DE599805C - Elektrodynamischer Trichterlautsprecher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrodynamischen Trichterlautsprecher, der sich durch eine außerordentlich gute Wiedergabe, selbst der höchsten und tiefsten Frequenzen, bei gutem Wirkungsgrad auszeichnet.

Für eine einwandfreie Wiedergabe und für einen guten Wirkungsgrad ist es erforderlich, das schwingende System so leicht wie möglich zu gestalten, sowie die Feldstärke im Luftspalt auf den größtmöglichen Wert zu steigern. Die Leichtigkeit der Membran darf jedoch nicht so weit getrieben werden, daß ihre Steifheit darunter leidet, sie muß vielmehr bis zu den höchsten Frequenzen — im allgemeinen bis zu 6000 Hz — als starres Ganzes schwingen, was nur bei großer Steifheit der Membran möglich ist.

Bei den bekannten kreis-, kalotten- oder kegelförmigen Membranen muß die Erhöhung der Steifheit mit einer Vergrößerung der Masse bezahlt werden. Dieser Umstand aber beeinträchtigt seinereits die Wiedergabe, insbesondere der hohen Frequenzen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugründe, daß eine Verbesserung der elektrodynamischen Lautsprecher nur durch Abweichen von der üblichen kreisförmigen Membran mit kreisförmiger Spule erzielt werden kann. Es wird daher gemäß der Erfindung eine eckige, vorzugsweise rechteckige Membran in Verbindung mit einer viereckigen Spule verwendet, und zwar hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Membran und die Spule in Form eines länglichen Rechtecks herzustellen und die Antriebsspule am Rand der Membran anzuordnen, so daß ein kastenförmiges Gebilde entsteht, dessen Boden von der Membran gebildet wird, und dessen Wände die Spulenseiten darstellen. Diese Ausführungsform bringt wesentliche technische Vorteile mit sich.

Bei der vorzugsweise länglichrechteckigen Membran gemäß der Erfindung treten nämlich zwei Eigenschwingungen auf, eine Längseigenschwingung und eine Quereigenschwingung. Die Längseigenschwingung macht sich infolge des gleichphasigen Antriebs der Membran nicht störend bemerkbar, so daß die Membran beliebig lang gestaltet werden kann. Die Belastbarkeit kann hierdurch ebenfalls beliebig gesteigert werden, im Gegensatz zu der bei den bekannten Membranen auftretenden Erscheinung, daß die Vergrößerung der Fläche eine Herabsetzung der Eigenschwingung bewirkt, durch die die Wiedergabe infolge der auftretenden Resonanzspitze wesentlich beeinträchtigt wird. Die Breite der Membran kann ohne Schwierigkeit so bemessen werden, daß die Querschwingung, zweckmäßig durch in an sich bekannter Weise auf der Membran angebrachte Versteifungsrippen und -wellen, sehr hoch, bis nahezu an die Grenze des vorzugsweise wiederzugebenden Frequenzbereiches gelegt werden kann. Das Gewicht der Membran kann auf diese Weise 6g sehr viel geringer gehalten werden als das einer Kreismembran gleicher akustischer Eigenschaften. Es konnten gemäß der Erfindung Systeme entwickelt werden, die bei einer Öuereigenschwingung von ungefähr 6000 Hz, also einer Membran hoher Steifheit, ein Eigengewicht des schwingenden

Systems (Membran und Leiter) von unter 0,08 g pro Quadratzentimeter der akustisch wirksamen Fläche aufweisen. ZurVerbesserung des Wirkungsgrades ist weiterhin eine Drucktransformation mindestens im Verhältnis von ι : 10 vorgesehen, um das Membrangewicht besser an die in Schwingung zu versetzende Luftmasse anzupassen. Das Auftreten von Partialschwingungen in Längsrichtung der Membran wird durch den Randantrieb vermieden. Die antreibende Kraft greift in der Nähe der Halterung der Membran an, so daß die Länge des Hebelarmes zwischen Antriebskraft und Halterung unerheblich ist; die Membran kann als Ganzes mit den Bewegungen der Spule mitgehen.

Außer diesen akustischen Vorzügen weist der neue Lautsprecher auch hinsichtlich der Fabrikation wesentliche Vorteile auf. Zum Aufbau des Magnetsystems können einfache, gerade abgeschliffene Magnetstücke verwendet werden, bzw. es kann auch das Magnetsystem aus einem im Querschnitt lj-förmigen Stück gebildet sein, in dessen Mitte der vorzugsweise rechteckiglängliche Mittelpol befestigt ist; auf die Seitenschenkel werden vorteilhaft Polplatten aufgesetzt, die gegebenenfalls mittels Schrauben und Schlitzlöcher mit den Seitenschenkeln verbunden werden, um eine Einstellung des Luftspaltes zwischen Polplatte und Mittelpol zu ermöglichen. Die Form des langgestreckten Rechtecks für den Mittelpol hat u. a. noch den Vorteil, die dynamisch unwirksamen Querseiten der der Form des Mittelpols entsprechenden Schwingspule sehr kurz — bezogen auf die Gesamtleiterlänge — halten zu können. Die vorgeschlagene Form des Magnetsystems unterscheidet sich auch vorteilhaft von anderen gebräuchlichen Ausführungen, denn die bekannten Topfmagnete der üblichen elektrodynamischen Lautsprecher mit kreisförmiger Schwingspule besitzen eine sehr große Streuung, so daß bei der zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades erwünschten hohen Feldstärke die Ausnutzung des gesamten hervorgebrachten magnetischen Flusses stark herabgesetzt wird. Außerdem kann die durch den Erregerstrom der Feldspule hervorgerufene Joulesche Wärme infolge des Einbaues der Spule in den Topfmagneten nicht gut abgeführt werden, so daß die Stromdichte in der Erregerspule und damit die wirksamen Amperewindungszahlen nur einen geringen Wert annehmen können.

