DK176614B1 - Höjttaler - Google Patents

Description

DK 176614 B1

Den foreliggende opfindelse angår en højttaler af den specielle type, der er beskrevet i den offentligt tilgængelige danske patentansøgning nr, 1162/85, og som er illustreret i fig. 1 i nærværende tegning. Højttaleren har et konventionelt magnetsystem med en ringformet luftspalte 2 for en svingspole 4, der er forbundet til en højttalermembran 5 generelt benævnt 6. Konstruktionen er sammenlignelig med en såkaldt "dome speaker", der har et ringformet kantophæng 8 med halvcirkulært tværsnit, som forbinder svingspolen 4 med en omgivende chassisdel 10, og som normalt forbinder svingspolen med en fremstående, central dorne; forskellen er at domen i denne specielle højttaler er erstattet med en "ring dorne" 12 med en tilbagetrukket central, flad del 14, som er fast 10 forbundet til en central del 16 af den faste struktur.

Det har vist sig at en sådan højttaler i adskillige henseender er højst anvendelig til gengivelse af højkvalitets-lyd, der navnlig skyldes en god undertrykkelse af højere harmoniske af forvrængningsprodukter og næsten total undgåelse af resonanser i det 15 hørbare frekvensområde. Den funktionelle hovedforskel fra en konventionel dorne-højttaler er at den centrale ring dorne 12 vil optræde som en rullemembran mere end som stempelelement, medens også det relativt store kantophæng 8, der optræder på lignende måde, udpræget vil medvirke til lydgengivelsen.

20 Det har dog også vist sig at højttaleren havde et svagt punkt, nemlig en klart målelig effektivitetsreduktion i det højeste frekvensområde, typisk i 18-20 KHz-området. Mange lyttere ville ikke opdage dette, men i forbindelse med Hi-Fi-udstyr er de rent tekniske målinger af overførselsfunktionen meget afgørende.

25 I den kendte teknik er der beskrevet forskellige løsninger til at overkomme denne type problemer. Blandt andet er det fra EP749265 samt WO 95/27386 kendt, at på den type højttalere, der typisk omtales som hom, er det kendt at lave en driverkonstruktion, hvor det tilsigtes at fa effekten udstrålet fra driveren som ringstråler, idet det er dette specielt højttalere af homtypen er designet til at reproducere lyden med. I de to kon-30 struktioner benyttes såkaldte bølgelederelementer, der skal dæmpe resonanserne, der opstår i driveren som følge af den elektromagnetiske transducerenhed, der bringer membranen, dvs. lydgiveren, i svingninger. Specielt for homhøjttalere er der vigtigt at nedsætte resonanser, idet resonanser i forbindelse med selve homkonstruktionen med- DK 176614 B1 2 fører kraftig forvrængning af lyde, og det er således specielt ønskeligt at konstruere ringstråler, der har så fremadrettet et lydbillede som muligt. Dette er således i den kendte teknik som nævnt ovenfor opnået ved at tilvejebringe såkaldte bølgelederele-menter.

5

Denne teknologi er dog ikke anvendelig for almindelige højttalere, som det vil fremgå af forklaringen nedenfor.

Yderligere forsøg i ansøgerens laboratorier har resulteret i forskellige forbedringer, 10 hvoraf nogle vil blive omtalt i nærværende sag, men det omtalte svage punkt eksisterede stadig. Det var derfor et stort gennembrud, da det blev erkendt og demonstreret at det pågældende problem kunne løses på en måde der end ikke berørte designet af membranen, nemlig ved at tilføre et generelt konisk, fast bølgelederlegeme til højttalerstrukturen lige foran omtalte tilbagetrukne og faste centrale del af ringdomedelen.

15

Denne løsning var baseret på den antagelse, at problemet skyldtes interferenser mellem lydbølgerne i det inderste område foran omtalte centrale område, hvor "rullemembran"-bevægelserne af de tilgrænsende overflader af ring dorne-delen 12 vil give anledning til livligt krydsende stråler af lydbølger i dette område, og hvis dette kunne 20 undgås eller mindskes ved positivt at lede de indadrettede bølger mindre indad og mere fremad, så kunne dette måske mindske problemet. I lyset af alle de forudgående eksperimenter blev det overraskende fundet, at dette skridt faktisk var løsningen på problemet. Selv meget følsomme målinger bekræftede at det omtalte kritiske effektivitetsfald i højfrekenvsområdet fuldstændig forsvandt og at der ikke opstod yderligere 25 ulemper.

Det blev så også erkendt, at problemet kunne løses på en modificeret måde, nemlig ved montering af en regulær skærm foran det kritiske område, hvilket er området indenfor den ringformede top af ringdomen 12. De pågældende diskanthøjttalere vil 30 typisk være ganske små, f.eks. med en total membrandiameter på mindre end 10 cm og endda mindre end 5 cm, og det centrale område der således er beskyttet vil ikke bidrage nævneværdigt til højttalerens effekt.

DK 176614 B1 3

Opfindelsen angår derfor en højttaler af den allerede omtalte type, jff. den indledende del af krav 1, og opfindelsen er primært karakteriseret ved trækkene angivet i den ken-detegnenede del af krav L

5 Opfindelsen beskrives herefter mere detaljeret med henvisning til tegningen, på hvilken: fig. 1 er et side snitbillede af en allerede kendt og forud omtalt højttaler, fig. 2 et tilsvarende billede af en højttaler ifølge nærværende opfindelse, 10 fig. 3 et frekvensfunktionsdiagram henvisende til overføringsfunktionen af begge disse højttalere, og fig. 4 et plant sidebillede af en membran i forbindelse med en modificeret lederdel.

15 På baggrund af den allerede givne forklaring med reference til fig. 1 vil det let ses, at basiskonstruktionen af chassiset og af magnet- og membransystemet i fig. 2 er eller kan være nøjagtigt det samme som i fig. 1.

Det kendetegnende for fig. 2 er, at der foran den centrale del 14,16 er anbragt et frem-20 stående bølgelederlegeme 18 som har en fremadtilspidsende form. Roddelen af dette element er således indsnævret, at det ikke griber forstyrrende ind i de operationelle bevægelser af de inderste vægdele af den ringformede dorne 12.

Baseret på resultatet ifølge opfindelsen vil det let forstås, at lydbølger udsendt fra 25 nævnte inderste vægdele ikke vil udstråles så de umiddelbart gennemskærer hinanden, da de vil afbøjes til at forløbe ud langs overfladen af lederelementet 18 og slutteligt mødes udadtil ved spidsen af elementet 18, med meget ensartet bølgeforplantningsretning.

30 Fig. 3 illustrerer overføringsfunktionen af en diskant-højttaler lavet både med og uden forekomsten af bølgelederen 18. Uden bølgelederen 18 er der et klart effektivitetsfald i frekvensområdet 18-20 KHz som vist ved en punkteret kurvelinie, medens dette fald er totalt elimineret når bølgelederen 18 er tilføjet.

DK 176614 B1 4

Det ville selvfølgelig være ønskeligt at specificere dimensionsbegrænsninger på bølgelederen 18, men det har endnu ikke kunnet fastslås, til hvilken grad dimensionerne kan varieres. Bredden af den centrale del 14 bør ikke være mere end halvdelen af bredden af svingspolen 4, fortrinsvis kun 1/3 til 1/5 deraf. Hvad angår hele membranen, er fig.

5 2 en forstørret autentisk gengivelse af højttaleren som benyttet til målingen ifølge fig.

3, hvor den reelle ydre diameter af hele membranen er 38 mm.

I fig. 2 er det antydet med punkterede linier at den faste del, til hvilken det centrale membranområde 14 er fæstnet, kan være en stang 22 der stikker ud igennem en central 10 kanal i det centrale element af magnetsystémet, for således at være en del af chassiset snarere end af selve magnetsystemet.

Som en ekstrem mulighed skal det nævnes at bølgelederdelen 18 kan holdes på plads ved hjælp af en ekstern holdestruktur, f.eks. en bærestang i chassiset, strækkende sig 15 tværs over den åbne side af membranen. I dette tilfælde skal lederdelen ikke nødvendigvis have en indsnævret roddel, da det ikke er nødvendigvis skal være i kontakt med de centrale dele 14,16.

Den omtalte indsnævrede roddel af elementet 18 vil være af særlig relevans når tvær-20 snittet af den indre dome ring 12 antager en mere eller mindre halvcirkulær form af domen som i fig. 1, medens, når denne form er mindre end halvcirkulær som i fig. 2, det udmærket kan være muligt, som vist med stiplede linier 24 i fig. 2, at delen 18 kan være formet uden nogen indsnævret roddel, da delen 18 i dette tilfælde kan berøre den centrale del 14,16 over hele den inderste bredde af den bredere del af delen 18 uden på 25 nogen måde at begrænse svingningerne af den inderste væg af ringdomestrukturen.

Der er en yderligere og betydningsfuld forskel mellem fig. 1 og fig. 2, nemlig i måden hvorpå membranen er fæstnet til svingspolen. I fig. 1 er det tilbagetrukne ringformede areal, benævnt 11, mellem de ringformede membrandele 8 og 12 fastgjort til den indre 30 overflade af den ydre ende af sving- spolen 4, svarende til den konventionelle måde at fastgøre membranen i ordinære dorne-højttalere, hvor delen 8 er en snæver kantophængsdel. I fig. 2 vil det bemærkes at denne fastgørelse er sket ikke ved siden, men ved enden af svingspolen. Dette fremkalder en tættere og fastere kontakt mellem dele- DK 176614 B1 5 ne, og det er fundet at medvirke overraskende til en korrekt overføringsfunktion og en høj effektivitet. Der er derfor grund til at tro, at denne type af fastgørelse vil være højst fordelagtig også i ordinære dome højttalere, især dem med dornes af blødt materiale.

Det byder designeren af membranen den fordel, at samlingsgeometrien vil være givet 5 ved formen af selve membranen og ikke yderligere af det klæbestof, der benyttes ved befæstigelsen.

I forbindelse med konstruktioner af dorne-højttalere er der forskellige sæt af fordele og ulemper ved brug af membraner af henholdsvis blødt og hårdt materiale. Ved nærvæ-10 rende opfindelse er det fundet at være en interessant og lovende mulighed at benytte en kombination af sådanne materialer, især med hensyn til brug af et hårdt metallisk materiale til hovedparten af delene i dorne- eller ring-domeområdet og blødere materiale til de dele, der støder op til fastgørelseszonen af membranen, dvs. her den inderste del 11 og det perifere område benævnt 9 i fig. 2. Også ved disse samlinger vil det fore-15 trækkes at samle de mødende pladematerialer kant-til-kant fremfor side-til-side. Den resulterende fordel antages at være vigtig selv i forbindelse med almindelige dorne-højttalere.

Ideelt skulle bølgelederen 18 være ganske langt udragende, men i praksis er det fundet 20 at det er tilstrækkeligt hvis den rager ca. 10 mm ud fra basis af membranen eller omkring 2-6 gange højden af den centrale ring-dome del 12. Det absolutte kriterium er at bølgelederdelen skal forhindre eller minimere interferenser mellem lydbølger udsendt mod det centrale rum foran den inderste del af ringdomen 12.

25 Som allerede nævnt vil et udmærket anvendeligt alternativ til bølgelederdelen 18 være et skærmelement foran det centrale område indeni den ringformede topline af ringdomen 12, hvor der er vist et relevant eksempel i fig. 4, hvor lederdelen er erstattet af en paddehat-lignende del 20, hvis hatdel har en diameter en anelse mindre end diameteren af nævnte ringformede toplinie. Til optimering af overføringsfunktionen generelt 30 bør den detaljerede form af delen være underlagt detaljerede studier og eksperimenter, men i den nærværende sammenhæng er det tilstrækkeligt at notere at delen 20 effek- DK 176614 B1 6 tivt vil forhindre stråling af interferenser mellem bølger strålende fremad og indad mod nævnte centrale rum.

Claims (7)

1. En højttaler af den type, der har et chassis (10) og et magnetsystem, der definerer en ringformet luftspalte (2) til en svingspole (4) forbundet med en højttalermembran (16), 5 og af diskant-høj ttalertypen i hvilken den yderste membrandel, der indbyrdes forbinder svingspolen (4) og chassis'et (10), er en ringformet, bueprofileret strimmeldel (8), medens membranen foran svingspolen har en kuppelformet konfiguration, hvilken højttaler ydermere er af den specielle type i hvilken nævnte kuppelformede konfiguration er ændret til dannelse af en ringformet dome (12), hvis centrale, tilbagetrukne område 10 (14) er fast forbundet til magnetsystemet eller til chassiset, kendetegnet ved at der i rummet foran nævnte centrale del af den ringformede dorne (12) er anbragt et element (18, 20), der effektivt modvirker ekstern udstråling af interferenslydbølger hidrørende fra bølger der stråler fremad og indad fra den ringformede dorne (12). 15

2. Højttaler ifølge krav 1, i hvilken nævnte element er et fremstående, generelt konisk bølgelederelement (18) monteret foran nævnte centrale tilbagetrukne membrandel (14) for at kunne lede nævnte fremad- og indadrettede lydbølger kun generelt fremad.

3. Højttaler ifølge krav 2, i hvilken bølgelederen (18) er udragende til en afstand fra 20 nævnte centrale område (14) svarende til mindst to gange højdedimensionen af den ringformede dorne (12).

4. Højttaler ifølge krav 2, i hvilken den største bredde af bølge lederen (18) er mindre end halvdelen af svingspolens (4) diameter. 25

5. Højttaler ifølge krav 1, i hvilken nævnte element er et skærmlegeme (20) arrangeret således at det kan tilbageholde ekstern udstråling hidrørende fra de indre sider af den ringformede domedel (12). 30

6. Højttaler ifølge krav 1, i hvilken det ringformede mødeområde (9) mellem nævnte bueprofilerede strimmeldel (8) og den ydre kant af den ringformde dome (12) på i og DK 176614 B1 8 for sig kendt måde er fæstnet til svingspolen (4) ved at være limet eller svejset til dennes tværgående endekantflade.

7. Højttaler ifølge krav 1, i hvilken mindst en af nævnte bueprofilerede strimmeldel 5 (8) og ringformede dorne (12) på i og for sig kendt måde er lavet generelt af et hårdt membranmateriale, der langs mindst en af dets kanter er sammenføjet med og fortsat i et blødt og fleksibelt membranmateriale, gennem hvilket det er fæstnet til svingspolen (4) og/eller til højttalerchassis'et (10).