DK152477B - Elektrodynamisk transducer til omsaetning af mekaniske svingninger til elektriske signaler eller omvendt, samt stereofonisk og monofonisk pickuphoved og elektrodynamisk mikrofon med en saadan transducer. - Google Patents

Description

DK 152477 B

Opfindelsen angår en elektrodynamisk transducer til omsætning af mekaniske svingninger til elektriske signaler eller af elektriske signaler til mekaniske svingninger, og omfattende en spole med et 5 par i indbyrdes modsatte retninger viklede viklinger samt en i N-S-retning bevægelig magnet.

En elektrodynamisk transducer af denne art kendes fra tysk offentliggørelsesskrift 2.265.463. I en sådan transducer er magneten anbragt mellem spoler-10 ne, hvilket fører til at det kun er det halve af mag-netflux'en, og dermed også kun en fjerdedel pr. kanal, der udnyttes. I denne kendte transducer er spolerne viklet om en bærer eller kerne af magnetisk blødt materiale. Spolens viklinger omgiver således materialet 15 fuldstændigt. Det drejer sig således i det væsentlige om en spole med en ferrokerne. Dette betyder, at når der er vekselstrømme i spolen, forekommer der hyste-rese- og hvirvelstrømtab, hvilket hos elektrodynamiske tranducere er uønsket.

20 Når nåleholderen bevæger sig over rillen i en plade, opstår magnetens svingninger ikke i forhold til symmetripunktet, men i nærheden af nålen eftersom bæreren for nåleholderen med nålen rager ind i det bevægelige system. Dertil kommer at magneten udover 25 de frembragte svingninger nærmer sig og fjerner sig fra spolen. Dette fører til en ændring af den samlede magnetflux gennem spolen, som ikke er betinget af tonerillen, og dermed også til forvrængning.

De kendte elektrodynamiske transducere med 30 bevægelig spole danner grundlag for pickuphoveder, som f.eks. "SL 15 Q"-hovedet fra firmaet "Ortofon".

"SL 15 Q"-hovedet har en magnet med en magnetisk kreds, der danner en magnetisk spalte, hvori der er nabragt bevægelige spoler, der er mekanisk for-35 bundet med en nåleholder, samt en nål og fleksible ledninger af tynd tråd fra nåleholderen, som påvirkes 2

DK 152477B

af de mekaniske svingninger. Den tilvejebragte elektromotoriske kraft på 0,016 mV/cm/sek overføres gennem et specielt kabel til en optransformeringstransformer med hvilken den når en værdi på 1,5 mV/cm/sek.

5 Brugen af en optransformeringstransformer gør hovedets konstruktion indviklet og bevirker, at der opstår forvrængninger i det elektriske signal, og at der er en lav effektivitet. Den magnetiske kreds, der tilvejebringer den magnetiske flux, hvis kraft-10 linier fra de modstående magnetiske poler lukkes gennem den magnetiske spalte har en ret stor vægt og ret store dimensioner. Et lille antal spolevindinger giver ikke mulighed for at opnå en tilstrækkelig høj indre modstand til tilpasning med forstærkerens ind-15 gang, og for at opnå en høj følsomhed for hovedet.

Den bevægelige spole har upålidelige tynde ledninger, der er udsat for mekaniske vibrationer. Dertil kommer, at hovedet er følsomt over for ydre magnetiske felter.

20 På grundlag af kendte elektrodynamiske trans ducere med bevægelig spole er der udviklet diverse typer mikrofoner til forskellige formål, jfr. f.eks.

Efrussi M.M. "Mikrofony i ikh primenenie (Mikrofon og den anvendelse), Moskva, Energiya, 1974. De elek-25 trodynamiske mikrofoner omfatter en magnet med magnetleder til dannelse af en magnetspalte, hvori der er anbragt en bevægelig spole, som er fastgjort til en membran og har terminaler til sammenkobling med en elektrisk kreds.

30 Da magneten eller magnetlederen fører en mag netisk flux, hvis kraftlinier fra de modstående magnetiske poler lukkes gennem den magnetiske spalte, har det magnetiske system en indviklet konfiguration, der kræver flere komponenter, en ret stor vægt og en 35 indviklet mekanisk konstruktion. Til trods for den ret store masse af det magnetiske system påvirkes 3

DK 152477 B

mikrofonen af de ydre magnetiske felter. Det lille antal spolevindinger giver ikke mulighed for opnåelse af en tilstrækkelig høj indre modstand. Tilstedeværelsen af en bevægelig spole og tynde lednin-5 ger, der kan udsættes for vibrationer nedsætter det elektriske kredsløbs pålidelighed.

Opfindelsen giver anvisning på en elektro-dynamisk transducer, der på grund af en ændring i udformningen af det magnetiske system og i dets ele-10 menters kinematik og under udnyttelse af praktisk taget hele magnetflux'en og uden brug af optransformeringstransformer har bedre tekniske egenskaber end de kendte arrangementer, og kan derfor anvendes til forbedring af egenskaberne hos pickuphoveder og mi-15 krofoner. Den elektromotoriske kraft skal også kunne sammenlignes med den, man opnår med de kendte transducere, således at transduceren kan erstatte sådanne kendte arrangementer uden behov for transformer eller forstærker.

20 Med henblik herpå er en elektrodynamisk trans ducer af den indledningsvis angivne art ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at magneten er anbragt i spolen og at hver spolevikling omslutter det halve af magneten og i magnetens længderetning rager så 25 meget ud, at de bort fra nul^lanet udgående kraftlinier trænger igennem viklingerne med minimalt tab af magnetflux.

I henhold til opfindelsen kan spolen omfatte n par i indbyrdes modsatte retninger viklede viklin-30 ger, medens magneten består af separate magnetdele, i hvilket tilfælde ens poler på to nabomagneter vender mod hinanden og er placeret i området ved én vikling i spolen.

Den elektrodynamiske transducer ifølge op-35 findelsen kan anvendes som omsætter i pickuphoveder, mikrofoner, signalgivere til diagnostik og analyse 4

DK 152477 B

af funktionen af diverse maskiner, i medicinske apparater og i andre systemer, der kræver minimal signalforvrængning .

Med henblik herpå kan et stereofonisk pickup-5 hoved af den art, der i hver gengivelseskanal omfatter en transducer til omdannelse af mekaniske svingninger til elektriske signaler og mekanisk forbundet med en nåleholder og en nål, ifølge opfindelsen være ejendommeligt ved, at der som transducer i hver gen-10 givelseskanal anvendes en elektrodynamisk transducer, som defineret i krav 1-3.

Hensigtsmæssige udførelsesformer for et sådant pickuphoved defineres i krav 5-10.

Den ovenfor definerede opgave løses også 15 med et monofonisk pickuphoved af den art, der omfatter en transor til omdannelse af mekaniske svingninger til elektriske signaler og mekanisk forbundet med en nåleholder og en nål, hvilket pickuphoved er ejendommeligt ved, at det som transducer anvendes en 20 elektrodynamisk transducer, som defineret i krav 1-3.

Opgaven løses også ved en elektrodynamisk mikrofon, omfattende en transducer til omdannelse af mekaniske svingninger til elektriske signaler og mekanisk forbundet med en membran, hvilken mikrofon er 25 ejendommelig ved, at der er anvendt en elektrodynamisk transducer som defineret i krav 1-3, og ved at den ene pol på magneten er forbundet med membranen, og at magnetens anden pol er forbundet med et centreringsorgan .

30 Opfindelsen gør det muligt at forbedre effek tiviteten i en elektrodynamisk transducer, at reducere dens vægt, at forenkle dens fremstilling, at forøge dens pålidelighed og dens ufølsomhed over for den magnetiske støj. Brugen af den her beskrevne elektro-35 dynamiske transducer i pickuphoveder og mikrofoner gør det muligt at forbedre effektiviteten og ufølsomheden

DK 152477 B

5 overfor den magnetiske støj hos disse pickuphoveder og mikrofoner, at nedsætte deres vægt og deres yderdimensioner, og at forbedre disse pickuphoveders følsomhed og forenkle fremstillingen af mikrofonerne.

