DE4232457A1

DE4232457A1 - Elektroakustischer wandler

Info

Publication number: DE4232457A1
Application number: DE4232457A
Authority: DE
Inventors: Isao Fushimi
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 1991-09-28
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2012-09-29
Also published as: US5376853A; HK1006488A1; KR960009001B1; DE4232457C2; GB9220208D0; GB2260466B; GB2260466A; KR930007302A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler, beispielsweise einen elektroakustischen Wandler des elektromagnetischen oder piezoelektrischen Typs, und insbe sondere einen elektroakustischen Wandler, der eine Kontrolle der Federcharakteristik einer Membran gestattet, die in dem Wandler verwendet wird, um die Resonanzfrequenz (f₀) zu sta bilisieren, und hierdurch die Nachlauffähigkeit eines Aus gangs in bezug auf einen Eingang zu verbessern.

Ein bekannter elektromagnetischer, elektroakustischer Wandler kann einen in Fig. 30 gezeigten Aufbau haben. Dieser elektro akustische Wandler ist mit einem Gehäuse 1 und einer Basis 3 versehen, die innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sind, in dem unteren Abschnitt in der Zeichnung. Ein Kern 5 ist in dem Zentrum der Basis 3 angebracht. Ein Magnetspulenkörper 7 ist außerhalb des Kerns 5 angebracht, und eine Magnetwicklung 9 ist um den Magnetspulenkörper 7 herum gewickelt. An dem Mag netspulenkörper 7 sind Klemmen 11 und 13 befestigt, die sich in der Zeichnung nach unten erstrecken. Ein Kunststoffmagnet 15 ist zwischen der Außenoberfläche des Magnetspulenkörpers 7 und der Innenwand des Gehäuses 1 angeordnet. Die Bodenober fläche der Basis 3 ist mit einem Vergußmittel 17 beschichtet, um die Abdichtung zu verbessern.

Eine elastische Platte 19 ist so angeordnet, daß sie dem Kern 5 in dem Gehäuse 1 gegenüberliegt. Diese elastische Platte 19 ist an dem Kunststoffmagneten 15 befestigt. Ein Magnetstück 21 als zusätzliche Masse ist im Zentralabschnitt der elasti schen Platte 19 angebracht. Die elastische Platte 19 und das Magnetstück 21 bilden eine Membran 20. Der Hauptzweck für die Befestigung des Magnetstückes 21 als zusätzliche Masse besteht darin, durch Erhöhung der Masse die Frequenz eines abgegebe nen Tons zu verringern. In dem Zentrum oben im Gehäuse 1 in der Zeichnung ist ein Durchgangsloch 23 vorgesehen. Ein Mas kierungsetikett 25 dient dazu, das Durchgangsloch 23 abzu decken. Die elastische Platte 19 und das Magnetstück 21 sind so ausgebildet, wie dies in den Fig. 31 und 32 gezeigt ist. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, weisen die elastische Plat te 19 und das Magnetstück 21 die Form einer Scheibe auf, wo bei das Magnetstück 21 in seinem Zentrum an der elastischen Platte 19 mittels Punktschweißung befestigt ist. Der fest verschweißte Abschnitt ist durch eine Bezugsziffer 27 in Fig. 31 bezeichnet. Die durch die Bezugsziffer 29 in Fig. 31 be zeichnete Linie dient als Markierung, um eine Seite der ela stischen Platte 19 von der anderen zu unterscheiden. Dies bedeutet, daß bei einer Seite der elastischen Platte 19 der Kantenabschnitt abgerundet ist, so daß eine gerollte Stirn fläche entsteht, und bei der anderen Seite der Kantenabschnitt aufgerauht ist, so daß eine aufgerauhte Stirnfläche entsteht. Das Magnetstück 21 ist an der Seite mit einer gerollten Oberfläche der elastischen Platte 19 befestigt. Die Linie oder Markierung 29 dient dazu die gerollte Oberfläche von der rauhen Oberfläche zu unterscheiden.

Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau wird die elasti sche Platte 19 an den Kunststoffmagneten 15 angezogen und an diesem festgehalten, so daß sie mit einer vorgegebenen Pola rität versehen wird. Wenn in diesem Zustand von den Klemmen 11 und 13 aus über die Spule ein Strom fließt, so wird der Kern 50 elektrisch magnetisiert, wodurch am entfernten Ende ein Magnetfeld erzeugt wird. Wenn das auf dem Kern 5 durch die erregte Spule erzeugte Magnetfeld eine unterschiedliche Polarität aufweist als die magnetorientierte Polarität der elastischen Platte 15, dann wird zu diesem Zeitpunkt die ela stische Platte 19 an den Kern 5 angezogen. Wenn allerdings die Polarität des Magnetfeldes des Kerns 5 dieselbe ist wie die der elastischen Platte 19, so bewegt sich die elastische Platte 19 von dem Kern 5 weg. Eine intermittierende Stromzu fuhr zur Spule in einer vorgegebenen Richtung veranlaßt die elastische Platte 19 dazu, die Auf- und Abwärtsbewegung zum Kern 5 zu wiederholen, so daß die Platte mit einer gegebenen Frequenz vibriert. Diese Schwingung erzeugt einen Ton.

Allerdings wird bei dem konventionellen Aufbau die Resonanz frequenz (f₀) in einigen Fällen nicht stabil, was die Nach lauf-Reproduzierbarkeit des Ausgangs gegenüber dem Eingang verringert. Mit anderen Worten wird die Federung der Membran 20 (der Kehrwert der Federkonstanten oder der Federcharakte ristik der Membran) durch die Federung des Abschnitts der elastischen Platte 19 festgelegt, der nicht in Berührung mit dem Magnetstück 21 steht, den Zustand des Berührungsabschnitts zwischen der elastischen Platte 19 und dem Außenumfang des Magnetstücks 21, und den Zustand des Abschnitts, der die elastische Platte 19 haltert (den Zustand des anziehenden/ adsorbierenden Aufbaus durch den Kunststoffmagnet 15 bei dem Aufbau nach dem Stand der Technik). Weiterhin wird durch den Kunststoffmagneten 15 eine Spannung erzeugt, auf der elasti schen Platte 19 um den Außenumfang des Magnetstücks 21 herum, und entlang dem Außenumfang der elastischen Platte 19, der durch die Anziehung oder Adsorption des Kunststoffmagneten 15 gehaltert wird. Diese Spannung macht die Federung kleiner.

Wenn die Befestigungskraft des äußeren Oberflächenabschnitts der Membran 20 durch die Anziehung/Adsorption des Kunststoff magneten 15 stark genug ist, wenn die Membran 20 schwingt, so steigt die Spannung mit einer Erhöhung der Amplitude der Membran 20 an (mit einer Erhöhung der angelegten Spannung), infolge der voranstehend erwähnten Wirkung. Dies verringert die Federung. Dies bedeutet, daß die Federkonstante der Mem bran 20 allmählich größer wird. Mit wachsender Amplitude steigt daher die Resonanzfrequenz (f₀) an, wie in Fig. 33 gezeigt, so daß die Federcharakteristik der Membran 20 zu der eines Systems mit einer harten Feder wird. Falls andererseits die Befestigungskraft des äußeren Oberflächenabschnitts auf der Membran 20 durch die Anziehung/Adsorption des Kunststoff magneten 15 schwach ist, so geschieht folgendes. Vergrößert sich die Amplitude der Membran 20, so beginnt der Außenum fang der elastischen Platte 19 damit, sich von dem Kunst stoffmagneten 15 weg zu bewegen, mit dem inneren Berührungs abschnitt der elastischen Platte 19 zum Kunststoffmagneten 15 als Drehpunkt, infolge der kleinen Anziehung/Adsorptions kraft. Daher sinkt die Spannung ab, was zu einer zeitweiligen Vergrößerung der Federung führt. Wenn später die Amplitude an steigt, so steigt die Spannung an, und dies veranlaßt die er höhte Federung zu einem Absinken. Diese Situation ist in Fig. 34 erläutert. Kurz gesagt steigt die Resonanzfrequenz (f₀) an, nachdem sie kurzzeitig abgefallen ist. In jedem Fall gibt es einen Bereich, in welchem sich die Resonanzfrequenz (f₀) mit einer Änderung der Amplitude der Membran 20 ändert (die schraffierten Bereiche in den Fig. 33 und 34), und in diesem Bereich ist die Nachlauf-Reproduzierbarkeit des Ausgangs ge genüber dem Eingang verschlechtert. Wird ein elektroakusti scher Wandler des elektromagnetischen Typs mit dem voranste hend beschriebenen Aufbau zur Erzeugung eines amplitudenmo dulierten (AM) Tons oder eines Dämpfungsgeräusches verwendet, so tritt ein Bereich auf, in welchem der gewünschte Schall druck und/oder die Klangfarbe in bezug auf einen Eingang nicht reproduziert werden kann.

