DE4215519C1

DE4215519C1 - Hi-fi loudspeaker with foil membrane - has coils attached to membrane corresponding to radial magnetic field lines of concentric magnetic rings of drive system

Info

Publication number: DE4215519C1
Application number: DE19924215519
Authority: DE
Inventors: Oskar Hubert 8130 Starnberg De Richt; Stefan Magnus Dipl.-Ing. 8130 Starnberg De Richt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1992-05-12
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2012-05-13

Abstract

The loudspeaker has a magnetic drive system and a foil membrane with attached coils. The magnetic drive system uses a magnetic disc (1) with concentric rings with opposing polarities in alternation. The membrane carries drive coils (25) and sensor coils (26) corresponding to the radial magnetic field lines of the concentric rings. The sensor coils (26) provide a signal representing the membrane movement, fed to the inverting input of an amplifier (21), providing an output signal fed to the drive coils (25). The latter are associated with frequency bands with a smallest wavelength radiated uniformly over a range of 180 degrees. ADVANTAGE - Optimal electrical damping for exact membrane movement in accordance with input signal.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit einem Magnet system und einer Folienmembrane auf der eine Spule angeordnet ist.The invention relates to a loudspeaker with a magnet system and a film membrane arranged on a coil is.

Derartige Lausprecher sind aus der DE 30 24 815 C2, DE 34 32 922 A1 oder dem Buch Dave Berriman: Master Hi-Fi Loudspeakers and Enclosures, Haydon Book Company, 1979, S. 27 bis 29 bekannt. Es sind vorwiegend Flä chenstrahler bei denen einem Magnetsystem abwechselnder Polarität eine Folienmembrane zugeordnet ist auf der sich eine mäanderförmige Spule befindet. Diese Lautsprecher haben zwar eine sehr gute Wiedergabe insbesondere hoher Frequenzen, aber auch eine sehr schlechte Abstrahlcharakteristik (starke Bündelung) gerade dieser Frequenzen. Es ist auch ein Lautspre cher bekannt, bei dem einen ringförmigen Magnet eine Folien membrane zugeordnet ist, die eine spiralförmige Spule trägt. Die Abstrahlcharakteristik dieses Lautsprechers ist wesentlich besser, nachteilig dabei ist aber, daß nur ein kleiner Fre quenzbereich übertragen werden kann. Außerdem ist es nachtei lig, daß sich die spiralförmige Spule nur zu einem kleinen Teil im homogenen Magnetfeld bewegt wodurch ein großer Klirrfaktor der abgestrahlten Frequenzen entsteht. Generell nachteilig ist es bei den bekannten Lautsprechern, daß die elektrische Dämpfung der Folienmembrane äußerst gering ist, und eine mechanische Dämpfung sich nur schwer, insbesondere hinsichtlich ihrer Langzeitkonstanz, realisieren läßt.Such speakers are from DE 30 24 815 C2, DE 34 32 922 A1 or the Book Dave Berriman: Master Hi-Fi Loudspeakers and Enclosures, Haydon Book Company, 1979, pp. 27-29 known. It is predominantly Flä spotlights in which a magnetic system alternates Polarity is assigned to a film membrane on which there is one meandering coil is located. These speakers do have a very good reproduction especially of high frequencies, however also a very poor radiation pattern (strong Bundling) of these frequencies. It is also a speaker cher known, in which an annular magnet a film membrane is assigned, which carries a spiral coil. The radiation pattern of this speaker is essential better, disadvantage is that only a small fre frequency range can be transmitted. It is also a night lig that the spiral coil is only a small one Part moved in the homogeneous magnetic field causing a large Distortion factor of the emitted frequencies arises. Generally it is disadvantageous with the known speakers, that the electrical damping of the film membrane extremely is low and mechanical damping is difficult, especially with regard to their long-term consistency leaves.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Nachteile der bekannten Lautsprecher zu vermeiden.The invention is based on the disadvantages of the task to avoid known speakers.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Magnetscheibe verwendet wird, auf der konzentrische Ringe abwechselnder Polarität magnetisiert sind, und daß dieser Magnetscheibe eine Folienmembrane zugeordnet ist auf der sich ein Spulensystem befindet, dessen Spulen jeweils mit den radial verlaufenden Magnetfeldlinien der konzentrischen Magnetringe korrespondiert. This object is achieved in that a Magnetic disc is used on the concentric rings alternating polarity are magnetized, and that this Magnetic disk is associated with a film membrane on the a coil system is located, whose coils each with the radial running magnetic field lines of the concentric magnetic rings corresponds.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, daß die Spulen des Spulen systems Frequenzbändern zugeordnet sind, deren kleinste Wel lenlänge jeweils noch gleichmäßig im Bereich von 180° abge strahlt werden kann.According to the invention it is advantageous that the coils of the coils systems are assigned to frequency bands whose smallest world lenlenge in each case evenly in the range of 180 ° can be radiated.

Eine erfindungsgemäß vorteilhafte Ausgestaltung von Folienlautssprecher wird dadurch erreicht, daß jeweils im homogenen Teil des Magnetfeldes eine Spule angeordnet ist, die als Sensor für die Membranbewegung dient.An advantageous embodiment of Foil speaker is achieved in that each homogeneous part of the magnetic field is arranged a coil serves as a sensor for the membrane movement.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die auf der Magnetscheibe angeordneten konzentri schen Ringe abwechselnder Polarität jeweils axial durchmag netisiert sind, wodurch auf beiden Seiten der Scheibe ein Magnetsystem gleicher Struktur nur entgegengesetzter Polarität entsteht, sodaß die gleiche Folienmembrane, entsprechend ge polt, für beide Seiten verwendet werden kann.Another advantageous embodiment of the invention exists in that the concentric arranged on the magnetic disc rings of alternating polarity each axially through are netized, creating one on both sides of the disc Magnet system of the same structure with only opposite polarity arises, so that the same membrane membrane, according to ge polt, can be used for both sides.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem erfindungsgemäß strukturiertem Magnet-Spu lensystem eine punktförmige Schallquelle mit gleichmäßiger Abstrahlung im Bereich von 180° erreicht wird, die mit ein fachen Mitteln (beidseitige Membrane) zu einem Kugelstrahler von 360° erweitert werden kann, und daß mit der erfindungs gemäß angeordneten Sensorspule ein Signal gewonnen wird, mit dessen Hilfe und an sich bekannter Verstärkertechnologie eine optimale elektrische Dämpfung erreicht werden kann, so daß die Membranbewegung - auch jeweils in ihren Teilbereichen - exakt dem Eingangssignal folgen muß. Klirrfaktor und die sogenannten Doppeleffekte erreichen hierdurch ein Minimum.The advantages achieved with the invention are in particular in that with the magnetic spu structured according to the invention lensystem is a punctiform sound source with uniform Radiation in the range of 180 ° is achieved with a multiple means (double-sided membrane) to a spherical emitter can be expanded by 360 °, and that with the Invention a signal is obtained in accordance with the arranged sensor coil with whose help and known amplifier technology a optimal electrical damping can be achieved so that the Membrane movement - also in its sub-areas - exactly must follow the input signal. Distortion factor and the so-called As a result, double effects reach a minimum.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention result from the Subclaims.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. A preferred embodiment of the invention is based on of the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine rein schematische Draufsicht auf die Magnetscheibe mit Haltering. Fig. 1 is a purely schematic plan view of the magnetic disc with a retaining ring.

Fig. 2 das Lautsprechersystem in einer geschnittenen Ansicht. Fig. 2 shows the speaker system in a sectional view.

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild zur Ansteuerung des erfindungs gemäßen Lautsprechers mit üblicher Verstärkertechnolo gie. Fig. 3 is a block diagram for controlling the speaker according to the Invention with conventional amplifier technology.

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild zur Ansteuerung des Lautsprechers nach Patentanmeldung Nr. 39 17 582.0. Fig. 4 is a block diagram for controlling the speaker according to patent application No. 39 17 582.0.

Fig. 1 zeigt die schematische Draufsicht auf die Magnetscheibe 1 mit dem Haltering 2. Die konzentrische Anordnung der mit abwechselnder Polarität magnetisierten Ringe 3 bis 8 ist strichliert dargestellt. Fig. 1 shows the schematic plan view of the magnetic disc 1 with the retainer ring 2. The concentric arrangement of the rings 3 to 8 magnetized with alternating polarity is shown in broken lines.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Lautsprechersystem im Schnitt. Die Magnetscheibe 1 ist gelagert im Haltering 2, sie ist mit den konzentrisch angeordneten Magnetringen 3 bis 8 Fig. 1 magnetisiert, und zwar axial voll durchmagnetisiert. Bei einer derartigen Magnetisierung ergibt sich ein Magnetfeld zwischen den Magnetpolen, dessen Feldlinien etwa wie in der Zeichnung 9 bis 13 dargestellt verlaufen. Wegen der axialen Durchmagnetisierung ergibt sich auf beiden Seiten der Magnet scheibe 1 der gleiche Feldlinienverlauf. Die Folienmembranen 14 und 18 sind jeweils an den Haltering 2 mittels eines Sickenringes 19 befestigt. Bei ausreichender Eigenbeweglich keit der Folienmembrane 14/18 kann auf die Sicke 19 verzich tet werden. Im Zentrum werden die Folienmembranen mittels der Haltestifte 17/20 fixiert. Der Abstand der Folienmembrane zur Magnetscheibe ist so gewählt, daß sie jeweils im homogenen Teil des, zwischen den Polen der Magnetringe 3 bis 8, radial verlaufenden Magnetfeldes 9 bis 13, zum liegen kommt. Auf der Folienmembrane 14/18 sind jeweils Triebspulen, z. B. 15, und die Sensorspulen, z. B. 16, angeordnet. Diese Spulen sind so positioniert, daß die Sensorspule, z. B. 16, jeweils mittig im homogenen Magnetfeld, z. B. 9-13, liegt, während die Triebspu len, z. B. 15, jeweils beidseitig der Sensorspule 16 aber noch im radial verlaufenden Magnetfeld liegen. Die Spulen der Folienmembrane können, auf einfache Weise, z. B. mit der Technik der gedruckten flexiblen Schaltung hergestellt werden, sie können damit, je nach Anforderung, beliebig gestaltet werden, und auch beidseitig der Folie angeordnet sein. Damit die Abstrahlung, aller Frequenzen des Frequenzbereiches z. B. 300-20 000 Hz, gleichmäßig im Bereich von jeweils 180° erfolgen kann, werden die in den Magnetfeldern, z. B. 9-13, liegenden Spulen jeweils Frequenzbänder zugeordnet, deren kleinste Wellenlänge noch gleichmäßig im Bereich von 180° abgestrahlt werden kann. Die Spulen im Magnetfeld 9 z. B. dem Frequenzband 10 000 bis 20 000 Hz, die Spulen im Magnetfeld 10 z. B. dem Frequenzband 5000 bis 10 000 Hz, die Spulen im Magnetfeld 11 dem Frequenzband 1000-5000 Hz, die Spulen im Magnetfeld 12 und 13, z. B. dem Frequenzband 300-1000 Hz. Jedem Frequenz band ist ein separater Verstärker zugeordnet, der sein Ein gangssignal von einer entsprechenden Frequenzweiche bekommt. Ein Verstärker dieser Art wird in Fig. 3 in einem Prinzip schaltbild gezeigt mit dem Leistungverstärker 21, den ver stärkungsbestimmenden Widerständen 22 und 23, dem erfindungs gemäßen Lautsprecher 24 mit den Triebspulen 25 und der Sensor spule 26. Das Eingangssignal wird dem invertierenden Eingang des Verstärkers 21 zugeführt, seine Ausgangsleistung wird der Spule 25 zugeführt, die hierdurch die Folienmembrane 14 ausge lenkt und bewegt damit auch die Sensorspule 26. Die Sensor spule 26 liegt im homogenen Teil der Magnetfelder 9 bis 13 und induziert deshalb ein schnelleproportionales Signal, dies wird dem nichtinvertierendem Eingang des Verstärkers 21 zugeführt, hierdurch wird die Folienmembrane vom Ausgangssignal des Ver stärkers 21 mit konstanter Schnelle und optimaler elektrischer Dämpfung angetrieben. Fig. 2 shows the speaker system according to the invention in section. The magnetic disk 1 is mounted in the retaining ring 2 , it is magnetized with the concentrically arranged magnetic rings 3 to 8 FIG. 1, and is axially fully magnetized. Such a magnetization results in a magnetic field between the magnetic poles, the field lines of which run approximately as shown in the drawing 9 to 13 . Because of the axial magnetization results on both sides of the magnetic disc 1, the same field line course. The film membranes 14 and 18 are each attached to the retaining ring 2 by means of a bead ring 19 . With sufficient flexibility of the film membrane 14/18 can be waived on the bead 19 . The film membranes are fixed in the center using the holding pins 17/20 . The distance between the film membrane and the magnetic disk is selected such that it comes to rest in the homogeneous part of the magnetic field 9 to 13 , which runs radially between the poles of the magnetic rings 3 to 8 . On the foil membrane 14/18 drive coils, z. B. 15 , and the sensor coils, e.g. B. 16 arranged. These coils are positioned so that the sensor coil, e.g. B. 16 , each centered in a homogeneous magnetic field, for. B. 9 - 13 , while the Triebspu len, z. B. 15 , both sides of the sensor coil 16 but still in the radial magnetic field. The coils of the film membrane can, in a simple manner, for. B. with the technology of the printed flexible circuit, they can be designed as required, depending on the requirement, and can also be arranged on both sides of the film. So that the radiation, all frequencies in the frequency range z. B. 300-20 000 Hz, can be done evenly in the range of 180 °, the in the magnetic fields, for. B. 9 - 13 lying coils each assigned frequency bands, the smallest wavelength can still be emitted evenly in the range of 180 °. The coils in the magnetic field 9 z. B. the frequency band 10,000 to 20,000 Hz, the coils in the magnetic field 10 z. B. the frequency band 5000 to 10,000 Hz, the coils in the magnetic field 11 the frequency band 1000-5000 Hz, the coils in the magnetic field 12 and 13 , z. B. the frequency band 300-1000 Hz. Each frequency band is assigned a separate amplifier, which receives its input signal from a corresponding crossover. An amplifier of this type is shown in Fig. 3 in a schematic diagram with the power amplifier 21 , the ver gain-determining resistors 22 and 23 , the speaker 24 according to the Invention with the drive coils 25 and the sensor coil 26th The input signal is fed to the inverting input of the amplifier 21 , its output power is fed to the coil 25 , which thereby deflects the film membrane 14 and thus also moves the sensor coil 26 . The sensor coil 26 is in the homogeneous part of the magnetic fields 9 to 13 and therefore induces a fast proportional signal, this is fed to the non-inverting input of the amplifier 21 , thereby the film membrane is driven by the output signal of the amplifier 21 with constant fast and optimal electrical damping.

Fig. 4 zeigt den gleichen Verstärker 21 mit den Widerständen 22 und 23, jedoch erweitert mit einer spannungsgesteuerten Strom konstantquelle 27 mit dem Eingangswiderstand 28 und den Strom sensor 29, die den Lautsprecher 24 nach der Lehre der Patent anmeldung Nr. P 39 17 582.0 ansteuert. Fig. 4 shows the same amplifier 21 with the resistors 22 and 23 , but expanded with a voltage-controlled current constant source 27 with the input resistor 28 and the current sensor 29 , which controls the speaker 24 according to the teaching of patent application No. P 39 17 582.0 .

Claims

1. Loudspeaker with a magnetic system and a membrane membrane on which a coil is arranged, characterized in that a magnetic disk is magnetized with concentrically arranged rings of alternating polarity, and that this magnetic disk is associated with a membrane membrane on which there is a coil system, the Coils each correspond to the radial magnetic field lines of the concentric magnetic rings.

2. Loudspeaker according to claim 1, characterized in that the with the radial magnetic field lines of the con centric magnetic rings corresponding coils of the Coil system frequency bands are assigned whose smallest wavelength still uniform in the range can be emitted from 180 °.

3. Loudspeakers according to the generic term and the labeling part of claim 1, characterized in that on the Foil membrane, each in the homogeneous part of the magnetic field, a coil is arranged, which acts as a sensor for the membrane movement serves.

4. Loudspeaker according to claim 1 to 3, characterized in that the concentric arranged on the magnetic disc Rings are axially magnetized so that on a magnetic system opposed to the back of the disc ter polarity arises, and that this back also a foil membrane is assigned.

5. Loudspeaker according to claim 4, characterized in that the film membrane on the back is the same as that of the Front is.

6. Loudspeaker according to claim 1 to 5, characterized in that the input signal to the inverting input of a An amplifier is fed to the output signal of a coil of the coil system feeds while the signal is assigned Neten sensor coil supplied to the non-inverting input becomes.

7. Loudspeaker according to claim 6, characterized in that the output signal of the amplifier is a voltage controlled Constant current source according to patent application P 39 17 582.0 controls whose output signal is a coil of the coil system feeds while the signal of the assigned sensor coil to the non-inverting input of the amplifier is supplied.