Wie bereits erwähnt, wird die Membran mit Querversteifungsrippen versehen, um die Quereigenschwingung möglichst hoch legen zu können. Wenn diese Membran in den Trichtermund eingesetzt wird, so wird durch die Zwischenräume zwischen den Versteifungsrippen der Kompressionsraum unnötig vergrößert, und der Wirkungsgrad der Gesamtanordnung herabgesetzt. Es wird daher gemäß weiterer Erfindung zwar eine Mem- ■ bran mit Versteifungsrippen gewählt, aber die akustisch wirksame Fläche durch Planierung der Oberfläche der Membran mittels einer Seiden-, Papier-, dünnen Metall- oder sonst irgendeiner Schicht geebnet, so daß der Kompressionsraum genau voraus berechnet und auf den technisch günstigsten Wert gebracht werden kann. Die Schicht ist zweckmäßig etwas breiter als die Membran breit ist, so daß an den Seiten Lappen überstehen, die an den Außenpolen befestigt werden können; die Planierungsschicht dient auf diese Weise gleichzeitig zur Halterung der Membran.

Die Drucktransformation bringt es mit sich, daß infolge des gleichphasigen Antriebs der gesamten Membran wegen der längeren Wege vom Membranende bis zum Trichtermund als von Membranmitte bis zum Trichtermund Interferenzerscheinungen auftreten können, die eine starke Verminderung gewisser Frequenzgebiete herbeiführen können. Dies wird dadurch vermieden, daß der Kompressionsraum nicht direkt an den Trichtermund anschließt, sondern mit diesem durch Kanäle bzw, Schlitze so in Verbindung gebracht wird, daß die am Trichtermund ankommenden, von der Membran ausgestrahlten Schallwellen im wesentlichen gleichphasig sind.

Das zwischen der Membran und dem Mittelpol befindliche Luftpolster muß an den Seiten oder durch den Mittelpol hindurch mit der Außenluft kommunizieren können, da sonst eine zusätzliche Dämpfung auftritt. Dies wird gemäß weiterer Erfindung dadurch erreicht, daß der die Sprechströme führende Leiter nicht dicht an die Membran herangeführt ist, sondern daß ein kleiner Luftspalt zwischen Membranschmalse'iten und Spulenseiten vorhanden ist. Der Leiter wird an den Längsseiten der Membran an mit der Membran verbundenen, gleichzeitig zur Versteifung dienenden Hochkantstreifen aus Hartpapier o. dgl. befestigt. no

Das vorteilhaft aus einem Stück hergestellte langgestreckte System 1 trägt die Außenpolplatten 2 sowie die Mittelpolplatte 3. Die innen angeordnete Feldspule 4 kann an ihren Querseiten die erzeugte Wärme bequem abführen, da diese mit der offenen Luft in Verbindung steht, im Gegensatz zu den üblichen Ausführungsformen der elektrodynamischen Lautsprecher, bei denen die Magnetspule im Topf sitzt. Die Wärmeabfuhr wird außerdem erleichtert durch in die Feldspule eingelegte Bleche 5 aus gut wärmeleitendem

Material. Die Fig. 2 zeigt die in der Fig. ι nicht dargestellte Schwingspule 6 mit der Membran 7. Die mit Versteifungsriffeln versehene Membran 7 ist mit einem Seidenstreifen 8 überklebt, der etwas breiter als die Membran und an den Außenpolen 2 (Fig. 1) befestigt ist. Die Schwingspule 6, deren praktisch einfachste Form eine Spule mit einer einzigen Windung ist, ist an einem Hartpapierstreifen 9 angeklebt, der seinerseits mit der Membran 7 starr verbunden ist. Die verhältnismäßig große Oberfläche, die durch die Riffelung bedingt ist, sichert die starre Befestigung des Leiters, die durch Ankleben erfolgt, an der Membran.

