DE3239843A1 - Lautsprecher-schwingspule - Google Patents

Description

HARMAN INTERNATIONAL INDUSTRIES, INCORPORATED Northridge, Calif. / USA

Lautsprecher-Schwingspule

Die Erfindung betrifft eine für akustische Wandler verwendbare Wicklung, die allgemein als Lautsprecher-Schwingspule bezeichnet wird. In derartigen Vorrichtungen wird mit Hilfe elektrischer Signale im Hörfrequenzbereich eine Membran derart angeregt, daß sie die Luft in Bewegung versetzt, wodurch Töne erzeugt werden. Die Membran wird durch eine Schwingspulenanordnung angetrieben, die mit der Membran verbunden ist, wobei die Schwingspule sich in einem Luftspalt befindet, der in einer Permanentmagnetanordnung ausgebildet ist. Wenn die Schwingspule mit Hörfrequenzströmen erregt wird, führt die Spule Translationsbewegungen aus, wodurch die Membran zu den gewünschten Bewegungen angeregt wird.

Beim Bau von Lautsprecher-Schwingspulen wurde bisher unter Beachtung des Ziels, ein geringes Gewicht zu erhalten, so vorgegangen, daß Runddrähte auf eine Spule aufgewickelt wurden. Man hat jedoch herausgefunden, daß die Verwendung von Runddraht einen relativ schlechten Wandler ergibt, da erhebliche Zwischenräume zwischen den Drähten aufeinanderfolgender Wicklungen hinzunehmen sind. Bei einem vorgegebenen Volumen des magnetischen Luftspalts hängt die Empfindlichkeit von elektrodynamischen ·

Wandlern von der Anzahl der Drahtwindungen ab, die in dem Raum untergebracht werden können.

Ein weiterer Faktor ist die mögliche Durchflutung von Schwingspulen. Es ist seit langem bekannt/ daß derartige Wandler eine größere Durchflutung haben können, wenn in der Spule mehr Metall untergebracht werden kann, so

^Q daß dann in der Schwingspule weniger Wärme entsteht. Bei einem frühen Versuch wurden Drähte mit Rechteckquerschnitt verwendet mit einem typischen Verhältnis von Seitenfläche zu Kante im Bereich von 4:1 bis 7:1. Das Wickeln dieser Drähte erfolgte hochkant, so daß eine große Windungszahl auf der Spule untergebracht werden konnte, wobei gleichzeitig eine sehr dicht gewickelte Spule mit wenig Zwischenraum entstand, die eine große Durchflutung zuließ und damit eine höhere Empfindlich- .· keit hatte. Derartige Lautsprecher-Schwingspulen mit hochkant gewickelten Flachdrähten wurden besonders bei Hifi-Lautsprechern über mehrere Jahre eingesetzt. Es soll dazu auf die US-PS 3 935 402 verwiesen werden, wenngleich eine Lautsprecher-Schwingspule mit hochkant gewickelten Flachdrähten vermutlich zum erstenmal im Januar 1928 in der Zeitschrift Bell System Technical Journal beschrieben worden ist.

Bei der Herstellung von Lautsprecher-Schwingspulen mit hochkant gewickelten Flachdrähten stellen sich verschiedene Probleme ein. Gemäß US-PS 1 956 826 ist es schwierig, eine gleichmäßige Zylindergestalt bei einer derartigen Spule zu bekommen. Die Drähte sind dünn, und es bereitet Schwierigkeiten, die flachen Seitenflächen der Drähte genau zueinander parallel zu halten, wofür automatische Spulenwickelvorrichtungen nicht brauchbar sind. Obgleich eine höhere Dichte der Spule erhalten werden kann, ist es schwierig, die Spule sehr

dicht zu wickeln, ohne daß sich ihre Gestalt verformt, da die Drähte die Tendenz zum Kippen haben. Da außerdem nur eine Wickellage entsteht, befinden sich die Spulenanschlüsse an ihren gegenüberliegenden Enden, so daß zusätzliche Kosten verursachende Unterbringungsschwierigkeiten für eine Zuleitung anfallen.

Es wurde nun herausgefunden, daß eine Lautsprecher-Schwingspule mit Eigenschaften, die denen der mit hohen Kosten hergestellten, hochkant gewickelten Spulen eigen sind einschließlich ihrer Möglichkeit, große Ströme zu führen, leicht und mit niedrigeren Kosten hergestellt werden können, indem Rechteckdrähte verschiedener Seiten-zu-Kanten-Verhältnisse gewählt werden, jedoch so, daß die längere Seitenfläche des Rechteckquerschnitts sich auf dem Spulenkörper abstützt. Mit dieser Feststellung sind verschiedene Vorteile verbunden. Wenn die längere· Seitenfläche auf der Spulenoberfläche anliegt, läßt sich die Spule mit höherer Dichte wickeln als bei hochkant gewickelten Drähten, was zu einer größeren Materialdichte und damit zu einer erhöhten Stromführung führt. Andere Eigenschaften sind genauso wie bei der bekannten Ausführung mit hochkant gewickelten Drähten.

Die zusätzlichen Vorteile der Erfindung zeigen sich bei den niedrigeren Herstellungskosten, denn vor allem lassen sich derartige Spulen auf Wickelautomaten wickeln. Zum zweiten können geradzahlige Wicklungsschichten hergestellt werden, so daß die beiden Spulenanschlußenden auf einer Spulenseite liegen und keine komplizierten und zusätzliche Kosten verursachenden Leitungsverbindungen nötig sind. Die mit flach gewickelten Rechteckdrähten gewickelte Spule kann unmittelbar auf den Spulenkörper gewickelt werden, während bei

hochkant gewickelten Spulen Drähte zunächst auf einen langen Dorn gewickelt werden, von dem sie dann abgetrennt und zerschnitten werden und in die dann eine

Papierröhre eingesteckt wird. Bei der flach gewickelten Spule fallen gegenüber der bisherigen Wickelarbeit verschiedene Herstellungsstufen weg.

XO Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, daß auf den Spulendraht ein verklebendes
Material o. dgl. beim Wickeln auf die Spule aufgetragen wird, so daß im Anschluß an den Wickelvorgang der Kleber bereits fest geworden ist und dadurch sämtliche Drähte der fertigen Spule miteinander verklebt sind und eine feste Form bilden.

Aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung wird die Erfindung in
ihren Einzelheiten besonders deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ausschnittsdarstellung von einer mit Rechteckdrähten hochkant gewickelten Lautsp.recher-Schwingspule herkömm-' licher Art;

Fig.. 2 und 3 verschiedene Ausfuhrungsformen- der erfindungsgemäßen LautSprecher-Schwingspule
in perspektivischen Schnittansichten.

Gemäß Fig. 1 ist ein flacher Rechteckdraht 10 mit
seiner Schmalseite 12 auf einen Spulenkörper 13 aufgewickelt, bis die Zahl der Windungen die gewünschte
Lautsprecher-Schwingspule ergibt. Diese Schwingspule wird in bekannter Weise in einen Luftspalt eingesetzt, so daß ein sehr kleiner Spalt zwischen dem Spulenkörper auf der einen Seite und dem Rand der Schwingspule

auf der anderen Seite verbleibt, und es ist bekannt, daß, je kleiner der Abstand zwischen, den Polstücken des Magneten und den zylindrischen Oberflächen der Schwingspule ist, desto höher ist die Temperaturableitfähigkeit der gesamten Anordnung. Ein gewisser Luftspalt muß jedoch verbleiben, damit sich die Schwingspule bewegen kann, und es wird nun angestrebt, das Volumen mit so- IQ viel Windungen und soviel Metall wie möglich auszufüllen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen'verschiedene Formen der Erfindung. Man erkennt, daß die Volumenmenge im Luftspalt, die durch die Wicklung eingenommen wird, bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 leicht genauso gemacht werden kann, wie bei der Spulenform gemäß Fig. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist auf den Spulenkörper 14 eine größere Zahl von Windungen des Drahtes 20 gewickelt, wobei dieser verschiedene Seitenlängen-Verhältnisse haben kann, so daß aus verschiedenen Gründen, die im einzelnen noch näher dargelegt werden, das Längen-zu-Breiten-Verhältnis beim Draht variiert werden kann; die lange Seite 22 des Drahtes liegt jedoch in Richtung der Spulenoberfläche. Durch Wahl des Verhaitnisses' zwischen der langen Seite 22 und der Kante 24 läßt sich eine gewünschte Zahl von Windungen erzielen, um das Luftspaltvolumen zu füllen und die gewünschte Empfindlichkeit des Wandlers herzustellen. Der Rechteckdraht besitzt aus Isolationsgründen eine Lackisolierung. Durch Wickeln des Drahtes 20 auf den Spulenkörper 14 mit einer Spulenwickelmaschine wird eine schraubenförmige Spule hergestellt, und die Spule kann in mehreren Lagen sehr dicht gewickelt werden. Wählt man eine gerade Anzahl von Leiterschichten beim Wickeln der Spulen, so befinden sich die Enden bei der fertigen Spule an derselben Spulenseite, und es ist nicht nötig, eine Zuleitung außerhalb der Spule

um diese herumzuführen, um die Verbindung zu einem Spuleneingang herzustellen. Obgleich mit einer ungeraden Zahl von Schichten bereits eine sehr wirkungsvolle und billigere Spule hergestellt werden kann als bisher, liegt ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung dann vor, wenn eine gerade Anzahl von Leiterschichten gewählt wird, da dies zu einer weiteren Verringerung !0 öler Herstellungskosten gegenüber den hochkant gewickelten Spulen führt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, die als untere Grenze der Erfindung bezeichnet werden kann, denn der

l§ darin verwendete Wicklungsdraht 30 hat quadratischen Querschnitt. Diese Gestaltung ermöglicht noch das Wickeln mit Spulenwickelautomaten und läßt es zu, daß die Windungen sehr dicht um den Spulenkörper 14 herumgewickelt werden, ohne daß die Windungen oder die fertige zylindrische Spule ihre Form verlieren. Es versteht sich, daß verschiedene Verhältnisse der Seitenlängen zwischen quadratischem Querschnitt und rechteckiger Querschnittsform in Abhängigkeit von der gewünschten Zahl von Windungen gewählt werden können, um das Volumen des Magnetluftspaltes möglichst weitgehend auszufüllen und zwischen den Wicklungen nur geringstmögliche Zwischenräume zu belassen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Kleber oder ein thermisch härtendes Kunststoffmaterial verwendet wird, um die Windungen des fertigen Spulenzylinders fest miteinander zu verbinden. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen. So kann ein emaillackisolierter Rechteckdraht, der üblicherweise für Lautsprecher-Schwingspulen verwendet wird, zusätzlich eine Beschichtung aus thermisch härtendem Kleber erhalten, bevor er auf den Spulenkörper aufgewickelt

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wird. Es ist auch denkbar, eint·· erste Windumissch ι cht auf den Spulenkörper auizuwiekoln und dann einen uünnen Überzug auf; theuri i sch aushärtendem Materiell aufzutragen, woraufhin dann die zweite Wind ungs.schicht, aufgewickelt wird. In gleicher Weise kann dann verfahren werden,-wurm noch mehr Schichten auJ'qet.raqen werden «ollen. Nach Fertigstellung der Wicklung wird durch die Spule

IG kurzzeitig ein Strom geschickt, der den Draht erwärmt und damit den Kleber aushärtet. Statt eines thermisch härtenden Klebers kann man auch Kleber verwenden, die durch Lösungsmittel wie Aceton oder Methylethylketon zur Reaktion gebracht werden.

Die erfindungsgemäße und beschriebene Lautsprecher-Schwingspule besitzt sehr gute Eigenschaften, kann einen hohen Stromfluß vertragen und ist billiger herzustellen.

BAD ORiGIMAL

Leerseite

Claims (8)

HARMAN INTERNATIONAL INDUSTRIES, INCORPORATED Northridge, Calif. / USA Lautsprecher-Schwingspule 10 Patentansprüche

1. Lautsprecher-Schwingspule, dadurch gekennzeichnet , daß die Windungen ihres Wicklungsdrahtes (24, 30) fest miteinander verklebt sind und der Draht Rechteckquerschnitt mit einem Seitenverhältnis von 1:1 oder größer hat, wobei die größere Seite (22) parallel zur Richtung der Spulenmittelachse verläuft.

2. Lautsprecher-Schwingspule, gekennzeichnet durch eine Drahtwicklung aus zwei oder mehreren Schichten, wobei der Wicklungsdraht Rechteckquerschnitt mit einem Verhältnis der Seitenfläche zur Kantenlänge von nicht weniger als 1:1 „hat, wobei die iCante in Richtung der Achse der Spule ausgerichtet 1st.

3. Lautsprecher-Schwingspule, gekennzeichnet durch eine Wicklung aus Draht mit einer geraden Zahl von Wicklungsschichten, deren Draht-Rechteckquerschnitt hat und das Verhältnis von Seitenlänge zu Kantenlänge nicht kleiner als 1:1 ist, wobei die Länge der Drahtseite in Richtung der Spulenachse verläuft.

4. Lautsprecher-Schwingspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsdrähte durch einen

g Kleber fest miteinander verklebt sind.

5. Lautsprecher-Schwingspule, dadurch gekennzeichnet/ daß ein Draht mit Rechteckquerschnitt, dessen Seitenlänge gleich oder größer als seine Kantenlänge ist,

,,-. mit einem Isolierstoff überzogen wird, der Draht dann auf eine zylindrische Spulenform gewickelt wird, wobei die größere Seitenlänge des Drahtquerschnitts als erste Wicklungsschicht mit dem Spulenkörper in Berührung gebracht wird, daß weitere Windungen des

. _c Drahtes in derselben Form über die erste Schicht b

zur Bildung einer zweiten Schicht gewickelt werden.

6. Lautsprecher-Schwingspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht mit einem Kleber be-

2Q schichtet und dafür gesorgt wird, daß der Kleber nach Herstellung der Wickelschichten abbindet.

7. Lautsprecher-Schwingspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber eine thermisch aushärtende Mischung ist, die durch einen Stromfluß durch den Wicklungsdraht zum Abbinden gebracht wird..

8. Lautsprecher-Schwingspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbinden des Klebers durch

QQ Tauchen der Spule in ein Lösungsmittel erfolgt.