DE602715C - Elektromagnetischer Tonabnehmer - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
14. SEPTEMBER 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 602715 KLASSE 42 g GRUPPE 5 oi

Neufeldt & Kuhnke G. m. b. H. in Kiel*)

Elektromagnetischer Tonabnehmer

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. April 1930 ab

ist in Anspruch genommen.

Zur Umsetzung der Schallplattenschrift in Wechselströme bedient man sich im allgemeinen elektromagnetischer Tonabnehmer. Bei ihnen wird die Bewegung der Nadel auf einen mit ihr starr verbundenen Anker übertragen, dessen Änderungen in den ihn durchsetzenden magnetischen Kraftflüssen eines Dauermagneten mittels einer oder mehrerer Induktionsspulen in Wechselspannungen umgesetzt werden. Hierbei trifft man immer noch auf grundsätzliche Unvollkommenheiten, welche die Güte der Wiedergabe beeinträchtigen und zur Folge haben, daß die feine Plattenschrift, insbesondere die Aufzeichnung von Schwingungen über 3000 Hertz, nach kurzer Zeit angegriffen wird. Die Lebensdauer der Platten ist infolgedessen !hierdurch stark begrenzt.
Diese Mängel mögen an einer der gebräuchliehen Bauarten, wie sie Abb. 1 schematisch zeigt, im folgenden näher erläutert werden. Der zwischen den Polschuhen eines Hufeisenmagneten angeordnete Anker ist mittels eines Vierkants in entsprechend gestaltete Ausschnitte der Polschuhe a' und b unter Zwischenschaltung einer Gummilage g gelagert. Der Vierkant bildet gewissermaßen die Achse des Ankers, an dem unten in bekannter Weise die Abtastnadel fest eingesetzt ist. Das obere Ende des Ankers liegt in der Ruhelage in gleichen Luftabständen d und d' frei zwischen den Polschuhen α und b'. Bei seitlichen Ausweichungen der Nadelspitze, wie die Pfeile" in Abb. ι andeuten, führt das obere Ende des Ankers im Verhältnis zu seinen beiden Hebelarmen entsprechende Schwingungen aus. Dadurch werden die Luftspalte d und d' wechselseitig verändert, wodurch der magnetische Kraftfluß des U-Magneten abwechselnd von α λ nach b und von a' nach b' in der Schwingbewegung des Ankers entsprechender Stärke pendelt. Diese Feldpendelungen setzt die Wicklung W in Spannungen um. Damit der Anker nicht in eine Endlage kippt und an dem .-■>_ betreffenden Polschuh klebenbleibt, muß die Einspannung des Vierkants in der Gummizwischenlage g ziemlich fest gemacht werden. Dadurch wird aber die Nadel mit der Masse des Magnetsystems ziemlich fest gekoppelt. Dies hat zur Folge, daf* bei tiefen Frequenzen das ganze System! in einem bestimmten Maßmitschwingt. Dies hat weiter zur Folge, daß

*) Von dem Patent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Julius Hagemann in Kiel.

die Masse ihrerseits auf die Nadel und somit auf die Rille erhebliche Massenkräfte ausübt, durch die die Plattenschrift sehr bald angegriffen wird. Bei hohen Frequenzen, etwa bei 3000 bis 4000 Hertz, hat sich andererseits gezeigt, daß der Ankervierkant sich nicht mehr um seine gedachte Achse dreht, sondern daß sich seine Drehachse je nach der Frequenz verlagert. Die Nadelbewegungen werden daher nicht bei allen Frequenzen in gleichem Maße auf das zwischen den Luftspalten d und d' schwingende Ankerende übertragen, so daß die Wiedergabe verzerrt wird.

Um über diese Verzerrungen sich eine Vorstellung machen zu können, sei auf Abb. 2 Bezug genommen. Die ausgezogene, schwach zickzackförmige Linie veranschaulicht die Bewegung der Nadel auf der Schallplatte. Da die Abhängigkeit der Spannung in der Spule W (Abb. 1) von den Luftspalten d und d' quadratisch ist, so erhält die Spannungskurve etwa die durch die strichpunktierte Linie angedeutete Form. Wie man sieht, besteht schon an sich zwischen diesen beiden Kurven keine Übereinstimmung. Der Unterschied wird aber ganz erheblich vergrößert durch die vorher geschilderte Bewegung des Ankers infolge seiner nachteiligen Einspannung.

Es gibt andererseits Magnetsysteme, bei denen der Anker zwischen den Polschuhen des permanenten Magneten eine Parallelbewegung ausführt, so daß die Luftspalte konstant bleiben. Diese Magnetsysteme zeigen aber auch den vorher geschilderten Mangel der starken Kopplung des Ankers mit dem Magnetsystem. Bei einem als Tonerzeuger gebauten System ist der Anker auf seiner einen Seite an einer eingespannten, den Schallstrahler bildenden Membran befestigt, während er auf seiner anderen Seite in einer Geradführung gelagert ist. Bei einer anderen bekannten Bauart des Magnetsystems als Tonabnehmer sitzt der Anker an dem Ende des langen Armes eines zweiarmigen Schwinghebels, dessen kurzer, den Nadelhalter tragender Arm an einer außen am Gehäuse des Magnetsystems angebrachten Blattfeder befestigt ist, die bei der durch die kreisende Schallplatte bewirkten Schwingbewegung des Hebels auf Torsion beansprucht wird. Bei diesen beiden Magnetsystemen hat der Anker somit bei seiner Schwingbewegung starke mechanische Gegenkräfte zu überwinden, wodurch die Lebens-. 55 dauer der Schallplatte beeinträchtigt wird. Bei einem Tonabnehmer jüngerer Bauart ist der Anker um eine zwischen den Polen eines permanenten U-Magneten liegende, durch den Schwerpunkt des Ankers gehende Achse drehbar. Der Anker ist in der bei Magnetinduktoren bekannten Bauart in Doppel-T-Form ausgebildet und schwingt unter konstantem Luftspalt zwischen zylindrischen Polflächen eines permanenten Hufeisenmagneten. Er trägt auf seinem in der Ruhelage in Richtung der Magnetschenkel liegenden Steg die Sprechstromwicklungen. Bei dieser Bauart hat der Anker das Bestreben, sich senkrecht zu seiner Ruhelage einzustellen, sobald er aus dieser auch nur um ein geringes herausgebracht ist. Der Kraftlinienfluß nähert sich dabei seinem maximalen Wert. Dieser Neigung des Ankers, sich senkrecht zu seiner Ruhelage einzustellen, ist durch Vergrößerung der mechanischen Rückstellkraft Rechnung zu tragen, die im Hinblick auf nichtlineare Verzerrungen unerwünscht ist.

Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Nachteile "der vorerwähnten bekannten Schwingungswandler zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einem elektromagnetischen Tonabnehmer, bei dem der Anker zwischen einander geradlinig gegenüberliegenden Polflächen unter Bildung von vier völlig gleichbleibenden Luftspalten um eine zwischen den Polschuhen liegende, durch den Schwerpunkt des Ankers gehende Achse drehbar ist, der Anker gegenüber den ihm zugekehrten Polschuhflächen derart gestaltet ist, daß die beiden, den Anker parallel durchsetzenden Kraftflüsse durch die den Ablenkungen der Schallplattennadel entsprechenden Schwingbewegungen des Ankers nicht in ihrer Richtung, sondern allein in ihrer Stärke wechselweise derart verändert werden, daß ihre Summe konstant bleibt. Magnetische Kräfte, die den Anker aus seiner Ruhelage zu verdrängen suchen, treten nicht auf. Die Stellung des Ankers wird vielmehr innerhalb seines Arbeitsbereiches von dem Magneten nicht beeinflußt. Es ist also nur · eine ganz schwache Rückstellkraft nötig, die im wesentlichen von den mechanischen Daten des Ankers abhängig ist.

Der Drehanker kann aus zwei magnetisch voneinander getrennten Teilen bestehen, über die die beiden parallelen Kraftflüsse vollkommen getrennt voneinander in dem der Drehrichtung und Größe der Drehbewegung des Ankers entsprechenden Grade geschlossen werden. Ferner kann der U-förmige Dauermagnet aus zwei mit ihren gleichen Polen aneinandergesetzten rechtwinkligen Einzelmagneten bestehen, die durch die den Drehanker zwischen sich einschließenden gabelförmig geschlitzten Polschuhe zusammengehalten werden. Bei dieser Ausbildung des Magnetsystems kann der Anker würfel- oder quaderförmig derart gestaltet sein und unter Innehaltung konstanter Luftspalte in entsprechende Aussparungen der Polschuhe eingreifen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes zeigt Abb. 3. Zwischen den an den Innenflächen der Schenkel eines U-Magneten einander gegenüberliegend befestigten Polschuhen, die in an sich bekannter Weise aus zwei ebenfalls U-förmigenEisenstückenI, Γ und //, ΙΓ bestehen, ist der Anker von zylindrischer Form um seine Mittelachse drehbar angeordnet. Dieser Anker besteht aus zwei formgleichen Teilend und C, die durch ein Mittelstück aus nicht magnetischem Material B miteinander verbunden sind. In dem Mittelstück liegt die Drehachse des Ankers. Die Zylinderflächen der beiden Ankerhälften A und C stehen den ebenfalls zylindrisch gestalteten Flächen der Polschuhe derart versetzt gegenüber, daß in der senkrechten Mittellage der Nadel sich gleiche Übergangsflächen α und b' bzw. a' und b für die beiden magnetischen Kraftflüsse gegenüberstehen. Bewegt sich aber die Nadel beispielsweise nach rechts, so werden die Flächen α und b kleiner, a' und b' dagegen größer. Der Gesamtfluß des permanenten (J-Magneten, der in der Mittellage der Nadel in zwei gleichen Strömen Φ_ί und Φ₂ seinen Weg über II, A, I und //', C, Γ nimmt, wird durch die seitlichen Auslenkungen der Nadel so verändert, daß z. B. bei Ablenkung der Nadel nach links der Fluß Φ_χ größer, bei Ablenkung der Nadel nach rechts der Fluß Φ₂ größer wird. Beide Flüsse pendeln also um ihren Mittelwert im Verhältnis der Amplituden der Nadelschwingungen. Dadurch ist erreicht, daß der Gesamtfluß Φ_ί + Φ₂ unverändert bleibt. Die Änderungen des Flusses Φ_χ werden in den Wicklungen 1, 2 und 3, 4 in Spannung umgesetzt. Diese Wicklungen können parallel oder in Reihe geschaltet werden.
Wie man aus der Abb. 3 ersieht, haben bereits kleine Bewegungen große Veränderungen der beiden magnetischen Übergangswiderstände //, A, I und ΙΓ, C, Γ zur Folge, so daß in den Wicklungen genügend große Spannungsänderungen erzeugt werden.

Eine andere Ausführungsform gibt Abb. 4 an. Der Anker besteht wieder aus zwei Eisenstücken A und C, die vorzugsweise durch ein nicht magnetisches Zwischenstücks voneinander getrennt sind. Das letzte dient zur Aufnahme der seitlichen Lagerzapfen und der Abtastnadel. Die Polschuhe I, Γ und II, ΙΓ umfassen den Anker gabelförmig. Es entstehen dadurch wieder magnetische Übergangsflächen a, a' und b, V auf beiden Polschuhseiten. Diese Flächen sind schraffiert angedeutet. Der permanente Magnetismus wird erzeugt durch zwei rechtwinklig gebogene Magnete, die mit ihren Nordpolen N und N' aneinandergesetzt sind, so daß dadurch ein U gebildet wird. Die Verbindung dieser beiden Magnete wird einerseits an der Stoßstelle ihrer Pole N und N' durch den Polschuh I, Γ und andererseits durch Aufsetzen des Polschuhs II, II' auf die Stirnflächen der beiden Südpole S und S' hergestellt. Die Erregerwicklungen können auf den Polschuhschenkeln I, Γ angeordnet sein. Die Summe der beiden Magnetflüsse Φ_χ und Φ_% bleibt ebenfalls konstant, während die Teilflüsse durch die Nadelbewegung und die damit verursachten Veränderungen der Übergangsflächen a, b und a', V sich ändern und in den Erregerwicklungen die gewünschten Wechselspannungen erzeugen.

Aus der Ausbildung des Tonabnehmers ergibt sich, daß die Empfindlichkeit bei kleinen Übergangsflächen für die magnetischen Kraftflüsse höher ist als bei großen. Diesem Umstand kann durch entsprechende Bemessung der Ubergangsflächen Rechnung getragen werden, jedoch ist darauf zu achten, daß die Luftspalte bei den Ankerschwingungen völlig gleichbleiben. Eine hohe Empfindlichkeit ist. wichtig im Hinblick auf die voraussiehtliehe Entwicklung der Schallplattentechnik, die dahin geht, die Spieldauer der Platten durch Verkleinerung des Rillenabstandes und der Plattenschrift heraufzusetzen.

Die Anordnung der Erregerwicklungen um die Polschuhschenkel ist für den Aufbau von Vorteil und hat außerdem den Vorzug, daß mit größeren Wickelräumen gerechnet werden kann.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Elektromagnetischer Tonabnehmer, bei dem der mit einer Einrichtung zur Einspannung der Sehallplattennadel versehene Anker zwischen zwei einander geradlinig gegenüberliegenden Polschuhen unter Bildung von vier völlig gleichbleibenden Luftspalten um eine zwischen den Polschuhen liegende, durch den Schwerpunkt des Ankers gehende Achse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker gegenüber den ihm zugekehrten Polschuhflächen derart gestaltet ist, daß die beiden in den Polschuhen und dem Anker verlaufenden parallelen Kraftflüsse durch die den Ablenkungen der Sehallplattennadel entsprechenden Schwingbewegungen des Ankers nicht in ihrer Richtung, sondern allein in ihrer Stärke wechselweise derart verändert werden, daß ihre Summe konstant bleibt.
2. 2. Tonabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehanker aus zwei magnetisch voneinander getrennten Teilen (A, C) besteht, über" die die iao beiden parallelen Kraftflüsse (^₁, Φ₂) vollkommen getrennt voneinander in dem

   der Drehrichtung und Größe der Drehbewegung des Ankers entsprechenden Grade geschlossen werden.
3. 3. Tonabnehmer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der U-förmige Dauermagnet aus zwei mit ihren gleichen Polen aneinandergesetzten rechtwinkligen Einzelmagneten besteht (Abb. 4), die durch die den Drehanker zwischen sich einschließenden gabelförmig geschlitzten Polschuhe zusammengehalten werden.
4. 4. Tonabnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker würfel- oder quaderförmig gestaltet ist und unter Innehaltung konstanter Luftspalte in Aussparungen der Polschuhe eingreift.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen