DE3830461A1 - Lautsprecher fuer ein digitales steuersignal - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Lautsprecher gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Lautsprecher ist be­ kannt durch die EP-A2 02 56 593.

Dieser bekannte Lautsprecher dient zur direkten Wandlung ei­ nes mit n Bit digitalisierten Signals in ein akustisches Si­ gnal mit der Wirkung eines mechanischen Digital/Analog-Wand­ lers. Die unterschiedlichen elektroakustischen Übertragungs­ faktoren der einzelnen Schwingspulen werden durch unter­ schiedliche Durchmesser der Drähte der einzelnen Schwing­ spulen gebildet.

Diese Lösung hat folgende Nachteile: Die Drahtquerschnitts­ flächen müssen jeweils in Zweierpotenzen (2, 4, 8, 16) abge­ stuft werden. Dies führt bei normalen Drähten mit Kreisquer­ schnitt zu der Forderung, jeweils die Drahtdurchmesser be­ nachbarter Schwingspulen im Verhältnis "Wurzel aus 2" zu wäh­ len. Die Verarbeitung von Drähten mit verschiedenen Draht­ durchmessern auf einem gemeinsamen Träger ist fertigungstech­ nisch umständlich. Außerdem ist der Füllfaktor bei einer sol­ chen Anordnung verschiedener Schwingspulen relativ gering, weil der Durchmesser des dicksten Drahtes durch die Luft­ spaltgröße begrenzt wird, die dann von den anderen Wicklun­ gen nur noch zum Teil ausgenutzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Lautsprecher mit mehreren Schwingspulen so weiterzubilden, daß die einzelnen Schwingspulen bei gleicher Windungszahl und bei Drahtquerschnittsflächen gemäß der Abstufung in Zwei­ erpotenzen gleichen maximalen Füllfaktor aufweisen und die Herstellung des Lautsprechers vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfin­ dung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch die Erfindung ergeben sich mehrere Vorteile. Im Gegen­ satz zu dem bekannten Lautsprecher haben alle Schwingspulen die gleiche Windungszahl, so daß der Luftspalt des Lautspre­ chers bei allen Schwingspulen voll ausgenutzt werden kann. Für alle Schwingspulen kann eine Folie gleicher Dicke verwen­ det werden, da die unterschiedlichen Übertragungsfaktoren durch eine unterschiedliche Breite dieser Folie, also Ausdeh­ nung in Axialrichtung des Lautsprechers, erreicht werden. Da alle Schwingspulen mit einer gemeinsamen Folie gewickelt wer­ den können, die lediglich über den wesentlichen Teil ihrer Länge geschlitzt ist, wird eine hohe mechanische Stabilität im Sinne eines selbsttragenden Spulenkörpers erreicht. Die Herstellung wird wesentlich vereinfacht, weil statt Drähten mit verschiedenem Durchmesser nur noch eine Folie gewickelt werden muß.

Der erfindungsgemäße Lautsprecher eignet sich zur Steuerung mit einem digitalen Signal, indem die verschiedenwertigen Bits den unterschiedliche elektroakustische Übertragungsfak­ toren aufweisenden Schwingspulen zugeführt werden. Die Erfin­ dung ist aber auch allgemein anwendbar, wenn mehrere mit un­ terschiedlichen Signalen gespeisten Schwingspulen vorgesehen sein sollen. Das ist z. B. der Fall bei einem Lautsprecher, der außer der Spule für die Erregung der Membran weitere Spu­ len aufweist. Derartige weitere Spulen können z. B. so ange­ ordnet sein, daß sie bei der Bewegung der Membran aus dem homogenen Magnetfeld des Luftspaltes austreten, in das Streu­ feld eintreten und somit ein Signal für den jeweiligen Klirrfaktor abgeben. Ein derartiges Signal kann z. B. zur Vor­ verzerrung des der eigentlichen Schwingspule zugeführten NF-Signals im Sinne einer Gegenkopplung zur Linearisierung dienen. Derartige Lösungen werden als MFB (Motional Feed- Back) bezeichnet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Darin zei­ gen:

Fig. 1 im Prinzip den Aufbau der einzelnen Schwingspulen durch eine Folie,

Fig. 2 das Ersatzschaltbild der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 die die einzelnen Schwingspulen bildende Folie im Ausgangszustand und

Fig. 4 eine Weiterbildung der Fig. 3.

