DE4317775A1 - Lautsprecher - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Lautsprecher und insbesondere einen solchen Laut
sprecher, der so aufgebaut ist, daß er dünn und leicht ist und bei dem ein
Abstoßungs-Magnetfeld verwendet wird.
Zu den Lautsprechern der eingangs genannten Art können jene gezählt werden,
die in dem veröffentlichten japanischen Patent Nr. 40-25922 von S. Morita, dem
veröffentlichten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 2-30957 von U. Kawano, usw.,
beschrieben sind. Bei diesen bekannten Lautsprechern wird ein Abstandsstück in
Verbindung mit dünnen scheiben- oder ringförmigen Permanentmagneten verwendet,
die beiderseits des Abstandsstücks angeordnet sind, um einander mit ihren
Oberflächen gleicher Polarität gegenüberzuliegen, so daß die gesamte Anordnung
hinsichtlich der Dicke und des Gewichtes minimiert werden kann. Überdies ist
in einem Bericht von H. Kumakura u. a. mit dem Titel "An Ultralight Loudspeaker
With Repulsion Magnetic Field Applied" in JAS Conference ′92 Appointed Theses,
herausgegeben von Nippon K.K. Kenwood, ein technischer Sachverhalt offenbart,
nach dem der ein geringes Gewicht aufweisende Lautsprecher mittels des verwen
deten Abstoßungs-Magnetfeldes verwirklicht wird.
Bei den Lautsprechern der genannten Art wurde allgemein gefordert, daß der
dünne und leichte Aufbau gefördert wird, nachdem wesentliche und ausreichende
Verbesserungen bei dem Wirkungsgrad der Übertragung der Antriebskraft von den
Schwingspulen zu der Membran und bei der Tonwiedergabequalität erreicht worden
sind. Beim vorangegangenen bekannten Stand der Technik wurde jedoch keine
Technik aufgezeigt, die einen hinreichenden Beitrag zur Verbesserung des Wir
kungsgrades einer Übertragung der Antriebskraft von den Schwingspulen zu der
Membran liefert, es wurde vielmehr nur eine Anordnung aufgezeigt, bei der die
Schwingspulen selbst oder die Schwingspulen und die Membran gegenseitig über
ein dazwischengesetztes Übertragungselement gekoppelt sind, wodurch das Pro
blem geschaffen wird, daß der Übertragungsverlust ziemlich groß wird. Überdies
war ein bisher für die Schwingspulen verwendeter Trägeraufbau in Form eines
sogenannten Rollmechanismus vorgesehen, bei dem die Schwingspulen nicht an
ihrer mittleren Stelle abgestützt werden können, wobei der Aufbau allgemein
ein Problem hinsichtlich einer deutlichen Verbesserung der Tonqualität mit
sich brachte. Überdies kam für das Feldsystem bezüglich der Membran ein Aspekt
zum Tragen, nach dem weiterhin ein Außenjoch, d. h. ein Ringjoch, zu verwenden
ist, was zu einer Beschränkung hinsichtlich der Dickenminimierung führt.
Demnach ist es ein erstes Ziel der Erfindung, einen Lautsprecher zu schaffen,
mit dem der Wirkungsgrad einer Übertragung der Antriebskraft von den Schwing
spulen zu der Membran merklich verbessert werden kann, wobei jegliche Beein
flussung der Schwingspulen durch den bekannten Rollmechanismus wirksam ausge
räumt ist, jegliches Außenjoch weggelassen werden kann, während die Tonquali
tät stark verbessert wird, und wobei in ausreichendem Maße eine Minimierung
der Dicke und des Gewichtes erzielt wird.
Dieses primäre Ziel kann nach der Erfindung mittels eines Lautsprechers ver
wirklicht werden, bei dem ein Permanentmagnetpaar so angeordnet ist, daß sich
hinsichtlich der magnetischen Polarität eine gegenseitige Abstoßung ergibt, um
in der Mitte eines Rahmens ein Abstoßungs-Magnetfeld zu bilden, auf einen
Spulenkörper aufgewickelte Schwingspulen innerhalb dieses Abstoßungs-Magnet
feldes angeordnet sind und die Schwingspulen bezüglich des Rahmens durch ein
Trägerelement abgestützt sind, und bei dem vorgesehen ist, daß das Magnetpaar
unmittelbar gegenüber den Schwingspulen angeordnet ist, um das Abstoßungs-
Magnetfeld auf eine Weise ohne Joch zu erzeugen, und daß eine Membran an
ihrem Innenumfangsrand unmittelbar mit im wesentlichen der Mitte des Außen
umfangs der Schwingspulen gekoppelt ist.
Mit der oben angegebenen jochlosen Anordnung kann der erfindungsgemäße Laut
sprecher hinreichend zur Minimierung der Dicke und des Gewichtes beitragen,
während mit der direkten Kopplung der Schwingspulen mit der Membran jeglicher
Verlust einer Übertragung der Antriebskraft beträchtlich verringert werden
kann, um damit den Wirkungsgrad der Übertragung deutlich zu verbessern, und
wobei mit der Abstützung der Schwingspulen in der Mitte deren Außenumfangs
jeglicher Einfluß des Rollmechanismus unterdrückt werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt des Lautsprechers gemäß einer Ausführungsform
nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Lautsprechers,
Fig. 3 und 4
Vertikalschnitte weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Lautsprechers,
Fig. 5 eine Ansicht zur Erläuterung der Wirkungsweise des Magnetkreises in
den jeweiligen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4,
Fig. 6 eine Ansicht zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 7 eine Ansicht zur Erläuterung des Magnetfeldes in den jeweiligen
Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4, und
Fig. 8 eine Ansicht zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung.
Die im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erfolgende Beschreibung
einzelner Ausführungsformen ist rein beispielhaft und nicht im Sinne einer
Beschränkung der Erfindung auszulegen.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Lautsprechers gemäß der Erfindung, bei
der ein Lautsprecher 10 einen allgemein tellerförmigen Rahmen 11 enthält,
der in dem mittleren Teil eine Trägererhebung 11a aufweist, die von einem
flachen Bodenteil vorsteht. Eine Trägerstufe 11b, die im wesentlichen an einer
Zwischenstelle eines peripheren Seitenteils geschaffen ist, sowie Schallöcher
11c, die in dem peripheren Seitenteil um die Trägerstufe 11b geschaffen sind,
welches Teil zur Achse der zentralen Trägererhebung 11a hin leicht geneigt
ist, wobei zwei Permanentmagnete 13 und 14 auf die obere Seite der Erhebung
11a aufgestapelt sind und zwischen diesen ein Abstandsstück 12 angeordnet ist.
Die Magnete 13 und 14 sind scheibenförmig ausgebildet und jeweils so magneti
siert, daß sie in Dickenrichtung entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, wobei
sie mit sich gegenseitig abstoßenden Seiten gleicher Polarität einander gegen
überliegen, z. B. mit N-Pol-Seiten, und durch das Abstandsstück 12, das vor
zugsweise die gleiche Scheibenform aufweist, voneinander getrennt sind, so daß
ein Abstoßungs-Magnetfeld ohne irgendein zwischen die Magnete geschaltetes
Joch erzeugt werden kann. Während in diesem Fall das Abstandsstück vorzugs
weise aus einem magnetischen Material wie SS41 oder dergleichen gefertigt sein
sollte, ist es auch möglich, das Abstandsstück aus einem nichtmagnetischen
Material zu fertigen, und das Abstandsstück kann dann, wenn die Magnete 13 und
14 durch eine andere Anordnung in der betreffenden Stellung gehalten werden
sollen, einfach durch einen Luftspalt ersetzt werden. Andererseits sollten die
beiden Magnete 13 und 14 vorzugsweise durch einen solchen anisotropen Sinter
magneten wie einen Neodymmagneten gebildet sein.
Schwingspulen 15 sind so in dem Rahmen 11 angeordnet, daß sie die aufgestapel
ten Magnete 13 und 14 umgeben, wobei sie auf einen axial schwingbaren Spulen
körper 16 eng um den Außenumfangsrand der scheibenförmigen Magnete 13 und 14
aufgewickelt sind, d. h. innerhalb des Abstoßungs-Magnetfeldes liegen, das von
den beiden Magneten 13 und 14 erzeugt wird. Mit der Mitte des Außenumfangs der
Schwingspulen 15 auf dem Spulenkörper 16 ist eine kegelförmige Membran 17 an
ihrem eine Mittenöffnung definierenden Innenumfangsrand direkt gekoppelt,
während die Membran 17 an ihrem Außenumfangsrand über einen Randdämpfer 18 an
einem Teil des Rahmens 11 befestigt ist, der an einen oberen Außenumfang die
ses Rahmens 11 angrenzt. Ein Unterkonus 19 ist ebenfalls an seinem Innenum
fangsrand direkt mit dem Teil der Schwingspulen 15 gekoppelt, der an den
Innenumfangsrand der Membran 17 angrenzt, und eine mittlere Staubschutzkappe
20 ist auf die Mitte des Unterkonus 19 so aufgepaßt, daß die Magnete 13 und 14
abgedeckt werden.
Ferner ist ein Trägerdämpfer 21 an seinem Innenumfangsrand mit dem mittleren
Teil an dem Außenumfang des Spulenkörpers 16 befestigt, während er an seinem
Außenumfangsrand an der Trägerstufe 11b befestigt ist.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Lautsprecher 10 sind die Schwingspulen 15 nun
unmittelbar innerhalb des von den beiden Magneten 13 und 14 erzeugten
Abstoßungs-Magnetfeldes angeordnet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und zwar
ohne irgendein dazwischengeschaltetes Joch, und die Anordnung kann zur Mini
mierung der Dicke und des Gewichtes beitragen. Ferner bewirkt das direkte
Ankoppeln der kegelförmigen Membran 17 an die Schwingspulen 15, daß irgendein
Übertragungsverlust der Antriebskraft von den Schwingspulen 15 zu der Membran
17 auf ein Minimum herabgesetzt wird, und die Schwingung der Membran 17 kann
genau in Abhängigkeit von den Eingangssignalen zu den Schwingspulen zunehmen.
Da die Abstützstelle der Schwingspulen 15 durch den Dämpfer 21 im wesentlichen
in der Mitte der Schwingspulen 15 positioniert ist, kann ferner jegliche
Beeinflussung durch den Rollmechanismus beseitigt werden, und allgemein aus
gedrückt kann die Klangqualität in hohem Maße verbessert werden.
Bei einer weiteren, in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der Unterkonus 39
integral mit dem Spulenkörper 36 vorgesehen, wodurch die Schwingungen des
Spulenkörpers 36, auf dem die Schwingspulen 35 vorgesehen sind, unmittelbar
auf den Unterkonus 39 übertragen werden, und die Funktion dieses Unterkonus 39
weiter verbessert werden kann.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2 sind die Bestandteile, die mit denen der
Ausführungsform der Fig. 1 gleichartig sind, mit den gleichen Bezugszeichen
wie die der Fig. 1, jedoch um "20" erhöht, versehen, und weitere Bestandteile
und Funktionen als die beschriebenen sind die gleichen wie die der Ausfüh
rungsform der Fig. 1.
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 ist es möglich, die
charakteristischen Merkmale des unteren Frequenzbereichs dadurch zu verbes
sern, daß ein mechanisches Filter (nicht gezeigt) zwischen die Schwingspulen
15 oder 35 und die Membran 17 oder 37 gesetzt wird.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Lautsprechers gemäß der Erfin
dung gezeigt, wobei bei diesem Lautsprecher 50 der Rahmen 51 zwei Rahmenhälf
ten 51A und 51B enthält, von denen eine 51B allgemein in der Form eines fla
chen Tellers ausgebildet ist, während eine oben angeordnete, auf die untere
Hälfte 51B aufzupassende Hälfte 51A so vorgesehen ist, daß ihr Außenumfangs
teil vorzugsweise zu einem Außenumfangsteil der unteren Hälfte 51B bezüglich
einer Horizontalebene im wesentlichen symmetrisch vorgesehen ist, die eine
Linie Y enthält, die senkrecht zu der Axiallinie X des Lautsprechers 50 ist.
Der Spulenkörper 56, auf den die Schwingspulen 55 aufgewickelt sind, ist in
Richtung der Axiallinie X länglich ausgebildet, und die Schwingspulen 55 sind
auf den mittleren Teil des Außenumfangs des Spulenkörpers 56 aufgewickelt, und
ein oberer Dämpfer 61A und ein unterer Dämpfer 61B sind an ihrem jeweiligen
Innenumfangsrand mit einem jeweiligen Ende des Spulenkörpers 56 bezüglich der
Axiallinie X befestigt.
An der Mitte des Außenumfangs der Schwingspulen 55 ist ein Innenumfangsrand
der Membran 57 von beispielsweise flachem und wabenartigem Aufbau unmittelbar
befestigt, wobei sich die flache Membran 57 in einer die Horizontallinie Y
enthaltenden Ebene erstreckt, und der Außenumfangsrand der Membran 57 ist über
einen Randdämpfer 62 befestigt, der zwischen den beiden Halterändern am Außen
umfang der oberen Rahmenhälfte 51A und der unteren Rahmenhälfte 51B gehalten
ist, während der obere Dämpfer 61A und der untere Dämpfer 61B an ihrem jewei
ligen Außenumfangsrand an dem Innenumfangsrand der oberen Rahmenhälfte 51A
bzw. der Trägerstufe 51b der unteren Rahmenhälfte 51B befestigt sind. Überdies
enthalten die Rahmenhälften 51A und 51B die Klanglöcher 51c, die in an den
Außenumfang angrenzenden Bereichen geschaffen sind.
Im Gegensatz zu der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 1 und 2, bei der
die konusförmige Membran 17 verwendet wird, sind bei der vorliegenden Ausfüh
rungsform die beiden Magnete 53 und 54, der obere Dämpfer 61A und der untere
Dämpfer 61B sowie die Außenumfangsteile der Rahmenhälften 51A und 51B im
wesentlichen in Ebenen angeordnet, die zueinander bezüglich der flachen Mem
bran 57 symmetrisch sind. Damit ist bei der vorliegenden Ausführungsform die
Membran 57 direkt mit dem Betriebsmittelpunkt der Schwingspulen 55 gekoppelt,
und das Trägersystem der Schwingspulen 55 und der Membran 57 ist derart ge
schaffen, daß es bezüglich der die Linie Y enthaltenden Ebene ebenensymme
trisch ist, so daß der Einfluß des Rollmechanismus auf bessere Weise beseitigt
werden kann.
Bei der Ausführungsform der Fig. 3 sind die Bestandteile, die im wesentlichen
gleichartig mit denen der Ausführungsform der Fig. 1 sind, mit den gleichen
Bezugszeichen wie die in Fig. 1 verwendeten, jedoch um "40" erhöht, versehen,
und weitere Bestandteile und Funktionen als jene, auf die oben Bezug genommen
wurde, sind die gleichen wie die der Ausführungsform der Fig. 1.
Wie als nächstes in Fig. 4 gezeigt ist, ist die flache oder ebene Membran 77
im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 3 an dem Innenumfangsrand über
ein mechanisches Filter 83 mit der Mitte der Schwingspulen 75 gekoppelt, so
daß ausgezeichnete charakteristische Merkmale des unteren Frequenzbereichs
erhalten werden. Auch bei dieser Ausführungsform der Fig. 4 sind Bestandteile,
die mit denen der Ausführungsform der Fig. 1 oder 3 gleichartig sind, mit den
gleichen Bezugszeichen wie die in den Fig. 1 oder 3 verwendeten, jedoch um
"60" oder "20" erhöht, versehen, und weitere Bestandteile und Funktionen sind
die gleichen wie jene in Fig. 1 oder 3.
Indem bei den vorhergehenden Ausführungsformen das Abstoßungs-Magnetfeld so
dargestellt wurde, daß es durch eine Anordnung der beiden scheibenartigen
Magnete erzeugt wird, bei der diese mit ihren abstoßenden Poloberflächen
gleicher Polarität einander gegenüberliegen, wobei zwischen sie ein Abstands
stück eingesetzt ist, bringt dieser das Abstoßungs-Magnetfeld erzeugende
Magnetkreis eine solche Magnetflußverteilung mit sich, wie dies durch eine
Kurve G1 dargestellt ist, die in Fig. 5 bezüglich des Magnetkreises gezeigt
ist, wo der Flußverlust nicht als gering angesehen werden kann, und es ist
vorzugsweise beabsichtigt, den Grad an Konzentration des Flusses zu verbes
sern, um den Wirkungsgrad der Magnete bei deren Verwendung zu erhöhen.
Entsprechend sind bei einer weiteren, in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der
Erfindung die Schwingspulen 105 um eine kurze zylindrische Magnethülse 113
gewickelt, die fest an dem mittleren Teil des Außenumfangs des Spulenkörpers
106 angebracht ist, wodurch sich eine Magnetflußverteilung in dem Magnetkreis
zur Erzeugung des Abstoßungs-Magnetfeldes ergibt, wie dies durch eine Kurve G2
dargestellt ist, wonach die Flußkonzentration insbesondere in dem der Magnet
hülse 113 benachbarten Fluß erhöht ist, und wobei der sich im Betrieb erge
bende Wirkungsgrad der Magnetkraft der beiden Magnete 103 und 104 erhöht wer
den kann. In diesem Fall kann dieselbe Wirkungsweise dadurch erreicht werden,
daß die Schwingspulen selbst oder der Spulenkörper aus einem magnetischen
Material gebildet werden.
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 ergibt sich das
durch den Magnetkreis der beiden Magnete 123 und 124 mit dem dazwischenge
setzten Abstandsstück 122 erzeugte Abstoßungs-Magnetfeld wie in Fig. 7 ge
zeigt, bei dem ein zwischen den beiden Magneten 123 und 124 erzeugter, radial
nach außen gerichteter Magnetfeldabschnitt MF1 eine höhere Intensität als der
andere Magnetfeldabschnitt MF2 oder MF3 besitzt, in die der Abschnitt MF1
aufgeteilt wird und die radial nach innen zu der außen liegenden Poloberfläche
des Magneten 123 bzw. 124 gerichtet sind. Werden die Schwingspulen in Anpas
sung an die radial nach innen gerichteten Magnetfeldabschnitte MF2 und MF3
gewickelt, so wird in den Schwingspulen keine ausreichende Antriebskraft mit
tels des radial nach außen gerichteten Magnetfeldabschnitts MF1 erzeugt, und
es ist erwünscht, diesen Magnetfeldabschnitt MF1 wirksam ausnutzen zu können.
Bei einer weiteren, in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist
daher vorgesehen, daß die auf den Spulenkörper 126 aufgewickelten Schwing
spulen 125 drei Abschnitte enthalten, d. h. einen Spulenabschnitt 125b, der dem
Magnetfeldabschnitt MF2 des einen Magneten 124 entspricht, einen Zwischen
spulenabschnitt 125a, der dem Magnetfeldabschnitt MF1 zwischen den beiden
Magneten 123 und 124 entspricht, und einen Spulenabschnitt 125c, der dem
Magnetfeldabschnitt MF3 des anderen Magneten 124 entspricht, und die jeweili
gen Spulenabschnitte 125a und 125c werden hinsichtlich ihrer Wicklungsrich
tung unterschiedlich gebildet, um hohe Antriebskräfte mit dem jeweils ent
sprechenden Magnetfeldabschnitt MF1 bis MF3 zu erhalten, so daß beispielsweise
in den Spulenabschnitten 125b in Draufsicht betrachtet eine rechtsdrehende
Antriebskraft erzeugt wird, während in dem Spulenabschnitt 125a zwischen den
Spulenabschnitten 125b und 125c eine linksdrehende Antriebskraft erzeugt wird.
Es ist festzustellen, daß mit dieser Anordnung der Magnetfeldabschnitt umge
kehrter Richtung zwischen den beiden Magneten 123 und 124 effektiv ausgenutzt
werden kann, und daß eine hohe Antriebskraft selbst dann erzielt werden kann,
wenn die Dicke und das Gewicht erheblich herabgesetzt sein sollen.
Gemäß der Erfindung sind verschiedene Abwandlungen gegenüber dem bisher
Dargestellten denkbar. Während beispielsweise die Magnete als scheibenförmig
beschrieben wurden, wird durch eine ringförmige Ausbildung im wesentlichen die
gleiche Funktion erzielt.
Claims (6)
1. Lautsprecher, bei dem ein Magnetpaar so in der Mitte eines Rahmens ange
ordnet ist, daß sich hinsichtlich der magnetischen Polarität eine gegenseitige
Abstoßung ergibt, um ein Abstoßungs-Magnetfeld zu erzeugen, und auf einen
Spulenkörper gewickelte Schwingspulen innerhalb des Abstoßungs-Magnetfeldes
angeordnet sind, indem sie bezüglich des Rahmens durch ein dazwischengesetztes
Trägermittel abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetpaar
unmittelbar gegenüber den Schwingspulen angeordnet ist, um das Abstoßungs-
Magnetfeld auf eine Weise ohne Joch zu erzeugen, und daß eine Membran an ihrem
Innenumfangsrand unmittelbar mit im wesentlichen der Mitte des Außenumfangs
der Schwingspulen gekoppelt ist.
2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran von
der Art eines Kegels ist.
3. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran in
Form eines flachen Tellers oder einer flachen Platte vorgesehen ist, der sich
in einer Ebene erstreckt, die eine Linie enthält, die senkrecht zu der Axial
linie des Rahmens ist, und daß das Trägermittel Dämpfer enthält, die bezüglich
der Ebene des Diagramms zueinander symmetrisch angeordnet sind.
4. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran über
ein mechanisches Filter mit den Schwingspulen gekoppelt ist.
5. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner an
grenzend an die Schwingspulen Mittel zur Erhöhung des Grades der Konzentration
des von den Magneten stammenden Magnetflusses enthält.
6. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspulen
drei Spulenabschnitte enthalten, von denen ein erster Abschnitt und ein zwei
ter Abschnitt den Magnetfeldabschnitten des Magnetpaares entsprechen, und von
denen ein dritter Abschnitt einem Magnetfeldabschnitt zwischen den Magneten
des Magnetfeldpaares entspricht, wobei der dritte Spulenabschnitt, der dem
Magnetfeldabschnitt zwischen den Magneten entspricht, in einer Richtung ge
wickelt ist, die gegenüber der des ersten Spulenabschnitts und des zweiten
Spulenabschnitts umgekehrt ist.
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