DE3614313C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen dynamischen Lautsprecher mit einer Schwingspule, die so gewellt ist, daß sie ihren Durchmesser im Takte des Signals verkleinern und vergrößern kann und somit als schall­ abstrahlende Membran dient.

Der Schall soll rundum abgestrahlt werden, so daß ein Hörer den Laut­ sprecher aus allen Richtungen gleichmäßig wahrnehmen kann. Gleichzeitig sollen die nichtlinearen Verzerrungen (Klirrfaktor) möglichst gering sein.

Es ist bekannt, zur Erzielung eines geringen Klirrfaktors das Prinzip des dynamischen Lautsprechers mit Schwingspule und daran befestigter Konus­ membran oder Kalotte zu verwenden. Ferner ist der dynamische Bändchen­ lautsprecher bekannt. Weiterhin ist der elektrostatische Lautsprecher bekannt, bei dem die antreibende Kraft unmittelbar auf die Membran ein­ wirkt.

Der dynamische Konuslautsprecher - ebenso der Kalottenlautsprecher - hat die Nachteile, daß mit steigender Frequenz die Membran nur teilweise erregt wird und auch Eigenschwingungen ausführt. Außerdem strahlt er hauptsächlich nach vorn gerichtet ab. Der Bändchenlautsprecher ist mit einem einzelnen Bändchen lediglich als Hochtöner zu gebrauchen. Nur mit sehr großem Aufwand bei Verwendung vieler Bändchen kann er auch tiefe Töne wiedergeben. Eine solche Anordnung strahlt gerichtet ab. Der elek­ trostatische Lautsprecher kann wegen der fest eingespannten Membran und wegen ihres geringen Abstandes von den Gegenelektroden keine großen Am­ plituden machen, was zu nichtlinearen Verzerrungen führt, und strahlt den Schall besonders stark gerichtet ab.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Lautsprecher zu schaffen, der Rund­ strahleigenschaften bei geringen nichtlinearen Verzerrungen hat und mit einem einzigen System den Hörfrequenzbereich wiedergeben kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran als Schwingungsspule ausgebildet ist, welche ihren Durchmesser im Takte des Signals verkleinern und vergrößern kann.

Die Schwingspule wird zweckmäßig mit elektrisch leitendem Band bewickelt, da dies eine geringe Wickelhöhe und einen zum Verstärker passenden Widerstand ergibt.

Die Schwingspule läßt sich freitragend ohne Spulenkörper herstellen, wenn man sie mehrlagig - vorzugsweise zweilagig - wickelt. Das benutzte Band muß äußerlich isoliert sein, z. B. lackiert oder oxydiert, und beide Lagen sind elastisch miteinander zu verkleben.

Das magnetische Erregerfeld kann von einer oder zwei Feldspulen erzeugt werden. Eine andere Möglichkeit sind passend angebrachte Permanent­ magnetringe. Ferner kann dieses Feld von einem Joch erzeugt werden, das als Elektromagnet oder Permanentmagnet ausgebildet ist.

Bei einem durch ein Joch erzeugten Magnetfeld streuen die Kraftlinien nach außen, so daß dadurch etwas magnetische Feldstärke für den angestrebten Zweck verlorengeht. Dieser Effekt soll dadurch verringert werden, daß im Mittelpunkt der Schwingspule ein Stück Eisen oder aus anderem magnetisch leitenden Material angebracht wird.

Bei der in Fig. 1 und 3 gezeigten Anordnung kann ein akustischer Kurzschluß für niedrige Frequenzen auftreten, da der Weg der Schallwellen von der Innenseite der Schwingspule nach außen im Vergleich mit ihrer Wellenlänge kurz ist. Um dies zu vermeiden, kann man den Lautsprecher so auf eine Schallführung setzen, daß die obere Seite der Schwingspule akustisch mög­ lichst dicht ist und daß die untere Seite vom Innenraum der Schwingspule her den Schall an die Schallführung, z. B. ein Exponentialhorn, abgibt.

Der Innenraum der Schwingspule soll akustisch bedämpft werden, da andernfalls bei höheren Frequenzen Resonanzen auftreten können.

Die beschriebene Schwingspulenform ist ein Zylinderstrahler; der Schall wird in der Waagerechten ungerichtet abgestrahlt, jedoch tritt in der Senkrechten mit steigender Frequenz eine zunehmende Richtwirkung auf. Um diese zu verringern und somit den Lautsprecher einem Kugelstrahler anzunähern, kann man eine ringförmige akustische Linse außerhalb der Schwingspule anordnen. Diese Linse kann z. B. aus mehreren Ringen bestehen, die nach oben, bei Bedarf auch nach unten, zunehmend schräg gestellt sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Schwing­ spule identisch mit der Membran ist, wodurch Verzerrungen weitgehend vermieden werden. Ferner ist die Abstrahlung zylinderförmig gleichmäßig in allen Richtungen und kann auch der Kugelform angenähert werden. Außerdem kann der ganze Hörfrequenzbereich mit einem System wieder­ gegeben werden.

Bevorzugte Ausführungen des erfindungsgemäßen dynamischen Lautsprechers sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine seitliche Ansicht der wesentlichen Teile einer ersten Aus­ führungsform des Lautsprechers im Schnitt,

Fig. 2 die Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform,

Fig. 3 eine perspektivische Explosionszeichnung der Ausführungsform von Fig. 1 und Fig. 2,

Fig. 4 die Seitenansicht im Schnitt eines Teils der zweiten Ausführungs­ form mit Felderregung durch Magnetringe,

Fig. 5 die Seitenansicht im Schnitt eines Teils der dritten Ausführungs­ form mit Felderregung durch Magnetringe,

Fig. 6 die Seitenansicht im Schnitt der vierten Ausführungsform mit Jocherregung und mit Schallführung für die niedrigen Frequenzen durch einen geknickten Exponentialtrichter.

In Fig. 1, 2 und 3 ist die Schwingspule mit 1 bezeichnet. Sie schwingt zwischen der äußeren Feldspule 2 und der inneren Feldspule 3, indem sie ihren Durchmesser verkleinert und vergrößert. Die Stromrichtung in den Feldspulen ist in Fig. 1 durch Punkte und Kreuze dargestellt. In Fig. 3 ist mit 1 a die Bewicklung der Schwingspule angedeutet; es sind nur wenige Windungen gezeichnet. In der Praxis wickelt man dicht aneinander, vor­ zugsweise mit Band. In Fig. 3 ist der schalldurchlässige Spulenkörper für die äußere Feldspule mit 4 bezeichnet und der für die innere Feldspule mit 5. Die innere Feldspule 3 kann aus Vereinfachungsgründen weggelassen werden.

In Fig. 4 ist ein Teilausschnitt der zweiten Ausführungsform mit Feld­ erregung durch Magnetringe gezeigt, zwischen denen sich die Schwingspule 1 bewegt. Die äußeren Magnetringe sind mit 6, die inneren mit 7 bezeich­ net. Die Nord- und Südpole der Magnetringe sind mit N und S bezeichnet. Die Kraftlinien sind gestrichelt angedeutet. Ein Teil geht durch Streuung verloren, der Hauptteil durchsetzt die Schwingspule in schräger Richtung. Nur die waagerechte Komponente der erzeugten Kraft bewegt die Schwing­ spule, vorausgesetzt, daß die gewählte Anzahl der Magnetringe dazu führt, daß sich die senkrechten Komponenten gegenseitig aufheben.

In Fig. 5 ist ein Teilausschnitt der dritten Ausführungsform mit Feld­ erregung durch Magnetringe gezeigt, zwischen denen sich die Schwingspule 1 bewegt. Die äußeren Magnetringe sind mit 8, die inneren mit 9 bezeichnet. Die Nord- und Südpole der Magnetringe sind mit N und S bezeichnet. Hier stehen die Magnetringe nicht auf Lücke, sondern sie stehen sich in gleicher Höhe gegenüber. Die Kraftlinien sind gestrichelt angedeutet. Ein Teil der Kraftlinien geht nicht durch die Schwingspule, ein anderer durchsetzt sie, teilweise in schräger Richtung. Es wird nur eine waagerechte Komponente der Kraft auf die Schwingspule ausgeübt, während sich die senkrechten Kom­ ponenten am Entstehungsort gegenseitig aufheben.

In Fig. 6 ist eine vierte Ausführungsform im Schnitt gezeigt. Das Joch 10 erzeugt ein zylinderförmiges Magnetfeld, in dem die Schwingspule 1 ange­ ordnet ist. Das Magnetfeld kann durch eine Feldspule 11 erregt werden oder durch Permanentmagnete, die im Joch angeordnet sind, oder dadurch, daß das Joch selbst aus Permanentmagnetmaterial besteht. Die beschriebene Anordnung sitzt auf einer Schallführung 12, die hier einen geknickten Expo­ nentialtrichter nach einem bekannten Prinzip zeigt. Vorzugsweise der tief­ frequente Schall tritt durch eine kleine Öffnung 13 in den Exponentialtrich­ ter ein und durch eine große Öffnung 14 aus. Die Oberseite der Schwing­ spule soll möglichst gut abgedichtet sein, damit der Schall möglichst ver­ lustlos von der Innenseite der Schwingspule in die Schallführung gelangen kann. Das akustische Dämpfungsmaterial im Inneren der Schwingspule ist nicht gezeichnet. 15 ist ein Eisenstück oder ein Stück aus anderem ferro­ magnetischem Material in der Mitte der Schwingspule, das die Streuung der magnetischen Kraftlinien nach außen vermindern soll.

Claims (11)

1. Dynamischer Lautsprecher mit elektrisch leitender Membran, die vom Sprechstrom durchflossen wird und in einem Magnetfeld angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran als Schwingspule (1) ausgebildet ist, welche ihren Durchmesser im Takte des Signals verkleinern und vergrößern kann.

2. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule (1) in axialer Richtung auf ihrem gesamten Umfang gewellt ist, so daß sie ihren Durchmesser verändern kann.

3. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der elastische Spulenkörper mit elektrisch leitendem Band bewickelt ist, welches auf dem Spulenkörper festgeklebt ist.

4. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwingspule freitragend ohne Spulenkörper mit elektrisch leitendem, isoliertem Band mehrlagig gewickelt ist und daß die Lagen elastisch miteinander verklebt sind.

5. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das magnetische Feld, in dem die Schwingspule sich bewegt, von einer äußeren gleichstromdurchflossenen Feldspule (2) und einer inneren gleichstromdurchflossenen Feldspule (3) erzeugt wird.

6. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Erregerfeld von mehreren äußeren Ringmagneten (6 oder 8) und mehreren inneren Ringmagneten (7 oder 9) erzeugt wird.

7. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Erregerfeld von einem Joch (10) erzeugt wird.

8. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 4 und 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich im Mittelpunkt der Schwingspule ein Stück aus magne­ tisch leitendem Material befindet.

9. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 4 und 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schall aus dem Innenraum der Schwingspule durch eine Schallführung (12) nach außen geführt wird.

10. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Innenraum der Schwingspule durch schallschluckendes Material bedämpft wird.

11. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß außerhalb der Schwingspule eine ringförmige akustische Linse angebracht wird, die die Abstrahlung der hohen Frequenzen räumlich nach oben und unten verbessert.