Fig. 1 zeigt vier in Richtung der Achse A aufeinanderfolgen­ de Schwingspulen 1-5, die an der Membran 6 befestigt sind. Die Schwingspulen 1-5 werden dadurch gebildet, daß eine leitende Kupferfolie 7 mit einer Breite gleich der Gesamtlän­ ge h der Spulen 1-5 spiralförmig aufgewickelt wird. Die einzelnen Windungen der Folie 7 sind durch eine Isolier­ schicht (21) voneinander getrennt, z. B. durch einen isolie­ renden Kleber oder eine selbstaushärtende oder verbackbare Isolierschicht, die beim Wickelvorgang auf die Folie 7 aufge­ bracht wird. Dadurch wird eine hohe Stabilität der so gebil­ deten Anordnung erreicht.

Vor dem Wickelvorgang oder auch nach dem Wickelvorgang am fertigen Wickelkörper ist der so gebildete Körper an vier Stellen durch Schlitze 8-11 aufgetrennt, die fast bis auf den Wicklungsgrund reichen. Eine oder mehrere Windungen am unteren Wicklungsgrund bleiben hingegen durchgehend. Die Schlitze 8-11 können dadurch gebildet werden, daß die Fo­ lie bereits vor dem Wickelvorgang entsprechend geschlitzt ist oder die Schlitze 8-11 nach dem Wickelvorgang im Sinne eines Einstechvorganges erzeugt werden. Diese können an­ schließend mit einem Lack, einem selbsthärtenden Kleber oder einem Kunststoff ausgefüllt werden. Auf diese Weise entste­ hen fünf in Richtung der Achse A aufeinanderfolgende Schwing­ spulen mit unterschiedlicher Länge in Axialrichtung A. Da die Anzahl der Windungen je Schwingspule und auch die Dicke der Folie bei allen Schwingspulen gleich ist, ist der elek­ troakustische Übertragungsfaktor proportional der jeweiligen Breite der Folie der Schwingspulen 1-5. Diese Breiten kön­ nen mit großer Genauigkeit entsprechend der Abstufung der elektroakustischen Übertragungsfaktoren z. B. gleich h/2, h/4, h/8, h/16, h/32 usw. gewählt werden. Der Kupferfüllfak­ tor ist bei allen gebildeten Schwingspulen 1-5 gleich. Vor­ teilhaft ist, daß keine Drähte mit unterschiedlichem Draht­ durchmesser benötigt werden. Die unterste Windung oder mehre­ re derartige nicht aufgetrennte Windungen bilden einen elek­ trischen Sternpunkt für die übrigen unterschiedlichen Spulen 1-5.

Fig. 2 zeigt das Ersatzschaltbild für die Anordnung nach Fig. 1. Wenn die nicht geteilte Folie 7 am Grunde des Wickel­ körpers 1 eine zusätzliche Spule 18 bildet, indem sie vor­ zugsweise mehrere Windungen aufweist, kann der Sternpunkt 19 zusätzlich herausgeführt sein. Die Klemmen 12, 19 können bei Wirkung der Spule 18 als über die gesamte Länge h durchgehen­ de Schwingspule in üblicher Weise mit einem analogen Signal gesteuert werden. Die Klemmen 13-17 sind jeweils die äuße­ ren Enden der spiralförmigen Wicklung der Folie 7 innerhalb einer der Spulen 1-5.

