DE3147169C2 - Dynamischer Lautsprecher mit einer Mehrzahl magnetischer Kreise - Google Patents

Abstract

Eine Mehrzahl von Knoten einer aufgeteilten Schwingung einer Membran (13) wird durch eine Mehrzahl von Schwingspulen (6, 7) gesteuert, um eine aufgeteilte Schwingung der Membran (13) zu verhindern. Die Schwingspulen (6, 7) sind zwischen drei oder mehr Schichten von Magnetpolen (1, 3Δ, 5) eingesetzt und werden durch einen Magnetkreis mit einer Mehrzahl von Magneten (2, 4) gesteuert, die in der gleichen Richtung wie der der Schwingung der Schwingspulen (6, 7) magnetisiert sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich aui einen dynamischen Lautsprecher der im Oberbeg'iff des Patentanspruchs vorausgesetzten Art, wie er aus JP-OM-OS 52 243/1976 bekannt ist

Ein Lautsprecher zum Umwandeln eines elektrischen Signals des Tonfrequenzbandes in ein Tonsignal soll eine flache Ausgangsschalldruckcharakteristik über ein weites Frequenzband aufweisen. Herkömmliche Laut-Sprecher haben eine hauptsächlich aus Papier oder einem Metall, wie z. B. Aluminium, bestehende Membran, die zu einer konischen Gestalt geformt ist Eine solche Membran hat eine konisch vertiefte Schallreflexionsoberfläche, die Anstiege und Abfälle der Ausgangs-Schalldruckcharakteristik verursacht, wodurch es unmöglich gemacht wird, eine flache Ausgangsschalldruckcharakteristik zu erzeugen. Um einen Aufbau einer flachen Schallreflexionsoberfläche zu erzielen, wurde ein Lautsprecher mit einer kreisförmigen flachen Membran vorgeschlagen.

Ein solcher Lautsprecher verwendet eine Membran, die aus einer aufgeschäumten Kunstharzscheibe einer Honigwabenmetallscheibe hergestellt ist, die zu beiden Seiten mit einer Aluminiumfolie bedeckt ist. Dieser Lautsprecher hat eine flache Frontseite, die von äußeren Anstiegen und Abfällen frei ist, so daß man eine flache Ausgangsschalldruckcharakteristik erreicht. Auch ist es, wenn dieser Lautsprecher an einer Schallwand montiert wird, möglich, die Frontseite der Mem- eo bran in der gleichen Ebene wie die Frontseite der Schallwand anzuordnen, wodurch ermöglicht wird, den größten Effekt der Schallwand zu nutzen.

Wenn diese flache Membran für freie Schwingungen hin- und herbewegt wird, ist die Membran jedoch einer aufgeteilten Schwingung im Hochfrequenzbereich unterworfen, so daß die Ausgangsschalldruckcharakteristik ungünstig beeinflußt wird. Insbesondere ist die Membran, wenn sie mit Resonanzfrequenz schwingt, einer aufgeteilten Schwingung in Resonanz mit der besonderen Frequenz unterworfen, so daß ein Teil der Membran vertikal schwingt, während ihr anderer Teil schwingungslos bleibt Diese aufgeteilte Schwingung tritt auch bei der Frequenz zweiter, dritter, vierter,... fl-ter Potenz der Resonanzfrequenz mit dem Ergebnis auf, daß einerseits viele Anstiege und Abfälle im Hochfrequenzbereich der Ausgangsschalldruckcharakceristik auftreten und andererseits die primäre aufgeteilte Schwingung in einem niedrigeren Frequenzbereich als dem der konischen Membran auftritt

Die aufgeteilte Schwingung der flachen Membran läßt sich verhindern, indem man den Teil der Membran, c'sr völlig ohne Schwingungen bleibt, oder deren Knotenpunkte mittels einer Schwingspule steuert bzw. antreibt Wenn eine kreisförmige Membran einer aufgeteilten Schwingung ausgesetzt wird, nimmt der Knoten, wo die Amplitude der Membran Null ist, eine Kreisform an. Wenn dieser Knotenkreis durch eine Schwingspule mit dem gleichen Durchmesser wie dem des Knotenkreises gesteuert wird, läßt sich daher die aufgeteilte Schwingung verhindern. Durch Steuern der tertiären Art des Knotenkreises lassen sich beispielsweise die primären und sekundären sowie die tertiären aufgeteilten Schwingungen verhindern. Dabei sind jedoch, da drei Knotenkreise gesteuert werden, drei Schwingspulen erforderlich. Angesichts der oben erwähnten Tatsache, daß sich die aufgeteilte Schwingung bestimmter Arten durch Steuerung eines Knotenkreises verhindern läßt, ist es erwünscht, einen Knotenkreis möglichst hoher Potenzart zu steuern.

In dieser Weise benötigt ein Lautsprecher, in dem eine Vielzahl von Knotenkreisen gesteuert wird, so viele Schwingspulen wie die gesteuerten Knetenkreise, so daß der Magnetkreis zur Steuerung der Schwingspulen kompliziert wird. Ein Magnetkreis zur Steuerung eines solchen Lautsprechers ist beispielsweise in der JP-GM-OS 52 235/76 und der J-P-GM-CS 52 243/76 beschrieben. Dieser Lautsprecher weist eine Mehrzahl von Magneten auf, die senkrecht zur Schwingungsrichtung der Schwingspulen und auch senkrecht zur Länge der Schwingspulenleiter angeordnet sind. Ein anderes Beispiel des Lautsprechers dieser Art ist in der JP-GM-OS 1 63 120/78 und der JP-GM-OS 1 63 121/78 beschrieben, in welchem durch Verwendung eines einzelnen Magnets von diesem erzeugte Magnetflüsse nacheinander durch eine Mehrzahl von Spalten geleitet werden.

Im ersteren können jedoch die Magnetpole mit magnetischer Energie nur von einem Magnet einer Abmessung gespeist werden, die in einen dem Spalt zwischen angrenzenden Schwingspulen entsprechenden Raum hineinpaßt, so daß die Stärke der magnetischen Energie durch diesen Raum begrenzt ist. Außerdem müssen die Magnete in der Richtung magnetisiert werden, die sowohl zur Schwingungsrichtung der Schwingspulen als auch zur Länge des Schwingspulenleiters senkrecht ist, was ungünstiger ist, als wenn die Magnete längs der Schwingungsrichtung der Schwingspulen magnetisiert werden. Der Lautsprecher weist eine relativ große Ausdehnung der Magnetkreise senkrecht zur Schwingungsrichtung der Schwingspule auf. Schließlich ist beim Zusammenbau eine äußerst exakte Maßhaltung erforderlich, um einen guten Paßsitz zwischen den koaxial zueinander angeordneten Magnetkreisteilen zu erreichen.

Im letzteren Fall, in welchem ein einzelner Magnet verwendet wird, lassen sich andererseits die Fläche und

die Länge des Magnets frei wählen. Trotzdem wird die Gesamtzahl der durch die Spalte strömenden Magnetflüsse gleichmäßig gemacht, wenn die magnetischen Streuflüsse unberücksichtigt bleiben, und daher ist es unmöglich, die Magnetflüsse auf jeden Spalt in einer Weise zu verteilen, die zur Verringerung der aufgeteilten Schwingung oder zur Beseitigung einer besonderen Art von Schwingungen geeignet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dynamischen Lautsprecher der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln, bei dem man die Fläche und die Länge der Magnete frei wählen und die Magnetflüsse auf die Luftspalte frei verteilen kann, ohne eine äußerst exakte Maßhaltung der aneinandergrenzenden Magnetkreisteile zu benötigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst

Dank der Stapelung der Magnetpolschuhe und Magnete längs der Schwingungsrichtung der Schwingspuien kann man die Dicken der Magnete frei wählen und deren Außendurchmesser frei vergrößern, ü.=n die magnetische Dichte jedes Luftspalts auf bestimmte Werte fein zu justieren. Auch lassen sich Knotenkreise höherer Schwingungsarten antreiben, wenn mehr als zwei Schwingspulen verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieis näher erläutert wo ein erfindungsgemäßer dynamischer Lautsprecher im Schnitt dargestellt ist

Man erkennt in der Zeichnung einen ersten Magnetpolschuh 1 aus magnetischem Material in Scheibenform. In der Mitte dieses Magnetpolschuhs 1 ist ein zylindrisches Polstück 21 aus magnetischem Material einstückig mit dem ersten Magnetpolschuh 1 vorgesehen. Man erkennt weiter einen ersten Magnet 2, der in Ringform ausgebildet und auf der Oberseite des ersten Magnetpolschuhs 1 angebracht ist. Dieser ringförmige Magnet 2 ist am Magnetpolschuh 1 durch ein Bindemittel od. dgl. befestigt. Ein zweiter Magnetpolschuh 3 ist auf dem ersten Magnet 2 angeordnet, hat einen L-förmigen Querschnitt und weist einen flachen Teil 22 und einen vertikalen Teil 23 auf. Der zweite Magnetpolschuh 3 besteht aus einem magnetischen Material, der flache Teil 22 und der vertikale Teil 23 sind miteinander einstückig, und an der Innenseite des zweiten Magnetpolschuhs 3 ist ein Spalt 24 gebildet, wo das Polstück 21 mittig einzuführen ist. Der Magnetpolschuh 3 ist am ersten Magnet 2 ebenfalls durch ein Bindemittel od. dgl. befestigt. Ein zweiter Magnet 4 von Ringform ist an der Oberseite des zweiten Magnetpolschuhs 3 durch ein Bindemittel od. dgl. befestigt. Ein dritter Magnetpolschuh 5 ist auf der Oberseite des zweiten Magnets 4 angebracht. Dieser ringförmige Magnetpolschuh 5 besteht aus einem magnetischen Material und ist am zweiten Magnet 4 ebenfalls durch ein Bindemittel od. dgl. befestigt. Ein Magnetpolschuhstück 3' aus magnetischem Material in Ringform ist an der Oberseite des vertikalen Teils 23 des zweiten Magnetpolschuhs 3 durch ein Bindemittel od, dgl, befestigt Die Höhe des vertikalen Teils 23 des zweiten Magnetpolschuhs 3 ist in der Weise bestimmt, daß der dritte Magnetpolschuh 5 in der gleichen Ebene wie das Magnetpolschuhstück 3' ist, während die Höhe des Polstücks 21 in der Weise bestimmt ist, daß dii Innenfläche des Magnetpolschub Stücks 3' der Außenfläche des obersten Teils des Polstücks 21 gegenübersteht. Ein erster Luftspalt 8 ist zwischen der Außenseite des Polstücks 21 und der Innenseite des Magnetpolschuhstücks 3' gebildet und ein zweiter Luftspalt 9 ist zwischen der Außenseite des Magnp.tpolschuhstücks 3' und der Innenseite des dritten Magnetpolschuhs 5 gebildet Eine ringförmig gewickelte erste Schwingspule 6 ist in den ersten Luftspalt 8 eingesetzt während eine zweite Schwingspule 7, die ebenfalls ringförmig gewickelt ist in den zweiten Luftspalt 9 eingesetzt ist

Der Magnetkreis umfaßt so drei Magnetpolschuhe 1,

ίο 3 und 5 und zwei Magnete 2 und 4, die in der Schwingungsrichtung der doppelten ringförmigen Schwingspulen 6 und 7 übereinander gelegt und untereinander durch ein Bindemittel od. dgl. verbunden sind, das mit dem Magnetpolschuh 3 zwischen den Magnetpolschuhen 1 und 5 verbundene Magnetpolschuhstück 3' und die magnetischen Luftspalte 8 und 9, die zwischen den Magnetpolschuhen 1 und 3' bzw. zwischen den Magnetpolschuhen 3' und 5 gebildet sind. Die Magnete 2 und 4 werden in der gleichen Richtung wie der der Schwingung der Schwingspulen 6 und 7, 7. B. in einer solchen Richtung magnetisiert, daß die Magnetflüsse vom Magnetpolschuh 5 durch das Magnetpolschuhstück 3' zum Magnetpolschuh 1 hindurchgehen. Im Fall des äußeren Magnettyps wie in diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Magne* so gestaltet daß er zum äußeren Magnettyp paßt, während, falls der innere Magnettyp gewählt wird, jeder Magnet entsprechend dem inneren Typ gestaltet wird.

Durch einen derartigen Aufbau wird ein Raum an den Hinterteilen 25 und 26 und am Außenumfang der beiden Magnete 2 bzw. 4 gebildet wodurch ermöglicht wird, einen Magnet der zur Auslegung benötigten Fläche und Länge zu wählen. Die Dichte der den Luftspalten 8 und 9 zugeführten Magnetflüsse wird durch die Fläche und Länge (Höhe) der Magnete 2 und 4 im Kontakt mit dem ersten Magnetpolschuh 1 und dem zweiten Magnetpolschuh 3 bestimmt Daher können, wenn ein Raum an den Hinterteilen 25 und 26 der Magnete 2 und 4 und an deren äußerem Umfang vorgesehen wird, die Fläche und die Länge der Magnete 2 und 4 geeignet nach Wjnsch gewählt werden. Auch können, da die Fläche und die Länge der Magnete 2 und 4 voneinander unabhängig gewählt werden können, die Magnetflüsse und die magnetische Energie frei in die magnetischen Luftspalte 8 und 9 verteilt werden.

Dieser Lautsprecher hat zwei Schwingspulen 6 und 7 zur Steuerung bzw. zum Antrieb des Knotenkreises der sekundären Schwingungsart der flachen kreisförmigen Membran 13. Die erste Schwingspule 6 ist auf den Außenumfang des ersten Schwingspulenkörpers 16 gewikkelt, während die zweite Schwingspule 7 auf den Außenumfang des zweiten Schwingspulenkörpers 17 gewikkelt ist Das obere Ende des ersten Schwingspulenkörpers 16 ist mit einer Stelle bei 039 R der Membran 13 verbunden, währind das obere Ende d-s zweiten Schwingspulenkörpers 17 mit einer Steile bei 0,84 R der Membran 13 verbunden ist, wobei R den Radius der Membran 13 bedeutet Der Teil der Membran 13, wo die oberen Enden der beiden Schwingspulenkörper 16 und

ω 17 damit verbunden sind, ist der Teil, wo ein Knotenkreis der sekundären Schwingungsart zur Zeit der aufgeteilten Schwingung der Membran 13 auftritt. Durch Steuern bzw. Antrieb dieses Knotenkreises werden die primären und sekundären aufgeteilten Schwingungen

der Membran 13 verhindert. Weiter wird, wenn der Knotenkreis der sekundären Schwingungsart gesteuert wird, die aufgeteilte Schwingung verhindert, indem die inneren und äußeren Knotenkreise mit der Antriebskraft

unterschiedlicherGrößen gesteuert werden. Insbesondere kann das Verhältnis der in der ersten Schwingspule 6 erzeugten zuderinderzweitenSchwingspuleZerzeugten Antriebskraft auf 1 bis 1,7 eingestellt werden, wodurch die aufgeteilte Schwingung verhindert wird. Dieser Unterschied der Antriebskraft kanndurchÄnderungder Dichte der Magnetflüsse im ersten Luftspalt 8 und im zweiten Luftspalt 9 erreicht werden. Dies läßt sich leicht einrichten, indem man die Fläche und die Länge des ersten Magnets2unddeszweitenMagnets4,d. h.dieAbmessungen des ersten und des zweiten Magnets unabhängig voneinanderändert.

Die Zahl der durch den vertikalen Teil 23 des zweiten Magnetpolschuhs 3 gehenden Magnetflüsse ist kleiner als die Zahl der durch den ersten Magnetpolschuh 1 oder den dritten Magnetpolschuh 5 durchgehenden Magnetflüsse. Daher ist die Ouerschnimflärhe des magnetischen Kreises des vertikalen Teils 23 kleiner als die des letzteren, so daß einerseits der Magnetkreis kompakt und von geringem Gewicht gemacht ist und andererseits die magnetische Sättigung selten sogar in dem Fall auftritt, wo der Abstand zwischen den benachbarten Schwingspulen 6 und 7 eng ist.

