EP0083045A2 - Ringspaltmagnetsystem, insbesondere für Tiefton-Lautsprecher - Google Patents

Ringspaltmagnetsystem, insbesondere für Tiefton-Lautsprecher Download PDF

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EP0083045A2
EP0083045A2 EP82111770A EP82111770A EP0083045A2 EP 0083045 A2 EP0083045 A2 EP 0083045A2 EP 82111770 A EP82111770 A EP 82111770A EP 82111770 A EP82111770 A EP 82111770A EP 0083045 A2 EP0083045 A2 EP 0083045A2
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EP
European Patent Office
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air gap
pole plate
working air
gap
brake air
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Eckehard Kort
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H04R9/025—Magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2209/00—Details of transducers of the moving-coil, moving-strip, or moving-wire type covered by H04R9/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2209/022—Aspects regarding the stray flux internal or external to the magnetic circuit, e.g. shielding, shape of magnetic circuit, flux compensation coils

Definitions

  • the invention relates to an annular gap magnet system, in particular for woofers, in which a voice coil with a large stroke moves in the working air gap, with a cylindrical pole core made of soft iron and an annular permanent magnet which is at a distance from the pole core between an upper pole plate delimiting the working air gap and a lower pole plate is arranged as well as woofers with such an annular gap magnet system.
  • the invention has for its object to provide an annular gap magnet system or a loudspeaker of the type mentioned in such a way that even with an extremely soft suspension of the membrane and the voice coil, even if the loudspeaker is overdriven, the voice coil on the lower pole plate is avoided with certainty .
  • This object is achieved in that in / on the lower pole plate at a distance from the upper pole plate, which corresponds at least to the thickness of the upper pole plate, a brake air gap surrounding the pole core in its lower region in an axial extension of the working air gap is provided, and in that In the area of the lower end of the brake air gap in the lower pole plate, a magnetic resistance of such a size is provided that the magnetic flux through the brake air gap and the leakage flux above the brake air gap are directed both to the magnetic flux in the working air gap and vice versa to the leakage flow below the working air gap are, in their sum, are at least equal to the opposite directional leakage flow below the working air gap.
  • the magnetic resistance can be caused by a cross-sectional reduction in the lower pole plate.
  • a connecting element with low magnetic conductivity can also be provided between the lower pole plate and the pole core.
  • a soft iron ring can be provided adjacent to the lower pole plate, which limits the outside brake air gap over at least part of the axial length and is magnetically conductive with the inner circumference of the permanent magnet ring in connection stands.
  • the depth and the distance of the brake air gap from the upper pole plate can then be varied by inserting soft iron rings of different heights.
  • the brake air gap can also be limited over part of its axial length by the ring-shaped permanent magnet, whereby the ring-shaped permanent magnet is expediently constructed from two permanent magnets lying in series, of which the magnet facing away from the working air gap has at least a part of the axial length with its inner circumference forms the outer boundary of the brake air gap.
  • a low-frequency speaker with an annular gap magnet system 1 a conical membrane 2 and a membrane basket 2a is shown schematically.
  • a cylindrical body 4b, on which a voice coil 4a is arranged, is firmly connected to the membrane.
  • a centering membrane 2b is arranged between the lower end of the membrane 2 and the membrane basket 2a.
  • the speaker basket 2a is firmly connected to the magnet system in the usual way.
  • the annular gap magnet system 1 has a cylindrical pole core 5 made of soft iron and an annular permanent magnet 6 with a thickness D, which is fixedly arranged concentrically to the pole core 5 between an annular upper pole plate 7 with a thickness d 2 and a lower pole plate 8.
  • a working air gap 3 is formed between the pole core 5 and the inner circumference of the upper pole plate 7, which is concentric with the pole core and into which the voice coil 4a is immersed.
  • pole core 5 and the lower pole plate 8 are shown in one piece.
  • the pole core 5 and the pole plate 8 are two separate bodies which are firmly connected to one another, for example by screws or rivets. This is symbolized in FIG. 1 by the dashed line 5a.
  • the voice coil 4a is designed such that it moves in the working air gap 3 of the magnet system with a corresponding stroke, for example the large stroke typical for a woofer.
  • the open end 9a of the brake air gap 9 is in all embodiments at a distance d 1 from the underside of the upper pole plate 7, which corresponds at least to the thickness d 2 of the upper pole plate 7, but is preferably greater.
  • the magnetic flux, as it results from the brake air gap 9 and the magnetic resistor 10e, is indicated in dashed lines.
  • the magnetic flux through the lower pole plate 8 to the pole core 5 runs due to the magnetic resistance 10e to a substantial extent 10a through the brake air gap 9 and the magnetic leakage flux 10d over the open end 9a of the brake air gap 9 runs from the edge and the top of the pole plate 8 to Pole core 5.
  • the magnetic flux 10a through the brake air gap and the leakage flux 10d form the brake magnetic flux and are at least equal in sum to the inner leakage flux 10c between the pole core 5 and the upper pole plate 7, which passes below the working air gap 3, preferably they are larger.
  • the voice coil 4a plunges inwards into the magnet system, it finally emerges completely from the field of the working air gap 3 if it is excited accordingly. It is driven further by the magnetic field of the stray flux 10c. The sum of the brake magnetic fluxes 10a and 10d acts in opposition to this drive by the leakage flux 10c. As a result, the voice coil 4a is actively braked, thus preventing it from striking the lower pole plate.
  • annular gap magnet system only the annular gap magnet system is shown, the same reference numerals being used for the same or equivalent parts, as in FIG Fig. 1. In the following, therefore, only those features are described in terms of which the magnet systems differ from the embodiment according to FIG. 1.
  • the lower pole plate 8 has a shoulder 8a on the underside of the center line radially outward of the brake air gap 9 in order to save material or to reduce weight.
  • An embodiment is shown to the right of the center line, in which the lower pole plate is composed of a ring 8b and a plate c.
  • the pole core 5 is fixed in the center on the plate 8c, the thickness of which determines the magnetic resistance.
  • a soft iron ring 12 is arranged on the upper side of the lower pole plate 8, the outer surface of which softly contacts the inner surface 6a of the permanent magnet ring 6, while its inner surface limits the brake air gap over part of its depth.
  • a soft iron ring 12a is provided in the embodiment according to FIG. 3b, but here has such a height that it limits the outside of the brake air gap over the entire depth d 3 with its inner surface.
  • the soft iron ring 12a is embedded in a corresponding recess 13 in the lower pole plate 8.
  • no soft iron bridge is provided between the lower pole plate 8, which is annular here, and the pole core 5.
  • 4 is between the inner surface of the lower Pole plate 8 and the outer surface of the pole core 5 arranged a ring 14 with a limited height, via which the two bodies are interconnected.
  • the ring 14 is made of a non-magnetic material, such as brass, aluminum, plastic or the like. 5, a similar effect is achieved in that the annular lower pole plate 8 and the pole core 5 are fixed on a plate 15 made of a non-magnetic material. Since there is no longer a soft iron bridge, in the embodiments according to FIGS. 4 and 5 the entire magnetic flux passes through the brake air gap.
  • the ring-shaped permanent magnet 6 is composed of two partial magnetic rings 6b and 6c, each with a thickness D 1 or D 2 , which overall corresponds approximately to the thickness D of the permanent magnet 6 according to FIG. 1.
  • the upper partial magnet 6b has an inner diameter which corresponds to the inner diameter of the magnet 6 according to FIG. 1.
  • the lower partial magnet 6c has an inner diameter which corresponds to the outer diameter of the brake air gap 9. It therefore forms with its inner surface 6d the outer surface of the brake air gap 9, which extends with an annular recess 9b into the lower pole plate 8, through which the cross-section reduction is determined, which in turn determines the magnetic resistance.
  • the thickness d 1 of the magnet 6b is selected so that the condition is again met that the distance of the open end 9a of the brake air gap 9 from the underside of the upper pole plate 7 corresponds at least to the height of the working air gap and thus the thickness d 2 of the upper pole plate .
  • the advantage of this embodiment is that, given a predetermined height of the brake air gap, the thickness of the lower pole plate can be kept smaller than in the embodiment 1 or 2. This reduces the weight of the magnet system.
  • FIG. 6 shows the magnetic stray flux to the left of the pole core, which in this embodiment flows essentially radially through the brake air gap 9 with its lower region 10d directed towards the pole core.
  • the magnetic flux density B was measured by means of a Hall probe over the total height d 1 + d 2 + d 3 , the measurement being limited to a total depth of 30 mm, since no usable measurement results could be obtained in the area of the bottom of the brake air gap.
  • the measurement results are shown in the diagram in FIG. 7.
  • the magnetic flux is directed away from the pole core above the abscissa and towards the pole core below the abscissa.
  • the magnetic flux density is essentially constant over the thickness d 2 of the upper pole plate 7, ie over the height of the working air gap 3. about the height d 1 , d. h . between the underside of the upper pole plate 7 and the open end 9a of the brake air gap 9, the density of the magnetic flux resulting from the stray field 10c drops quite steeply.
  • the magnetic flux density is then at point Y, ie at a distance of 9 mm from the lower edge of the upper pole plate 7 to 0. From point Y on, the stray field 10d takes effect.
  • the flux density rises again in the opposite direction of the magnetic flux and reaches its maximum approximately in the area of the open end 9a of the brake air gap 9, the size of which depends on the size of the magnetic resistance in the lower pole plate.
  • the flux density then remains essentially constant over the depth of the brake air gap in the measured area.
  • the flux density is plotted in the diagram in Teslar (T).
  • Annular gap magnet systems of the type described can be used not only in loudspeakers, but generally for electromagnetic drives in which a relatively large undamped stroke is required.
  • a writing element can be connected to the voice coil.

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Abstract

Ringspaltmagnetsystem (1), insbesondere für Tiefton-Lautsprecher (Woofer) bei dem sich im Arbeitsluftspalt (3) ein Schwingspule (4a) mit großem Hub bewegt. Im Bereich der unteren Polplatte (8) ist ein Bremsluftspalt (9) angeordnet. In der Polplatte (8) ist ein magnetischer Widerstand (10e) ausgebildet. Ein Teil des Magnetflusses verläuft damit über den Bremsluftspalt. Dieser Magnetfluß ist dem Magnetfluß durch den Arbeitsluftspalt und dessen Streufluß entgegengesetzt und er erzeugt ein magnetisches Gegenfeld, das einer weiteren Einwärtsbewegung der Schwingspule entgegenwirkt. Auf diese Weise wird magnetisch ein Aufschlagen der Schwingspule auf die untere Polplatte verhindert. Die Membran mit der Schwingspule kann daher extrem weich aufgehängt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ringspaltmagnetsystem, insbesondere für Tiefton-Lautsprecher (Woofer), bei dem sich im Arbeitsluftspalt eine Schwingspule mit großem Hub bewegt, mit einem zylindrischen Polkern aus Weicheisen und einem ringförmigen Dauermagneten, der im Abstand vom Polkern zwischen einer den Arbeitsluftspalt begrenzenden oberen Polplatte und einer unteren Polplatte angeordnet ist sowie Tiefton-Lautsprecher mit einem solchen Ringspaltmagnetsystem.
  • Bei Tiefton-Lautsprechern zum Beispiel, wird eine extrem weiche Aufhängung der Membran angestrebt. Dies führt dazu, daß die Schwingspule nach Verlassen des Hauptmagnetfeldes im Arbeitsluftspalt des Magnetsystems durch das innere Streufeld weiter nach innen angetrieben wird und insbesondere bei einer übersteuerung des Lautsprechers auf die untere Polplatte aufschlägt.
  • Um ein solches Aufschlagen der Schwingspule an der unteren Polplatte zu verhindern, mußte man bisher einen Kompromiß eingehen, indem man die Membran und die Schwingspule härter aufhängt, als dies im Interesse der Klangqualitäten des Lautsprechers wünschenswert ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ringspaltmagnetsystem bzw. einen Lautsprecher der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß auch bei einer extrem weichen Aufhängung der Membran und der Schwingspule selbst bei einer übersteuerung des Lautsprechers ein Aufschlagen der Schwingspule auf der unteren Polplatte mit Sicherheit vermieden wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in/an der unteren Polplatte in einem Abstand zur oberen Polplatte, der wenigstens der Dicke der oberen Polplatte entspricht, ein den Polkern in seinem unteren Bereich in axialer Verlängerung des Arbeitsluftspaltes umgebender Bremsluftspalt vorgesehen ist, und daß im Bereich des unteren Endes.des Bremsluftspaltes in der unteren Polplatte ein magnetischer Widerstand von einer solchen Größe vorgesehen ist, daß der Magnetfluß durch den Bremsluftspalt und der Streufluß oberhalb des Bremsluftspaltes, die beide umgekehrt zum Magnetfluß im Arbeitsluftspalt und auch umgekehrt zum Streufluß unterhalb des Arbeitsluftspaltes gerichtet sind, in ihrer Summe dem entgegengesetzt gerichteten Streufluß unterhalb des Arbeitsluftspaltes wenigstens gleich sind.
  • Durch den genannten Magnetfluß durch den Bremsluftspalt und den Streufluß oberhalb des Bremsluftspaltes, die beide umgekehrt zum Magnetfluß des inneren Streufeldes in der Umgebung des Arbeitsluftspaltes gerichtet sind, wird eine leicht in ihrer Größe festlegbare magnetische Gegenkraft erreicht, die auch bei übersteuerung des Lautsprechers ein Aufschlagen der Schwingspule auf der unteren Polplatte verhindert, und zwar unabhängig von der Weichheit der Membranaufhängung.
  • Der magnetische Widerstand kann durch eine Querschnittsreduktion in der unteren Polplatte hervorgerufen werden. Es kann aber auch zwischen der unteren Polplatte und dem Polkern ein Verbindungselement mit geringer magnetischer Leitfähigkeit vorgesehen sein.
  • Zur einfachen Abstimmung des Lautsprechers auf bestimmte gewünschte Klangqualitäten und/oder aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, kann an die untere Polplatte angrenzend ein Weicheisenring vorgesehen sein, der den Bremsluftspalt außen wenigstens über einen Teil der axialen Länge begrenzt und magnetisch leitend mit dem Innenumfang des Dauermagnetringes in Verbindung steht. Die Tiefe und der Abstand des Bremsluftspaltes von der oberen Polplatte können dann durch Einsetzen unterschiedlich hoher Weicheisenringe variiert werden.
  • Der Bremsluftspalt kann auch über einen Teil seiner axialen Länge durch den ringförmigen Dauermagneten begrenzt sein, -wobei der ringförmige Dauermagnet zweckmäßig aus zwei in Reihe liegenden Dauermagneten aufgebaut ist, von denen der dem Arbeitsluftspalt abgewandt liegende Magnet mit seinem inneren Umfang wenigstens einen Teil der axialen Länge der äußeren Begrenzung des Bremsluftspaltes bildet.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen in axialen Querschnitten
    • Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Lautsprechers mit einem Ringspaltsystem mit Bremsluftspalt,
    • Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 in materialsparender Weise abgewandelte Ausführungsform,
    • Fig. 3a und 3b jeweils Teildarstellungen von zwei weiteren Ausführungsformen mit Weicheisenringen zur äußeren Begrenzung des Bremsluftspaltes,
    • Fig. 4 eine weitere Ausführungsform, bei der der Polkern und die untere Polplatte durch einen Zwischenring aus unmagnetischem Material unterhalb des Bremsluftspaltes miteinander verbunden sind,
    • Fig. 5 eine weitere Ausführungsform, bei der Polkern und untere Polplatte durch eine Platte oder Scheibe aus unmagnetischem Material fest miteinander verbunden sind, und
    • Fig. 6 eine weitere Ausführungsform, bei der der Bremsluftspalt über einen Teil seiner axialen Länge durch den ringförmigen Dauermagneten begrenzt ist.
    • Fig. 7 zeigt in einem Diagramm den magnetischen Feldstärkeverlauf über die Höhe eines Ringspalt-Magnetsystems gemäß der Erfindung.
  • In Fig. 1 ist schematisch ein Tiefton-Lautsprecher mit einem Ringspalt-Magnetsystem 1, einer konischen Membran 2 und einem Membrankorb 2a dargestellt. Mit der Membran ist ein zylindrischer Körper 4b fest verbunden, auf dem eine Schwingspule 4a angeordnet ist. Zwischen dem unteren Ende der Membran 2 und dem Membrankorb 2a ist eine Zentriermembran 2b angeordnet. Der Lautsprecherkorb 2a ist in üblicher Weise mit dem Magnetsystem fest verbunden.
  • Das Ringspaltmagnetsystem 1 weist einen zylindrischen Polkern 5 aus Weicheisen und einen ringförmigen Dauermagneten 6 mit einer Dicke D auf, der konzentrisch zum Polkern 5 zwischen einer ringförmigen oberen Polplatte 7 mit einer Dicke d2 und einer unteren Polplatte 8 fest angeordnet ist. Zwischen dem Polkern 5 und dem inneren Umfang der konzentrisch zum Polkern liegenden oberen Polplatte 7 ist ein Arbeitsluftspalt 3 ausgebildet, in den die Schwingspule 4a eintaucht.
  • In Fig. 1 sind, wie in den weiteren Figuren, der Polkern 5 und die untere Polplatte 8 einstückig ausgebildet dargestellt. Normalerweise sind der Polkern 5 und die Polplatte 8 zwei getrennte Körper, die beispielsweise durch Schrauben oder Nieten fest miteinander verbunden sind. Dies ist in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie 5a symbolisiert.
  • Die Schwingspule 4a ist so ausgebildet, daß sie sich im Arbeitsluftspalt 3 des Magnetsystems mit einem entsprechenden Hub, beispielsweise dem für einen Tiefton-Lautsprecher (Woofer) typischen großen Hub bewegt.
  • In/an der unteren Polplatte 8 ist ein den Polkern 5 in axialer Verlängerung des Arbeitsluftspaltes 3 umgebender zylinderringförmiger Bremsluftspalt 9 mit einer Tiefe d3 vorgesehen, in den die Schwingspule mit ihrem unteren Ende eintauchen kann.
  • Das offene Ende 9a des Bremsluftspaltes 9 liegt bei allen Ausführungsbeispielen in einem Abstand d1 von der Unterseite der oberen Polplatte 7, der wenigstens der Dicke d2 der oberen Polplatte 7 entspricht, vorzugsweise aber größer ist.
  • Durch den Bremsluftspalt 9, der sich in die untere Polplatte 8 erstreckt, wird an dessen unterem Ende eine Querschnittsminderung der unteren Polplatte herbeigeführt, die sich als magnetischer Widerstand 10e auswirkt.
  • In Fig. 1 ist der Magnetfluß, wie er sich durch den Bremsluftspalt 9 und den magnetischen Widerstand 10e ergibt, in gestrichel ten Linien angedeutet. Der Magnetfluß durch die untere Polplatte 8 zum Polkern 5 hin verläuft aufgrund des magnetischen Widerstandes 10e zu einem wesentlichen Teil 10a durch den Bremsluftspalt 9 und der magnetische Streufluß 10d über dem offenen Ende 9a des Bremsluftspaltes 9 verläuft von der Kante und der Oberseite der Polplatte 8 zum Polkern 5. Der Magnetfluß 10a durch den Bremsluftspalt und der Streufluß 10d bilden den Bremsmagnetfluß und sind in ihrer Summe wenigstens gleich dem inneren Streufluß 10c zwischen dem Polkern 5 und der oberen Polplatte 7, der unterhalb des Arbeitsluftspaltes 3 übertritt, vorzugsweise sind sie größer. Taucht die Schwingspule 4a nach innen in das Magnetsystem -ein, so tritt sie bei entsprechender Erregung schließlich ganz aus dem Feld des Arbeitsluftspaltes 3 heraus. Durch das Magnetfeld des Streuflusses 10c wird sie dabei weiter angetrieben. Diesem Antrieb durch den Streufluß 10c entgegengesetzt wirkt die Summe der Bremsmagnetflüsse 10a und 10d. Dadurch wird die Schwingspule 4a aktiv gebremst und so ein Aufschlagen auf die untere Polplatte verhindert.
  • In den weiteren Ausführungsformen ist jeweils nur das Ringspalt- Magnetsystem dargestellt, wobei für gleiche oder gleichwirkende Teile jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet sind, wie in Fig. 1. Im nachstehenden werden daher auch jeweils nur die Merkmale beschrieben, hinsichtlich deren die Magnetsysteme sich jeweils von der Ausführungsform nach Fig. 1 unterscheiden.
  • Nach Fig. 2 weist die untere Polplatte 8 links der Mittellinie radial auswärts des Bremsluftspaltes 9 zur Materialersparnis bzw. zur Gewichtsminderung an ihrer Unterseite einen Absatz 8a auf. Rechts der Mittellinie ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die untere Polplatte aus einem Ring 8b und einer Platte c zusammengesetzt ist. Auf der Platte 8c, deren Dicke den magnetischen Widerstand bestimmt, ist mittig der Polkern 5 befestigt.
  • Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 der Bremsluftspalt 9 mit seiner gesamten Tiefe d3 in der unteren Polplatte 8 liegt, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 3a in der unteren Polplatte nur ein Teil der Tiefe d3 des Bremsluftspaltes ausgebildet, und zwar das untere Ende. Auf der Oberseite der unteren Polplatte 8 ist ein Weicheisenring 12 angeordnet, der mit seiner äußeren Oberfläche magnetisch leitend an der inneren Oberfläche 6a des Dauermagnetringes 6 anliegt, während er mit seiner inneren Oberfläche den Bremsluftspalt über einen Teil seiner Tiefe begrenzt.
