EP2932733B1 - Magnetsystem für einen lautsprecher, magnetisierungsvorrichtung, verfahren zur herstellung eines magnetsystems und lautsprecher - Google Patents

Magnetsystem für einen lautsprecher, magnetisierungsvorrichtung, verfahren zur herstellung eines magnetsystems und lautsprecher Download PDF

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EP2932733B1
EP2932733B1 EP13708670.8A EP13708670A EP2932733B1 EP 2932733 B1 EP2932733 B1 EP 2932733B1 EP 13708670 A EP13708670 A EP 13708670A EP 2932733 B1 EP2932733 B1 EP 2932733B1
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EP
European Patent Office
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magnet
magnetization
permanent magnets
air gap
permanent
Prior art date
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EP2932733A1 (de
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Norman Gerkinsmeyer
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Blaupunkt Technology GmbH
GERKINSMEYER, NORMAN
Original Assignee
Blaupunkt Technology GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; 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; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06—Loudspeakers

Definitions

  • the invention relates to a magnet system for a loudspeaker, a magnetization device for such a magnet system and a method for producing a magnet system.
  • Magnet systems with a predominantly ring-shaped air gap are generally known from the field of electromagnetic / dynamic sound converters, actuators and exciters, but can also be found in other types of electromagnetically driven systems with an air gap, such as motors, generators and drives used in the field of land, water and air, Use.
  • magnet systems are increasingly using particularly powerful permanent magnetic materials, for example from the field of rare earths.
  • super magnets with extremely high magnetic remanence are very expensive.
  • a magnet system of a loudspeaker with at least one permanent magnet unit is known, the permanent magnet unit consisting of an interconnected combination of two permanent magnets and the magnetization of both permanent magnets being designed in opposite directions with respect to the common axis of symmetry. Building magnet systems of this type with permanent magnets that have already been magnetized is complex, since oppositely aligned and therefore mutually repelling magnets have to be brought close together.
  • the inventor has recognized that a magnet system, which is made up of a clever combination of conventional ferrite material and a rare earth magnet, achieves almost the same performance with the same size as a magnet system made purely of a rare earth magnet Magnet system can achieve.
  • this consideration according to the invention applies to the combined use of expensive and particularly powerful permanent magnets with inexpensive conventional permanent magnets of lower power.
  • Magnet systems are conventionally equipped with only one type of magnet.
  • the existing system is then too weak, magnetic material is usually used, mounted, glued or grouped afterwards.
  • the additional magnets can only be used with considerable effort, that is, both the existing magnets and the additionally used magnets are usually already magnetized and have to be mounted or glued with opposing polarity.
  • the overall system usually increases in height (when viewed horizontally, see e.g. Fig. 1 & 3 ), in weight, in costs and is, compared to the multi-magnet according to the invention, much more ineffective.
  • the multi-magnet according to the invention is at a comparable or higher field strength of a ferrite magnet with Y35 material by more than 30% smaller but only marginally more expensive if the inventive type of structure and the technical requirements of the inventive magnetization or device are taken into account.
  • the specific properties of the various magnetic materials can be combined with one another in a very targeted manner.
  • Ferrite magnets have a significantly higher temperature resistance but also require a higher volume than e.g. NdFeB magnets.
  • NdFeB magnets have a much stronger field with a significantly lower mass than ferrite magnets, but they can withstand much less thermal stress.
  • NdFeB the higher mass of the ferrite as a heat sink or cooling mass for the NdFeB magnet used by way of example.
  • the result is an ideal magnet system in the ratio of mass or volume to field strength.
  • volume or mass versus price NdFeB, for example, is now significantly more expensive while ferrite magnets are quite inexpensive and stable in price.
  • AlNiCo and Sm 2 Co which according to the invention can be used instead of NdFeB.
  • Sm 2 Co or AlNiCo it is even possible to produce multimagnets according to the invention which are stable at high temperatures.
  • the mode of action of both types of rings is basically the same.
  • the aim is to prevent the static magnetic field in the air gap of the multi-magnet according to the invention from being irritated or modulated by the alternating field of the voice coil through which alternating voltage flows, since this can lead to considerably audible and measurable distortions when used in loudspeakers.
  • the alternating field of the voice coil induces a current in the rings and this reduces the inductance of the voice coil.
  • the associated increase in impedance towards higher frequencies is almost eliminated and thus the modulation of the magnetic field in the air gap is almost prevented.
  • the multi-magnet system according to the invention thus represents the alternative to existing permanent magnet systems with not just an annular air gap.
  • the two-phase magnetization proved, in which in a first step the multi-magnet system with two ring magnets arranged concentrically on different diameters, separated by an air gap, are initially magnetized in a common direction. The two ring magnets are then magnetized in reverse in such a way that both ring magnets are exposed to the reversed magnetic field, with only one magnet being reversed in polarity.
  • the magnetic field in the area of one magnet can be reduced by shielding a magnet during the second opposing magnetization so that no polarity reversal takes place while the polarity of the other magnet is reversed.
  • the shielding can be done by a conductive material in the air gap, which induces a counteracting ring current in the case of a pulse-like reversal of magnetization, or a counteracting current pulse can be actively generated in the air gap during the reversal of magnetization, which also has an opposite effect.
  • the multi-magnet according to the invention will be explained here using an annular gap magnet for sound transducers as an example.
  • the Figure 1 shows an example of the multi-magnet according to the invention as a ring magnet system, with its outer pole plate 1 sitting on the ferrite magnet 5 and preferably, but not necessarily, having a slightly smaller inner diameter than the ferrite magnet.
  • the air gap 2 now results from the inner diameter of the outer pole plate 1 compared to the outer diameter of the inner pole plate 3, which is located on the NdFeB magnet 4 used, for example, which in turn is located on the so-called T-yoke or yoke with yoke 6, which also has an optional central bore 7, which can serve on the one hand for ventilation and on the other hand for better guidance of the field lines in the air gap 2 of the system.
  • T-yoke or yoke with yoke 6 which also has an optional central bore 7, which can serve on the one hand for ventilation and on the other hand for better guidance of the field lines in the air gap 2 of the system.
  • the outer diameter of the inner pole plate 3 is larger than the diameter of the NdFeB magnet 4 used, for example, and of the so-called T-yoke or yoke with yoke 6 located underneath.
  • the preferably executed phases at the edge of the pole plate 1 or depressions in the central or through-hole serve on the one hand to improve the course of the field lines and on the other hand to prevent the development of noise caused by displaced or flowing through gaseous media, such as air.
  • the Figure 2 shows in plan view the section reference of the multi-magnet according to the invention for the Figures 1 , 3 , 5, 6 , 7th , 9 , 12th , 13th , 16 and 17 for better understanding.
  • the concentric or coaxial arrangement of the two magnets of different coercivity 4 and 5 of the multi-magnet 19 is also illustrated.
  • the Figure 3 shows an example of the magnetizing device according to the invention of the multi-magnet 19 according to the invention Figure 1 which is optionally equipped with, for example, NdFeB in the middle.
  • This device consists of an excitation coil 15 which can magnetize the central area via a yoke 16 and the outer area of the multi-magnet 19 according to the invention via an annular yoke 17 and its excitation coil 18.
  • the magnets of the multi-magnet 19 according to the invention can be magnetized together. It is proposed that the coil 15, via its yoke 16, magnetize the inner area with opposite polarity with greater than 2000 kA / m compared to the outer area, with the ring-shaped yoke 17 and its excitation coil 18 with greater than 800 kA / m.
  • the multi-magnet according to the invention can also be omitted Figure 17 as a pot magnet system, which is equipped with NdFeB and ferrite in the middle, for example.
  • NdFeB NdFeB
  • ferrite in the middle
  • the yoke 16 and the yoke 17 only cover the multi-magnet system 19 according to the invention at the top and bottom and do not completely surround it, it is possible to integrate the magnetization device according to the invention in a belt-like production line.
  • the tape runs through the magnetizing device according to the invention in the area of the multi-magnet system 19 according to the invention, which securely holds it in a form-fitting manner and is also able to magnetize normal magnet systems, since the coils 15 and 18 can also be operated separately and independently of one another.
  • FIG 4 shows the magnetizing device according to the invention in plan view.
  • the same reference numerals are used here as in Figure 3 used.
  • the Figure 5 shows the magnet system 19 from FIG Figure 1 in a magnetizing coil 20.
  • the entire magnet system 19 with the two magnets 4 and 5 arranged concentrically on different diameters is magnetized in a common NS direction.
  • the higher-coercivity magnet 4 is fully magnetized by an axial field arrangement, the lower-coercivity magnet 5 is partially or fully magnetized in the same direction.
  • the direction of magnetization of the magnetization device and the magnets is described by the designations N and S.
  • the axial field can also be achieved by a yoke similar to the Figure 3 , or by the central or stray field of an axial field coil Figure 8 will be realized.
  • the magnetizing coil can also have a return path.
  • the Figure 6 describes the second step of magnetization, the magnet 5 being magnetized in the opposite direction.
  • the magnetizing coil 20 is opposite to the Figure 5 operated in inverted field direction.
  • the magnet 4, which has already been magnetized, must not, however, be remagnetized.
  • this can be done by using a correspondingly high-coercivity magnetic material for the magnet 4. So that this has such a higher resistance to magnetization reversal than the magnet 5. In this case, a field is applied which, although it reverses magnetization of the magnet 5, does not change the magnetization of the magnet 4 due to its higher coercivity.
  • a shield 31 made of a material with good electrical conductivity (for example copper) can be dipped into the air gap of the magnet system between the magnets 4 and 5.
  • This shield 31 can be designed as a cap, but at least as a ring.
  • the short-term energization of the coil 20 generates eddy currents in the ring, which displace the inverse field for the magnet 4 and strengthen the field for reversing the magnetization of the magnet 5. In this way, the direction of magnetization of the magnet 5 is inverted, while the magnetization of the magnet 4 is retained.
  • the magnetization of the magnets 4 and 5 runs in opposite directions after the second step.
  • FIG. 7 and 8 Another variant of the second step of the magnetization according to the invention is shown in Figures 7 and 8 shown.
  • an actively energized ring 31 split in the axial direction with the gap 32 is inserted into the air gap between the magnets 4 and 5 and when the external inverted magnetic field is switched on the magnetizing coil 20 is charged with current in such a way that a magnetic field counteracting the external magnetic field of the magnetizing device is created.
  • This internal magnetic field then brings about a reduction in the field strength of the external magnetic field and prevents the magnet 4 from being reversed, while it promotes the magnet 5 being reversed.
  • the Figure 7 shows the magnetizing coil 20 with the multi-magnet arranged therein in an axial section, while the Figure 8 the section AA through the coil 20 shows.
  • the current pulse through the ring must be synchronized with the current through the outer coil.
  • FIG Figure 9 The multi-magnet 19 is shown again in section, the magnetic field directions and the magnetic field lines also being shown. It can be seen that the external magnetic field in the magnet 4 is weakened and the external magnetic field in the magnet 5 is strengthened by the inserted ring 31 and the ring current generated there. Correspondingly, the magnet 5 is oriented the other way round, while the magnet 4 retains its direction of magnetization initially imposed in the first step.
  • the magnetization M is plotted in relation to an external magnetization field strength H in the form of a hysteresis loop.
  • the magnet 4 can correspond to the unbroken course, where the magnetization remains in the magnet 4 up to a field strength H greater than H4, while after that a permanent weakening up to the reversal of the magnetization begins.
  • the course of the magnetization M for a material of the magnet 5 is shown in dotted lines. In this way, basically two magnets with different coercivity polarized side by side with the same acting magnetic fields.
  • the selection of the magnetic materials is expanded with regard to the ratio Hs5 to H4, in that the magnet 4 that does not have to be reversed is additionally shielded - passively or actively - from the magnetizing magnetic field.
  • FIG. 3 shows steps I and II of magnetization by a magnetization device according to FIG Figures 5 and 6 with passive shielding.
  • step I the two magnets 4 and 5 are exposed to approximately the same field strength curve HI and mounted next to one another magnetized in the same NS direction.
  • a shielding ring or a shielding cap is then placed in the air gap between the magnets 4 and 5 between the first step I and the second step II of the magnetization according to the invention.
  • Step II now follows, in which an oppositely directed magnetic field with the curve HIIa is generated in the magnetizing coil. This field also acts on the unprotected magnet 5 and completely reverses its polarity, since it is greater than its saturation field strength Hs5.
  • the magnet 4 lying within the shield is only acted upon by a field strength curve according to HIIb, since the ring current generated in the shield counteracts the external magnetic field in the form of HIIc.
  • the field strength curve of the magnetic field HIIb HIIa-HIIc generated in this way remains below the limit of H4.
  • the magnet 4 is not weakened and, in the already assembled state, both magnets receive their oppositely directed, fully saturated magnetization.
  • the Figure 12 shows the inventive steps I and II of the magnetization by a magnetization device according to FIG Figures 5 and 7th or 8 with active shielding.
  • step I the two magnets 4 and 5 are exposed to approximately the same field strength curve HI and mounted next to one another magnetized in the same NS direction.
  • an actively energizable ring is placed in the air gap between the magnets 4 and 5, as in FIG Figures 7 and 8 is shown.
  • Step II now follows, in which an oppositely directed magnetic field with the course HIIa is generated in the magnetization device. This field acts on the unprotected magnet 5 and, since it is greater than Hs5, reverses it completely.
  • FIG. 13 shows the multi-magnet according to the invention in the version with two short-circuit rings 22 - above and in the outer edge of the inner pole plate 3 - and 23 - below the outer pole plate 1 -.
  • the short-circuit rings 22 and 23 are preferably made of aluminum, copper or brass. However, it is also possible for the short-circuit ring 22 to be located above the outer pole plate 1 and thus to have the same or similar inner and outer diameter as the short-circuit ring 23.
  • the Figure 14 shows the multi-magnet according to the invention in the version with the so-called copper cap 24 which can optionally be made of aluminum, copper or brass.
  • the copper cap encloses the yoke of the yoke 6 or T-yoke, with the optionally used NdFeB magnet 4 and its inner pole plate 3.
  • the copper cap also preferably has a hole corresponding to the through hole 7 with phases.
  • the copper cap 24 it is also conceivable to design the copper cap 24 as a ring which merely encloses the inner pole plate 3 or covers it slightly over the height downwards and upwards.
  • the Figure 15 shows the possible size savings of the multi-magnet system according to the invention compared to a conventional ferrite magnet system.
  • the reference number 13 denotes a magnet system equipped exclusively with ferrite magnets, while the reference number 14 (hatched area) represents the same magnet system, but with the combination according to the invention of different types of magnets in cross section.
  • the Figure 16 shows a standard ferrite magnet with its field strength curve measured over the thickness in the annular air gap 30.
  • the Figure 17 shows an optimized multi-magnet according to the invention already reduced by a quarter in height or thickness Figure 1 , for example with an NdFeB magnet 4 and a thinner ferrite magnet 5, with an inner pole plate 3 and an outer pole plate 1 and its field strength curve, measured over the thickness in the annular air gap 2. You can see a significantly higher and, above all, more linear course than the curve in Figure 16 .
  • the Figure 18 shows a highly optimized multi-magnet according to the invention Figure 1 , for example with an even thinner NdFeB magnet 4 and ferrite magnet 5, with inner pole plate 3 and outer pole plate 1 and its field strength curve, measured over the thickness in the annular air gap 2.
  • the goal here was about the same strong field as in Figure 8 to create. You can see that the course is still much more linear and slightly higher than with the standard magnet in Figure 8 . This is achieved even though only half the volume and mass of magnetic material is used.
  • a permanent magnet unit consisting of an interconnected combination of at least one first permanent magnet with a first magnetic remanence and a second permanent magnet with a second magnetic remanence, the second being magnetic Remanence is significantly greater, preferably at least twice as great as the first magnetic remanence, is in the subsequent ones Figures 19-22 another variant of a magnet system according to the invention is shown.
  • the Figure 19 shows an example of the multimagnet according to the invention as a pot magnet system, with the pot-like yoke 12.
  • the air gap 9 now results from the inner diameter of the pot-like yoke 12 compared to the outer diameter of the pole plate 10, which is on the NdFeB magnet 11 used, for example, which is in turn on the Ferrite magnet 29 is located, which also has an optional central bore 8, which on the one hand can be used for ventilation and on the other hand for better guidance of the field lines in the air gap 9 of the system.
  • the outer diameter of the pole plate 10 is larger than the diameter of the NdFeB magnet 11, for example used, and of the ferrite magnet 29 located underneath.
  • the preferably executed phases at the edges of the pot-like yoke 12 or depressions in the central or through-hole serve, on the one hand, to improve the course of the field lines and, on the other hand, to prevent the development of noise by displacing or flowing through gaseous media, such as air.
  • the pole plate 10 would be correspondingly higher or, under certain conditions, could be omitted entirely.
  • the Figure 20 shows a magnetizing device as it is already in the Figures 5 to 8 was shown, in an embodiment as a stray field magnetizing coil 20, with which the inventive magnet system according to FIG Figure 19 can be magnetized, which is optionally equipped with, for example, NdFeB and ferrite in the middle, and is designed as a pot magnet system.
  • a stray field greater than 2000 kA / m should be used for magnetization.
  • the Figure 21 shows a multi-magnet according to the invention as a pot magnet in the embodiment with two short-circuit rings 25 - above and in the outer edge of the pole plate 10 - and 26 - below the NdFeB magnet 11 used as an example.
  • the short-circuit rings 25 and 26 are preferably made of aluminum, copper or brass. However, it is also possible that the short-circuit ring 25 can be located above or on the edge of the pot or short circuit 12.
  • the Figure 22 shows the multi-magnet according to the invention as a pot magnet system in the version with the so-called copper cap 27 which can optionally be made of aluminum, copper or brass. In this example, it encloses the ferrite magnet 29, the optionally used NdFeB magnet 11 and its pole plate 10. In this case, the copper cap also preferably has a hole corresponding to the through hole 8 with phases. It is also possible here to design the copper cap 27 as a ring which merely encloses the pole plate 10 or covers it slightly over the height upwards and downwards.
  • the invention proposes a magnet system with at least one permanent magnet unit, in particular for use in a loudspeaker, the permanent magnet unit consisting of an interconnected combination of at least one first permanent magnet with a first magnetic remanence and a second There is permanent magnet with a second magnetic remanence and the second magnetic remanence is substantially greater, preferably at least twice as large as the first magnetic remanence.
  • the invention also relates to a magnetization device for such a magnet system, which can build up two parallel and oppositely aligned magnetic fields with the help of two yoke systems that can be operated simultaneously by separate coils, the first magnetic field concentrically enclosing the second magnetic field like a thick cylinder jacket.
  • the invention also relates to a method for producing and magnetizing the above-mentioned magnet system with the above-mentioned magnetizing device and a loudspeaker with a magnet system according to the invention.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem für einen Lautsprecher, eine Magnetisierungsvorrichtung für ein solches Magnetsystem und ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems.
  • Magnetsysteme mit vorwiegend ringförmigem Luftspalt sind allgemein aus dem Bereich elektromagnetische / dynamische Schallwandler, Aktoren und Exciter bekannt, finden aber auch in anderen Arten von elektromagnetisch getriebenen Systemen mit Luftspalt, wie z.B. Motoren, Generatoren und Antriebe die im Bereich zu Land, Wasser und Luft, Verwendung.
  • Grundsätzlich ergibt sich immer wieder die Herausforderung die bestehenden Systeme unter Einhaltung der Leistungsfähigkeit zu verkleinern. Hierzu greift man bei Magnetsystemen vermehrt auf besonders leistungsfähige dauermagnetische Materialien, zum Beispiel aus dem Bereich Seltener Erden, zurück. Dabei entsteht allerdings das Problem, dass solche Magnetsysteme mit sogenannten Supermagneten mit extrem hoher magnetischer Remanenz sehr teuer werden.
  • Aus der Druckschrift US 2004 / 131223 A1 ist ein Magnetsystem eines Lautsprechers mit mindestens einer Dauermagneteinheit bekannt, wobei die Dauermagneteinheit aus einer miteinander verbundenen Kombination aus zwei Dauermagneten besteht und die Magnetisierung beider Dauermagnete bezüglich der gemeinsamen Symmetrieachse gegengerichtet ausgebildet ist. Magnetsysteme dieser Art mit bereits magnetisierten Dauermagneten aufzubauen ist aufwendig, da entgegengesetzt ausgerichtete und sich daher gegenseitig abstoßende Magnete nahe zusammengebracht werden müssen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein besonders klein bauendes Magnetsystem zu verwirklichen, welches möglichst geringe Mengen an Materialien mit besonders hoher magnetischer Remanenz benötigt, wobei eine einfache Montage gewährleistet werden soll. Außerdem soll ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines solchen Magnetsystems gefunden werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
  • Der Erfinder hat erkannt, dass ein Magnetsystem, welches aus einer geschickten Kombination aus konventionellem Ferrit-Material und einem Seltene-Erden-Magneten aufgebaut ist, bei gleicher Baugröße nahezu die gleiche Leistungsfähigkeit erreicht, wie sie ein rein aus einem Seltene-Erden-Magneten aufgebautes Magnetsystem erreichen kann. Grundsätzlich gilt diese erfindungsgemäße Überlegung für die kombinierte Verwendung von teuren und besonders leistungsfähigen Dauermagneten mit preisgünstigen konventionellen Dauermagneten geringerer Leistung.