In Fig. 3 ist die Membran und das System ohne Planierungsschicht 8 im Schnitt dargestellt. Es sind deutlich die Hartpapierstreifen 9, der herumgepreßte Leiter 10, der der Schwingspule in Fig. 2 entspricht, sowie die Riffelung der Membran, die einer T~Versteifung gleichkommt, zu erkennen.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des neuen Lautsprechers im Schnitt, die hinsichtlieh der Membranbefestigung von der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 abweicht. Das U -Magnetsystem 11 mit dem Mittelpol 12 und den Außenpolplatten 13 umschließt die Erregerspule 14. In den Luftspalt zwisehen Mittelpol 12 und Polplatten 13 taucht die die Sprechströme führende Spule 6. Die einwindige Spule 6 besteht aus einem Leiter 15, der um die Hartpapierstreifen 16 herumgepreßt ist. Die Hartpapierstreifen 16 sind an die Längsseiten der Membran 17 geklebt. Die Membran 17 ihrerseits ist an ein Stück Seide 18, die Seide selbst über einen Rahmen 19 geklebt. Der Rahmen 19 ist mit dem schwingenden System zusammen auf diese Weise leicht einzusetzen. Die Zentrierung der Schwingspule im Luftspalt bereitet keine Schwierigkeiten. Wenn die im Flansch angebrachten Löcher mit den in den Polplatten befindlichen Löchern gleichachsig liegen, kann

+5 die Spule sich im Luftspalt frei bewegen. Zwischen Rahmen 19, der an die Außenpolplatten 13 angeschraubt wird, und den Flansch 20 ist ein Distanzrahmen 21 aus Hartpapier oder Blech gelegt. Der Drucktransformationsraum 22 läßt sich auf diese Weise sehr genau einstellen. Der Flansch 20 steht über die ungleich langen Röhren 23 mit dem Ansatzstück 24, an das der Trichtermund anschließt, in Verbindung.

Claims (17)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrodynamischer Trichterlautsprecher, dessen Membran keine ausgeprägten Resonanzlagen im Nutzfrequenzbereich besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichrechteckig ausgebildete Membran über den ganzen Verlauf ihrer Längsseiten mit den Antriebselementen verbunden ist, so daß infolge des gleichphasigen Antriebs eine störende Längsschwingung nicht auftreten kann, und daß die Querschwingung durch entsprechende Wahl der Abmessungen der Membran (Masse, Steifigkeit und Breite) in das Gebiet oberhalb des Nutzfrequenzbereiches gelegt ist.
2. 2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingende System ein kastenähnliches Gebilde ist, dessen Boden die Membran und dessen Wände die Spulenseiten der Spule darstellen.
3. 3. Lautsprecher nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran senkrecht zur Richtung der wirksamen Spulenseiten durch Querrippen versteift ist.
4. 4. Lautsprecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen durch Riffelung der Membran gebildet werden und daß die einzelnen Riffeln einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
5. 5. Lautsprecher nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Rippen, daß deren Eigenschwingung etwa bei 6000 Hz liegt.
6. 6. Lautsprecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran an den senkrecht zur Richtung der Riffeln befindlichen Seiten mit je einem Streifen aus Hartpapier versehen ist, um den der die Sprachströme führende Leiter herumgepreßt ist.
7. 7. Lautsprecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter bzw. der Leiterträger unmittelbar mit der Querschnittsfläche der Verstärkungsrippen verbunden ist.
8. 8. Lautsprecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen so breit und der Leiter so schmal ist, daß an den Schmalseiten der Membran zwischen der Spule und der Membran ein Zwischenraum gebildet ist, durch den die zwischen Membran und Mittelpol befindliche Luftmasse mit der Außenluft kommunizieren kann.
9. 9. Lautsprecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran mit einer dünnen Schicht (z. B. aus Seide, Papier oder dünnem Metall) überdeckt ist, so daß die Oberfläche geglättet ist.
10. 10. Lautsprecher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenungsschicht an den Seiten der Membran übersteht und zur Befestigung der Membran an den Außenpolen dient.
11. 11. Lautsprecher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem aus gerade abgeschliffenen länglichrechteckigen Elementen aufgebaut ist.
12. 12. Lautsprecher nach Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem aus einem im Querschnitt U~förmigen Stück gebildet ist, in dessen Mitte der vorzugsweise rechteckiglängliche Mittelpol befestigt ist, und daß auf die einzelnen Polschenkel (z. B. mittels Schrauben und Schlitzlöcher) einstellbare Polplatten aufgesetzt sind.
13. 13. Lautsprecher nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Magnetsystems und eine derartige Anordnung der Erregerspule, daß zwei Spulenseiten der Außenluft ausgesetzt sind, zum Zwecke, die erzeugte Joulesche Wärme abzuführen.
14. 14. Lautsprecher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die Spule gut wärmeleitende Bleche eingelegt sind, die an den der Außenluft zugänglichen Seiten der Spule aus der Spule herausragen.
15. 15. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran auf einen Kompressionsraum wirkt, der durch Kanäle oder Schlitze mit dem Trichtermund in Verbindung steht.
16. 16. Lautsprecher nach Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die das schwingende System tragende Seidenschicht auf einen Rahmen geklebt ist, der mit den Außenpolplatten durch Schrauben verbunden ist.
17. 17. Lautsprecher nach Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen unter Zwischenlegung von Abstandsstücken mit einem Flansch verschraubt ist, der die zum Trichtermund führenden Röhren aufweist, deren öffnungen einerseits verschiedenen Punkten der Membran gegenüberstehen, andererseits zu einer gemeinsamen öffnung am Trichtermund führen und deren mittlere Längen einander gleich sind.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen