DE3523973C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischen Wandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Wandler ist aus der US-PS 37 28 497 bekannt.

Der bekannte Wandler ist dazu bestimmt, an einer Wand oder Decke eines Raums mit Hilfe einer einzigen Schraube montiert zu werden, die koaxial zur Schwingspule durch den entsprechend gestalteten Wandler zu führen ist, wobei das Dämpfungsteil der Schwingspule mittels der Schraube an der Wand bzw. Decke verspannt wird. Das Dämpfungsteil weist einen Federabschnitt auf, an welchem der Magnetkreis befestigt ist. In einem so aufgebauten elektroakustischen Wandler ist die Resonanzschärfe bei der Resonanzfrequenz groß. Das hat zur Folge, daß die effektive Übertragungsbandbreite des Wandlers klein ist und sein Einschwingverhalten mangelhaft ist.

Im Hinblick darauf liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen elektroakustischen Wandler der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine ausreichend große effektive Bandbreite und ein zufriedenstellendes Einschwingverhalten zeigt, und bei dem das Schwingungsansprechverhalten linear ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Querschnittsansicht einen erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandler gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 bis 4 zeigen die Resonanzeigenschaften des Wandlers, wie er in Fig. 1 dargestellt ist und

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers.

In Fig. 1 besitzt der Wandler ein zylindrisches Gehäuse 21 mit zwei geschlossenen Enden. Das Gehäuse 21 ist aus Kunststoff oder ähnlichem Material gefertigt. Ein Ringmagnet 22 ist in dem Gehäuse 21 angeordnet und an der Innenwand des Gehäuses über ein Halteteil 23, das beispielsweise aus einem Blattfedermaterial hergestellt ist, befestigt. Eine ringförmige Jochplatte 24 und ein Joch 25 sind an den oberen und unteren Flächen des Magnetes 22 koaxial ausgerichtet befestigt. Die ringförmige Jochplatte 24, das Joch 25 und der Ringmagnet 22 bilden den Magnetkreis. Das Joch 25 weist einen Pol 25 a auf, der sich von dessen Zentrum weg erstreckt. Der Pol, der Ringmagnet 22 und die ringförmige Jochplatte 24 belassen einen Luftspalt 26. An einem geschlossenen Ende 21 a des Gehäuses 21 ist ein Spulenkörper 28 befestigt, der in den Luftspalt 26 hineinreicht. Um die Außenwand des Spulenkörpers 28 ist eine Schwingspule 29 gewickelt. Mit der Hauptoberfläche des Jochs 25 steht ein unterstützendes Schwingelement, nämlich ein Gewichtskörper 30, über ein elastisches Element 31 in Verbindung. Der Gewichtskörper 30 ist somit mit dem Magnetkreis verbunden. Auf eine Alternative wird später einzugehen sein.

Die mechanische Impedanz des Wandlers wird nach der Art und Weise bestimmt, in der das Gehäuse montiert wird, beispielsweise in der Armlehne eines Stuhls. Bei einer derartigen Befestigung wird die Schwingspule fest mit dem Gehäuse verbunden und bleibt stationär, während der Magnetkreis einschließlich des Ringmagnets 22 als Treibereinheit schwingt.

Die untere Resonanzfrequenz f₀ wird bei dem Wandler durch die Steife S des elastischen Verbindungselements 31 und die Masse m des Gewichtskörpers 30 wie folgt bestimmt:

Fig. 2 zeigt die Ansprechgeschwindigkeitskurve des Wandlers. Wie man an dieser Kurve erkennen kann, findet die Schwingung für Frequenzen, die wesentlich kleiner als f₀ sind, unter einer solchen Bedingung statt, daß die Masse des Gewichtskörpers 30 äquivalent direkt zu der Masse des Magnetkreises addiert wird, d. h., das Verbindungselement 31 ist im wesentlichen ausgeschaltet. Dadurch erhält man eine untere Resonanzfrequenz f₀₃, die durch die Summe der Massen des Magnetkreises und des Gewichtskörpers 30 und die Steife des Halteteils 23 bestimmt ist. Andererseits wird für Frequenzen, die wesentlich höher als f₀ sind, die Schwingung derart beeinflußt, daß in bezug auf den Magnetkreis die Steife des Verbindungselementes 31 gleichermaßen zu der Steife des Halteteils 23 hinzuzuaddieren ist. Man erhält dadurch eine obere Resonanzfrequenz f ₀₄, die bestimmt ist durch die Summe der Steife des Verbindungselementes 31, des Halteteils 23 und der Masse des magnetischen Kreises.

D. h., man erhält, wie oben beschrieben, zwei Resonanzfrequenzen. Auf diese Art und Weise kann die wirksame Bandbreite vergrößert werden, so daß die scheinbare Bandbreite innerhalb eines Bandes zwischen den beiden Resonanzfrequenzen liegt. Wenn die Masse des Gewichtskörpers 30 und die Steife des Verbindungselementes 31 geeignet gewählt werden, kann die Schärfe der Resonanzkurve bei beiden Resonanzfrequenzen herabgesetzt und somit das Einschwingverhalten verbessert werden.

In Fig. 2 ist die Ansprechgeschwindigkeitskurve für den Fall gezeigt, daß der Wandler so ausgelegt ist, daß die Resonanzfrequenz, die durch die Masse des Gewichtskörpers 30 und die Steife des Verbindungselementes 31 bestimmt wird, kleiner ist als diejenige, die durch die Masse des Magnetkreises und die Steife des Halteteils 23 bestimmt wird.

Die Fig. 3 zeigt die Ansprechgeschwindigkeitskurve für den Fall, daß der Wandler so ausgelegt ist, daß die zwei Resonanzfrequenzen sich im wesentlichen einander gleichen, und Fig. 4 zeigt die Ansprechgeschwindigkeitskurve für den Fall, daß der Wandler so ausgelegt ist, daß die Resonanzfrequenz, die durch die Masse des Gewichtskörpers 30 und die Steife des Verbindungselementes 31 bestimmt wird, größer ist als diejenige, die durch die Masse des Magnetkreises und die Steife des Halteteils 23 bestimmt ist.

Bei dem oben beschriebenen Wandler ist das Verbindungselement 31 aus einem visko-elastischem Material, wie z. B. Gummi, hergestellt. Die Verwendung eines visko-elastischen Materials, welches relativ einfach entsprechend geformt und auch mit niedrigen Herstellungskosten erhalten werden kann, erlaubt es, das elastische Element mit geringen Kosten herzustellen. Anstelle des visko-elastischen Materials kann auch eine Schraubenfeder als Verbindungselement 31 herangezogen werden. In letzterem Falle kann die Steife des Verbindungselementes sehr genau festgelegt werden.

Fig. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandler nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Halteteil 23 in diesem Wandler wird dazu verwendet, das Auftreten von Schlingerbewegungen ("rolling"-Phänomen) zu verhindern, das auftritt, wenn der Wandler Schwingungen mit großen Amplituden erzeugt. Wie anhand von Fig. 5 zu sehen ist, ist ein Gewichtskörper 30 über ein Verbindungselement 31 an der Außenwand des Ringmagneten 22 angebracht. Der so aufgebaute Wandler zeigt dasselbe Verhalten wie der anhand von Fig. 1 beschriebene Wandler, besitzt jedoch, verglichen mit dem in Fig. 1 dargestellten Wandler, eine geringere Dicke. In Fig. 5 sind die mit Fig. 1 funktionsgleichen Teile mit den in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen versehen.

Sowohl im ersten als auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der unterstützende Gewichtskörper auf der Seite des Magnetkreises angeordnet. Die Wandler können aber auch so konstruiert werden, daß die Schwingspulenseite als Treibereinheit verwendet wird, wobei dann der Gewichtskörper auf der Seite der Schwingspule angeordnet wird.

Claims (5)

1. Elektroakustischer Wandler zur Erzeugung von Körperschall aus einem Magnetkreis und einer Schwingspule, die in den Luftspalt des Magnetkreises hineinragt, wobei eines der beiden vorgenannten Elemente des Wandlers zur Befestigung an dem Schallwellen auszusetzenden Körper ausgebildet ist und das andere der Elemente des Wandlers schwingt, und einem elastischen Halteteil, das die Schwingspule und den Magnetkreis mechanisch miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewichtskörper (30) an dem schwingenden Element (22, 24, 25, 25 a) mittels eines elastischen Verbindungsteils (31) befestigt ist.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Verbindungsteil (31) aus visko-elastischem Material besteht.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis eine ringförmige Jochplatte (24), ein scheibenförmiges Jochelement (25) mit einem zylindrisch geformten mittleren Pol (25 a ), der mit einer Innenkante der ringförmigen Jochplatte (24) den Luftspalt (26) bildet, sowie einen Ringmagneten (22) aufweist, der zwischen der ringförmigen Jochplatte (24) und dem scheibenförmigen Jochelement (25) liegt.

4. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtskörper (30) scheibenförmig ist und mittels des elastischen Verbindungsteils (31) an der Außenfläche des scheibenförmigen Jochelements (25) befestigt ist.

5. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtskörper (30) ringförmig ist und mittels des elastischen Verbindungsteils (31) an der äußeren Umfangsfläche des Ringmagneten (22) befestigt ist.