DE471236C - Vorrichtung zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische Schwingungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 8. FEBRUAR 1929

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 a 2 GRUPPE

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken in Eindhoven, Holland*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. März 1927 ab

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von elektrischen in mechanische Schwingungen, wie sie bei Telephonen, Lautsprechern und ähnlichen Geräten verwendet wird.

Gemäß der Erfindung ist ein von elektrischen Schwingungen beeinflußtes ferromagnetisches Element (Anker) innerhalb und in der Richtung zweier paralleler, aber entgegengesetzter Magnetfelder beweglich angeordnet und mit seinen Enden an einem nachgiebig gestützten Rahmen befestigt.

Die Abstützung des Rahmens ist leichter ausführbar als die des Ankers, weil der Rahmen zugänglicher ist, so daß die Federn an beliebiger Stelle und in beliebiger Anzahl angebracht werden können. Bewegt sich nun der Rahmen in einer bestimmten Weise, so ist der Anker infolge der starren Bauart des Rahmens ohne weiteres gezwungen, sich ebenfalls in der gleichen Weise zu bewegen. Die Gefahr, daß der Anker außer einer Bewegung in der gewünschten Richtung auch noch eine Bewegung um eine seiner eigenen Achsen erhält, ist daher ausgeschaltet; sie besteht aber bei Vorrichtungen, bei denen die Enden des Ankers selbst je an einer nachgiebigen Stütze unmittelbar befestigt sind, weil die Bewegungsfreiheit des Ankers dadurch größer wird.

Gemäß der Erfindung kann der Rahmen aus einem Rechteck bestehen, von dem zwei parallele Seiten durch das ferromagnetische Element (Anker) verbunden werden, während die Mitten der anderen Seiten an der oder den nachgiebigen Stützen befestigt sind.

Stützt man den Rahmen durch einseitig eingeklemmte Federn, so kann man die Einklemmstellen der Federn derart wählen, daß sie auf derselben Seite in bezug auf die Bewegungsachse des Ankers liegen. Dadurch, daß man die Federn in der gleichen Rieh tung wie den Anker verlaufen läßt, erhält der Anker eine annähernd geradlinige Bewegung, ohne daß eine Bewegung um eine seiner eigenen Achsen eintritt.

Sind die Federn einseitig eingeklemmt, so ist die von ihnen ausgeübte zurückwirkende Kraft proportional dem Ausschlag des Ankers. Bekanntlich ändert sich die magnetische* Kraft quadratisch mit dem Ausschlag, so daß die resultierende zurücktreibende Kraft nicht proportional der Ablenkung des Ankers ist. Bewirkt man jedoch eine Bewegung des Ankers

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Gillis Holst, Dr. Arend Thomas van Urk und Roelof Vermeulen in Eindhoven.

über sehr kleine Wege, so werden im Bereich dieser Wege nahezu proportionale resultierende Kräfte auftreten.

Man kann das nach diesen Grundsätzen gebaute Gerät, z. B. den Lautsprecher, dadurch besonders empfindlich machen, daß man die Federn sehr schlaff wählt, was jedoch die Gefahr in sich schließt, daß der Anker zu kleben anfängt.

ίο Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden mit dem Rahmen ein oder mehrere Drähte bzw. Saiten verbunden, die verhindern, daß der Anker eine zu große Ablenkung erhält und daß er mit den Polen in Berührung kommt.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt. Es ist Abb. ι eine Seitenansicht eines Magnetsystems nach der Erfindung, ao Abb. 2 'ein Schnitt nach der Linie II-II in Abb. 1,

Abb. 3 ein Schnitt nach der Linie III-III in Abb. 1,

Abb. 4 eine etwas geänderte Ausführungsform der Erfindung,

Abb. S eine graphische Darstellung der Kräfte, die bei der Bauart nach Abb. 1 bei verschiedenen Ablenkungen auf den Anker wirken.

Abb. 6 ist eine graphische Darstellung der bei der Bauart nach Abb. 4 auf den Anker wirkenden Kräfte.

Das Magnetsystem wird durch einen permanenten Magnet 1 gebildet, der mit derart gestalteten Polen 2 und 3 versehen ist, daß zwei parallele, aber entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder entstehen (Abb. 2). In diesen Magnetfeldern ist ein Anker 6 angeordner, der an seinen Enden an einem Rahmen 7 befestigt ist, der sich beiderseits des Ankers erstreckt und in Punkten 10 an Federn 8 befestigt ist, die in 11 und 12, z. B. mittels Schrauben, auf einen etwa am permanenten Magnet 1 befestigten Bock 9 geklemmt sind. Zwischen den Polen 2 und 3 ist eine Spule 4 ortsfest angeordnet, die den Anker 6 mit Spielraum umschließt und von Sprechströrnen durchlaufen wird.

Am Rahmen ist ein Stift 5 befestigt, der mit einem Schwingungskörper unmittelbar verbunden werden kann.

Die Wirkung des Magnetsystems ist fol-■ gende:

Im Anker wird durch den Sprechstrom ein magnetischer Flux induziert, der infolge der Anordnung der Pole eine Bewegung in der Richtung des Magnetfeldes zur Folge haben wird. Dabei ist die Ablenkung, die der Anker erfährt, eine Funktion der magnetischen Kraft und der rückwirkenden Kraft der Federn 8. Der Verlauf dieser Kräfte für ; verschiedene Ablenkungen des Ankers ist in erster Annäherung in Abb. 5 angegeben.

Die Abszissen bezeichnen die Ablenkung des Ankers aus seiner Mittellage, die Ordinaten die auf den Anker ausgeübten Kräfte. In seiner Mittellage wird der Anker von dem Nord- und Südpol mit gleicher Kraft angezogen, so daß die vom magnetischen Felde ausgeübte Kraft gleich Null ist. Der Anker befindet sich in labiler Gleichgewichtslage, da die geringste Abweichung schon eine Kraft in der Richtung des zunächstliegenden Magnetpols zur Folge hat. Bekanntlich ändert sich die magnetische Kraft umgekehrt proportional zu dem Quadrat des Abstandes zwischen Pol und Anker, so daß die Kurve, welche die Kräfte bei verschiedenen Ablenkungen bezeichnet, parabelförmig ist. In der Zeichnung ist diese Kurve mit B bezeichnet.

Die Kurve .A stellt den Verlauf der von den Federn 8 ausgeübten zurücktreibenden Kraft dar. Da diese Federn einseitig eingeklemmt sind, ist dieser Verlauf linear.

Aus Abb. 5 läßt sich erkennen, daß die magnetische Kraft bei der Ablenkung α gleich der zurücktreibenden Kraft ist, so daß der Anker bei einer kleinen weiteren Verschiebung in der Richtung des Pols durchgeht und an diesem Pol haftet. Bei kleinen Ablenkungen jedoch, z. B. bei solchen kleiner als die Ablenkung δ, besteht diese Gefahr nicht, und die resultierende Richtkraft ist nahezu proportional zu der Ablenkung des Ankers (siehe das schraffierte Stück). Man muß jedoch immer eine verhältnismäßig kräftige Feder nehmen, um zu verhindern, daß der Anker an den Polen klebt.

In Abb. 4 ist eine Ausführung beschrieben, bei der die Nordpole zusätzlich mit N, ioo die Südpole mit Z bezeichnet sind. Die Federn 8 sind sehr schlaff, so daß ein Kräfteverlauf, wie in Abb. 6 mit A₁ und B₁ bezeichnet, entsteht. Dies hat sofort zur Folge, daß der Punkt« nach links verschoben wird, so daß die Gefahr des Klebens des Ankers gesteigert wird. Man hat nun den Punkt 10 des Rahmens 7 (Abb. 4) beiderseits mittels Saiten oder Drähte 15 mit ortsfesten Punkten 16 und 17 verbunden. Diese Drähte xio oder Saiten 15 sind nicht straff gespannt, und ihre Inanspruchnahme erfolgt erst, wenn der Anker eine bestimmte Ablenkung erfahren hat. Hierdurch wird die zurücktreibende Kraft (Linie ^₁), z.B. bei Ablenkungen größer als C₁ (Abb. 6), durch die Spannung des Drahts (Linie C₁) verstärkt, so daß die Linie A₁ im Punkte dy eine Richtungsänderung D₁ aufweist, die den gefährlichen Punkt des Magnetsystems nach Ablenkung ^₁ verschiebt. Man sieht, daß für kleine Ablenkungen O₁ die zurückwirkende Kraft verhältnis-

mäßig klein ist. was zur Folge hat, daß das Magnetsystem große Empfindlichkeit erhält. Diese Empfindlichkeit wird bei größeren Ablenkungen erhalten bleiben, weil die Riehtkraft immerzu sehr kleine Werte annimmt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur Umwandlung elekto trischer Schwingungen in mechanische Schwingungen mittels eines von den elektrischen Schwingungen elektromagnetisch beeinflußten ferromagnetischen Elements, das innerhalb und in der Richtung zweier paralleler, aber entgegengesetzter Magnetfelder beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Element mit seinen Enden ian einem nachgiebig gestützten Rahmen be festigt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (7) aus einem Rechteck besteht, von dem zwei parallele Seiten durch das Element r>") verbunden sind, während die Mitten der anderen Seiten an der nachgiebigen Stütze (8) befestigt sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Rahmen durch einseitig eingeklemmte Federn gestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einklemmstellen (11, 12 j der Federn auf derselben Seite [in bezug auf die Bewegungsachse des Elements (6) liegen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (8) in der gleichen Richtung wie das Element (6) verlaufen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der die Federn schwach gespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Drähte oder Saiten (151 am Rahmen befestigt sind, die eine zu große Ablenkung des Elements (6) aus seiner Mittellage verhindern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen