DE527965C - Elektrodynamisches Schallgeraet mit zylindrischer Tauchspule - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrodynamische Vorrichtungen, insbesondere auf akustische Vorrichtungen, die mit einem elektrodynamisch bewegten Schwingungselement versehen sind.

Die Erfindung geht in der Hauptsache darauf aus, den Wirkungsgrad von elektrodynamischen Einrichtungen zu erhöhen und elektrische Energie in akustische umzuformen bei hohem und gleichmäßigem Wirkungsgrad über einen weiten Frequenzbereich.

Es ist bekannt, in akustischen Einrichtungen Membrane zu verwenden, die durch eine mit denselben verbundene Spule bewegt werden. Es ist ebenfalls bekannt, in elektrischen Maschinen Feldwicklungen zu verwenden, die gebildet werden, indem man einen flachen Leiter hochkant auf eine Form aufwickelt, so daß der Leiter in jeder Windung angenähert

ao in Ebenen liegt, die senkrecht zur Spulenachse stehen.

Erfindungsgemäß wird bei einer akustischen Einrichtung, wie Lautsprecher o. dgl. mit zylindrischer Tauchspule eine Spule verwendet, die aus einer einzigen Lage bandförmiger, hochkant gewickelter Leiter besteht, deren flache Seiten parallel zueinander und quer zur Zylinderachse liegen.

Spulen für Schallgeräte, wie Lautsprecher

o. dgl. gemäß vorliegender Erfindung, besitzen gegenüber Spulen bekannter Bauart die folgenden Vorteile:

1. Die Spule ist selbsttragend, und es ist nicht erforderlich, irgendwelchen Tragkörper zu verwenden, um die Form der Spule aufrechtzuerhalten.

2. Das Metallvolumen ist im Verhältnis zum Gesamtvolumen sehr groß. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind 90 % des Gesamtvolumens aus Metall.

3. Das Metall der Spule füllt also einen großen Teil des von der Spule eingenommenen Gesamtraumes aus. Es ist deshalb möglich, die Stromdichte zu erhöhen und Spulen zu verwenden, die aus einer einzigen Lage bestehen, und hierdurch vermeidet man die große Kapazität, die sonst zwischen den Schichten einer Spule vorhanden ist.

4. Weil nun die verteilte Kapazität zwisehen aufeinanderfolgenden Windungen der Spule sehr klein ist, ist es möglich, eine Spule herzustellen, deren Impedanz sich mit der Frequenz nur ganz wenig ändert.

5. Zwischen den zylindrischen Grenzflächen der Spule sind ununterbrochene Metallflächen vorhanden, so daß die in der Spule entwickelte Hitze von der Mitte der Wicklung rasch nach außen geleitet wird. Es ist deshalb wenig wahrscheinlich, daß die Spule durch Hitzeentwicklung deformiert wird.

6. Die Spule kann genau mit den erwünschten Abmessungen hergestellt werden, so daß der Zwischenraum zwischen der Spule

und den Polstücken sehr klein gehalten werden kann. Dieser kleine Zwischenraum ermöglicht nicht nur die Verwendung eines verhältnismäßig kleinen magnetischen Luft-Spaltes, sondern erleichtert außerdem die Wärmeausstrahlung.

Die Spule kann in der üblichen Weise mit einer leichten Membran verbunden werden. Ein magnetischer Kreis mit einem Luft-ίο Zwischenraum, der vorzugsweise durch ringförmige Polflächen begrenzt ist, ist vorgesehen, und dieser Kreis liefert die notwendige Polarisierung für die in dem Luftzwischenraum angebrachte Spule. Diese ist aus einem Bandleiter hergestellt, der auf hochkant, d. h. derart, daß die Ebene des Bandes senkrecht zur Spulachse liegt, gewickelt ist. Der Bandleiter wird mittels eines Materials isoliert, welches gleichzeitig die Spule versteift und so wenig Platz aufnimmt, daß der Zwischenraum zwischen den Polflächen des magnetischen Kreises im wesentlichen mit dem leitenden Material, aus welchem die Spule hergestellt ist, gefüllt ist. Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Abb. ι zeigt einen Schnitt durch einen Lautsprecher gemäß der Erfindung.

Abb. 2 zeigt in größerem Maßstabe einen Teil der Membran und die damit verbundene Spule.

Abb. 3 ist eine Draufsicht nach der Linie 3-3 *in Abb. 1.

Nach der Zeichnung bildet ein hohler, ringförmiger Kern 10 mit der Wicklung 11 und den ringförmigen Polstücken 12 und 13 zusammen ein magnetisches Feld, in welchem die Spule 14 liegt. Der Teil 15 des Kernes 10 ist lösbar, damit die Wicklung 11 leicht auf den Kern aufgesetzt werden kann. Die Teile 15 und 10 sind mittels Schrauben 16 miteinander verbunden. Die Membran, mit welcher die Spule 14 verbunden ist, besteht aus einem starren scheibenförmigen Teil 17, einem biegsamen geriffelten Teil 18 und einem flachen Teil 19, der zwischen der Kapsel und dem Teil 15 des Kernes befestigt ist. Zwischen dem Teil 15 und der Membran bzw. zwischen der Kapsel 20 und der Membran sind auf beiden Seiten derselben kleine Klemmringe 21 angeordnet. Die Membran wird mittels Schrauben festgehalten, die durch den Flansch der Kapsel 20, die Ringe 21 und den flachen Teil 19 der Membran geführt sind und mit Schraubenlöchern in dem Teil 15 in Eingriff gebracht werden können. Ein Metallteil bildet mit der Membran zusammen Luftkanäle.

Der Hohlraum in der Mitte des Kernes 10 ist an jedem Ende durch klangstumpfes Material geschlossen. Gemäß der gezeigten Ausführungsform wird der Hohlraum von den Platten 27 und 28 geschlossen, die aus feinmaschigem Drahtgewebe bestehen. Zwischen den Teilen 27 und 28 ist ein klangstumpfes Material 29, beispielsweise Wolle, angeordnet. Durch diese Einrichtung wird die akustische Resonanz in diesem Teil des Apparates, praktisch genommen, vernichtet.

Da der erhöhte Wirkungsgrad, der in einem Empfänger gemäß vorliegender Erfindung erzielt wird, zum großen Teil von dem besonderen Aufbau der Spule und der Membran abhängig ist, so ist die Anordnung der Spule und die Weise, in welcher diese mit der Membran verbunden wird, von wesentlicher Bedeutung. Da die relativen Größen der verschiedenen Faktoren, die bei der Konstruktion des Schwingungselementes zu berücksichtigen sind, meistens von größerer Bedeutung sind als die spezifischen Werte der einzelnen Größen, sollen in der folgenden Beschreibung die Abmessungen angegeben werden, mittels welcher gute Ergebnisse erzielt worden sind.

Um die Spule 14 herzustellen, wird ein gesäubertes Aluminiumband mit einer Stärke von etwa 0,005 cm und einer Breite von etwa 0,036 cm mit einer dünnen Lösung von Kunstharz in Aceton belegt. Das belegte Band wird darauf für kurze Zeit auf etwa 350° C erhitzt, um den Belag zu härten. Der mit Belag versehene Leiter wird darauf durch eine zweite Kunstharzlösung geführt, die vorzugsweise mehr dünnflüssig als die erste Lösung ist, worauf der Leiter auf eine Temperatur von 250⁰ C erhitzt wird, damit etwas von dem Lösungsmittel verdampfen kann. Der Belag ist dann verhältnismäßig trocken, aber ungehärtet. Das Band wird jetzt hochkant auf einen zusammenlegbaren Dorn, gewickelt, bis eine Spule von etwa 5 cm Durchmesser entsteht, die bis auf eine Temperatur von etwa 250⁰ C erhitzt wird und darauf allmählich auf Zimmertemperatur gebracht wird. Die Spule ist jetzt starr und frei von inneren Beanspruchungen. Dieselbe wird vom Dorn entfernt und bis auf 50 Windungen verkleinert, wodurch die Spule eine Höhe von etwa 0,267 ^ctn erhält. Die Innenfläche der Spule wird mit einem Befestigungs- oder Klebmaterial, wie Kunstharz oder Schellack, belegt, worauf die eine Kante eines Stoffstreifens 30 aus geölter Seide o. dgl. mit der Spule verbunden wird. Die Spule wird wieder auf einen Dorn gebracht, dessen Durchmesser um die Stärke der Seide kleiner als der zuerst benutzte Dorn ist, worauf die Spule auf 150⁰ C erhitzt wird, um das Befestigungsmaterial vollständig zu trocknen. iao Darauf wird die entgegengesetzte Kante des Seidenstreifens mit der Membran verbunden,

in der Nähe des Randes, des versteiften Teiles 17, und die Enden 35 und 36 des Bandleiters werden isoliert und in den Falzen der Riffelungen des biegsamen Teiles 18 der Membran mittels Schellack befestigt. Die gesamte Einrichtung wird darauf nochmals auf 150⁰ erhitzt, worauf sie fertig ist und in einen Empfänger eingesetzt werden kann.
Die Spule liegt in der Mitte zwischen den ringförmigen Polstücken 12 und 13, welche durch einen Zwischenraum von etwa 0,090 cm getrennt sind, und die Enden des Bandleiters sind mit den Schrauben 31 und 32 verbunden, welche elektrisch mit den Klemmen 33 bzw. 34 in Verbindung stehen. Da die Breite der Spule und des Stoffes etwa 0,043 ^cm beträgt, verbleibt zwischen jedem Polstück und der Spule ein Spielraum von nur etwa 0,024 ^cm· Durch die Verwendung des flachen Leiters und der sehr dünnen Schichten von Isolations- und Versteifungsmaterial hat man in dieser Weise eine kompakte steife Spule erhalten, die die gewünschte Anzahl Windungen aufweist.

as Die kombinierten mechanischen und elektrischen Verluste in der Spule werden auf ein Mindestmaß herabgesetzt, indem ein Material verwendet wird, bei welchem das Produkt von Widerstand und Gewicht einen niedrigen Wert hat. Gute Ergebnisse wurden durch die Verwendung von Aluminium erzielt, für welches Material das Produkt von Widerstand in Mikrohm je Zentimeter und Masse in Gramm annähernd 8,0 beträgt. Weil Verunreinigungen vorhanden sind, kann dieser Wert auch etwas höher liegen, darf aber in keinem Falle 9,0 übersteigen. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, ist es ferner notwendig, eine Membran zu benutzen, deren schwingender Teil so groß ist, daß eine verhältnismäßig große Volumenverschiebung stattfindet, wenn die Membran schwingt. Um eine Membran zu erhalten, deren versteifter Teil genügend starr ist, ist es ebenfalls notwendig. Material von einer gewissen Mindeststärke zu verwenden. Man hat gute Ergebnisse mit einer Aluminiummembran erzielt, die eine Stärke von 0,005 cm hatte und bei der der starre Teil einen Durchmesser von etwa 5,0 cm besaß. Die kleinen und im wesentlichen gleich wirksamen Massen der Spule und der Membran ergeben einen maximalen mechanischen Wirkungsgrad, während der kleine Zwischenraum zwischen den PoI-stücken des Magnets und der kompakten Spule, welche diesen Zwischenraum fast vollständig ausfüllt, einen maximalen elektrischen Wirkungsgrad sichern.

Wenn ein Trichter benutzt wird, der keine inneren Verluste hat, kann man mit einem Apparat gemäß der Erfindung· einen Wirkungsgrad erzielen, der von der Stelle, wo die elektrische Kraft aufgedrückt wird, bis zu dem akustischen Abgabepunkt etwa 30 °/₀ beträgt. Dies ist ein bedeutend höherer Wirkungsgrad, als er bis jetzt erreicht werden konnte. Wenn ein Trichter von ausreichender Länge und mit einer ausreichend großen Mündung benutzt wird, ist der Wirkungsgrad der Vorrichtung über einen Frequenzbereich von 80 bis über 5000 Perioden im wesentlichen gleichmäßig.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrodynamisches Schallgerät mit zylindrischer Tauchspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus einer einzigen Lage bandförmiger, hochkant gewickelter Leiter besteht, deren flache Seiten parallel zueinander und quer zur Zylinderachse liegen. *

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Spule auf einen röhrenförmigen, mit der Membran verbundenen Teil gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der röhrenförmige Teil aus einem imprägnierten Stoff besteht und daß das Isolationsmaterial für den Leiter auch dazu dient, die Spulenwindungen auf dem röhrenförmigen Teil festzuhalten.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei welcher ein biegsamer, äußerer Teil der Membran einen steifen, mittleren Teil umgibt, mit diesem zusammen aus einem Stück geformt ist und zusammen mit diesem ein einheitliches Ganzes bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule in der Nähe des Umfanges des steifen Mittelteiles der Membran mit dieser verbunden ist.

4. Verfahren zur Herstellung der Tauchspule für elektrodynamische Schallgeräte nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter mit einem Isolationsmaterial überzogen und darauf hochkant auf einen zusammenlegbaren Dorn gewickelt, durch Erwärmung getrocknet und nach Entfernung des Dornes mit der Membran verbunden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen