt und bestehen aus einer Membran, welche teilweise eingespannt ist und welche im vibrierenden Flächenbereich eine Schwingspule trägt. Die mit der Membran zusammenarbeitenden Magnetplatten sind als Plattenmagnete ausgebildet und haben in der der Schwingspule gegenüberliegenden Oberfläche ein Polmuster, welches derart ausgelegt ist, daß die Richtungen des Produktvektors aus dem in der Schwingspule fließenden elektrischen Strom und des Magnetfeldes im wesentlichen für alle Schwingspulen-

teile

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teile etwa gleich groß ist. Es gibt dabei zwei verschiedene Magnetplattenanordnungen, wovon die eine aus zwei Plattenmagneten besteht, zwischen welche die Membran geschichtet ist. Zwischen der Oberfläche der Plattenmagnete und der Membran ist ein Luftspalt vorgesehen, welcher ein ungehindertes Schwingen der Membran zuläßt. Eine derartige Membran trägt auf beiden Seiten eine Schwingspule. Bei einer anderen Ausführungsform wird nur ein Plattenmagnet auf der die Schwingspule tragenden Seite der Membran in einem gewissen Abstand vorgesehen. Die erste Ausführungsart des elektroakustischen Wandlers kann im Gegentaktbetrieb angesteuert werden, wogegen die zweite Ausführungsart im Einzelbetrieb ansteuerbar ist.

Ein derartiger planarer elektroakustischer Wandler ist in der JP-GM 51-100 536 beschrieben und hat einen in Fig. 1 dargestellten Aufbau. Dabei ist auf einer Membran 3 eine Schwingspule in Form eines Leiterbündels 2 aus einzelnen Leiterbahnen 1 aufgebracht, wobei jedes Leiterbündel aus jeweils zwei parallel zueinander verlaufenden Teilbündeln besteht, welche spiralförmig mit kontinuierlich zunehmendem Radius auf der Oberfläche der Membran verlegt sind. Mit der Membran arbeitet ein Plattenmagnet 4 zusammen, dessen Polmuster ebenfalls spiralförmig aufgebaut ist. Ein Vorteil dieses Aufbaus besteht darin, daß die die Membran antreibenden Kräfte verhältnismäßig groß sind, da zwischen den Polmustern entgegengesetzter Polarität verhältnismäßig viel Leiterbahnen geführt werden können. Durch diesen Aufbau ist es auch möglich, Schwingspulen mit verhältnismäßig hoher Impedanz vorzusehen, so daß der elektroakustische Wandler auch als Mikrophon verwendbar ist.

Bei diesem bekannten elektroakustischen Wandler ist eine präzise Montage von äußerster Wichtigkeit, da bereits' eine geringfügige Fehlausriehtung zwischen der Schwingspule und dem Polmuster dafür verantwortlich ist, daß der Magnetfluß nicht mehr rechtwinklig zu den stromführenden Leitern verläuft und somit die charakteristischen Eigenschaften des elektroakustischen Wandlers nachteilig beeinflußt werden.

Eine

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Eine solche Fehlausrichtung ist selbst dann möglich, wenn bezüglich der äußeren Abmessungen die Membran und der Plattenmagnet exakt eingespannt sind und daher eine den Wirkungsgrad beeinträchtigende Fehlausrichtung äußerlich nicht erkennbar ist.

Eine Folge einer solchen Fehlausrichtung ist nicht nur eine Verringerung der Signalamplitude sondern auch eine Verschlechterung der Signalqualität, da die partielle Vibration der planaren Membran nicht optimal ist. Insbesondere bei der Verwendung derartiger elektroakustischer Wandler als Mikrophon ergibt sich eine Wirkungsgradverschlechterung, da sich die induzierten elektromotorischen Kräfte teilweise gegeneinander aufheben.

Aufgrund dieser Nachteile ergibt sieh bei der Herstellung eine verhältnismäßig hohe Ausschußrate bzw. Rate verminderter Qualität, welche lediglich dadurch verringert werden kann, daß die exakte Montage mit verhältnismäßig hohem Kostenaufwand sichergestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektroakustischen Wandler zu schaffen, bei welchem diese Nachteile überwunden werden und eine geringe Fehlausrichtung der Membran bezüglich der Plattenmagnete im Sinne einer Verdrehung sich nicht nennenswert auf die Qualität des elektroakustisehen Wandlers auswirkt. Insbesondere soll sichergestellt werden, daß der Produktvektor aus dem elektrischen Strom in der Sehwingspule und dem Magnetfeld selbst bei geringfügigen Fehlausrichtungen für einen maximalen Oberflächenbereich gleich bleibt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem eingangs erwähnten elektroakustischen Wandler erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein die Spulenwicklungen enthaltendes endloses Leiterband mit parallel verlaufenden Teilbändern auf der Membran längs konzentrischer Kreisbogen verlegt ist, daß die beiderseits der Membran angeordneten Plattenmagneten ein längs Kreisbogen verlaufendes Polmuster mit in radialer Richtung wechselnder Polarität und dazwischenliegenden Übergangszonen haben und daß die Übergangszonen dem Leiterband gegenüberliegend verlaufen.