Diese Schwierigkeit tritt nicht nur bei dem elektroakusti schen Wandler des elektromagnetischen Typs auf, sondern auch bei einem elektroakustischen Wandler des piezoelektrischen Typs. In dem piezoelektrischen Wandler wird ebenfalls eine zusätzliche Masse an einem Piezoelement oder in einigen Fäl len an einer elastischen Platte befestigt, um durch die er höhte Masse die Frequenz eines abgegebenen Tons abzusenken. In diesem Fall verringert sich die Federung des Abschnitts um die hinzugefügte Masse und die des Abschnitts um den zu halternden Abschnitt bei einer Erhöhung der Amplitude der Membran, und dies ruft dasselbe Problem hervor, welches im Falle des elektroakustischen Wandlers des elektromagnetischen Typs aufgetreten ist.

Im Stand der Technik vorgeschlagene Lösungen für das voran stehend geschilderte Problem sind in der japanischen Ver öffentlichung eines geprüften Gebrauchsmusters Nr. 51-43 807 (Druckschrift 1), der japanischen Veröffentlichung eines ge prüften Gebrauchsmusters Nr. 51-43 808 (Druckschrift 2), und der japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents Nr. 60-2 20 397 (Druckschrift 3) beschrieben. Die Druckschrif ten 1 und 2 beschreiben eine Vorgehensweise, bei welcher ei ne dünne Schicht als eine zusätzliche Masse eingesetzt wird, um dem äußeren Umfangsabschnitt der zusätzlichen Masse eine Elastizität zu verleihen, so daß eine Änderung der Federung unterdrückt wird, wenn sich die Amplitude der Membran ändert. Allerdings ruft in diesem Fall ein Niederschlag von Tau, Frost oder Rost eine starke Änderung der Federung des schwingenden Systems hervor. Die Druckschrift 3 beschreibt eine Vorgehens weise, bei welcher die Stirnfläche einer zusätzlichen Masse, die eine elastische Platte berührt, mit einer gekrümmten Ober fläche versehen wird, wobei die Krümmung an die Krümmung der elastischen Platte in dem angezogenen Zustand angepaßt ist, um so einen Anstieg der Resonanzfrequenz (f₀) in dem ange zogenen Zustand zu unterdrücken, und eine Änderung der Fede rung bei einer Änderung der Amplitude der Membran zu unter drücken. Allerdings ergibt sich bei diesem Stand der Technik die Schwierigkeit, die Form der gekrümmten Oberfläche der zu sätzlichen Masse auszulegen, und die Massenproduktion elektro akustischer Wandler zu kontrollieren.

Daher besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, einen elektroakustischen Wandler bereitzustellen, der eine Variation der Resonanzfrequenz (f₀) dadurch unterdrücken kann, daß eine Änderung der Federcharakteristik in bezug auf die Amplitude einer Membran gesteuert wird, wodurch die Nach lauf-Reproduzierbarkeit eines Ausgangs gegenüber einem Ein gang verbessert wird.

Zur Erzielung dieses Vorteils wird gemäß der vorliegenden Er findung ein elektroakustischer Wandler zur Verfügung gestellt der eine Membran einschließlich einer zusätzlichen Masse auf weist, die mit einem Berührungsabschnitt versehen ist, welcher eine elastische Platte berührt und so geformt ist, daß er ei nen Abschnitt bereitstellt, welcher eine Deformierung der ela stischen Platte innerhalb eines imaginären Kreises zuläßt, der durch Verbindung des äußeren Oberflächenabschnitts des Berührungsabschnitts festgelegt ist.

Die zusätzliche Masse kann einen Hauptkörper und Vorsprünge umfassen die von dem Hauptkörper aus in Richtung auf die ela stische Platte vorstehen. Die Vorsprünge weisen flache Ober flächen auf, um mit der elastischen Platte in Berührung zu treten, und die flachen Oberflächen dienen als der Kontakt abschnitt. Die Vorsprünge erstrecken sich radial in mehreren Abschnitten, und stellen einen Abschnitt zwischen benachbar ten ausgedehnten Abschnitten der Vorsprünge zur Verfügung, um eine Deformierung der elastischen Platte zu gestatten.

In diesem Fall kann der Hauptkörper eine Form ähnlich zu der der Vorsprünge insgesamt aufweisen.

Alternativ hierzu kann die zusätzliche Masse nur Vorsprünge aufweisen, die in Richtung auf die elastische Platte hin vor springen. Die Vorsprünge weisen flache Oberflächen auf, um in Berührung mit der elastischen Platte zu treten, und die flachen Oberflächen dienen als der Kontaktabschnitt. Die Vor sprünge erstrecken sich radial an mehreren Abschnitten, und stellen einen Abschnitt zwischen benachbarten ausgedehnten Abschnitten der Vorsprünge zur Verfügung, um eine Deformie rung der elastischen Platte zu gestatten.

Der Außenumfang der flachen Oberfläche jedes Vorsprungs weist eine bogenartige Form auf, mit einem geeigneten Krümmungs radius.

Jeder Vorsprung weist eine Radiallänge auf, die genügend groß ist, um in einen Schwingungsknotenpunktkreis eingeschrieben zu werden, in einem Resonanzmodus einer bestimmten Resonanz frequenz der Membran, oder geringfügig kürzer als diese Län ge.

Der elektroakustische Wandler kann ein elektroakustischer Wandler des elektromagnetischen Typs oder des piezoelektri schen Typs sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Membran zur Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Membran gemäß dieser Ausfüh rungsform;

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Membran mit einer Darstellung geschweißter Abschnitte eines Magnetstücks gemäß dieser Ausführungsform;

Fig. 4 eine Aufsicht auf das Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß dieser Ausführungs form;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Magnetstücks gemäß dieser Ausführungsform;

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung eines Schwingungs knotenpunktkreises gemäß dieser Ausführungsform;

Fig. 7 ein Eigenschaftsdiagramm mit einer Darstellung ei ner Variation der Resonanzfrequenz (f₀) bei einer Änderung der Amplitude der Membran gemäß dieser Ausführungsform;

Fig. 8 ein Eigenschaftsdiagramm mit einer Darstellung der Charakteristik einer angelegten Spannung gemäß die ser Ausführungsform;

Fig. 9 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 10 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 11 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 12 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 13 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 14 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 15 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 16 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 17 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 18 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 19 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, welches nur aus Vorsprüngen besteht, gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform der Erfindung;

Fig. 20 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 21 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, welches nur aus Vorsprüngen besteht, gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform der Erfindung;

Fig. 22 eine Aufsicht auf ein Magnetstück, gesehen von der Seite des Vorsprungs aus, gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 23 eine Perspektivansicht des in Fig. 22 gezeigten Magnetstücks;

Fig. 24 eine Perspektivansicht eines Magnetstücks, gesehen von der gegenüberliegenden Seite der Vorsprünge aus, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 25 eine Perspektivansicht eines Magnetstücks, gesehen von der gegenüberliegenden Seite der Vorsprünge aus, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 26 eine Perspektivansicht eines Magnetstücks, gesehen von der gegenüberliegenden Seite der Vorsprünge aus, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 27 eine Perspektivansicht eines Magnetstücks, gesehen von der gegenüberliegenden Seite der Vorsprünge aus, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 28 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung einer unter schiedlichen Ausführungsform dieser Erfindung, die bei einem elektroakustischen Wandler des piezoelek trischen Typs eingesetzt wird;

Fig. 29 eine Ouerschnittsansicht zur Erläuterung einer wei teren unterschiedlichen Ausführungsform der Erfin dung, eingesetzt bei einem elektroakustischen Wand ler des piezoelektrischen Typs;

Fig. 30 eine Querschnittsansicht eines konventionellen elek troakustischen Wandlers des elektromagnetischen Typs;

Fig. 31 eine Aufsicht auf eine Membran nach dem Stand der Technik;

Fig. 32 eine Seitenansicht der Membran nach dem Stand der Technik;

Fig. 33 ein Eigenschaftsdiagramm mit einer Darstellung der Variation der Resonanzfrequenz (f₀) bei einer Ände rung der Amplitude der Membran nach dem Stand der Technik; und

Fig. 34 ein weiteres Eigenschaftsdiagramm mit einer Darstel lung einer Variation der Resonanzfrequenz (f₀) bei einer Änderung der Amplitude der Membran nach dem Stand der Technik.

Nachstehend wird unter Bezug auf die Fig. 1 bis 8 eine bevor zugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung bei einem elektroakustischen Wandler des elektromagnetischen Typs ein gesetzt.

Bei dem elektroakustischen Wandler des elektromagnetischen Typs gemäß dieser Ausführungsform ist der Aufbau einer Mem bran 101 verbessert. Die Membran 101 weist eine elastische Platte 103 in Form einer dünnen Scheibe auf, die aus magne tischem Metall besteht, sowie ein Magnetstück 105, welches als eine zusätzliche Masse an dieser elastischen Platte 103 befestigt ist. Das Magnetstück 105 besteht ebenfalls aus mag netischem Metall. Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, weist das Magnetstück 105 einen scheibenförmigen Hauptkörper 107 und Vorsprünge 109 auf, die von dem Hauptkörper 107 aus in Richtung auf die elastische Platte 103 vorspringen. Die Vor sprünge 109 sind konzentrisch zum Hauptkörper 107 angeordnet, erstrecken sich in Radialrichtung um eine vorgegebene Länge, und sind voneinander in einem Winkel von 120° beabstandet. Je der Vorsprung 109 weist auf der Seite der elastischen Platte 103 eine flache Oberfläche 111 auf, und berührt die elastische Platte 103 über diese Oberfläche 111. Es ist wünschenswert, daß die Radiallänge jedes Vorsprungs 109 genügend lang ist, so daß sie in einem "Schwingungsknotenpunktkreis" eingeschrie ben ist, in einem Resonanzmodus der spezifischen Resonanz frequenz der Membran 101, oder geringfügig kürzer ist als die se Länge. Der "Schwingungsknotenpunktkreis" wird nachstehend diskutiert. Bei einem in Fig. 6 gezeigten Schwingungssystem gibt es einen Resonanzmodus der spezifischen Resonanzfrequenz der Membran 101 wie dies beispielsweise in Fig. 6 gezeigt ist. In diesem Fall ist ein durch eine imaginäre Linie ange deuteter Kreis der "Schwingungsknotenpunktkreis". Bei eini gen Schwingungssystemen können mehrere konzentrische "Schwin gungsknotenpunktkreise" erzeugt werden; im vorliegenden Fall bedeutet der "Schwingungsknotenpunktkreis" den innersten Kreis. Werden die Radiallängen der Vorsprünge 109 soweit ver größert, daß sie sich jenseits eines derartigen "Schwingungs knotenpunktkreises" erstrecken, so wird vergeblich der Reso nanzmodus der spezifischen Resonanzfrequenz der Membram 101 gestört. Vorzugsweise weist der Außenumfang der flachen Ober fläche 111 jedes Vorsprungs 109 die Form eines Bogens auf, mit einem geeigneten Krümmungsradius. Dies erfolgt deswegen, da dann, wenn der Außenumfang kantenförmig ist, sich mecha nische Spannungen während der wiederholten Schwingungen auf dem Kantenabschnitt konzentrieren würden, und die Verläßlich keit verringern würden, jedoch kann eine Formgebung des Außen umfangs in Form eines Bogens mit dem geeigneten Krümmungs radius eine derartige Konzentration mechanischer Spannungen verhindern. Das Magnetstück 105 ist an der elastischen Platte 103 durch Punktschweißung in den Positionen befestigt, die den sich radial erstreckenden Vorsprüngen 109 oder dem Mag netstück 105 entsprechen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Der ver schweißte Abschnitt ist in Fig. 3 durch eine Bezugsziffer 113 bezeichnet.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des elektroakustischen Wandlers des elektromagnetischen Typs mit dem voranstehend beschriebenen Aufbau erläutert. Da die grundlegende Wirkung des elektroakustischen Wandlers des elektromagnetischen Typs dieselbe ist wie beim Stand der Technik, nämlich in bezug auf ein Eingangssignal einen vorbestimmten Ton abzugeben, erfolgt in dieser Hinsicht nachstehend keine Beschreibung. Wenn die Membran 101 schwingt, so erhöht sich die Steifigkeit des Berührungsabschnitts des Magnetstücks 105, welches eine aus reichende Dicke aufweist, und welches sich in Berührung mit der elastischen Platte 103 befindet, und dies macht es schwie rig, den Berührungsabschnitt zu deformieren. Dies bedeutet, daß der verformbare Bereich der Membran 101 auf den Abschnitt außerhalb des Berührungsabschnitts mit dem Magnetstück 105 be grenzt ist. Im Stand der Technik ist das Magnetstück 21 schei benartig geformt, so daß dann, wenn die Membran 20 schwingt, der gesamte Scheibenabschnitt des Magnetstücks 21 die elasti sche Platte 19 berührt. Der verformbare Bereich der Membran 20 ist daher nur der Abschnitt außerhalb des Kreises. Im Ge gensatz hierzu berührt bei der vorliegenden Ausführungsform das Magnetstück 105 die elastische Platte 103 nur über die flachen Stirnflächen 111 der Vorsprünge 109, so daß sich immer noch verformbare Abschnitte der elastischen Platte zwischen den benachbarten, sich radial erstreckenden Abschnitten der Vor sprünge 109 befinden, also in einer Fläche innerhalb des Krei ses. Mit anderen Worten existiert wie beim Stand der Technik eine verformbare Fläche außerhalb des Kreises, wogegen auch innerhalb des Kreises eine verformbare Fläche existiert.

Nunmehr soll der verformbare Abschnitt der elastischen Platte in der Fläche innerhalb des Kreises mit dem verformbaren Ab schnitt der elastischen Platte außerhalb des Kreises wie beim Stand der Technik verglichen werden. Wenn eine mechanische Spannung an den erstgenannten verformbaren Abschnitt angelegt wird, unterschiedlich von dem letztgenannten Abschnitt, und die Verformung durch die Vorsprünge 109 des Magnetstücks 105 unterdrückt wird, so läßt sich dies so verstehen, daß der erstgenannte verformbare Abschnitt eine kleinere Federung und eine unterschiedliche Federcharakteristik aufweist als der konventionellerweise verformbare Abschnitt außerhalb des Krei ses. Da der gesamte Abschnitt der elastischen Platte 103 zum selben Teil gehört, stellt die elastische Platte 103 eine durchgehende Feder dar. Mit anderen Worten ist die elasti sche Platte 103 so aufgebaut, als wären unterschiedliche Federn mit unterschiedlichen Federeigenschaften miteinander verbunden. Die Federung ändert sich kontinuierlich von dem Bereich außerhalb des Kreises bis zur Fläche innerhalb des Kreises. Selbst wenn die Membran mit einer derartigen zusätz lichen Masse gemäß der vorliegenden Erfindung schwingt, so nehmen die mechanischen Spannungen um die zusätzliche Masse herum, und um den zu halternden Abschnitt herum zu (also die Federung verringert sich), wie beim Stand der Technik, der eine kreisförmige zusätzliche Masse aufweist, wenn die Ampli tude der Membran vergrößert wird. Allerdings wird darauf hin gewiesen, daß die um die zusätzliche Masse herum erzeugte mechanische Spannung nicht die Fläche außerhalb des Kreises beeinflußt, welcher die Vorsprünge 109 der zusätzlichen Mas se umschreibt, und welcher der Schwingungsknotenpunktkreis im Resonanzmodus ist, infolge der Verformung der elastischen Platte 103 innerhalb des Kreises. Es ist daher möglich, eine Änderung der Resonanzfrequenz (f₀) bei einer Änderung der Amplitude der Membran zu unterdrücken, um so die Frequenz zu stabilisieren, bis die um die zusätzliche Masse infolge der Schwingung hervorgerufene mechanische Spannung die Federung der elastischen Platte 103 außerhalb des Schwingungsknoten punktkreises in dem Resonanzmodus beeinflußt.

Kurzgefaßt weist diese Ausführungsform die folgenden Vorteile auf. Da die sich radial erstreckenden Vorsprünge 109 auf dem Magnetstück 105 vorgesehen sind, so daß das Magnetstück 105 die elastische Platte 103 nur über die flachen Stirnflächen 111 der Vorsprünge 109 berührt, kann zunächst einmal ein ver formbarer Abschnitt der elastischen Platte immer noch inner halb des Schwingungsknotenpunktkreises vorgesehen werden. Hierdurch kann eine Änderung der Resonanzfrequenz (f₀) bei einer Änderung der Amplitude der Membran unterdrückt werden.

Daher läßt sich die Nachlauf-Reproduzierbarkeit eines Aus gangssignals in bezug auf ein Eingangssignal ausreichend ver bessern, um mit dem Fall fertig zu werden, daß der elektro akustische Wandler für AM-Töne oder zur Abschwächung von Tö nen verwendet wird. Fig. 7 erläutert die Ergebnisse von Ver suchen, welche zeigen, daß eine Änderung der Resonanzfrequenz (f₀) bei einer Änderung der Amplitude der Membran unter drückt und stabilisiert wird. Aus Fig. 7 wird deutlich, daß selbst dann, wenn sich eine Amplitude der Membran ändert (ei ne Änderung der angelegten Spannung: 1 V, 3 V, 5 V und 7 V), die Resonanzfrequenz (f₀) stabil ist. Die Eigenschaften der angelegten Spannung zu diesem Zeitpunkt sind in Fig. 8 ge zeigt.

Die Stabilität der Resonanzfrequenz (f₀) in bezug auf eine Änderung der Amplitude der Membran bedeutet, daß die Reso nanzfrequenz (f₀) selbst bei unterschiedlichen Änderungen stabil ist (Änderungen der Bauteile selbst, Änderungen des Aufbaus, usw.), welche die Amplitude der Membran ändern könn ten. Selbst wenn es eine geringfügige Änderung der Bauteile oder des Zusammenbaus gibt, entsteht daher eine geringere Änderung der Eigenschaften des vollständigen Erzeugnisses. Dies wird genauer erläutert. Die Bauteilvariationen umfassen eine Änderung der Spulenwicklung und eine Materialänderung. Die Änderung bezüglich der Spulenwicklung beeinflußt eine Änderung der Induktivität und eine Änderung des Widerstands. Die Materialänderung beeinflußt eine Änderung der Dicke und eine Änderung der Federeigenschaften. Die Variation beim Zu sammenbau umfaßt eine Variation infolge der Bearbeitung, beispielsweise eine Biegung unter Druck, oder eine Größen änderung infolge einer Nahtdichtung. Selbst wenn sich auf grund dieser Änderungen die Amplitude der Membran ändert, kann die Resonanzfrequenz (f₀) stabilisiert werden. Da die Kontaktfläche des Magnetstücks 105 mit der elastischen Platte 103 verringert ist gibt es darüber eine geringere Möglichkeit für Fremdkörper, in den dazwischen befindlichen Zwischenraum einzutreten, und die Möglichkeit einer Änderung der Eigenschaften infolge derartiger Fremdkörper wird gerin ger.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehend be schriebene Ausführungsform beschränkt. Zwar sind sowohl die elastische Platte 103 als auch das Magnetstück 105 aus mag netischen Metallen hergestellt, jedoch kann nur eines dieser Teile aus einem magnetischen Metall bestehen. Beispielsweise kann die elastische Platte 103 aus magnetischem Metall her gestellt sein, wogegen das Magnetstück 105 aus Hartgummi oder dergleichen bestehen kann. Weiterhin können die Vorsprünge 109 des Magnetstücks 105 so geformt sein, wie dies in den Fig. 9 bis 17 gezeigt ist, statt eine Form wie bei der dargestellten ersten Ausführungsform aufzuweisen. Die Federcharakteristik kann dadurch geändert werden, daß die Anzahl der Vorsprünge 109 oder die Form jedes Vorsprungs 109 geändert wird. Modi fikationen der Vorsprünge 109 würden den Reibungswiderstand ändern, der durch die Kontaktstirnflächen 111 hervorgerufen wird, wodurch die Federcharakteristik geändert wird. Der Hauptkörper 107 des Magnetstücks kann so geformt sein, daß er eine Form ähnlich der Form der Vorsprünge 109 insgesamt aufweist, wie dies in den Fig. 18 und 20 gezeigt ist. Wenn das Gesamtgewicht des Magnetstücks 105 und dessen Schwerpunkt ebenso ausgebildet werden wie bei den Vorsprüngen 109, so kann das Magnetstück 105 aus den Vorsprüngen 109 selbst be stehen, wie in Fig. 19 und 21 gezeigt. Mit anderen Worten wird der scheibenförmige Hauptkörper 107 weggelassen, und das Magnetstück 105 besteht nur aus den Vorsprüngen 109. Derarti ge Auslegungen sind dann wirksam, wenn die Horizontalschwan kung des Magnetstücks 105 und die Amplitude so groß sind, daß der Außenumfang des Hauptkörpers 107 die elastische Platte 103 berührt. Wie in den Fig. 22 und 23 gezeigt ist, können die Vorsprünge 109 dadurch ausgebildet werden daß die Abschnit te des Hauptkörpers 107 abgesehen von den Vorsprüngen 109 in der Gegenrichtung zur Oberfläche vorspringen, welche die ela stische Platte 103 berührt. Weiterhin kann der Hauptkörper 107 so ausgelegt sein, daß die Abschnitte des Hauptkörpers 107 gegenüberliegend den Kontaktoberflächen der Vorsprünge 109 ausgenommen sind, wie in Fig. 24 bis 27 gezeigt.

Die vorliegende Erfindung ist ebenso wie bei einem elektro akustischen Wandler des elektromagnetischen Typs bei einem elektroakustischen Wandler des piezoelektrischen Typs ein setzbar. Die Anwendung bei einem piezoelektrischen Typ ist in Fig. 28 dargestellt. Dieser elektroakustische Wandler weist ein Gehäuse 201 auf, in welchem eine Membran 203 vorgesehen ist, deren Außenumfangsabschnitt an der Innenwand des Gehäu ses 201 durch einen Kleber 204 oder dergleichen befestigt ist. Diese Membran 203 weist eine elastische Platte 205 und ein an dieser Platte 205 befestigtes Piezoelement 207 auf.

Eine zusätzliche Masse mit dem Membranaufbau gemäß der Erfin dung ist an der Seite der elastischen Platte 205 entgegenge setzt dem Piezoelement 207 befestigt. Diese zusätzliche Mas se 209 weist dieselbe Form auf wie das Magnetstück 105 bei der ersten Ausführungsform. In diesem Fall allerdings, da es nicht erforderlich ist, ein Magnetstück vorzusehen, ist sie einfach als die zusätzliche Masse 209 dargestellt. Dieser Aufbau läßt es zu, daß die Federcharakteristik der Membran 203 so kontrolliert wird, daß eine Variation der Resonanz frequenz (f₀) infolge einer Änderung der Amplitude der Mem bran unterdrückt und stabilisiert wird, wie bei der ersten Ausführungsform. Fig. 29 erläutert eine Abänderung des elek troakustischen Wandlers des piezoelektrischen Typs gemäß die ser Erfindung. Bei dieser modifizierten Ausführungsform ist die zusätzliche Masse 209 an dem Piezoelement 207 befestigt. Diese Modifikation weist dieselben Vorteile auf, wie die, die in Fig. 28 gezeigt sind. Im Falle eines elektroakustischen Wandlers des piezoelektrischen Typs kann das Piezoelement 207 selbst eine ähnliche Form aufweisen wie die zusätzliche Masse 209, obwohl dies nicht dargestellt ist. In diesem Fall dient das Piezoelement 207 als zusätzliche Masse, zusätzlich zur ur sprünglichen Funktion des Piezoelements 207. Falls das Piezo element 207 so ausgelegt ist, daß es eine Form ähnlich der Form der Vorsprünge gemäß der vorliegenden Erfindung insge samt aufweist, so kann die Federcharakteristik der Membran 203 so gesteuert werden, daß eine durch eine Änderung der Am plitude der Membran hervorgerufene Variation der Resonanz frequenz (f₀) unterdrückt und stabilisiert wird.

Claims

1. Elektroakustischer Wandler mit einer Membran einschließ lich einer elastischen Platte, und einer an einem Zentral abschnitt der elastischen Platte befestigten zusätzlichen Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Masse (105, 209) einen Kontaktabschnitt aufweist, welcher die elastische Platte (103, 205) berührt, und so geformt ist, daß ein Abschnitt bereitgestellt wird, welcher eine Ver formung der elastischen Platte (103, 205) innerhalb eines imaginären Kreises zuläßt, der durch Verbindung eines äußeren Oberflächenabschnitts des Kontaktabschnitts fest gelegt ist.

2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die zusätzliche Masse (105) einen Haupt körper (107) und Vorsprünge (109) aufweist, die von dem Hauptkörper (107) aus in Richtung auf die elastische Plat te (103) hin vorspringen, wobei die Vorsprünge (109) fla che Oberflächen (111) aufweisen, um die elastische Platte (103) zu berühren, die flachen Oberflächen (111) als der Kontaktabschnitt dienen, und sich die Vorsprünge (109) radial an mehreren Abschnitten erstrecken, und einen Ab schnitt zwischen benachbart verlaufenden Abschnitten der Vorsprünge (109) bereitstellen, um eine Verformung der elastischen Platte (103) zuzulassen.

3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die zusätzliche Masse (105) nur Vorsprün ge (109) aufweist, die in Richtung auf die elastische Platte (103) hin vorspringen, wobei die Vorsprünge (109) flache Oberflächen (111) aufweisen, zur Berührung mit der elastischen Platte (103), die flachen Oberflächen (111) als der Kontaktabschnitt dienen, und die Vorsprünge (109) sich radial in mehreren Abschnitten erstrecken, und einen Ab schnitt zwischen sich benachbart erstreckenden Abschnitten der Vorsprünge (109) zur Verfügung stellen, um eine Verfor mung der elastischen Platte (103) zu gestatten.

4. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flache Oberfläche jedes der Vor sprünge (109) einen Außenumfang aufweist, der die Form ei nes Bogens mit einem geeigneten Krümmungsradius aufweist.

5. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Hauptkörper (107) eine Form ähnlich der der Vorsprünge (109) insgesamt aufweist.

6. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Vorsprünge (109) eine radia le Länge aufweist, die genügend groß ist, in einen Schwin gungsknotenpunktkreis eingeschrieben zu werden, in einem Resonanzmodus einer spezifischen Resonanzfrequenz der Mem bran (101), oder geringfügig kürzer ist als diese Länge.

7. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektroakustische Wand ler ein elektroakustischer Wandler des elektromagnetischen Typs ist.

8. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektroakustische Wand ler ein elektroakustischer Wandler des piezoelektrischen Typs ist.