Fig. 3 zeigt die noch nicht ausgewickelte Folie 7 mit den Schlitzen 8-11 und dem nicht geschlitzten Bereich 20, der in Fig. 2 die Spule 18 zwischen den Klemmen 12 und 19 bil­ det. Durch die Schlitze 8-11 ist die Folie 7 über ihre Ge­ samtbreite h wieder in h/2, h/4, h/8, h/16 und h/32 aufge­ teilt, so daß sich die die Schlitze 8-11 bildenden Kanten nicht leitend berühren. Die unterste Windung durch den Be­ reich 20 der Folie 7 bildet dann automatisch den elektri­ schen Sternpunkt und erspart so die Herausführung der inne­ ren Wicklungsanschlüsse aller Spulen. Bei dieser Ausführung hat der gesamte Wicklungskörper für die Schwingspulen 1-5 das Aussehen eines zylindrischen Rohres, in das Schlitze bis fast auf den Innendurchmesser eingebracht sind. Diese Schlit­ ze können mit einem aushärtenden Isoliermaterial gefüllt sein. Sie können jedoch die mechanische Stabilität des gesam­ ten Wickelkörpers 1 beeinträchtigen.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung, bei der diese Beeinträchtigung der mechanischen Stabilität durch die Schlitze 8-11 verrin­ gert und die selbsttragende Statik des gesamten Wickelkör­ pers verbessert wird. Die Kanten an den Enden der Folie 7 und die die Schlitze 8-11 bildenden Kanten sind nicht wie in Fig. 3 gerade ausgebildet, sondern haben eine auf den Durchmesser der Wicklungen abgestimmte Welligkeit. Diese Wel­ ligkeit, deren Hub größer als die Schlitzbreite ist, läßt die Folie beim Wickelvorgang um den Betrag der Welligkeit wedeln und verzahnt so jeweils benachbarte Teilwicklungen miteinander. Es kommt also zu einer Überlappung der durch die Schlitze 8-11 gebildeten Einzelfolien in Axialrich­ tung, ohne daß diese Folien miteinander in elektrische Berüh­ rung kommen. Durch diese Überlappung der Folien benachbarter Wicklungen werden die nachteiligen Schlitze der Ausführung gemäß Fig. 3 vermieden. Ein klebendes Isoliermittel verbin­ det die benachbarten Folien und läßt somit einen geschlosse­ nen, nicht geschlitzten Wicklungszylinder entstehen, der ei­ ne entsprechend große mechanische Stabilität aufweist.

Die Herstellung eines Wickelkörpers gemäß Fig. 3, 4 kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen:

• 1. Wickeln der ungeschlitzten Folie zu einem Rohr, in das anschließend die Schlitze bis fast auf den Innendurch­ messer gefräst werden. Diese Schlitze werden dann ver­ gossen.
• 2. Wickel mit geschlitzter, gerade geschnittener Folie ge­ mäß Fig. 3. Verkleben oder Vergießen der entstehenden Schlitze, entweder kontinuierlich beim Wickeln durch herausquetschende Masse oder nachträglich.
• 3. Wedelndes Wickeln mit wellig geschnittener und wellig geschlitzter Folie gemäß Fig. 4.

Claims (7)

1. Lautsprecher für ein digitales Steuersignal mit mehre­ ren, in Axialrichtung aufeinanderfolgenden Schwing­ spulen (1-5) mit unterschiedlichen elektroakustischen Übertragungsfaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspulen (1-5) durch getrennte, spiralförmig un­ ter Bildung einer Isolierzwischenlage (21) aufgewickel­ te elektrisch leitfähige Folien (7) unterschiedlicher Breite gebildet sind.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Spulen (1-5) mit einer einzigen Folie (7) gewickelt sind, deren Breite (h) gleich der Gesamtlänge aller Spulen (1-5) ist, und daß die einzelnen Spulen (1-5) durch vor oder nach dem Wickelvorgang einge­ brachte radiale Schlitze (8-11) gebildet sind.

3. Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (8-11) sich nicht bis zum Grund des Wickelkörpers erstrecken, so daß die ersten Windungen der Folie (7) eine durchgehende, sich über die Gesamt­ länge (h) aller Spulen (1-5) erstreckende lange Spule (18) bilden.

4. Lautsprecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der langen Spule (18) zu den übri­ gen getrennten Spulen (1-5) als Sternpunkt-Anschluß (19) herangeführt ist.

5. Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schlitze (8-11) bildenden Begrenzungskan­ ten der Folie (7) derart wellenförmig ausgebildet sind, daß die Folienteile im aufgewickelten Zustand einander in Axialrichtung ohne elektrischen Kontakt überlappen (Fig. 4).

6. Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungskanten einen sinusförmigen Verlauf haben (Fig. 4).

7. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierzwischenlage (21) durch einen beim Wik­ kelvorgang auf die Folie (7) aufgebrachten isolierenden Kleber, verbackbaren Lack oder selbstaushärtenden Lack gebildet ist.