5 Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et diagram over en elektro-dynamisk transducer ifølge opfindelsen, fig. 2 et diagram over den elektrodynamiske 10 transducer med hul magnetisk kreds ifølge opgindelsen, fig. 3 et diagram over en elektrodynamisk transducer ifølge opfindelsen og med små dimensioner, fig. 4 et billede af spolen med nåleholder i et pickuphoved ifølge opfindelsen, 15 fig. 5 placeringen af magneterne på et ste reofonisk pickuphoved monteret direkte på nåleholderen, fig. 6 et stereofonisk pickuphoved ifølge opfindelsen og hvor magneterne direkte er fastgjort 20 til nåleholderen, fig. 7 forskellige muligheder for montering af de elektrodynamiske transducere på en nåleholder ved hjælp af fleksible stænger i overensstemmelse med opfindelsen, 25 fig. 8 et stereofonisk pickuphoved, hvori hver gengivelseskanal indbefatter to elektrodynamiske transducere ifølge opfindelsen, fig. 9 et sidebillede af det i fig. 8 viste stereofoniske pickuphoved ifølge opfindelsen, 30 fig. 10 et billede af stængerne til fastgø relse af magneten og nåleholderen, fig. 11 et diagram over et monofonisk pickuphoved ifølge opfindelsen, og fig. 12 et billede af en mikrofon med en 35 elektrodynamisk transducer ifølge opfindelsen.

6

DK 152477B

Den elektrodynamiske transducer 1 (fig. 1) til omdannelse af mekaniske svingninger til elektriske signaler eller af elektriske signaler til mekaniske svingninger omfatter en spole med to i indbyrdes mod-5 satte retninger viklede viklinger 2 og 3. Inden i spolen er der anbragt en magnet 4, hvis nordpol N befinder sig i området for viklingen 2, medens dens sydpol S befinder sig i området for viklingen 3.

Magneten 4 er forbundet med et aktiveringsorgan 5 10 gennem en stang 6. I det foreliggende tilfælde virker aktiveringsorganet 5 som sender eller modtager af mekaniske svingninger. Fig. 1 viser ved 7 kraftlinierne i det magnetiske felt, der tilvejebringes af magneten 4.

15 Med henblik på at forbedre de astatiske egen skaber af systemet, dvs. reducerer påvirkningen fra de ydre magnetiske felter, omfatter transduceren 1 en hul magnetisk kreds 8 (jf. fig. 2), der indeholder spoleformen 9. Magneten 4 holdes centreret 20 ved hjælp af en skive 10 bestående af mikroporøst materiale.

Med henblik på at reducere størrelsen af transduceren 1 og yderligere at forbedre de astatiske egenskaber af denne transducer, består spolen 25 af n par viklinger 2, 3 (jf. fig. 3). Viklin gerne 2 eller 3 er viklede i en retning, der er modsat viklingsretningen for de to naboviklinger 3 eller 2. I det foreliggende tilfælde er magneten 4 opdelt i flere separate magnetdele 11. Ens poler N 30 eller S på to ved siden af hinanden beliggende dele 11 af magneten 4 vender mod hinanden og er beliggende i området for en og samme vikling 2 eller 3. Eksempelvis befinder nordpolerne N sig i områderne for viklingerne 3, medens sydpolerne S be-35 finder sig i områderne for viklingerne 2.

DK/152477 B

7

Den elektrodynamiske transducer 1 kan eksempelvis finde anvendelse i stereofoniske pickuphoveder.

I en udførelsesform omfatter det stereofoniske pickuphoved to gengivelseskanaler, der hver har 5 én enkelt elektrodynamisk transor 1. Magneterne 4 (fig. 4) til de to gengivelseskanaler er anbragt på nåleholderen 12 og danner med hinanden en vinkel ot, der er lig med standardregistreringsvinklen. Spoleviklingerne 2 og 3 er beliggende i magnetiske 10 kredse 8, der indbyrdes danner den samme vinkel a.

En nål 13 (fig. 5) er fastgjort på nåleholderen 12 som fastholdes ved hjælp af en dæmpningspakning 14. Magneterne 4 er påmonterede nåleholderen på en sådan måde, at de strækker sig gennem 15 nåleholderen 12 med nordpolerne og sydpolerne ragende ud fra overfladen af nåleholderen 12.

Af hensyn til montering af det stereofoniske pickuphoved har spolens viklinger 2, 3 (fig. 6) deres egen spoleform 15 henholdsvis 16, og de til-20 vejebringes hver for sig i det magnetiske åg 8 under samlingen af hovedet. Efter anbringelse af nåleholderen 12 vender spoleformerne 15 og 16 med de tilhørende viklinger 2 og 3 tilbage til deres oprindelige position, som fastlægges af et stop 17, 25 som forhindrer nåleholderen i at komme i kontakt med spoleformerne 15 og 16.

En anden udførelsesform for det stereofoniske pickuphoved, der er vist i fig. 7 afviger fra den ovenfor beskrevne udførelsesform ved, at magneterne 4 30 til den elektrodynamiske transducer er beliggende i en vis afstand fra nåleholderen 12 og forbundet med denne på forskellige måder gennem fleksible stænger, således at stængerne er beliggende i planer, der skærer hinanden med vinklen a, jf. fig. 7a. Stængerne 35 18 er fastgjort til nåleholderen 12 på punkter F, der er beliggende mellem nålen 13 (fig. 7b) og

DK 152477 B

8 punktet D til fiksering af nåleholderen 12. Fig. 7c viser en anden mulighed, hvor nåleholderen 12 fikse-res ved punktet D, som er beliggende mellem nålen 13 og punkterne F til fastgørelse af stængerne 18.

5 Fig. 7d viser, at punkterne F til fastgørelse af stængerne 18 kan være beliggende på hver sin side af punktet D til fiksering af nåleholderen 12. Fig. 7e viser, at punkterne F til fastgørelse af stængerne 18 kan være placeret oven over punktet D til fikse-10 ring af nåleholderen 1 2.

Fig. 8 viser en yderligere udførelsesform for et stereofonisk pickuphoved, hvor hver gengivelseskanal omfatter en yderligere elektrodynamisk transducer 19. I hver gengivelseskanal er transducerne 15 1 og 19 beliggende i det samme plan, der indeholder længdeaksen CC gennem nåleholderen 12, jf. fig. 9.

NålehoIderen 12 er fastgjort til et ikke vist hus ved hjælp af et fladt bånd 20 af fjedrende materiale, der er vredet i båndets længderetning. Stæn-20 gerne 18 består også af et fladt bånd, der er vredet i længderetningen. Stængerne 18 er fastgjort til nåleholderen 12 ved hjælp af en klemring 21. Det flade bånd 20, der anvendes til fastholdelse af nåleholderen 12 til huset er fastgjort til nåleholde-25 ren 12 ved hjælp af en bøsning 22, jf. fig. 10.

I det i fig. 11 viste monofoniske pickuphoved, hvori den elektrodynamiske transducer 1 anvendes, er magneten 4 direkte fastgjort til nåleholderen 12 på hvilken nålen 13 er anbragt. Nordpolen N på 30 magneten 4 befinder sig i området for spoleviklingen 3. Spoleformerne 15 og 16 til spoleviklingerne 2 og 3 er monteret i den magnetiske kreds 8, som har åbninger 23 til samling af nåleholderen 12 med magneten 4.

35 Fig. 12 viser et yderligere eksempel på an vendelse af den elektrodynamiske transducer 1 i en 9

DK 152477 B

mikrofon. Transduceren 1 er fastgjort i et mikrofonhus 24. En membran 25 er fastgjort til den ene pol på magneten i transduceren 1 gennem en stang 26, medens et centreringsorgan 27 er fastgjort til mag-5 netens modstående pol gennem en stang 28. Centreringsorganet 27 kan anvendes som membran.

Den elektrodynamiske transducer virker på følgende måde. Magneten 4 bevæger sig langs aksen gennem spolen på grund af den energi, som de meka-10 niske svingninger gennem aktiveringsorganet 5 og stangen 6 overfører til transduceren (fig. 1), idet aktiveringsorganet 5 i så fald er kilden for mekaniske svingninger. Der induceres en elektromotorisk kraft i spoleviklingerne 2 og 3. De magnetiske 15 kraftlinier 7, der passerer gennem viklingerne i spoleviklingen 2 i nærheden af nordpolen går udad og vender tilbage gennem vindingerne i spoleviklingen 3 ved sydpolen.

Da spoleviklingerne 2 og 3 er viklede i 20 indbyrdes modsatte retninger vil de elektromotoriske kræfter, der induceres i spolen adderes til hinanden, medens den magnetiske flux forbliver uændret. Herved virker arrangementet som et elektrodynamisk system.

Ydre magnetiske felter, der går gennem vindingerne i 25 spoleviklingerne 2 og 3 inducerer også elektromotoriske kræfter, der virker som støj, men disse elektromotoriske kræfter ophæver hinanden, hvorved transduceren virker astatisk.

På grund af det store antal vindinger i spo-30 lerne er der mulighed for opnåelse af en meget stor elektromotorisk kraft, der kan sammenlignes med den elektromotoriske kraft man opnår ved almindelige mag-netoelektriske transducere. Dette og det forhold, at transduceren har en høj indre modstand gør det muligt 35 at undgå brugen af en transformer i det elektriske kredsløb, således at effektiviteten hos transduceren 1

DK 152477B

10 gøres bedre.

Da spolen er stationær og ikke har bevægelige ledninger er pålideligheden hos transduceren 1 også forøget.

5 Den fulde udnyttelse af de magnetiske kraft linier 7 indebærer, at det magnetiske system kan have en mindre vægt og mindre dimensioner.

Fremstillingen af transduceren 1 er gjort enklere på grund af formindskelsen i antallet af kom-10 ponenter, og på grund af deres enklere udformning.

Brugen af den hule omgivende magnetiske kreds 8 (jf. fig. 2) gør det muligt at ændre retningen af kraftlinierne 7 ved at rette den største del af disse linier gennem vindingerne i spoleviklingerne 2 15 og 3, hvorved transducerens effektivitet gøres bedre. Endvidere dæmper den magnetiske kreds 8 virkningerne af de ydre magnetiske felter på transduceren.

Med henblik på at reducere transducerens ydre dimensioner, navnlig dens tværmål, består spolen af 20 flere sektioner, medens magneten 4 (fig. 3) består af flere separate dele 11. I så fald forøges koblingen mellem spoleviklingerne 2 og 3, hvorved transducerens astatiske egenskaber forbedres.

Endvidere kan en sådan transducer anvendes 25 til omdannelse af elektriske signaler til mekaniske svingninger med høj effekt og høj effektivitet under omdannelsen.

Den elektrodynamiske transducer 1 ifølge opfindelsen kan anvendes i forskellige udførelses-30 former. Den ene af disse udførelsesformer er vist i fig. 5, 6 og 7. Hovedet har to gengivelseskanaler, der hver indbefatter en elektrodynamisk transducer 1.

Da magneterne 4, jf. fig. 5, i transducerne er adskilt fra hinanden er der ingen magnetisk kobling 35 mellem kanalerne. De dynamiske egenskaber af nåleholderen 12 er også forbedrede eftersom magneterne 4 11

DK 152477 B

er beliggende på hver sin side af pakningen 14. Hoveder af denne art har meget lille vægt og er kompakt te, men spolerne i sådanne hoveder har dog en begrænset størrelse og kræver derfor, at de opvikles med meget 5 tynd tråd.

En anden udførelsesform for hovedet med større spoler til tråd med større diameter afviger fra det ovenfor beskrevne udførelseseksempel ved, at magneterne 4 (jf. fig. 7a) er fastgjort ved hjælp af 10 stænger 18. Stænger 18 bestående af et flat bånd, der er vredet i længderetningen, bevirker en dæmpning af nåleholderen 12's vibrationer i tværretningen, og overføres kun langsgående vibrationer til magneterne 4.

15 Monteringen af stængerne 18 i fig. 7b og 7c karakteriseres ved den enkle udformning, medens monteringen i henhold til fig. 7d resulterer i forbedrede dynamiske egenskaber. Monteringen af stængerne 18 (fig. 7e) på fremspring på nåleholderen 12 forbed-20 rer kinematikken og overføringen af bevægelsen til magneterne 4 uden udbøjning i sideretningerne.

Brugen af to elektrodynamiske transducere 1, 19 (jf. fig. 8) i hver gengivelseskanal forbedrer hovedets ufølsomhed over for støj, dvs. over for langs-25 gående svingninger på pickuparmen.

I den i fig. 11 viste mikrofon overfører den elektrodynamiske membran 25 svingningerne til transduceren 1. Centreringsorganet kan virke som en yderligere membran afhængigt af dets areal og dets stiv-30 hed.

En udførelsesform for et stereofonisk hoved med to transducere 1, 11 (fig. 8) i hver gengivel seskanal kan have følgende data: hovedets vægt 3,2 g 35 ydre dimensioner 25 x 10 x 10 mm

Claims (12)

1. Elektrodynamisk transducer til omsætning af mekaniske svingninger til elektriske signaler eller af elektriske signaler til mekaniske svingninger, og 10 omfattende en spole med et par i indbyrdes modsatte retninger viklede viklinger (2, 3) samt en i N-S-retning bevægelig magnet (4), kendetegnet ved, at magneten (4) er anbragt i spolen og at hver spolevikling (2, 3) omslutter det halve af magneten (4) og 15. magnetens længderetning rager så meget ud, at de bort fra nulplanet udgående kraftlinier trænger igennem viklingerne med minimalt tab af magnetflux.

2. Transducer ifølge krav 1, kendetegnet ved, at spolen er omgivet af en hul magnet- 20 leder (8), der har symmetrisk tværsnitform og som er så meget længere end magneten (4), at den opfanger og leder det størst mulige antal kraftlinier fra magneten.

3. Transducer ifølge krav 1 eller 2, k e n- 25 detegnet ved, at spolen omfatter n par i indbyrdes modsatte retninger viklede viklinger (2, 3), at magneten (4) består af separate magnetdele (11), og at ens poler (N, S) på de to nabomagneter vender mod hinanden og er placeret i området ved én vikling 30 (2, 3) i spolen.

4. Stereofonisk pickuphoved af den art, der i hver gengivelseskanal omfatter en transducer til omdannelse af mekaniske svingninger til elektriske DK 152477 B signaler og mekanisk forbundet med en nåleholder og en nål, kendetegnet ved, at der som transducer i hver gengivelseskanal anvendes en elektrody-namisk transducer ifølge ethvert af de foregående 5 krav.

5. Pickuphoved ifølge krav 4, kendetegnet ved, at magneterne (4) i hver transducer (1) i umiddelbar nærhed af nåleholderen (12) er anbragt i planer, der skærer hinanden under en vinkel 10 (ot) lig med standardregistreringsvinklen, og således, at magnetens (4) akser går igennem nåleholderen og at deres poler rager ud over nåleholderens (12) overflade .

6. Pickuphoved ifølge krav 5, kende- 15 tegnet ved, at transducernes (1) magneter (4) er beliggende på hver sin side af nåleholderen (12) i forhold til dens monteringspunkt (D).

7. Pickuphoved ifølge krav 4, kendetegnet ved, at transducernes (1) magneter (4) 20 er beliggende i en vis afstand fra nåleholderen (13) og forbundet med denne gennem fleksible stænger (18).

8. Pickuphoved ifølge krav 7, kendetegnet ved, at hver gengivelseskanal har en yderligere transducer (19), hvis magneter med tilhø- 25 rende stænger (18) er beliggende i planer, der skærer hinanden under en vinkel (a) lig med standardregistreringsvinklen, og at begge transducere (1, 19) i hver gengivelseskanal er beliggende på hver sin side af længdeaksen gennem nåleholderen (12).

9. Pickuphoved ifølge krav 7 eller 8, ken detegnet ved, at stængerne (18) består af et fladt bånd af fjedrende materiale, hvilket bånd er vredet over hele sin længde.

10. Pickuphoved ifølge ethvert af kravene 35 7-9, kendetegnet ved, at stængerne (18) er fastgjort til nåleholderen (12) ved hjælp af en klemring (21) . DK 152477 B

11. Monofonisk pickuphoved af den art, der omfatter en transducer til omdannelse af mekaniske svingninger til elektriske signaler og mekanisk forbundet med en nåleholder og en nål, kendete g- 5 net ved, at der som transducer anvendes en elektro-dynamisk transducer ifølge ethvert af kravene 1-3.

12. Elektrodynamisk mikrofon, omfattende en transducer til omdannelse af mekaniske svingninger til elektriske signaler og mekanisk forbundet med en 10 membran, kendetegnet ved, at der er anvendt en elektrodynamisk transducer (1) ifølge ethvert af kravene 1-3, at den ene pol på magneten er forbundet med membranen (25), og at magnetens anden pol er forbundet med et centreringsorgan (27).