DE69430776T2

DE69430776T2 - Lautsprecherapparat

Info

Publication number: DE69430776T2
Application number: DE1994630776
Authority: DE
Inventors: Keiji Ishikawa; Kiyoshi Yamagishi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2014-04-28
Also published as: DE69430776D1; EP0624049A2; EP0624049A3; EP0624049B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lautsprecher-Vorrichtung für die Verwendung in verschiedenen Audio-Geräten, und insbesondere auf eine dünne, kompakte und sehr leistungsfähige Lautsprecher-Vorrichtung.

2. Beschreibung des technologischen Hintergrunds

In den zurückliegenden Jahren gab es aufgrund der breitgefächerten Verwendungen von Lautsprechern und den verschiedenen Bedingungen, unter welchen Lautsprecher verwendet werden, einen steigenden Bedarf nach einer dünnen Lautsprecher-Vorrichtung (einfach hiernach als ein Lautsprecher bezeichnet), welche zur Wiedergabe von Klang mit hoher Qualität in der Lage ist.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer beispielhaften Konfiguration für einen herkömmlichen Lautsprecher. Weil der Lautsprecher symmetrisch um die Mittelachse davon ist, ist nur ein halber Teil des Querschnittes in Fig. 1 gezeigt (hiernach als ein halber Querschnitt bezeichnet).
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Magnet-Ring 2 auf einer untertassen-förmigen unteren Platte 1 angeordnet und die untere Platte l hat einen Mittel-Stab bzw. -stange bzw. -Pol 1a. Eine ring-förmige obere Platte 3 ist auf dem Magnet 2 angeordnet. Ein Zwischenraum 4 ist ausgebildet zwischen dem Mittel-Stab bzw. -Pol 1a und der oberen Platte 3. Demzufolge sind die untere Platte 1 und die obere Platte 3 geschichtet und miteinander verbunden, wobei der Magnet 2 dazwischen angeordnet ist, um so eine magnetische Schaltung bzw. Schaltkreis 12 einschließlich des Zwischenraums bzw. der Spalte 4 zu bilden.
Auf der oberen Oberfläche der oberen Platte 3 ist ein schüssel-förmiges Gestell bzw. Rahmen 5 angebracht. Der äußere Umfang einer Membran 8 ist angebracht an dem kreisförmigen Umfangsteil des Gestells 5, wobei eine Kante bzw. ein Rand 7 dazwischen angeordnet ist. Die Kante bzw. der Rand 7 ist befestigt auf dem kreisförmigen Umfangsteil des Gestells 5 mittels einer Dichtung 6. Andererseits ist eine Schwingspule 9 eingefügt in den Zwischenraum 4, ohne außermittig bzw. außerhalb des Mittelpunkts angeordnet zu sein. Die Schwingspule 9 ist mit dem inneren Umfang der Membran 8 verbunden, und wird getragen von dem Gestell 5 durch eine Aufhängung 10, welche dazwischen angeordnet ist, wobei die Aufhängung 10 in der Nähe des Mittelteils der Schwingspule 9 angeordnet ist. Des Weiteren ist eine kuppel-förmige Staubabdeckung 11 angebracht auf der oberen Oberfläche eines Mittelteils der Membran 8, um so zu verhindern, dass Staub in das Innere des Lautsprechers eintritt.
Die Miniaturisierung und Verringerung der Dicke eines herkömmlichen Lautsprechers, wie in Fig. 1 gezeigt, wurden hauptsächlich realisiert durch das Miniaturisieren und Verringern der Dicke eines jeden Komponenten-Elements.
Fig. 2 zeigt einen halben Querschnitt eines beispielhaften herkömmlichen Lautsprechers, bei welchem die Dicke verringert wurde.
Gemäß diesem herkömmlichen Lautsprecher ist ein Magnet-Zylinder 22 auf einer unteren Platte 21 angebracht. Eine Untertassen-förmige obere Platte 23 ist weiter angebracht an dem Magnet 22. Der Umfangsteil 21a der unteren Platte 21 ist so ausgebildet, um der oberen Platte 23 gegenüber zu liegen, wobei ein Zwischenraum bzw. Spalte 24 dazwischen angeordnet ist. Dieser beispielhafte Lautsprecher ist ähnlich zu dem Lautsprecher, welcher in Fig. 1 gezeigt ist, da die untere Platte 21, der Magnet 22, und die obere Platte 23 eine magnetische Schaltung 32 einschließlich des Zwischenraumes 24 bilden.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten beispielhaften Lautsprecher ist ein untertassen-förmiges Gestell 25 angebracht auf der unteren Oberfläche der unteren Platte 21. Der Umfangsteil des Gestells 25 ist so ausgebildet, um eine Dichtung 26 aufzunehmen. Der äußere Umfang einer Membran 28 ist angebracht an dem Umfangsteil des Gestells 25 mittels einer Kante bzw. eines Randes 27, welcher wiederum mit der Dichtung 26 verbunden bzw. daran befestigt ist. Der innere Umfang der Membran 28 ist verbunden mit einer Schwingspule 29. Die Schwingspule 29 ist eingefügt in den Zwischenraum bzw. Spalt 24, welcher ausgebildet ist zwischen der unteren Platte 21 und der oberen Platte 23, ohne vom Mittelpunkt versetzt bzw. verschoben zu sein. Die Membran 28 wird gestützt bzw. getragen durch die Dichtung 26 mit einer Aufhängung 30, welche dazwischen angeordnet ist. Eine Staubabdeckung 31 ist so ausgebildet, um die obere Platte 23 abzudecken.
Der in Fig. 2 gezeigte Lautsprecher hat eine grundlegende Struktur ähnlich zu derjenigen des in Fig. 1 gezeigten Lautsprechers, jedoch hat er eine verringerte Dicke, indem die magnetische Schaltung 32 unter der Membran 28 aufgenommen bzw. angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt einen halben Querschnitt einer beispielhaften Konfiguration eines herkömmlichen Lautsprechers, welcher eine verbesserte Konfiguration hat im Vergleich zu dem in Fig. 1 gezeigten Lautsprecher, um so eine Miniaturisierung und eine hohe Leistungsfähigkeit zu erhalten.
Dieser Lautsprecher enthält ein topf-förmiges Joch 35, welches eine äußere Umfangswand 35a hat, anstelle der oberen und unteren Platten, welche verwendet werden in den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Lautsprechern. Eine innere Umfangswand 35b, welche konzentrisch zu der äußeren Umfangswand 35a angeordnet ist, ist in dem Joch 35 ausgebildet. In der Nähe des inneren oberen Endes der äußeren Umfangswand 35a des Jochs 35 ist ein Magnet-Ring 36 angebracht. Der Magnet 36 kann ein Magnet sein, welcher z. B. zusammengesetzt ist aus Seltenenerdelementen und ist in einer radialen Richtung polarisiert. Eine Schwingspule 9 ist eingefügt in einen Zwischenraum bzw. Spalt 4, welcher ausgebildet ist zwischen dem Magnet 36 und der innern Umfangswand 35b. Das Joch 35, der Magnet 36 und der Zwischenraum 4 bilden eine magnetische Schaltung 37.
Die anderen Komponenten-Elemente des in Fig. 3 gezeigten Lautsprechers, z. B. ein Gestell 5 und eine Membran 8, sind ähnlich zu denjenigen in den in Fig. 1 gezeigten Lautsprechern, und die Beschreibungen davon werden ausgelassen. Diese Komponenten- Elemente sind bezeichnet durch die gleichen Bezugszeichen in Fig. 1.
Gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Lautsprecher wird eine kompakte, leichte und sehr leistungsfähige magnetische Schaltung 37 realisiert unter Verwendung eines Seltenerd- Magneten für den Magneten 36, bei welchem der Seltenerd-Magnet in der radialen Richtung polarisiert ist. Als Ergebnis wird der Lautsprecher miniaturisiert und hat insgesamt eine hohe Leistungsfähigkeit.
Jedoch haben die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten herkömmlichen Lautsprecher die folgenden Probleme bezüglich der Miniaturisierung, Verringerung der Dicke und Verbesserung der Klang-Wiedergabe-Qualität:

(1) Begrenzungen der Miniaturisierung

Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration kann man den Lautsprecher weiter miniaturisieren, indem die Neigung der Membran 8 flacher gemacht wird. Alternativ kann der Lautsprecher auch miniaturisiert werden, indem die jeweiligen Dicken der unteren Platte 1, des Magnets 2 und der oberen Platte 3 verringert werden, um so die Dicke der magnetischen Schaltung 12 als Ganzes zu verringern. Jedoch bringt eine zu flache Neigung der Membran 8 solche Probleme mit sich, wie z. B. die Verschlechterung der oberen Grenze der Wiedergabefrequenz in dem Hochfrequenz-Bereich und ungleichmäßige Frequenz-Kennlinien. Des Weiteren kann die Bewegung der Schwingspule 9 begrenzt werden und/oder die Klang-Wiedergabe-Leistungsfähigkeit kann verschlechtert werden, wenn die Dicke der magnetischen Schaltung 12 verringert wird, wodurch die Qualität der wiedergegebenen Klänge verschlechtert wird.
Andererseits hat gemäß der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration die Membran 28 eine umgekehrte bzw. auf den Kopf gestellte Form, genannt "ein umgekehrter Konus-Typ", verglichen mit üblichen Lautsprechern, wobei die Dicke des Lautsprechers verringert ist. Als Ergebnis wird der Druck des wiedergegebenen Klangs übermäßig diffus bzw. unscharf, was eine Verschlechterung der Klang-Wiedergabe-Leistungsfähigkeit und eine Verschlechterung der Wiedergabe-Kennlinien der Audio-Signale entlang der Mittelachse des Lautsprechers verursacht. Dies begrenzt unweigerlich die Verwendung des Lautsprechers. Zusätzlich wird die Membran 28 weniger stark bzw. fest getragen bzw. gehalten und deshalb ist es wahrscheinlich, dass diese ungesichert wird, was verhindert, dass der Lautsprecher Audio-Signale mit einer großen Energie wiedergibt.

(2) Temperatur-Anhebung

Gemäß den Konfigurationen von herkömmlichen Lautsprechern gibt es eine Neigung dazu, dass die Temperatur der Schwingspule 9 oder 29 allmählich ansteigt, wenn die Eingangssignale mit großer Energie (einfach als große Eingangssignale hiernach bezeichnet) kontinuierlich in den Lautsprecher eingegeben werden.
Insbesondere ist es wahrscheinlich, dass ein Lautsprecher mit hoher Leistungsfähigkeit, wie z. B. in Fig. 3 gezeigt, große Eingangssignale bei der tatsächlichen Verwendung empfängt, so dass sich die Temperatur der Schwingspule 9 noch drastischer erhöht. Die Wärme, welche von dem Temperaturanstieg der Schwingspule 9 erzeugt wird, wird durch das Joch 35 und/oder den Magnet 36 in der magnetischen Schaltung 37 abgeleitet. Jedoch sind das Joch 35 und der Magnet 36 insgesamt miniaturisiert, gemäß der in Fig. 3 gezeigten Konfiguration, so dass eine solche Wärme-Ableitung beschränkt ist. Als Ergebnis kann in extremen Fällen die Schwingspule 9 versagen aufgrund des Anstiegs der Temperatur davon.
Eine Konfiguration, welche die oben erwähnten Probleme lösen kann, wird benötigt, um den Bedarf nach Miniaturisierung, die Verringerung der Größe, und eine hohe Leistungsfähigkeit für den Lautsprecher zur gleichen Zeit zu erfüllen.
Die DE 41 26 121 A1 offenbart einen Lautsprecher mit einem Joch, welches oberhalb einer Membran angeordnet ist und ein Permanent- bzw. Dauer-Magnet ist angeordnet zwischen ring-förmigen Elementen nahe bei einem Mittelelement des Lautsprechers. Der Durchmesser des Permanent-Magneten ist kleiner als der Durchmesser der Schwingspule.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Lautsprechervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Tragelement mit einem zentralen bzw. Mittelpol bzw. Mittelstab; einen Rahmen, wobei der äußere Umfang des Rahmens mit dem Tragelement verbunden ist; ein Joch mit einer topf- ähnlichen (pot-like) Form, wobei das Joch eine äußere Umfangswand und eine innere Umfangswand umfasst, wobei die Wände konzentrisch zueinander ausgebildet sind, wobei das Joch bei dem oberen Ende des Mittelpols angebracht ist, um dem Tragelement gegenüberzuliegen; einen Magnet, welcher an der innenseitigen Oberfläche der äußeren Umfangswand angebracht ist; eine Schwingspule, welche eingefügt ist in einen Zwischenraum bzw. Spalt zwischen dem Magnet und der inneren Umfangswand, wobei die Schwingspule sich entlang der Richtung der Mittelachse des Jochs bewegt durch eine Wechselwirkung zwischen einem magnetischen Feld, ausgebildet von dem Magnet, und einem Strom, welcher durch die Schwingspule fließt; und eine Membran, welche zwischen dem Tragelement und dem Joch so angeordnet ist, um den Mittelpol zu umgeben, wobei der Innenumfang der Membran mit der Schwingspule verbunden ist, der Außenumfang der Membran mit dem Außenumfang des Gestells verbunden ist, die Membran sich in Abhängigkeit von einer Bewegung der Schwingspule bewegt.
Bei einer Ausführungsform ist eine Projektionsfläche des Jochs auf die Membran die Hälfte oder weniger der effektiven Fläche der Membran, vorzugsweise wirkt das Joch als ein Entzerrer (Equalizer) und hat eine Form und eine Größe, welche ausreichend ist zum Erhalten eines geeigneten Entzerr-Effekts.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Magnet ein Magnet-Ring, welcher in einer radialen Richtung polarisiert ist. Vorzugsweise ist der Magnet ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Samarium-Kobalt Magnet, einem Cer-Kobalt Magnet und einem Neodym Magnet.
Bei einer weiteren anderen Ausführungsform weist die Lautsprechervorrichtung weiter eine Vorrichtung zum Ableiten bzw. Verteilen von Wärme auf zum Verteilen bzw. Ableiten einer Wärme, welche in der Schwingspule und dem Joch erzeugt wurde. Die Vorrichtung zum Ableiten von Wärme kann ein wärmeableitendes Element sein, welches eine Mehrzahl von wärmeableitenden Lamellen bzw. Rippen hat. Alternativ ist die wärmeableitende Vorrichtung eine Mehrzahl von wärmeableitenden Rippen, welche als Teil des Jochs ausgebildet sind.
Bei einer Ausführungsform ist die wärmeableitende Vorrichtung ein wärmeableitendes Element, welches eine Mehrzahl von wärmeableitenden Rippen hat. Alternativ kann die wärmeableitende Vorrichtung eine Mehrzahl von wärmeableitenden Rippen sein, welche als Teil des Jochs ausgebildet sind.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Magnet ein Magnet-Ring, welcher in einer radialen Richtung polarisiert ist. Vorzugsweise ist der Magnet ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Samarium-Kobalt Magnet, einem Cer-Kobalt Magnet und einem Neodym Magnet.
Demzufolge ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung die Vorteile von (1) Schaffen einer kompakten, dünnen und sehr leistungsfähigen Lautsprecher-Vorrichtung, welche in der Lage ist ein Audio-Signal mit hoher Qualität wiederzugeben, und (2) einer sehr zuverlässigen Lautsprecher-Vorrichtung mit stabilen Leistungsfähigkeits-Eigenschaften, bei welcher selbst wenn große Eingangssignale kontinuierlich zugeführt werden, ein außergewöhnlicher Anstieg der Temperatur der Schwingspule begrenzt ist.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten offensichtlich werden beim Lesen und Verstehen der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen halben Querschnitt einer beispielhaften Konfiguration für einen herkömmlichen Lautsprecher.
Fig. 2 zeigt einen halben Querschnitt einer anderen beispielhaften Konfiguration für einen herkömmlichen Lautsprecher.
Fig. 3 zeigt einen halben Querschnitt für eine weitere andere beispielhafte Konfiguration für einen herkömmlichen Lautsprecher.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht und zeigt eine Konfiguration für einen Lautsprecher gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt einen halben Querschnitt einer Konfiguration für einen Lautsprecher gemäß einem Vergleichsbeispiel.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Lautsprechers in dem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7A bis 7D sind perspektivische Ansichten und zeigen Wärme-Umwandler bzw. - ableitungselemente (dissipators) mit verschiedenen Formen, welche verwendet werden können für einen Lautsprecher gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt einen halben Querschnitt einer Konfiguration für einen Lautsprecher gemäß einem weiteren Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt einen halben Querschnitt einer Konfiguration für einen Lautsprecher gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 ist ein Diagramm, welches die beispielhafte Frequenzkennlinie des Lautsprechers gemäß dem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 11 ist ein Diagramm, welches den Einfluss der Größe eines magnetischen Schaltungsteils auf die Frequenzkennlinie des Lautsprechers gemäß dem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Hiemach wird die vorliegende Erfindung beschrieben werden anhand von Beispielen, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

Beispiel 1

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt eines Lautsprechers gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung.
Der in Fig. 4 gezeigte Lautsprecher umfasst eine Scheibenförmiges Tragelement 41 anstelle der oberen Platte l und der unteren Platte 3, welche herkömmliche Lautsprecher gewöhnlich haben. In der Mitte des Tragelements 41 ist integral ein Mittelpol bzw. Mittelstab 41a ausgebildet, welcher sich in Richtung auf die vordere Oberfläche des Lautsprechers erstreckt. Das Tragelement 41 und der Mittelpol bzw. der Mittelstab 41a können alternativ getrennt ausgebildet sein und später aneinander angebracht werden.
Bei dem oberen Ende des Mittelpoles 41a ist ein Zentrierbolzen 43 ausgebildet. Es wird bevorzugt den Zentrierbolzen 43 mit einer hohen Präzision bezüglich der Maße davon herzustellen. Dies liegt darin, weil, wie beschrieben werden wird, ein Joch 44 befestigt wird durch Einfügen des Zentrierbolzens 43 in ein Mittel-Führungs-Loch 45 des Jochs 44.
Das Tragelement 41 ist vorzugsweise ein nicht-magnetisches Material mit einer hohen physikalischen Festigkeit und mit guten Wärme-Ableitungs-Eigenschaften. Zum Beispiel kann das Tragelement 41 ausgebildet sein durch ein Aluminium Druckguss-Verfahren, ein Zink-Druckguss-Verfahren und ähnliches. Jedoch kann das Tragelement 41 aus einem hitzebeständigen Harz ausgebildet sein, wie z. B. einem sogenannten technischen Kunststoff (engineering plastics), weil die Wärmeableitungs-Eigenschaft in einem solchen Fall nicht dringend benötigt wird, wenn der Lautsprecher verwendet werden soll, ohne dass ein großes Signal eingegeben wird.
Ein Gestell 42, welches so konfiguriert ist, um den Mittelpol 41a zu umgeben, ist an dem Tragelement 41 angebracht bzw. befestigt. Das Gestell 42 sollte vorzugsweise die gleichen Eigenschaften haben wie das Tragelement 41. Es ist möglich das Tragelement 41 und das Gestell 42 integral bzw. einstückig auszubilden, wenn beide so ausgelegt sind, dass sie aus dem gleichen Material gebildet werden. Dies macht es möglich die Anzahl der Komponenten-Elemente und die Herstellungs-Schritte des Lautsprechers zu verringern, so dass der Herstellungs-Prozess effizienter wird und dass die Herstellungskosten verringert werden. Zum Beispiel wird es bevorzugt das Tragelement 41 und das Gestell 42 durch ein Aluminium Druckguss-Verfahren integral bzw. einstückig auszubilden.
Der Mittelstab bzw. Mittelpol 41a und der Zentrierbolzen 43 können jede Form aufweisen, z. B. ein Prisma, eine Säule, und einen Zylinder mit einem hohlen Teil. Jedoch werden Säulen-Formen bevorzugt, weil diese leicht hergestellt werden können und Wärme effizient ableiten.
Das Joch 44 hat eine topf-ähnliche Form und wird umgeben von einer äußeren Umfangswand 44a. m der Nähe der Mitte der unteren Oberfläche des Joches 44 ist das mittlere Führungsloch 45, umgeben von einer inneren Umfangswand 44b, ausgebildet. Die innere Umfangswand 44b und die äußere Umfangswand 44a sind konzentrisch zueinander ausgebildet. In der Nähe des inneren unteren Endes der äußeren Umfangswand 44a des Jochs 44 ist ein Magnet-Ring 46 angebracht. Eine Schwingspule 48 ist eingefügt in eine Spalte bzw. Zwischenraum 47 zwischen dem Magnet 46 und der Wand-Oberfläche der inneren Wand 44b. Das Joch 44, der Magnet 46 und der Zwischenraum 47 bilden eine magnetische Schaltung 53.
Der äußere Umfang des Gestells 42 ist verbunden mit dem äußeren Umfang der Membran 50 mit einer Kante bzw. einem Rand 49, welche dazwischen angeordnet ist. Der innere Umfang der Membran 50 ist verbunden mit der Schwingspule 48. Eine Kante bzw. Rand einer Aufhängung 51 ist weiter verbunden mit der Schwingspule 48. Der andere Rand bzw. Kante der Aufhängung 51 ist angebracht an dem Gestell 42 und wird gehalten bzw. getragen auf der oberen Oberfläche des Tragelements 41. Eine flexible bzw. biegbare Staubabdeckung 52 ist vorgesehen zwischen der Membran 50 und dem Magneten 46. Eine Ring-Dichtung (nicht gezeigt) kann an dem äußeren Umfang des Gestells 42 angebracht sein.
Bei einem tatsächlichen Betrieb des Lautsprechers fließt ein Strom in Abhängigkeit von einem auszugebenden Audio-Signal durch die Schwingspule 48. Der Strom und ein magnetisches Feld, ausgebildet durch den Magneten 46, wechselwirken miteinander, um so eine Kraft zu erzeugen, durch welche die Schwingspule 48 nach oben und nach unten in der Spalte bzw. dem Zwischenraum 47 bewegt wird (d. h. entlang der Richtung der Mittelachse des Jochs 44). Diese Bewegung der Schwingspule 48 wird übertragen auf die Membran 50 und folglich vibriert bzw. schwingt die Membran 50, um Audio-Signale wiederzugeben.
Bei dem Herstellungs-Prozess des in Fig. 4 gezeigten Lautsprechers werden die Aufhängung 51, die Membran 50, und die Schwingspule 48 aufeinanderfolgend angeordnet um den Mittelpol 41a, welcher auf dem Tragelement 41 ausgebildet ist. Als nächstes werden die jeweiligen Innenumfänge der Membran 50 und der Aufhängung 51 an der Schwingspule 48 befestigt, und ihre jeweiligen äußeren Umfänge werden an dem Gestell 42 befestigt unter Verwendung eines Haft- bzw. Klebmittels, während sichergestellt wird, dass die Mittelpunkte der Membran 50 und der Aufhängung 51 miteinander zusammenfallen mittels des Zentrierbolzens 43. Zuletzt wird das Joch 44, auf welchem der Magnet 46 befestigt wurde, befestigt durch Einfügen des Zentrierbolzens 43 in das mittlere Führungsloch 45 des Jochs 44.
Das Joch 44 soll solche Eigenschaften haben wie z. B. einen niedrigen magnetischen Widerstand und eine hohe Wärme-Ableitung, und ist vorzugsweise zusammengesetzt aus Eisen mit einer hohen magnetischen Permeabilität. Für das Material der Membran kann ein Fasergussteil oder ein Kunststoffformteil üblicherweise verwendet werden. Die Aufhängung 51 kann gewöhnlich aus gepresstem Gewebe hergestellt werden.
Wie oben für den in Fig. 4 gezeigten Lautsprecher beschrieben, ist die magnetische Schaltung 53, welche herkömmlich hinter der Membran 50 angeordnet ist, vor der Membran 50 angeordnet. Demzufolge wird es ermöglicht die Dicke des Lautsprechers zu verringern.
Die in Fig. 4 gezeigte Konfiguration kann einen unvorteilhaften Effekt auf die Leistungs- Eigenschaften des Lautsprechers und die Qualität der wiedergegebenen Klänge haben, wenn die magnetische Schaltung 53 zu groß ist. Jedoch haben die Erfinder durch Experimente herausgefunden, dass eine Verschlechterung der Leistungsfahigkeits- Eigenschaften und der wiedergegebenen Klänge beschränkt werden kann durch das Verringern der projizierten Fläche der magnetischen Schaltung 53 (praktisch des Jochs 44) auf die Membran 50, so dass sie die Hälfte oder weniger der effektiven Fläche der Membran 50 ist.
Um die oben erwähnten Bedingungen zu erfüllen wird ein Seltenerd-Magnet mit einer hohen Energiedichte als der Magnet 46 in dem Lautsprecher des vorliegenden Beispiels verwendet. Zusätzlich ist der Magnet 46 in einer radialen Richtung polarisiert, wodurch eine kompakte, leichte und sehr leistungsfähige magnetische Schaltung 53 realisiert wird. Insbesondere werden ein Samarium-Kobalt Magnet, ein Cer-Kobalt Magnet und ein Neodym Magnet und Ähnliches vorzugsweise als der Magnet 46 verwendet. Insbesondere wird der Neodym Magnet bevorzugt.
Wie beschrieben wurde für den Lautsprecher des ersten Beispiels der Erfindung wird die Dicke des Lautsprechers verringert durch das Anordnen der magnetischen Schaltung 53 an der Vorderseite bzw. vor der Membran 50, wie in Fig. 4 gezeigt. Zusätzlich wird eine Wiedergabe mit hoher Qualität von Audio-Signalen realisiert durch das Optimieren der Größe der magnetischen Schaltung 53. Im Gegensatz zum herkömmlichen Lautsprecher, beschrieben unter Bezugnahme auf Fig. 2, kann die Verringerung der Dicke des Lautsprechers realisiert werden ohne ein nachteiliges Beeinflussen des Designs bzw. der Auslegung des sich bewegenden Systems des Lautsprechers. Entsprechend kann der Lautsprecher optimiert werden im Hinblick auf beides, die Konfiguration des sich bewegenden Systems und die Qualität der wiedergegebenen Klänge.
Des Weiteren kann die magnetische Schaltung 53, angeordnet vor der Membran 50, auch als ein Entzerrer (equalizer) funktionieren. Unter Verwendung des Vorteils dieses Aspekts können die Frequenz-Kennlinien der Lautsprecher gesteuert bzw. eingestellt werden (dieser Effekt wird hiernach bezeichnet als ein "Entzerr-Effekt"). Als ein Ergebnis können durch das Optimieren der Größe und der Form der magnetischen Schaltung 53 (praktisch des Jochs 44) die Frequenz-Kennlinien verbessert werden, insbesondere in den mittleren bis hohen Frequenz-Bändern, wodurch ein Lautsprecher geschaffen werden kann, welcher in der Lage ist Klänge wiederzugeben mit einer verbesserten Qualität. Dieser Entzerr-Effekt wird später weiter beschrieben werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Gewöhnliche Dimensionen des Tragelements 41, der Membran 50 und des Jochs 44 sind wie folgt: Der Durchmesser des Tragelements 41: 81 mm; der Durchmesser des Mittelpols bzw. der Mittelstange 41a: 24 mm; die Höhe des Mittelpols 41a: 50 mm; der Durchmesser der Membran 50: 135 mm; der Durchmesser der unteren Oberfläche des Jochs 44: 41 mm; die Höhe der äußeren und inneren Umfangswände 44a und 44b: 20 mm.
In dem in Fig. 4 gezeigten Lautsprecher ist die flexible bzw. biegbare Staubabdeckung 52 vorgesehen zwischen dem Magnet 46 und der Membran 50, um so zu verhindern, dass Staub etc. in das innere des Lautsprechers eintritt. Jedoch wird eine solche Staubabdeckung 52 nicht benötigt, wenn es die Umgebung erlaubt.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Konfiguration, bei welcher Verbesserungen durchgeführt wurden, hauptsächlich im Hinblick auf die Verringerung der Dicke eines Lautsprechers, wurde in Beispiel 1 beschrieben. Hiemach wird ein Vergleichsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 beschrieben werden. Der Lautsprecher des vorliegenden Beispiels soll eine verbesserte Wärme-Ableitungs Eigenschaft haben.
Fig. 5 zeigt einen halben Querschnitt einer Konfiguration für einen Lautsprecher gemäß dem Vergleichsbeispiel.
Der in Fig. 5 gezeigte Lautsprecher umfasst ein topf-förmiges Joch 61, welches umgeben ist von einer äußeren Umfangswand 61a. Eine innere Umfangswand 61b ist auch konzentrisch ausgebildet zu der äußeren Umfangswand 61a in dem Joch 61. In der Nähe des inneren oberen Endes der äußeren Umfangswand 61a des Jochs 61 ist ein Seltenerden- Magnet-Ring 62 angebracht, welcher in einer radialen Richtung polarisiert ist. Eine Schwingspule 64 ist in eine Spalte bzw. Zwischenraum 63 zwischen dem Magnet 62 und der inneren Umfangswand 61b eingefügt. Das Joch 61, der Magnet 62 und die Spalte 63 bilden eine magnetische Schaltung 71.
Ein schüssel-förmiges Gestell 65 ist an dem äußeren oberen Ende der äußeren Umfangswand 61a des Jochs 61 angebracht. Der äußere Umfang einer Membran 68 ist verbunden mit dem ring-förmigen Umfangsteil des Gestells 65 mit einem Rand bzw. einer Kante 67, welche dazwischen angeordnet ist, wobei die Kante bzw. der Rand 67 befestigt ist mittels einer Dichtung 66. Der innere Umfang der Membran 68 ist verbunden mit der Schwingspule 64. Die Schwingspule 64 wird weiter getragen von einer Aufhängung 69, welche vorgesehen ist in der Nähe der Mitte davon. Eine kuppel-förmige Staubabdeckung 70 ist vorgesehen über dem Mittelteil der Membran 68, um zu verhindern, dass Staub in das Innere des Lautsprechers eintritt.
Ein Hauptmerkmal des Lautsprechers in dem vorliegenden Beispiel ist ein Wärme- Ableitungselement (heat dissipator) 75, welches an der Außenseite des Jochs 61 angebracht ist. Verschiedene Ableitungs-Rippen 75a sind auf dem Wärme-Ableitungselement 75 so vorgesehen, um die Oberfläche zu erhöhen, wodurch die Ableitungs-Eigenschaft verbessert wird.
Fig. 6 ist eine Perspektivansicht und zeigt den in Fig. 5 gezeigten Lautsprecher.
Wie oben beschrieben erhöht sich die Temperatur der Schwingspule 64 wenn große Signale kontinuierlich in den Lautsprecher eingegeben werden, und folglich erhöht sich die Temperatur der magnetischen Schaltung 71. Der in den Fig. 5 und 6 gezeigte Lautsprecher umfasst eine kleine magnetische Schaltung 71, welche einen Seltenerden- Magnet verwendet, welcher in der radialen Richtung polarisiert ist. Deshalb ist die Wärmekapazität der magnetischen Schaltung 71 kleiner als diejenige des herkömmlichen Lautsprechers, bei welcher es wahrscheinlich ist, dass ein Temperaturanstieg darin verursacht wird. Jedoch wird die Wärme effektiv abgeleitet über die Mehrzahl der Ableitungs-Rippen 75a des Wärme-Ableitungselements 75, welches auf dem Joch 61 angebracht ist, so dass jeder außergewöhnliche Anstieg der Temperatur der Schwingspule 64 nicht erhalten wird. Als Ergebnis werden Probleme verhindert, welche die Leistungsfähigkeits-Eigenschaften des Lautsprechers betreffen, aufgrund eines Anstiegs der Temperatur in der Schwingspule 64, und ein sehr zuverlässiger Lautsprecher mit stabilen Leistungsfähigkeits-Eigenschaft wird realisiert.
Die Fig. 7A bis 7D zeigen Beispiele des Wärme-Ableitungselements 75 mit verschiedenen Formen, welche geeignet verwendet werden können für den Lautsprecher in dem vorliegenden Beispiel. Das in Fig. 7A gezeigte Wärme-Ableitungselement ist identisch zu dem in den Fig. 5 und 6 gezeigten.
Das Wärme-Ableitungselement 75 ist zusammengesetzt aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, z. B. Aluminium, Eisen und Zink-Legierungen. Z. B. ist das Wärme- Ableitungselement 75 in dem vorliegenden Beispiel ausgebildet durch ein Aluminium- Guss- bzw. Aluminium-Druckguss-Verfahren. Die Größe und die Form des Wärme- Ableitungselements 75 können so ausgelegt sein, um optimal auf der Größe und der Form des Lautsprechers zu basieren. Der geschätzte Wert für die erhöhte Temperatur der Schwingspule 64, welcher berechnet werden würde aus den Bedingungen der Signale, welche eingegeben werden sollen, kann auch berücksichtigt werden zum Auslegen des Wärme-Ableitungselements 75. Entsprechend ist die Form des Wärme-Ableitungselements 75, welches verwendet werden soll für den Lautsprecher des vorliegenden Beispiels, nicht auf diejenigen beschränkt, welche in den Fig. 7A bis 7D gezeigt sind, solange die Wärme, welche in der Schwingspule 64 erzeugt wird, gut verteilt bzw. abgeleitet wird.

Vergleichsbeispiel 2

Hiemach wird ein Lautsprecher eines zweiten Vergleichsbeispiels unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben werden, welche einen halben Querschnitt des Lautsprechers des vorliegenden Beispiels zeigt. In dem Lautsprecher des vorliegenden Beispiels werden Verbesserungen durchgeführt hauptsächlich im Hinblick auf die Verbesserung der Wärme- Ableitungs-Eigenschaft davon.
In Vergleichsbeispiel 1 wird das Wärme-Ableitungselement 75 an der Außenseite des Jochs 61 angebracht. Stattdessen sind eine Mehrzahl von wärme-ableitenden Rippen 80 integral bzw. einstückig auf der Außenseite eines Jochs 61 in diesem Beispiel ausgebildet. Die anderen Komponenten-Elemente sind ähnlich zu denjenigen des Lautsprechers in Vergleichsbeispiel 1, und die Beschreibungen davon werden ausgelassen.
Gemäß dem in Fig. 8 gezeigten Lautsprecher wird verhindert, dass die Temperatur einer Schwingspule 64 außergewöhnlich ansteigt, wie es der Fall ist bei dem Lautsprecher von Beispiel 2. Zusätzlich werden die wärme-ableitenden Rippen 80 und das Joch 61 integral bzw. einstückig ausgebildet. Deshalb ist es möglich die Anzahl der Komponenten-Elemente und die Herstellungs-Schritte des Lautsprechers zu verringern, so dass der Herstellungsprozess effizienter wird und dass die Herstellungskosten verringert werden.

Beispiel 2

Hiemach wird ein Lautsprecher gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben werden, welche einen halben Querschnitt des Lautsprechers des vorliegenden Beispiels zeigt. In dem Lautsprecher des vorliegenden Beispiels, wie bei den Beispielen 2 und 3, werden Verbesserungen durchgeführt im Hinblick auf die Verbesserung der Wärmeableitungs-Eigenschaften davon, zusätzlich zu den Verbesserungen zum Verringern der Dicke des Lautsprechers, durch Anordnen der magnetischen Schaltung an der Vorderseite der Membran wie bei Beispiel 1.
Gemäß einer in Fig. 9 gezeigten Konfiguration wird ein scheibenförmiges Tragelement 91 mit einem Mittelpol bzw. Mittelstab 91a in einem Mittelteil verwendet. Der Mittelpol 91a ist in einer zylindrischen Form mit einem hohlen Teil ausgebildet. Ein Schüssel- bzw. schalen-förmiges Gestell 93 ist auf dem Tragelement 91 mittels Schrauben 92 angebracht.
Ein Zentrierbolzen 94 ist ausgebildet bei dem oberen Ende des Mittelpols 91a. Der Zentrierbolzen 94, sowie der Mittelpol 91a, haben einen hohlen Teil, um eine Schraube 95 zur Befestigung eines Jochs 96 aufzunehmen.
Das Joch 96 hat eine ähnliche Konfiguration wie diejenige des Jochs 44 von Beispiel 1, in Fig. 4 gezeigt. Mit anderen Worten hat das Joch 96 eine innere Umfangswand 96b, um ein mittleres Führungsloch 97 auszubilden. Eine äußere Umfangswand 96a ist auch konzentrisch zu der inneren Umfangswand 96b ausgebildet. Das Joch 96 ist befestigt an dem Mittelpol 91a durch das Einfügen des Zentrierungsbolzens 94 in das mittlere Führungsloch 97 des Jochs 96, unter Verwendung der Schraube 95.
In der Nähe des inneren unteren Endes der äußeren Umfangswand 96a des Jochs 96 ist ein Magnet-Ring 98 angebracht. Eine Schwingspule 100 ist eingefügt in eine Spalte bzw. Zwischenraum 99 zwischen dem Magnet 98 und der Wandoberfläche der inneren Umfangswand 96b. Das Joch 96, der Magnet 98 und die Spalte bzw. der Zwischenraum 99 bilden eine magnetische Schaltung 106.
Unter Verwendung eines Seltenerden-Magnets, welcher polarisiert ist in einer radialen Richtung, als Magnet 98, ähnlich wie bei den Beispielen 1 bis 3, wird die magnetische Schaltung 106 kompakt, leicht und sehr leistungsfähig. Vorzugsweise wird ein Neodym- Magnet verwendet.
Der äußere Umfang des Gestells 93 wird so bearbeitet um eine Dichtung 101 aufzunehmen, und ist verbunden mit dem äußeren Umfang der Membran 103, mit einer Kante bzw. einem Rand 102, welcher dazwischen angeordnet ist, wobei der Rand 102 befestigt ist mittels einer Dichtung 101. Der innere Umfang der Membran 103 ist verbunden mit der Schwingspule 100. Eine Aufhängung 104 ist weiter verbunden mit der Schwingspule 100, während das andere Ende der Aufhängung 104 von dem Gestell 93 gehalten bzw. getragen wird. Eine flexible bzw. biegbare Staubabdeckung 105 ist zwischen der Membran 103 und dem Magnet 98 vorgesehen. Jedoch ist die Staubabdeckung 105 nicht erforderlich, wenn es die Umgebungen erlauben.
Des Weiteren ist ein Wärme-Ableitungselement 110 angebracht auf der Außenseite des Jochs 96, wie bei Beispiel 2. Verschiedene wärme-ableitende Rippen 110a sind vorgesehen auf dem Wärme-Ableitungselement 110, um die Ableitungs-Eigenschaft für Wärme zu verbessern, welche erzeugt wurde in der Schwingspule 100 und der magnetischen Schaltung 106. Insbesondere durchmischt in diesem Beispiel die Vibration bzw. Schwingung der Membran 103 Luft in der Nachbarschaft des Wärme-Ableitungselements 110. Demzufolge kann die Wärme-Ableitung verbessert werden.
Der Lautsprecher mit der oben erwähnten Konfiguration hat beides, die Merkmale des Lautsprechers in Beispiel 1 und die Merkmale des Lautsprechers in Beispiel 2. Mit anderen Worten wird die Dicke des Lautsprechers verringert durch das Anordnen der magnetischen Schaltung 106 an der Vorderseite bzw. vor der Membran 103. Die magnetische Schaltung 106 wird kompakt und leistungsfähig gemacht durch die Verwendung eines Seltenerden- Magneten, welcher in einer radialen Richtung polarisiert ist, als Magnet 98. Zusätzlich, selbst wenn große Signale kontinuierlich dem Lautsprecher zugeführt werden, verhindert das Wärme-Ableitungselement 110, dass die Temperatur der Schwingspule 100 auf einen außergewöhnlichen oder schädlichen Wert ansteigt.
Des Weiteren kann der Lautsprecher des vorliegenden Beispiels den Entzerr-Effekt der magnetischen Schaltung 106 wie bei Beispiel 1 verwenden, wie in Fig. 4 gezeigt. Insbesondere können in dem vorliegenden Beispiel die Größe und die Form der Mehrzahl der wärme-ableitenden Rippen 110a des Wärmeableitungselements 110 so verändert werden, um flexibel den Entzerrungs(equalizing)-Effekt zu steuern. Als Ergebnis können mehr veränderte Frequenzkennlinien als diejenigen des Lautsprechers von Beispiel 1 erhalten werden.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel von Frequenzkennlinien des Lautsprechers mit der Konfiguration gemäß dem vorliegenden Beispiel. Die durchgezogene Linie bezeichnet die Frequenzkennlinie (das Verhältnis zwischen der Frequenz und dem ausgegebenen Schalldruck) des Lautsprechers des vorliegenden Beispiels (die Projektionsfläche der magnetischen Schaltung 106 auf die Membran 103 ist 10% der effektiven Fläche davon), während die unterbrochene Linie die Frequenzkennlinie eines herkömmlichen Lautsprechers zeigt, bei welchem die magnetische Schaltung hinter der Membran angeordnet ist. Wie aus Fig. 10 gesehen wird hat der Lautsprecher des vorliegenden Beispiels einen höheren Ausgabe-Schalldruck, d. h. Ausgabepegel der wiedergegebenen Schall-Lautstärke, als der herkömmliche Lautsprecher, insbesondere in den mittleren bis hohen Frequenzbändern.
Eine größere Vielfalt bei dem Entzerrungs (equalizing)-Effekt kann erhalten werden durch das Verändern der Dicke, Größe und Anzahl der wärme-ableitenden Rippen 110a des Wärme-Ableitungselements 110. Zusätzlich kann der Entzerrungs-Effekt weiter verbessert werden durch das integrale bzw. einstückige Ausbilden der Wärme-Ableitungs Rippen 110a bei dem Umfang des Wärme-Ableitungselements 110.
Es muss auf die Tatsache Acht gegeben werden, dass eine solche Konfiguration des Lautsprechers in dem vorliegenden Beispiel einen nachteiligen Effekt auf die Leistungsfahigkeits-Eigenschaften des Lautsprechers hat, wenn die projizierte Fläche der magnetischen Schaltung 106 auf die Membran 103 die Hälfte der effektiven Fläche der Membran 103 überschreitet. Fig. 11 zeigt eine nachteilige Frequenz-Kennlinie, welche erhalten wurde, wenn die projizierte Fläche der magnetischen Schaltung 106 auf die Membran 103 70% der effektiven Fläche der Membran 103 ist. In Fig. 11 liegen Spitzenwerte vor in dem mittleren Frequenz-Band in der Frequenzkennlinie, was zu weniger Flachheit führt. Solche Spitzenwerte resultieren aus einer Interferenz bzw. Wechselwirkung, welche verursacht wurde durch den reflektierten Schall von der magnetischen Schaltung 106.
Jedoch kann der obige nachteilige Effekt vermieden werden, indem die projizierte Fläche der magnetischen Schaltung 106 auf die Membran 103 zur Hälfte oder weniger der effektiven Fläche der Membran 103 gemacht wird, wie vorher unter Bezugnahme auf das erste Beispiel der Erfindung beschrieben.
Anstelle des Wärme-Ableitungselements 110 können eine Mehrzahl von wärmeableitenden Rippen integral ausgebildet sein auf der Außenseite des Jochs 96, wie in dem Fall des Lautsprechers von Beispiel 3. In diesem Fall wird es möglich die Anzahl der Komponenten-Elemente und die Herstellungs-Schritte des Lautsprechers zu verringern, so dass der Herstellungsprozess effizienter wird und die Herstellungskosten verringert werden, wie bei Beispiel 3.

Claims

1. Lautsprecher-Vorrichtung mit:

einem Tragelement (41) mit einem zentralen bzw. Mittelpol (41a);

einem Rahmen (42), wobei der innere Umfang des Rahmens (42) mit dem Tragelement (41) verbunden ist;

einem Joch (44), wobei das Joch eine äußere Umfangswand (44a) und eine innere Umfangswand (44b) umfasst, wobei das Joch (44) bei dem oberen Ende des zentralen Pols (41a) angebracht ist, um dem Tragelement (41) gegenüberzuliegen;

einem Magnet (46);

einer Schwingspule (48), wobei die Schwingspule (48) durch eine Wechselwirkung zwischen einem magnetischen Feld, welches durch den Magnet (46) ausgebildet wird, und einen Strom, welcher durch die Schwingspule (48) fließt, in der Lage ist, sich zu bewegen; und

einer Membran (50), wobei der innere Umfang der Membran (50) mit der Schwingspule (48) verbunden ist, der äußere Umfang der Membran (50) ist verbunden mit dem äußeren Umfang des Rahmens (42), wobei die Membran (50) sich in Abhängigkeit von der Bewegung der Schwingspule bewegt;

dadurch gekennzeichnet, dass:

das Joch (44) eine Topfähnliche (pot-like) Form aufweist und die Umfangswände (44a, 44b) des Joches sind konzentrisch zueinander ausgebildet;

der Magnet (46) ist an der inneren Seitenoberfläche der äußeren Umfangswand (44a) des Jochs (44) angebracht;

die Schwingspule (48) ist in einen Zwischenraum bzw. Spalte (47) zwischen dem Magnet (46) und der inneren Umfangswand (44b) eingefügt und ist in der Lage, sich zu bewegen entlang der Richtung der Mittelachse des Jochs (44); und

die Membran (50) ist zwischen dem Tragelement (41) und dem Joch (44) angeordnet, um den zentralen bzw. Mittelpol (41a) zu umgeben.

2. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein vorstehender Bereich des Jochs (44) auf der Membran (50) eine Hälfte oder weniger der effektiven Fläche der Membran (50) ist.

3. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Joch (44) als ein Entzerrer bzw. Equalizer wirkt und eine Form und Größe hat, welche ausreichend ist zum Erhalten eines geeigneten Entzerr(equalizing)-Effekts.

4. Lautsprecher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter aufweisend eine wärmeableitende Vorrichtung (110a) zum Ableiten von Wärme, welche in der Schwingspule (48) und dem Joch (44) erzeugt wird.

5. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Magnet ein Magnetring ist, welche in einer radialen Richtung polarisiert ist.

6. Lautsprechervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnet ausgewählt wird aus einer Gruppe bestehend aus einem Samarium-Kobalt Magnet, einem Cer-Kobalt Magnet und einem Neodym Magnet.

7. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die wärmeableitende Vorrichtung ein wärmeableitendes Element ist, welches eine Mehrzahl von wärmeableitenden Rippen aufweist.

8. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die wärmeableitende Vorrichtung eine Mehrzahl von wärmeableitenden Rippen ist, welche als Teil des Jochs ausgebildet sind.