EP1646263B1 - Koaxiallautsprecher mit wellenförmiger Membran - Google Patents

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EP1646263B1
EP1646263B1 EP05020885A EP05020885A EP1646263B1 EP 1646263 B1 EP1646263 B1 EP 1646263B1 EP 05020885 A EP05020885 A EP 05020885A EP 05020885 A EP05020885 A EP 05020885A EP 1646263 B1 EP1646263 B1 EP 1646263B1
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plate
membrane
tweeter
coaxial loudspeaker
speaker
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Rolf Janke
Michael Hein
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ELAC Electroacustic GmbH
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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
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/24—Structural combinations of separate transducers or of two parts of the same transducer and responsive respectively to two or more frequency ranges
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a coaxial loudspeaker with wave-shaped membrane according to the preamble of the main claim.
  • a coaxial loudspeaker two loudspeakers of different frequency ranges, e.g. a so-called “midrange” and a “tweeter” combined.
  • Tweeters with meander-shaped folded membrane according to the air-motion principle are, for example, from the utility model DE-U1 73 22 245 known. There, however, a connecting member for a direct coupling via an attached to a centering rod is required, which is expensive and increases the overall length.
  • the slots are open in the front panel in the field of sound radiation and are arranged at right angles to the direction of the folds of the membrane film, a tonal very balanced reproduction is achieved because the overall linearity is significantly improved. Due to a square mounting plate, the entire unit can also be installed in a position rotated by 90 ° about the longitudinal axis in order to be used optimally in both horizontal and vertical loudspeakers, in particular to utilize the essentially horizontal, broad-angle radiation characteristic with horizontally extending slots can.
  • neodymium plate instead of, for example, neodymium rods, a significant improvement in the pulse fidelity can be achieved by increasing the bandwidth to now 50 kHz.
  • the sensitivity is increased in a preferred embodiment to over 90 dB / W / m in efficiency.
  • Bundlingungshackes still another sound conduction can be provided via a high or a midrange.
  • the slots have approximately a 5mm wide and 25mm long length parallel to each other in the central region of the front panel.
  • a damping plate is also provided, which exceeds the membrane membrane in dimension and this protects against direct contact with the neodymium plate, which extends the life, but also for larger deflections causes the sound fidelity.
  • the neodymium plate is finally held in a magnetic retaining ring spaced from a lower pole plate, with a sleeve forming the wall of the closed chamber enclosing the individual parts except for the face plate.
  • the membrane sheet is held by a film retaining ring.
  • a front plate 16 with screw holes and five slots 26 is shown, below which a film retaining ring is present, which has in its interior a recess corresponding to the dimensions of the underlying rectangular wavy meandering membrane film 12.
  • a sound guide plate 32 and the diaphragm unit for the midrange 30 can be arranged in front of the front panel.
  • Reference numeral 36 shows a basket unit for the coaxial structure of the speaker. Within this is the voice coil of the midrange system 34, which is glued to the diaphragm 30 of the midrange. It is important that the centers of the sound-producing, used as a tweeter wavy membrane sheet 12 and another membrane unit 30 in front of the back chamber of the used as a midrange oscillating system horizontally and vertically on a plane.
  • the magnetic system belonging to the middle system consists of the parts 38a-d arranged in front of the wave-shaped corrugated sheet folded or corrugated membrane sheet 12.
  • the designated by reference numeral 38 a ring is preferably made of a neodymium alloy (NdFeB) or at least soft iron.
  • the associated front plate 26 is located in front of the membrane film 12.
  • a damping plate which exceeds the dimensions of both the associated neodymium plate 40 and the membrane foil 12, and is designated by reference numeral 14.
  • reference numeral 10 is an iron pole core (see also Fig. 2 ), with reference numeral 20 a sleeve which surrounds the magnet system as a whole.
  • a magnet retaining ring 22 provided with a recess for the neodymium pole and a bearing edge for the damping plate 14, and a bottom pole plate 24 is finally shown together with solder lugs 46 in the lower part of the drawing.
  • Reference numeral 42 denotes a cover cap for the mid-tone unit into which, in particular, the fourth part of the magnet system, an iron ring 38d, fits.
  • Reference numeral 44 denotes a sealing ring.
  • the entire system forms a ready-to-install, separately sealed mounting unit to cover the frequency range from 400 Hz to 50 kHz.
  • Fig. 2 are in a representation only of the magnetic structure (without coils, etc.), the two magnetic gaps, namely the midrange, located in the drawing with horizontally extending field lines gap 28 between pole core 38b and pole plate 38c, and the tweeter gap 18 (with vertical field lines in the Drawing between the neodymium magnetic plate 40 and front panel 16).
  • the plane offset is chosen to be very small at 7 mm, so that successful in conjunction with the preferably in the width-length ratio of 1: 5 parallel to each other five slots provided for a too large offset resulting phasing is avoided. Due to the closed design of the invention Koaxiallaut Anlageners is a Provision a separate mid-tone chamber in a loudspeaker receiving speaker loudspeaker superfluous.
  • the coaxial loudspeaker according to the invention in addition to the wavy membrane sheet 12 in front of a closed, rear chamber for at least one high-energy permanent magnet a plate-shaped, axially magnetized magnetic element 40 and a front plate, are arranged in the slots in front of the membrane sheet 12, that the generated sound exit well At the same time, the membrane film is well mechanically protected in the tightest of spaces.
  • the rectangular membrane film allows the greatest possible passage of sound while avoiding a symmetry effect which could affect the sound passage.
  • the individual slots should therefore also end rounded.
  • a right-angle neodymium plate 40 should be selected and between neodymium plate 40 and membrane sheet 12, a damping plate 14 are provided, wherein one of the wall of the closed chamber forming sleeve 20 enclosed magnetic retaining ring 22 for spaced from a lower pole plate 24 storage of the magnetic element 40 is used.
  • the magnetically "soft" elements 38d, 38c are then both components of a flat panel midrange assembly and an air-motion tweeter assembly.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Koaxiallautsprecher mit wellenförmiger Membran nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. In einem Koaxiallautsprecher werden zwei Lautsprecher verschiedener Frequenzbereiche, z.B. ein sog. "Mitteltöner" und ein "Hochtöner" zusammengefaßt.
  • Hochtonlautsprecher mit mäanderförmig gefalteter Membran nach dem air-motion Prinzip sind dabei beispielsweise aus dem Gebrauchsmuster DE-U1 73 22 245 bekannt. Dort jedoch ist ein Verbindungsglied für eine direkte Ankupplung über eine an einer Zentriermembran ansetzende Stange erforderlich, was aufwendig ist und die Baulänge vergrößert.
  • Als Stand der Technik ist zunächst die DE 199 13 558 A1 zu nennen, die aber zwei trichterartige Vibrationsplatten und aufweist, die eng benachbart, aber nicht koplanar sind. Als offenes System nutzt sie eine spezifische reflektive Schallabstrahlung. Sie nutzt keine geschlossene Kammer für den Mitteltöner.
  • Weiter ist die JP 55 075 398 A zu nennen, aus der bereits im Jahre 1980 ein Schwingsystem mit einer wellenförmigen Membranfolie bekannt war, das jedoch eine Anzahl von Ungleichmäßigkeiten im Frequenzgang aufwies. Durch eine Steganordnung vor und hinter der Membranfolie, die einander entsprechen, ist eine Vergleichmäßigung des Magnetfeldes eines Hochtöners erreicht worden, die den Frequenzgang verbessert. Das Problem eines kompakten Aufbaus, insbesondere eines koplanaren Aufbaus einer Mehrzahl von Schallquellen, ist jedoch nicht angesprochen.
  • Weiter ist aus der US 2004/047478 A1 eine koaxiale Lautsprecheranordnung eines Hochfrequenzlautsprechers und eines niederfrequenteren Lautsprechers bekannt. Diese Anordnung ist zwar gegenüber einer fernen Anordnung der beiden Lautsprecher verbessert, da sie koaxial ist. Sie arbeitet aber mit einem Reflexionsprinzip an einer Kante, die für diesen Zweck zwischen die beiden Lautsprechereinheiten eingerichtet ist. Weiter ist der Aufbau raumgreifend, da er offen ist und ein größeres Resonanzvolumen hinter sich benötigt.
  • Vorliegend soll jedoch ein kompakter Aufbau in einem Koaxiallautsprecher erreicht werden. Weiter sollen die akustischen Eigenschaften insbesondere hinsichtlich Frequenzgang und Wirkungsgrad verbessert werden.
  • Erfindungsgemäß wird dies durch einen Koaxiallautsprecher mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungen wieder. Es wird insbesondere vorgeschlagen, eine axial magnetisierte Magnetplatte zu verwenden, über der eine wellenförmige Membran angeordnet ist, wobei eine geschlossene rückseitege Kammer gebildet wird und eine frontseitige Platte vor der Membranfolie vorgesehen wird.
  • Durch diese konstruktiven Verbesserungen wird eine deutliche Erweiterung des Übertragungsbereiches mit einer Wirkungsgraderhöhung von 3dB bis hinauf zu 50 kHz erreicht. Bisherige Konstruktionen mit rückseitig geschlossener Kammer waren dagegen stets auf einen Übertragungsbereich von bis zu 28 kHz eingeschränkt. Dies ist für Hifi-Anforderungen nicht befriedigend.
  • Dadurch, dass die Schlitze in der Frontplatte im Bereich der Schallabstrahlung geöffnet sind und rechtwinklig zur Richtung der Falten der Membranfolie angeordnet sind, wird eine tonal sehr ausgewogene Wiedergabe erreicht, weil die Gesamtlinearität deutlich verbessert ist. Die gesamte Einheit ist aufgrund einer quadratischen Montageplatte auch in einer um 90° um die Längsachse gedrehten Position einbaubar, um sowohl in liegenden wie stehenden Lautsprechern optimal eingesetzt werden zu können, insbesondere um, die im wesentlichen horizontale definiert breitwinklige Abstrahlcharakteristik bei horizontal verlaufenden Schlitzen nutzen zu können.
  • Durch die Verwendung einer Neodymplatte anstelle beispielsweise von Neodymstäben lässt sich eine deutliche Verbesserung der Impulstreue durch die Erhöhung der Bandbreite auf nunmehr 50 kHz erreichen. Die Kennempfindlichkeit wird in einer bevorzugten Ausführungsform auf über 90 dB/W/m im Wirkungsgrad erhöht. Zur Erhöhung des Bündelungsmaßes kann noch eine weitere Schallführung über einen Hoch- oder auch einen Mitteltöner vorgesehen werden.
  • Vorteilhaft ist hierbei dann, daß die Schlitze ca. eine 5mm große Breite und 25mm große Länge parallel zueinander im mittleren Bereich der Frontplatte aufweisen.
  • Zwischen Neodymplatte und Membranfolie wird zusätzlich eine Dämpfungsplatte vorgesehen, die in den Abmessung die Membranfolie übersteigt und diese vor direktem Kontakt mit der Neodymplatte schützt, was die Lebensdauer verlängert, aber auch bei größeren Auslenkungen die Schalltreue bewirkt.
  • Die Neodymplatte wird schließlich in einem Magnethaltering beabstandet von einer unteren Polplatte gehalten, wobei eine Hülse, die die Wandung der geschlossenen Kammer bildet, die einzelnen Teile bis auf die Frontplatte umschließt. In ähnlicher Weise wird die Membranfolie durch einen Folienhaltering gehalten.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigt :
    • Fig.1
    in Explosionsdarstellung die einzelnen Elemente des Hochtonlautsprechers,
    Fig. 2
    eine Schnittansicht des Magnetsystems, und
    Fig. 3
    die Frontansicht, geprägt durch die Schlitze in der Frontplatte.
  • Von oben beginnend ist eine Frontplatte 16 mit Schraubbohrungen und fünf Schlitzen 26 dargestellt, unterhalb derer ein Folienhaltering vorhanden ist, der in seinem Inneren eine Aussparung entsprechend den Dimensionen der darunterliegenden rechtwinkligen, wellenförmig mäandernd ausgebildeten Membranfolie 12 besitzt.
  • Vor der Frontplatte kann in einer bevorzugten Ausführungsform eine Schallführungsplatte 32 und die Membraneinheit für den Mitteltöner 30 angeordnet werden. Bezugszeichen 36 zeigt eine Korbeinheit für den koaxialen Aufbau des Lautsprechers. Innerhalb dieser befindet sich die Schwingspule des Mitteltonsystems 34, die mit der Membran 30 des Mitteltöners verklebt ist. Wichtig ist dabei, daß die Mittelpunkte der schallerzeugenden, als Hochtöner genutzten wellenförmigen Membranfolie 12 und eine weitere Membraneinheit 30 vor der rückseitigen Kammer des als Mitteltöner genutzten Schwingsystems horizontal und vertikal auf einer Ebene liegen.
  • Das zum Mitteltonsytem gehörige Magnetsystem besteht dabei aus den vor der wellenförmig nach Art eines Wellblechs gefalteten oder gewellten Membranfolie 12 angeordneten Teilen 38a-d. Der mit Bezugszeichen 38 a bezeichnete Ring wird bevorzugt aus einer Neodym-Legierung (NdFeB) oder wenigstens Weicheisen gefertigt.
  • Dagegen ist das zum Hochtöner gehörige Magnetsystem aus den Teilen 24, 10; 40 hinter der gewellten Membranfolie 12 angeordnet. Die zugehörige Frontplatte 26 befindet sich vor der Membranfolie 12.
  • Dazwischen ist weiter eine Dämpfungsplatte, die die Ausmessungen sowohl der zugehörigen Neodymplatte 40, wie der Membranfolie 12 übersteigt, vorgesehen und mit Bezugszeichen 14 bezeichnet. Mit Bezugszeichen 10 ist ein Eisenpolkern (siehe auch Fig. 2), mit Bezugszeichen 20 eine Hülse, die das Magnetsystem insgesamt umgibt.
  • Weiter sind dargestellt : ein Magnethaltering 22, der mit einer Aussparung für den Neodympolkem und einem Auflagerand für die Dämpfungsplatte 14 versehen ist, und eine untere Polplatte 24 schließlich ist zusammen mit Lötösen 46 im unteren Teil der Zeichnung dargestellt.
  • Bezugszeichen 42 bezeichnet eine Abdeckkappe für die Mitteltoneinheit, in die insbesondere das vierte Teil des Magnetsystems, ein Eisenring 38d, einpaßt. Bezugszeichen 44 bezeichnet einen Dichtungsring.
  • Das gesamte System bildet eine einbaufertige, jeweils separat abgedichtete Montageeinheit zur Überdeckung des Frequenzbereichs von 400 Hz bis 50 kHz.
  • In Fig. 2 sind in einer Darstellung nur des Magnetaufbaus (ohne Spulen etc.) die beiden Magnetspalte, nämlich der des Mitteltöners, ein in der Zeichnung mit horizontal verlaufenden Feldlinien befindlicher Spalt 28 zwischen Polkern 38b und Polplatte 38c, und der Hochtönerspalt 18 (mit vertikalen Feldlinien in der Zeichnung zwischen der Neodym-Magnetplatte 40 und Frontplatte 16) dargestellt.
  • Der Ebenenversatz ist mit 7 mm sehr klein gewählt, so daß erfolgreich im Zusammenspiel mit den bevorzugt im Breite-Länge Verhältnis von 1 : 5 parallel zueinander vorgesehenen fünf schlitzen ein bei zu großem Versatz entstehendes Phasing vermieden wird. Durch die geschlossene Bauart des erfindungsgemäßen Koaxiallautsprechers wird eine Vorsehung einer separaten Mitteltonkammer in einem den Lautsprecher aufnehmenden Lautsprecherchassis überflüssig.
  • Damit weist der erfindungsgemäße Koaxiallautsprecher neben der wellenförmigen Membranfolie 12 vor einer geschlossenen, rückseitigen Kammer für mindestens einen energiereichen Dauermagneten ein plattenförmiges, axial magnetisiertes Magnetelement 40 und eine Frontplatte auf, in der Schlitze so vor der Membranfolie 12 angeordnet sind, daß der erzeugte Schall gut austreten kann, gleichzeitig die Membranfolie auf engstem Raum gut mechanisch geschützt ist.
  • Dabei sind die Mittelpunkte der schallerzeugenden, als Hochtöner genutzten wellenförmigen Membranfolie 12 und der weiteren Membraneinheit 30 vor der rückseitigen Kammer des als Mitteltöner genutzten Schwingsystems horizontal und vertikal auf einer Ebene gelegt und die Schlitze in der Frontplatte 16 im Bereich der Schallabstrahlung rechtwinklig zur Richtung der Falten der Membranfolie 12 angeordnet.
  • Durch fünf Schlitze 26 mit einem Breite - Länge Verhältnis von 1:5 parallel zueinander in einem rechteckigen Bereich wird der rechteckigen Membranfolie größtmöglicher Schalldurchtritt ermöglicht und gleichzeitig ein Symmetrie-Effekt, der sich auf den Schallgang auswirken könnte, vermieden. Die einzelnen Schlitze sollten deshalb auch abgerundet enden.
  • Als Magnetelement sollte eine rechtwinklige Neodymplatte 40 gewählt werden und zwischen Neodymplatte 40 und Membranfolie 12 eine Dämpfungsplatte 14 vorgesehen werden, wobei ein von einer die Wandung der geschlossenen Kammer bildenden Hülse 20 umschlossener Magnethaltering 22 zur von einer unteren Polplatte 24 beabstandeten Lagerung des Magnetelement 40 dient. Die magnetisch "weichen" Elemente 38d, 38c sind dann sowohl Bestandteile einer Flachmembran-Mitteltöner-Anordnung als auch eines Air-Motion-Hochtöner-Aufbaus.

Claims (7)

  1. Koaxiallautsprecher aus zwei Teillautsprechem, einem Hochtöner und einem Mitteltöner, mit einer ringförmigen Membraneinheit (30) für den Mitteltöner mit einer geschlossenen, rückseitigen Kammer, in der das Schwingsystem des Mitteltöners mit einem Magnetsystem (38a-38d) mit einer einen Dauermagneten erregenden Spulenanordnung vorgesehen ist, wobei die Mittelpunkte einer schall erzeugenden, als Hochtöner genutzten Membran und der Membraneinheit (30) für den Mitteltöner vor der rückseitigen Kammer des als Mitteltöner genutzten Schwingsystems horizontal und vertikal auf einer Ebene liegen, gekennzeichnet, durch
    - eine wellenförmige, gefaltete Membranfolie (12) für den Hochtöner,
    - eine vorderseitige Frontplatte, die vor der Membranfolie (12) vorgesehen ist,
    - Schlitze (26), die in der vorderseitigen Frontplatte (16) vor der Membranfolie (12) vorgesehen sind,
    - einen Hochtönerspalt (18), der sich zwischen einer plattenförmigen, axial magnetisierten Neodym-Magnetplatte (40) für den Hochtöner und der vorderseitigen Frontplatte (16) befindet, und
    - einen Mitteltönerspalt (28), der zwischen einem Polkern (38b) und einer Polplatte (38c) ausgebildet ist.
  2. Koaxiallautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (26) in der Frontplatte (16) im Bereich der Schallabstrahlung geöffnet sind und rechtwinklig zur Richtung von Falten der gefalteten Membranfolie (12) angeordnet sind.
  3. Koaxiallautsprecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß fünf Schlitze (26) mit einem Breite - Länge Verhältnis von 1:5 parallel zueinander in einem rechteckigen Bereich vorgesehen sind.
  4. Koaxiallautsprecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen der Neodym-Magnetplatte (40) und der Membranfolie (12) eine Dämpfungsplatte (14) vorgesehen ist.
  5. Koaxiallautsprecher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Neodym-Magnetplatte (40) rechtwinklig ausgebildet ist.
  6. Koaxiallautsprecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen von einer die Wandung der geschlossenen Kammer bildenden Hülse (20) umschlossenen Magnethaltering (22) zur von einer unteren Polplatte (24) beabstandeten Lagerung der Neodym-Magnetplatte (40).
  7. Koaxiallautsprecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß magnetisch weiche Elemente (38d, 38c) sowohl Bestandteile eines Flachmembran-Mitteltöner-Aufbaus als auch eines Air-Motion-Hochtöner-Aufbaus sind.
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