Weiter läßt sich der Lautsprecher gemäß der Erfindung leicht in der gleichen Weise wie herkömmliche gewöhnliche Lautsprecher magnetisieren.

Das Polstück 21 ist mit einem Rahmen 10 mittels einer (nicht dargestellten) Schraube verbunden, so daß die kreisförmige Membran 13 und die damit verbundene Spule 15 am Rahmen 10 mittels einer Kantenaufhängung 11 und einer Zentrierfeder 12 hängen. Die Schwingspulen 6 und 7 sind auf das untere Ende der Spulen 14 bzw. 15 gewickelt und damit verbunden, so daß die Schwingspulen 6 und 7 in den magnetischen Luftspalten 8 bzw.9 schwingen können.

Die Schwingspulen 6 und 7 sind elektrisch in Reihe oder parallel zueinander geschaltet, so daß sie gleichzeitig in der gleichen Richtung schwingen können. Alternativ können die Schwingspulen 6 und 7 natürlich auch unabhängig voneinander gesteuert werden, um gleich-/eilig in der gleichen Richtung /u schwingen, ohne miteinander verbunden zu sein.

Um die Druckänderung in den Luftspalten zwischen den Spulen 14 und 15 zu verringern, sollten Luftlöcher 18 und 19 in den Spulenkörpern 16 bzw. 17 gebildet werden. Das Luftloch 19 wird zweckmäßig mit einem staubdichten Tuch 20 abgedeckt.

Das betrachtete Ausführungsbeispiel betrifft einen Magnetkreis des .^äußeren Magnettyps«. Im Fall des »äußeren Magnettyps« ist der äußerste magnetische Kreis am kürzesten, so daß die Streuung der Magnetflüsse im äußersten magnetischen Kreis am geringsten ist. So eignet sich der »äußere Magnettyp« des Magnetkreises für den Fall, in dem die magnetische Energie im äußersten Magnetspalt maximiert wird.

Die Erfindung läßt sich auch mit einem Magnetkreis des »inneren Magnettyps« verwirklichen. Im Gegensatz zum »äußeren Magnettyp« ist der innerste magnetische Kreis im Fall des Magnetkreises des »inneren Magnettyps« am kürzesten, wodurch ermöglicht wird, die Streuung der Magnetflüsse in der innersten magnetischen Bahn mehr als in den anderen Bahnen zu verringern. Der »innere magnetische Typ« des Magnetkreises ist daher für den Fall geeignet in dem die Energie im innersten Spalt maximiert werden soll.

Hierzu I Blalt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Dynamischer Lautsprecher mit *>

   einer Mehrzahl magnetischer Kreise, die durch menrere zwischen in regelmäßigen Abständen angeordneten Magnetpolschuhen eingefügte Magnete gebildet sind und eine Mehrzahl von auf einem konzentrischen Kreis angeordnete Luftspalte aufweisen, wobei die magnetischen Kreise umfassen: einen ersten, auf einem ersten Magnetpolschuh vorgesehenen Magnet, einen zweiten, auf dem ersten Magnet vorgesehene Magnetpolschuh, einen zweiten, auf dem zweiten Magnetpolschuh vorgesehenen Magnet und einen dritten, auf dem zweiten Magnet vorgesehenen Magnetpolschuh,

   einer Mehrzahl von in den Luftspalt jedes der Mehrzahl der magnetischen Kreise eingesetzten Schwingspulen und

   einer mit des Mehrzahl von Schwingspulen gekoppeiten und durch jede der Schwingspulen angetriebenen Membran, dadurch gekennzeichnet,

   daß die beiden Magnete (2,4) und die drei Magnetpolschuhe (1, 3, 5) längs der Schwingungsrichtung der Schwingspulen (6,7) unter Bildung abwechselnder Schichten gestapelt sind und
   daß der erste und der zweite Magnet (2, 4) in der gleichen Richtung wie der Schwingungsrichtung der Schwingspulen (6,7) magnetisiert sind.