  • In ähnlicher Weise ist bei der Ausführungsform nach Fig. 3b ein Weicheisenring 12a vorgesehen, der hier jedoch eine solche Höhe hat, daß er mit seiner inneren Oberfläche den Bremsluftspalt außen über die gesamte Tiefe d3 begrenzt. Der Weicheisenring 12a ist hierbei in eine entsprechende Ausnehmung 13 in der unteren Polplatte 8 eingelassen.
  • Abweichend von den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3a-b ist bei den Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 5 keine Weicheisenbrücke zwischen der hier ringförmig ausgebildeten unteren Polplatte 8 und dem Polkern 5 vorgesehen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist zwischen der inneren Oberfläche der unteren Polplatte 8 und der äußeren Oberfläche des Polkernes 5 ein Ring 14 mit begrenzter Höhe angeordnet, über den beide Körper miteinander verbunden sind. Der Ring 14 besteht aus einem unmagnetischen Material, wie beispielsweise Messing, Aluminium, Kunststoff oder dergleichen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird eine ähnliche Wirkung dadurch erzielt, daß die ringförmige untere Polplatte 8 und der Polkern 5 auf einer Platte 15 aus einem unmagnetischen Material befestigt sind. Da keine Weicheisenbrücke mehr vorhanden ist, tritt bei den Ausführungsformen nach Fig. 4 und 5 der gesamte Magnetfluß durch den Bremsluftspalt hindurch.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist der ringförmige Dauermagnet 6 aus zwei Teilmagnetringen 6b und 6c mit jeweils einer Dicke D1 bzw. D2 zusammengesetzt, die insgesamt etwa der Dicke D des Dauermagneten 6 nach Fig. 1 entspricht. Der obere Teilmagnet 6b hat einen Innendurchmesser, der dem Innendurchmesser des Magneten 6 nach Fig. 1 entspricht. Der untere Teilmagnet 6c hat einen inneren Durchmesser, der dem äußeren Durchmesser des Bremsluftspaltes 9 entspricht. Er bildet daher mit seiner inneren Oberfläche 6d die Außenfläche des Bremsluftspaltes 9, der sich mit einer ringförmigen Vertiefung 9b in die untere Polplatte 8 erstreckt, durch die die Querschnittreduktion bestimmt ist, die ihrerseits den magnetischen Widerstand bestimmt. Die Dicke d1 des Magneten 6b ist so gewählt, daß wiederum die Bedingung erfüllt ist, daß der Abstand des offenen Endes 9a des Bremsluftspaltes 9 von der Unterseite der oberen Polplatte 7 wenigstens der Höhe des Arbeitsluftspaltes und damit der Dicke d2 der oberen Polplatte entspricht.
  • Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt ebenso wie der der Ausführungsformen nach den Fig. 3a und 3b darin, daß bei einer vorgegebenen Höhe des Bremsluftspaltes die Dicke der unteren Polplatte geringer gehalten werden kann als bei der Ausführungsform nach Fig. 1 oder 2. Dadurch wird das Gewicht des Magnetsystems verringert.
  • In Fig. 6 ist links vom Polkern der magnetische Streufluß dargestellt, der bei dieser Ausführungsform mit seinem zum Polkern hin gerichteten unteren Bereich 10d im wesentlichen radial durch den Bremsluftspalt 9 fließt.
  • Bei einem Ringspalt-Magnetsystems entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 3b mit folgenden Abmessungen:
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
    wurde mittels einer Hallsonde die magnetische Flußdichte B über die Gesamthöhe d1 + d2 + d3 gemessen, wobei die Messung auf eine Gesamttiefe von 30 mm begrenzt wurde, da im Bereich des Bodens des Bremsluftspaltes keine brauchbaren Messergebnisse mehr erhalten werden konnten. Die Meßergebnisse sind im Diagramm nach Fig. 7 dargestellt.
  • Der magnetische Fluß ist oberhalb der Abszisse vom Polkern weg und unterhalb der Abszisse zum Polkern hin gerichtet. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, ist die magnetische Flußdichte über die Dicke d2 der oberen Polplatte 7, d.h. über die Höhe des Arbeitsluftspaltes 3 im wesentlichen konstant. über die Höhe d1, d.h. zwischen der Unterseite der oberen Polplatte 7 und dem offenen Ende 9a des Bremsluftspaltes 9, fällt die Dichte des Magnetflusses, der aus dem Streufeld 10c resultiert, ziemlich steil ab. Die magnetische Flußdichte wird dann im Punkt Y, d.h. in einem Abstand von 9 mm von der Unterkante der oberen Polplatte 7 zu 0. Vom Punkt Y an wird das Streufeld 10d wirksam. Die Flußdichte steigt hier bei entgegengesetzt gerichtetem Magnetfluß wieder an und erreicht etwa im Bereich des offenen Endes 9a des Bremsluftspaltes 9 sein Maximum, dessen Größe von der Größe des magnetischen Widerstandes in der unteren Polplatte abhängig ist. Die Flußdichte bleibt dann über die Tiefe des Bremsluftspaltes im gemessenen Bereich im wesentlichen konstant. Die Flußdichte ist im Diagramm in Teslar (T) aufgetragen.
  • Als Vergleichsmessung wurde eine Messung der magnetischen Flußdichte bei einem Ringspalt-Magnetsystem üblicher Art, d.h. ohne Bremsluftspalt, durchgeführt. Die Flußdichte im Arbeitsluftspalt ist die gleiche wie bei dem Magnetsystem mit Bremsluftspalt. Unterhalb des Arbeitsluftspaltes wurde eine Flußdichte entsprechend der gestrichelt im Diagramm eingetragenen Kurve gemessen. Diese Kurve fällt weniger steil ab und bleibt praktisch über den gesamten Bereich oberhalb der Abszisse. Die Flußdichte beträgt kurz vor auf der Oberseite der unteren Polplatte, d.h. ` am Punkt X, noch etwa 0,3 T. Es wird also bei einem üblichen Magnetsystem kein die Einwärtsbewegung der Schwingspule begrenzendes magnetisches Gegenfeld aufgebaut. Es wirkt vielmehr bis auf die Oberseite der unteren Polplatte 8 ein Magnetfeld, das in Richtung der Einwärtsbewegung der Schwingspule wirkt und bei übersteuerung des Lautsprechers Ursache für das Aufschlagen der Schwingspule auf die untere Polplatte ist.
  • Bei dem Ringspalt-Magnetsystem mit dem beschriebenen Bremsluftspalt kommt es dagegen auch bei maximaler Übersteuerung des Lautsprechers nicht zu einem Aufschlagen der Schwingspule. Die Einwärtsbewegung der Schwingspule wird vielmehr durch das oberhalb des Bremsluftspaltes und im Bremsluftspalt erzeugte magnetische Gegenfeld abgebremst und damit begrenzt. Ringspalt-Magnetsysteme der beschriebenen Art können nicht nur bei Lautsprechern Verwendung finden, sondern allgemein für elektromagnetische Antriebe, bei denen ein relativ großer ungedämpfter Hub verlangt wird. Beispielsweise kann mit der Schwingspule ein Schreibelement verbunden sein.

Claims (8)

1. Ringspaltmagnetsystem, insbesondere für Tiefton-Lautsprecher, bei dem sich im Arbeitsluftspalt eine Schwingspule mit großem Hub bewegt, mit einem zylindrischen Polkern aus Weicheisen und einem ringförmigen Dauermagneten, der im Abstand vom Polkern zwischen einer den Arbeitsluftspalt begrenzenden oberen Polplatte und einer unteren Polplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in/an der unteren Polplatte (8) in einem Abstand (d1) zur oberen Polplatte (7), der wenigstens der Dicke (d2) der oberen Polplatte (7) entspricht, ein den Polkern (5) in seinem unteren Bereich in axialer Verlängerung des Arbeitsluftspaltes (3) umgebender Bremsluftspalt (9) vorgesehen ist,und daß im Bereich des unteren Endes des Bremsluftspaltes in der unteren Polplatte ein magnetischer Widerstand (10e) von einer solchen Größe vorgesehen ist, daß der Magnetfluß (10a) durch den Bremsluftspalt (9) und der Streufluß (10d) oberhalb des Bremsluftspaltes (9), die beide umgekehrt zum Magnetfluß (10b) im Arbeitsluftspalt (3) und auch umgekehrt zum Streufluß (10c) unterhalb des Arbeitsluftspaltes (3) gerichtet sind, in ihrer Summe gleich oder größer als der innere Streufluß (10c) unterhalb des Arbeitsluftspaltes (3) sind.
2. Ringspaltmagnetsytem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetischer Widerstand (10e) eine Querschnittsreduktion der unteren Polplatte (8) vorgesehen ist.
3. Ringspaltmagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetischer Widerstand ein Verbindungselement (14,15) mit geringer magnetischer Leitfähigkeit zwischen der unteren Polplatte (8) und dem Polkern (5) vorgesehen ist.
4. Ringspaltmagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die unteren Polplatte (8) angrenzend ein den Bremsluftspalt (9) über einen Teil seiner axialen Länge außen begrenzender Weicheisenring (12) angeordnet ist, der sich axial über einen Teil der Höhe (D) des Dauermagneten (6) erstreckt und außen magnetisch leitend am inneren Umfang des Dauermagneten anliegt.
5. Ringspaltmagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsluftspalt (9) außen wenigstens über einen Teil seiner axialen Länge durch den inneren Umfang (6d) eines ringförmigen Dauermagneten (6) begrenzt ist.
6. Ringspaltmagnetsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Dauermagnet (6) aus zwei in Reihe liegenden ringförmigen Magneten (6b,6c) aufgebaut ist, von denen der dem Arbeitsluftspalt (3) abgewandt liegende Magnet (6c) mit seinem inneren Umfang (6d) wenigstens über einen Teil der axialen Länge (d3) den Bremsluftspalt außen begrenzt.
7. Elektromagnetischer Antrieb mit einem Ringspaltmagnetsystem, in dessen Arbeitsluftspalt eine Schwingspule mit großem Hub als Antriebselement beweglich ist, mit einem zylindrischen Polkern aus Weicheisen und einem ringförmigen Dauermagneten, der im Abstand vom Polkern zwischen einer den Arbeitsluftspalt begrenzenden oberen Polplatte und einer unteren Polplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in/an der unteren Polplatte (8) in einem Abstand (11) zur oberen Polplatte (7), der wenigstens der Dicke (7a) der oberen Polplatte (7) entspricht, ein den Polkern (5) in seinem unteren Bereich in axialer Verlängerung des Arbeitsluftspaltes (3) umgebender Bremsluftspalt (9) vorgesehen ist, und daß im Bereich des unteren Endes des Bremsluftspaltes in der unteren Polplatte ein magnetischer Widerstand (10e) von einer solchen Größe vorgesehen ist, daß der Magnetfluß (10a) durch den Bremsluftspalt (9) und der Streufluß (10d) oberhalb des Bremsluftspaltes (9), die beide umgekehrt zum Magnetfluß (10b) im Arbeitsluftspalt (3) und auch umgekehrt zum Streufluß (10c) unterhalb des Arbeitsluftspaltes (3) gerichtet sind, in ihrer Summe gleich oder größer als der innere Streufluß (10c) unterhalb des Arbeitsluftspaltes (3) sind.
8. Tieftonlautsprecher mit einem Ringspaltmagnetsystem, in dessen Arbeitsluftspalt eine mit der Lautsprechermembran fest verbundene Schwingspule mit großem Hub beweglich ist, mit einem zylindrischen Polkern aus Weicheisen und einem ringförmigen Dauermagneten, der im Abstand vom Polkern zwischen einer den Arbeitsluftspalt begrenzenden oberen Polplatte und einer unteren Polplatte angeordnet ist,dadurch gekennzeichnet, daß in/an der unteren Polplatte (8) in einem Abstand (11) zur oberen Polplatte (7), der wenigstens der Dicke (7a) der oberen Polplatte (7) entspricht, ein den Polkern (5) in seinem unteren Bereich in axialer Verlängerung des Arbeitsluftspaltes (3) umgebender Bremsluftspalt (9) vorgesehen ist, und daß im Bereich des unteren Endes des Bremsluftspaltes in der unteren Polplatte ein magnetischer Widerstand (10e) von einer solchen Größe vorgesehen ist, daß der Magnetfluß (10a) durch den Bremsluftspalt (9) und der Streufluß (10d) oberhalb des Bremsluftspaltes (9), die beide umgekehrt zum Magnetfluß (10b) im Arbeitsluftspalt (3) und auch umgekehrt zum Streufluß (10c) unterhalb des Arbeitsluftspaltes (3) gerichtet sind, in ihrer Summe gleich oder größer als der innere Streufluß (10c) unterhalb des Arbeitsluftspaltes (3) sind.
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