Weitere

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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Bei einem nach den Merkmalen der Erfindung aufgebauten elektroakustischen Wandler ist aufgrund der Führung der Leiterbahnen längs konzentrischer Kreisbogen dafür gesorgt, daß auch geringfügige Fehlausrichtungen zwischen der Konfiguration der Schwingspule und dem Polmuster der Plattenmagnete im Bereich der konzentrisch verlaufenden Kreisbogen keine Verschlechterung der Effizienz des elektroakustisehen Wandlers mit sich bringt, da durch die Fehlausrichtung in diesem Bereich die vektorielle Zuordnung des magnetischen Feldes und des elektrischen Stromes praktisch nicht verändert wird. Da sich die Leiterbahnen längs konzentrischer Kreisbogen über mehr als 50 % der Membranoberfläche erstrecken, sind die Einflüsse in den Übergangsbereichen der Leiterbahnen von einem Kreisbogenabschnitt in einen anderen Kreisbogenabsehnitt vernaehlässigbar gering. Durch die Erfindung läßt sich daher der Montageaufwand wesentlich verringern, ohne daß dadurch eine Qualitätseinbuße entsteht.

Die

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Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Draufsicht auf eine bekannte Membran mit einer spiralförmig aufgebauten Schwingspule,

Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht auf einen Plattenmagnet mit einer magnetischen Polverteilung entsprechend der spiralförmigen Anordnung der Sehwingspule gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematisierte Draufsicht auf eine Membran mit einer Sehwingspule nach einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine schematisierte Draufsicht auf einen Plattenmagnet mit einer magnetischen Polverteilung entsprechend dem Verlauf der Schwingspule gemäß Fig. 3 bei rückwärtiger Ansieht,

Fig. 5 eine schematisierte Draufsicht auf einen Plattenmagnet mit einer magnetischen Polverteilung entsprechend dem Verlauf der Sehwingspule gemäß Fig. 3 bei einer Ansicht von vorne,

Fig. 6 eine schematisierte Draufsicht auf eine Magnetisiereinrichtung zur Herstellung eines Plattenmagnets gemäß den Fig. 4 und 5,

Fig. 7 einen schematisierten Schnitt längs der Linie A-A' der Fig. 6,

Fig. 8 eine schematisierte Schnittdarstellung des montierten elektroakustisehen Wandlers,wie er mit Hilfe der Membran

und

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und einer Magnetplatte gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist,

Fig. 9 eine schematisierte Draufsicht auf eine Membran mit einer Schwingspule in einer Anordnung nach einer zweiten Ausführungsforni der Erfindung,

Fig. 10 eine schematisierte Draufsicht auf die Polverteilung eines Plattenniagnetes für die Verwendung einer Schwingspule gemäß Fig. 9 in rückwärtiger Ansicht,

Fig. 11 eine schematisierte Draufsicht auf einen Plattenmagnet mit einer Polverteilung entsprechend dem Verlauf der Schwingspule gemäß Fig. 9 in einer Ansicht von vorne,

Fig. 12 eine schematisierte Draufsicht auf eine Membran mit einer Schwingspule in einer Anordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 eine schematisierte Draufsicht auf eine Membran mit einer Schwingspule nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Membran lediglich längs ihrem äußeren Hand gehalten ist.

Die in Fig. 3 dargestellte erste Ausführungsform der Erfindung zeigt eine Membran 5 für einen elektroakustischen Wandler, bei welcher auf einer nicht magnetisierbaren und elektrisch nicht leitenden Schabe eine Schwingspule 6 angeordnet ist. Die flexible dünne Scheibe kann beispielsweise aus einer dünnen Polyesterplatte bestehen, in weicherauf der einen Seite mit Hilfe einer lithographischen Ätztechnik die Schwingspule 6 ausgebildet ist. Im Zentrumsbereich ist eine Mittelelektrode 7 und im Umfangsbereich eine Randelektrode 8 ausgebildet, welche elektrisch mit entsprechenden Anschlüssen der Schwingspule 6 in Verbindung stehen.

Die

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Die Mittelelektrode 7 an der Membran 5 erstreckt sieh um eine zentrisehe Bohrung 9, durch welche, wie später noch erläutert wird, eine elektrisch leitende Anschlußöse verläuft. Die Mittelelektrode 7 hat eine für den elektrischen Anschluß geeignete Breite. Die Handelektrode 8 der Membran 5 verläuft längs dem Umfangsbereieh in Form eines Ringes mit einer für den elektrischen Anschluß erforderlichen Breite.

Der Aufbau der Schwingspule 6 erfolgt mit Hilfe einer metaphorischen Beschreibung, wobei der Vereinfachung wegen angenommen wird, daß die Spule aus einem einzigen Leiterband besteht. Dieses aus einer Vielzahl von Einzelleitern bestehende Leiterband besteht aus nebeneinanderliegenden Teilbändern einer geschlossenen Schleife, die spiralförmig in einer Ebene, ausgehend vom Zentrum der Membran, verlegt sind. Dabei besteht die Sehwingspule, bezogen auf das Leiterband, aus zumindest zwei im wesentlichen kreisförmig verlaufenden flachen Wickel 10. Dieser flache Wickel 10 ist so verlegt, daß der Anfang 11 der Schwingspulenwicklung im Zentrum im Bereich der Mittelelektrode ' zu liegen kommt, und das Ende 12 der Schwingspulenwieklung am äußeren Ende des spiralförmig aufgewickelten Leiterbandes liegt und mit der Randelektrode verbunden werden kann.

Beim Aufbringen der Sehwingspule wird der Wickel 10 aus dem flachen leiterband an seinem einen Ende im Zentrum der Membran zu einem Ring 13 verformt, so daß sich das Leiterband um die Mittelelektrode 7 herum erstreckt und anschließend die Teilbänder in Parallelführung spiralförmig nach außen verlaufen, wobei sie im wesentlichen in konzentrisch zueinander liegenden Kreisen angeordnet sind. Der Anfang 11 der Schwingspulenwieklung wird elektrisch mit der Mittelelektrode 7 verbunden.

Ausgehend von dem als Ring 13 geformten Ende des Leiterbandes wird der nach außen verlegte Wickel derart geführt, daß die Teilbänder im wesentlichen jeweils einen kreisförmigen Verlauf folgen und nur im

Übergangs-

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Übergangsbereich 16 beim Übergang vom einen Kreisbogen in den anderen Kreisbogen davon abweichen. Dies geht aus der Zeichnung gemäß Fig. 3 hervor, in welcher die erste Lage 14 des Wickels 10 und die zweite Lage 15 des Wickels 10 jeweils einem im wesentlichen kreisförmigen Verlauf folgen. Dadurch unterscheidet sieh die Schwingspule in ihrer Anordnung ganz wesentlich von dem Stand der Technik, wie er aus Fig 1 hervorgeht, wonach die Schwingspule spiralförmig mit kontinuierich zunehmendem Durchmesser aufgewickelt ist. Aufgrund der Ausführungsform gemäß der Erfindung folgen nicht nur die erste und die zweite Lage im wesentlichen einer Kreisform, sondern auch die innere Lage 17, welche um die Mittelelektrode 7 verläuft. Auf diese Weise erhält man im wesentlichen konzentrische Lagen sowohl bezüglich der inneren Lage 17 als auch der ersten Lage 14 und der zweiten Lage 15 des Wickels 10. Am äußeren Ende des Wickels 10 befindet sich auch das Ende 12 der Sehwinspulenwicklung, welche, wie bereits erwähnt, mit der Randelektrode 8 verbunden ist. Ein derartiger Wickelaufbau läßt sich in einfacher Weise, wie bereits erwähnt, mit einer photolithographischen Ätztechnik herstellen.

Auf der Vorderseite und Rückseite der Membran 5 sind jeweils ein Plattenmagnet 18 bzw. 1θ unter Zwischenfügung eines Luftspaltes angeordnet. Der Aufbau der Plattenmagnete geht aus den Fig. 4 und hervor.

Gemäß den Fig. 4 und 5 sind die beiden Plattenmagnete 18 und 19 bezogen auf die der Membran zugewandten Seite spiegelbildlich aufgebaut und haben jeweils eine zentrische Bohrung 20 bzw. 21. Die Polarisierung der Plattenmagnete ist derart, daß in der Oberfläche jeweils ein Nordpol und ein Südpol, entsprechend dem durch den Verlauf der Schwingspule 6 auf der Membran vorgegebenen Muster, verläuft. Dabei ist das Muster für den magnetischen Polverlauf derart ausgeführt, daß sich jeweils in radialer Richtung ein Nordpol und ein Südpol abwechselt. Die Übergangszone 22 zwischen den beiden Polen verläuft dabei etwa entlang der Trennlinie zwischen den beiden Teilbändern

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bändern 10a und 10b des Wickels 10 gemäß Fig. 3. Die Teilbänder 10a werden dabei in einer Richtung vom Strom durchflossen, die entgegengesetzt zu der Richtung des Stromes in den Teilbändern 10b ist. Entsprechend dem kreisförmigen Verlauf der einzelnen Lagen 14, 15 und 16 der Schwingspule ist auch das Magnetisierungsmuster derart ausgeführt, daß die einzelnen Polbereiche einen kreisförmigen Verlauf haben und davon lediglich im Übergangsbereich von einer Kreislinie zur zugeordneten nächstfolgenden Kreislinie davon abweicht. Zwischen den Polen befindet sich eine Übergangszone 22, welche nach dem Zusammenbau des elektroakustischen Wandlers jeweils einer entsprechenden Lage der Schwingspule 6 zugeordnet ist. Sowohl die Membran sls auch die Plattenmagnete können mit Entlüftungsbohrungen versehen sein, damit ein Luftausgleich für die vibrierende Luft möglich ist. Es ist vorgesehen, nur eine einzige Sehwingspule auf einer Seite der Membran und zwar mit entsprechender Ausgestaltung

vorzusehen, jedoch ist auch die Verwendung von zwei Schwingspulen auf beiden Seiten der Membran möglich.

Zur Herstellung bzw. Magnetisierung der Plattenmagnete 18 und 19 findet eine Magnetisiereinrichtung 24 Verwendung. Bei dieser Magnetisiereinrichtung ist ein Strom führender Leiter als Magnetisierungsspule 23 unterhalb der Oberfläche verlegt. Der Aufbau einer zweckmäßigen Magnetisiereinrichtung 24 geht aus den Fig. 6 und 7 hervor. Wie aus Fig. 7 entnehmbar ist, wird die Magnetisiereinrichtung 24 unmittelbar auf der zu magnetisierenden Platte 25 aufgelegt. Eine Joehplatte 26 wird auf der gegenüberliegenden Seite der zu magnetisierenden Platte 25 angeordnet. Nach dieser Montage der zu magnetisierenden Platte in der Magnetisiereinrichtung wird ein elektrischer Strom durch die Magnetisierungsspule 23 geschickt und das gewünschte Magnetfeld aufgebaut.

Der elektromagnetische Wandler wird auf einen Montagestift 30 montiert, der an den beiden Enden mit Blindbohrungen 27 und 28 sowie im Mittelbereich mit einem Flansch 29 versehen ist. Zunächst wird

ein

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ein Elektrodenring 36, der Plattenmagnet 18, eine Jochplatte 31 und ein Elektrodenanschluß 33 von der einen Seite her auf den Montagestift 30 aufgesetzt. Von der anderen Seite her wird die Membran 5 , ein äußerer Abstandsring 37 und ein innerer Abstandsring 33, die Magnetplatt 19 sowie eine Jochplatte 34 und eine Beilagscheibe 35 auf den Montagestift aufgesetzt und anschließend die beiden Blindbohrungen 27 und 28 vernietet. Durch dieses Vernieten auf beiden Seiten des Montagestiftes entstehen Nietränder 27a und 28a, welche gestrichelt angedeutet sind.

Bei diesem Montageaufbau wird die Membran 5 durch die Beilagscheibe 33 und den Flansch 29 im Zentrumsbereich ringförmig eingespannt. Im Umfangsbereich wird der Rand der Membran 5 zwischen den mit dem Plattenmagnet 18 verbundenen Elektrodenring 36 und den mit dem Plattenmagnet 19 verbundenen äußeren Abstandsring 37 eingespannt. Bei der Verwendung der Membran 5 in einem Mikrophon wird die in der Schwingspule 6 induzierte Spannung über den Elektrodenanschluß 32 und einen Elektrodenanschluß 38 abgegriffen, welcher von dem Elektrodenring 36 wegführt. Für den Fall, daß die Membran in einem Lautsprecher oder Kopfhöhrer Verwendung findet, wird das Erregersignal über dieselben Anschlüsse an die Schwingspule 6 angelegt.

Der elektroakustische Wandler in der beschriebenen Ausführungsform hat den Vorteil, daß selbst beim Vorhandensein gewisser Ungenauigkeiten bezüglich der Ausrichtung einander radial zugeordneter Teile, welche sieh dadurch ergeben kann, daß die kreisförmig angeordnete Ringspule 6 auf der Membran 5 nicht exakt auf die kreisförmige Anordnung der Magnetpole bei der Montage ausgerichtet ist, keinen nachteiligen Einfluß auf die Effizienz des elektroakustischen Wandlers hat. Dadurch wird die Ausbeute bei der Herstellung eines solchen Wandlers wesentlich verbessert.

Die

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Die Tatsache, daß sowohl das Leiterband der Schwingspule als auch die Magnetpolanordnung in den Magnetplatten jeweils bis auf geringe Übergangsbereiche einer Kreislinie und nicht einer Spirale mit kontinuierlich wachsendem Durchmesser folgen, ist eine wesentliche Voraussetzung, um eine Fehlausrichtung in einem nachteiligen Umfang zu vermeiden. Selbst wenn eine solche vorhanden ist, ergibt sich aufgrund der kreislinienförmigen Anordnung nur ein vernachlässigbar geringer Einfluß auf die Effizienz, wobei dieser Einfluß im wesentlichen nur im Übergangsbereich 16 auftreten kann, in welchem sich eine Abweichung der optimalen Flußrichtung des elektrischen Stromes in der Sehwingspule zu der Richtung des Magnetflusses ergeben kann. In allen übrigen Teilen ergibt sich zwangsläufig eine korrekte Zuordnung wegen der kreislinienförmigen Verlegung, so daß der Winkel zwischen dem Stromfluß in der Sehwingspule und dem Magnetfluß im wesentlichen konstant , d.h. rechtwinklig zueinander gehalten wird. Dadurcli kann die Übertragungsqualität des fertiggestellten elektroakustischen Wandlers durch Montagefehler kaum nocht beeinflußt werden.

Durch den beschriebenen Aufbau des elektroakustischen Wandlers und der Sehwingspule auf der Membran sowie der Magnetpole auf den Plattenmagneten wird eine exakte Zuordnung des Magnetfeldes zu der Spule in allen wesentlichen Bereichen gewährleistet, so daß sich dadurch eine Verbesserung der Qualität gegenüber elektroakustischen Wandlern ergibt, bei welchen die Sehwingspule nicht in wesentlichen Teilen längs konzentrischer Kreise verläuft. Ein Vergleich eines elektroakustischen Wandlers gemäß der Erfindung mit einem Wandler nach dem beschriebenen Stand der Technik zeigt eindeutig ein größeres Nutzsignal zu Gunsten des elektroakustischen Wandlers gemäß der Erfindung.

Der erläuterte Aufbau des elektroakustischen Wandlers macht es möglich, einerseits über den Elektrodenanschluß 32 und den metallischen Montagestift 30 und andererseits über den Elektrodenanschluß

eine

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eine Einspeisung in die Schwingspule in ein und derselben Ebene und zwar über den Anfang 11 und das Ende 12 vorzunehmen, was sich bei einer Schwingspule als besonders vorteilhaft auswirkt, welche im photolithographischen Ätzverfahren hergestellt ist. Da der Flansch 29 des leitenden Montagestiftes großfUichig auf der Mittelelektrode 7 aufliegt, ergibt sich ein guter, sehr einfach auszuführender elektrischer Anschluß. Außerdem wird bei dem erläuterten Aufbau sichergestellt, daß das Schwingverhalten der Membran 5 nicht nachteilig beeinflußt wird.

Bei einer zweiten, in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform einer Membran 40 wird ein im wesentlichen gleichartiger Aufbau gewählt, in dem um eine zentrisehe Bohrung 41 herum eine Schwingspule 42 mit einem im wesentlichen längs konzentrischen Ringen verlaufenden Wickel aufgebaut wird. Um eine zentrisehe Bohrung 41 verläuft eine Mittelelektrode 43, an welche das eine Ende der Sehwingspule 42 angeschlossen ist. Das andere Ende der Sehwingspule ist mit der Handelektrode 44 verbunden. Die Sehwingspule kann ebenfalls einschließlich der Mittel· elektrode und der Randelektrode mit Hilfe eines photolithographischen Atzverfahrens hergestellt sein, wobei die elektrisch leitenden Flächen auf einer nicht-magnetisierbaren und nicht elektrisch leitenden dünnen Platte ausgebildet sind, welche flexibel ist und auch Polyester bestehen kann.

Die Membran 40 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich durch die Führung des Leiterbandes von der ersten Ausführungsform.

Die Wickelspule ist ebenfalls aus einem in Form einer geschlossenen Schleife geführten flachen Leiterband hergestellt, wobei in dem Leiterband eine Vielzahl von Windungen verlaufen. Das Leiterband selbst erstreckt sieh auf der Membran mit zumindest zwei Lagen , die in einer Ebene nebeneinander liegen. Der Anfang 46 der Sehwingspule liegt im Bereich des Leiterbandes, welches die Mittelelektrode 43 kreisförmig umgibt und ist mit der Mittelelektrode elektrisch verbunden.

Der

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Der die Mittelelektrode umgebende Abschnitt des Leiterbandes erstreckt sich von einem beliebigen Punkt 4i> ausgehend in der einen Richtung 47 kreisförmig um die Mittelelektrode, wogegen der andere Abschnitt in einer Richtung 48 zum äußeren Rand der Membran führt. Der in der Richtung 47 verlaufende Teil des Leiterbandes wird zunächst in einer ersten Lage 30 in Gegenuhrzeigersinn um die Mittelelektrode 43 herumgeführt, bis der in Richtung 48 zum Rand verlaufende Abschnitt des Leiterbandes erreicht ist. Nach einer Umkehr wird die /.weite Lage 52 vom Krürnmungsbereich Ii) aus im Uhrzeigersinn angeschlossen. In derselben Weise werden die Lagen 52. 55, 56 und 07 angebracht, welche jeweils abwechselnd in Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn verlaufen und in den Krümmungsbereichen 51. 53 und 5 1 eine Umkehr erfahren. Der letzte Abschnitt der äußeren Lage 57 geht in den zum äußeren Rand in Richtung 48 verlaufenden Abschnitt des Leiterbandes über. Die einzelnen Lagen sind längs Kreislinien verlegt. Das Ende 58 der Schwingspule 42 ist am äußeren Rand der äußeren Lage 47 vorgesehen und steht dort mit der Handelektrode 14 in Verbindung. Durch den erläuterten Aufbau ergibt sieh eine Membran mit einer Schwingspule, die in einer Vielzahl von konzentrischen Lagen 50, 52, 55, 5(> und 57 verlegt ist, wobei nur ein kurzer Abschnitt des Leiterbandes, und zwar im Umkehrbereich von der konzentrischen Führung abweicht.

In entsprechender Ueise sind die Pluttenmagnete (H) und öl, welche beiderseits der Membran 40 angebracht werden, mit einem magnetischen Polmuster versehen, das sowohl bezüglich des Nordpoles an auch des Südpoles längs konzentrischer Kreislinien verläuft. Dieser Aufbau geht aus den Fig. H) und 11 hervor, wobei sich die beiden Plattenrnagnete (50 und fJl lediglich durch die spiegelbildliche Anordnung der Polmuster unterscheiden. Der Verlauf der Polmuster der Nordpole und der Südpole ist derart vorgesehen, daß die längs Kreislinien verlaufenden Pole jeweils etwa im Übergangsbereich von einer Lage zur anderen Lage verlaufen, wobei die Übergangsbereiehe von der Lage 51), 55 und 57 ausgehend der einen Stromriehtung und die Übergangsbereiche von der

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Lage 52 und 56 ausgehend der entgegengesetzten Strom richtung zugeordnet sind.

Die einzelnen Lagen 50, 52, 55. 56 und 57 , welche die Schwingspule 52 bilden, verlaufen im wesentlichen längs Kreislinien, mit Aisnahme der Umkehrbereiche 49, 51, 53 und 54. Die einzelnen Lagen liegen konzentrisch sowohl zueinander als auch zur zentrischen Bohrung 41. Die mit dem Bezugszeichen 62 gekennzeichneten Übergangszonen auf den Plattenmagneten liegen zwischen den kreisförmig verlaufenden Nordpolen und Südpolen.

Durch die Führung des Leiterbandes für die Sehwingspule 43 mit einem radial von der inneren Lage zur äußeren Lage verlaufenden Abschnitt und den beiderseits daran angrenzenden Umkehrbereichen 49, 51, 53 und 54 läßt sich erreichen, daß der für die Umkehrbereiche und den radial verlaufenden Abschnitt benötigte Flächenabschnitt verhältnismäßig klein ist und damit die längs Kreislinien verlaufenden Abschnitte des Leiterbandes entsprechend den Lagen 50, 52, 55, 56 und 57 einen maximalen Flächenbereich einnehmen. Dadurch ergibt sich, daß die senkrecht zu dem elektrischen Magnetfluß verlaufenden Spulenabschnitte einen sehr hohen Anteil erreichen und damit die Qualität der elektroakustischen Effizienz verbessert wird.

In Fig. 12 ist eine dritte Ausführungsform für den Verlauf einer Sehwingspule dargestellt, bei welcher von einem Punkt 45 in der inneren Lage aus das die Schwingspule bildende Leiterband in der Richtung 47 und der entgegengesetzten Richtung 48 um die zentrische Bohrung und die Mittelelektrode geführt sind. Am Ende der Kreislinie werden die beiden Abschnitte der Leiterbahn zusammengeführt und laufen in paralleler Führung längs Kreislinien um die innere Lage. An diese beiden Lagen 50a schließen sich radial außen liegend zwei weitere Lagen 52 im Anschluß an einen Krümmungsbereich 49a an, in welchem die Leiterbandabsehnitte eine Umkehr erfahren. Das Ende 58 der Sehwingspule liegt am äußeren Hand der äußeren Lage und ist mit

der

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der Randelektrode 44 verbunden. Auch bei dieser Anordnung der Schwingspule wird durch die kreislinienförmige Führung des Leiterbandes in wesentlichen Bereichen der Wickelfläche dafür gesorgt, daß die mögliche Fehlausrichtung bei der Montage auf ein Minimum reduzierbar ist. Die mit dieser Membran gemäß Fig. 12 zusammenarbeitenden Plattenmagneten erhalten eine Hohlverteilung, die wie bei den vorausstehenden Ausführungsbeispielen erläutert, der Führung der Leiterbahn entspricht. Die drei anhand der Fig. 2 bis 12 beschriebenen Ausführungsformen elektroakustischer Wandler sind derart aufgebaut, daß die Membran jeweils sowohl im Mittelbereich als auch im Randbereich eingespannt ist. Es ist jedoch auch möglich, einen elektroakustischen Wandler nach dem Prinzip der Erfindung aufzubauen, wobei eine Einspannung im Mittelbereich entfällt. Ein derartiger Aufbau ist im vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 für eine Membran 40 dargestellt. Bei dieser Art der Einspannung entlang dem äußeren Randbereich der Membran ist es lediglich notwendig dafür zu sorgen, daß der Anfang 46 und das Ende 58 der Schwingspule im Bereich des äußeren Randes angeordnet sind, wobei die Elektrodenanschlüsse auf der Vorderseite und der Rückseite der Membran angeordnet sein können. Diese Elektrodenanschlüsse können als Randelektrode vorderseitig und rückseitig ausgebildet sein. Das die Schwingspule bildende Leiterband besteht aus einer geschlossenen Schleife, bei welcher die beiden Teilbänder parallel nebeneinander geführt und vom Zentrum aus in konzentrischen Kreisen abwechselnd hin- und hergehend nach außen verlegt sind. Auch bei dieser Ausführungsform werden die Plattenmagneten derart aufgebaut, daß der Polverlauf dem Verlauf des Leiterbandes entspricht, wobei eine Magnetisierungseinrichtung Verwendung findet, bei welcher abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 6 der zur Magnetisierung notwendige Leiter dem Verlauf der Leiterbahn gemäß Fig. 13 folgt.

Auch bei diesem Aufbau wird erreicht, daß bei der Montage eine minimale Fehlausrichtung zwischen der Leiterführung in der Schwingspule und der Magnetflußführung erzielbar ist. Dadurch ergeben sieh

dieselben

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dieselben Vorteile, wie sie im Zusammenhang mit der vorausstehend erläuterten Ausführungsform angegeben wurden.

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Claims (14)

1. Patentansprüche

   Elektroakustischer Wandler mit einer plattenförmigen nicht-magnetisierbaren Membran, auf welcher zumindest eine flache Schwingspule angeordnet ist, und mit zumindest einem Plattenmagnet, welcher mit der Membran bereichsweise eingespannt ein dem Verlauf der Schwingspule entsprechendes Polmuster hat, dadurch gekennzeichnet,

   - daß ein die Spulenwieklungen enthaltendes endloses Leiterband (Wickel 10) mit parallel verlaufenden Teilbändern (10a, IDb) auf der Membran (5) längs konzentrischer Kreisbogen verlegt ist,

   - daß die beiderseits der Membran (5) angeordneten Plat ten magneten (18, 19) ein längs Kreisbogen verlaufendes Polmuster mit in radialer Richtung wechselnder Polarität (N, S) und dazwischenliegenden Ubergangszonen (22) haben, und

   - daß die Übergangszonen (22) dem Leiterband gegenüberliegend verlaufen.

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2. 2.) Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die einzelnen Spulenwicklungen innerhalb eines Teilbandes (10a, 10b) geleitete Strom in gleicher Richtung fließt und daß die längs konzentrischer Kreisbogen verlegten Teilbänder (10a, 10b) in radialer Richtung jeweils abwechselnd vom Strom in entgegengesetzter Richtung durchflossen sind.
3. 3.) Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterband (10) mit einem Ende eine Mittelelektrode kreisförmig umfassend mit den beiden parallel verlaufenden Teilbändern (10a, 10b) spiralförmig nach außen verläuft, wobei die Teilbänder über zumindest einen halben Kreisbogen konzentrisch zueinander verlaufen.
4. 1.) Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils parallel verlaufende Teilbänder (10a, 10b) des Leiterbandes abwechselnd in Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigersinn mit Ausnahme der Umkehrbereiche (49, 51, 53, 54) längs der konzentrischen Kreisbogen verlaufen.
5. 5.) Elektroakustischer Wandler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet, daß das längs Kreisbogen verlaufende Polmuster auf den Plattenmagneten (18, IU) den Teilbändern des Leitf-rbandes entsprechend geführt ist, so daß der elektromagnetische Fluß zwischen den Polbereichen im wesentlichen senkrecht zu den Teilbändern verläuft.

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6. 6.) Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem einen Ende längs einem Kreisbogen um die Mittelelektrode gelegte Leiterband im Bereich der Mittelelektrode zu zwei parallel nebeneinander verlaufenden Teilbändern zusammengefaßt wird, welche längs konzentrischer Kreisbogen zur Randelektrode geführt werden, wobei die Teilbänder lediglich im Übergangsbereich (16) von der konzentrischen Kreisbogenführung abweichen.
7. 7.) Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die parallel zueinander verlaufenden Teilbändern (10a, 10b) geführte Strom jeweils abwechselnd in entgegengesetzter Richtung fließt.
8. 8.) Elektroakustischer Wandler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das flache, aus parallel verlaufenden Teilbändern bestehende Leiterband mit seinem einen Ende von einem Bereich (45) nahe dem Mittelpunkt der Membran ausgehend kreisförmig um den Mittelpunkt der Membran geführt ist und am Ende des ersten Kreisbogenabsehnittes (50b) in einem Umkehrbereich (49b) umgekehrt und in einen zweiten Kreisbogenabschnitt (52b) zurückgeführt wird, daß die beiden Teilbänder in Parallelführung am Ende des zweiten Kreisbogenabschnittes (52b) in einem Umkehrbereich (51b) umgekehrt und in einem dritten Kreisbogenabschnitt (55b) konzentrisch um den ersten und zweiten Kreisbogenabschnitt geführt werden, wobei das Ende des Leiterbandes am zweiten Umkehrbereich (51b) endet.
9. 9.) Elektroakustischer Wandler nach einem, oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Schwingspule versehene Membran (5) und die Plattenmagnete (18, 19) sowohl im Bereich der Mittelelektrode (7; 43) als auch im Bereich der Randelektrode (8; 44) fest miteinander verbunden sind, wobei die Mittel-

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   elektrode und die Randelektrode auf der gleichen Membranseite liegen, daß der Anfang (11; 46) der Schwingspule mit der Mittelelektrode (7; 43) und das Ende (12; 58) der Schwingspule mit der Randelektrode (8; 44) verbunden ist,

   daß die Membran (5; 40) auf der einen Seite durch die Mittelelektrode und die Randelektrode auf Abstand vom Plattenmagnet (18) und auf der anderen Seite durch einen Abstandsring (37) auf Abstand vom zweiten Plattenmagnet (19) gehalten wird, und

   daß die beiden Plattenmagnete (18, 19) mit zentrischen Bohrungen (20, 21) versehen sind, welche mit der zentrischen Bohrung (9; 41) der Membran (5:

   40) fluchtet.
10. 10.) Elektroakustischer Wandler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Polmuster mit den wechselnden Polaritäten (N, S) auf der der Membran (5; 40) zugekehrten Seite der Plattenmagnete (18, 19) angeordnet sind, und daß auf der Rückseite der Plattenmagnete (18, 19) Jochplatten (31, 34) angeordnet sind.
11. 11.) Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zentrisehe Bohrung (9; 41) der Membran (5; 40) und die zentrischen Bohrungen (20, 21) der Plattenmagneten (18, 19) sowie der Jochplatten (31, 34) ein elektrisch leitender Montagestift (30) verläuft,

    daß der Montagestift (30) im Mittelbereich einen Flansch (29) aufweist, auf welchem die Mittelelektrode (7; 43) aufliegt, welche mit Hilfe einer Abstandsscheibe (33) in Kontaktberührung mit dem Flansch (29) gehalten ist, und

    daß der Montagestift an seinen beiden äußeren Enden vernietet ist, um die Membran mit den Plattenmagneten und den Jochplatten zu ver spannen.

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12. 12.) Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (40) entlang dem Randbereich auf beiden Seiten mit Randelektroden (44) versehen ist und daß der Anfang der Schwingspule zur Elektrode auf der einen Seite und das Ende der Schwingspule zur Elektrode auf der anderen Seite geführt ist .
13. 13.) Elektroakustischer Wandler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schwingspule bildende Leiterband durch photolithographische Ätztechnik auf der Oberfläche der Membran ausgebildet ist.
14. 14.) Elektroakustischer Wandler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Membran eine im Gegentakt ansteuerbare Schwingspule ausgebildet ist.

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