  • Herkömmlicher Weise werden Magnetsysteme mit nur einer Magnetart ausgerüstet. Also werden entweder NdFeB = Neodym-Eisen-Bor, oder Bariumferrit-, Sm2Co = Samarium Cobalt-, Strontiumferrit-, AlNiCo-Magnetmaterialien je nach Anwendung, Vorgaben und Budget für sich alleine verwendet.
  • Sollte das bestehende System dann zu schwach sein, wird in der Regel nachträglich magnetisches Material verwendet, montiert, geklebt bzw. gruppiert. Die zusätzlichen Magneten sind allerdings nur mit erheblichem Aufwand zu verwenden, das heißt, sowohl die bestehenden als auch die zusätzlich verwendeten Magneten sind in der Regel bereits magnetisiert und müssen gegenpolig abstoßend montiert bzw. verklebt werden.
  • Dabei erhöht sich das Gesamtsystem in der Regel in der Höhe (bei waagerecht liegender Betrachtung, siehe z.B. Fig. 1 & 3), im Gewicht, in den Kosten und ist, gegenüber dem erfindungsgemäßen Multimagneten, wesentlich ineffektiver.
  • Der erfindungsgemäße Multimagnet ist bei vergleichbarer bzw. höherer Feldstärke eines Ferrit-Magneten mit Y35-Material um mehr als 30 % kleiner aber nur unwesentlich teurer wenn die erfindungsgemäße Art und Weise des Aufbaus, sowie die technische Voraussetzung der erfindungsgemäßen Magnetisierung beziehungsweise Vorrichtung berücksichtigt wird.
  • So lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Multimagneten ganz gezielt die spezifischen Eigenschaften der verschiedenen Magnetmaterialien miteinander verbinden. Ein Beispiel: Ferrit-Magneten haben eine wesentlich höhere Temperaturbeständigkeit aber auch Volumenbedarf als z.B. NdFeB-Magneten. NdFeB-Magneten haben wiederum ein wesentlich stärkeres Feld bei deutlich geringerer Masse als Ferrit-Magneten, sind aber thermisch deutlich geringer belastbar.
  • Es wird vorgeschlagen, die höhere Masse des Ferrit als Kühlkörper oder Kühlmasse für den beispielhaft eingesetzten NdFeB-Magneten zu verwenden. Kombiniert ergibt sich ein ideales Magnetsystem im Verhältnis Masse beziehungsweise Volumen zu Feldstärke. So verhält es sich aber umgekehrt bei Volumen beziehungsweise Masse zum Preis. NdFeB ist z.B. mittlerweile deutlich teurer während Ferrit-Magneten recht preiswert und preisstabil sind. Ähnlich verhält es sich bei AlNiCo und Sm2Co die man erfindungsgemäß statt NdFeB verwenden kann. Mit Sm2Co oder AlNiCo ließen sich sogar hochtemperaturstabile erfindungsgemäße Multimagneten herstellen.
  • Es gibt aber noch weitere Punkte die für die Verwendung des erfindungsgemäßen Multimagneten sprechen, wie z.B. ein deutlich besserer Verlauf bzw. bessere Verteilung der Feldlinien und er ist weniger preisschwankungssensibel.
  • Gerade in den Zeiten von künstlicher Verknappung der Rohstoffe und deren Preismanipulationen durch Spekulationen in den Weltmärkten, sind in den letzten 2 Jahren die Preise im Rohstoffbereich für Seltener Erden, Cobalt, Strontium, Barum, Bor usw. um mehr als das 10-fache gestiegen.
  • Eine weitere Verbesserung bringt der Einsatz von sogenannten Kurzschlussringen, die vorzugsweise über und unterhalb der Ebene der Polplatten angeordnet werden, beziehungsweise von zusätzlichen Kappen oder Ringen, welche die Polplatte umgeben beziehungsweise umschließen. In beiden Fällen kommen unmagnetische aber am besten elektrisch sehr leitfähige Materialien, wie z.B. Kupfer, Messing, Aluminium usw., zum Einsatz.
  • Es wird empfohlen die zwei Kurzschlussringe bei Systemen mit größeren Amplituden oder Bewegungen einzusetzen, während die "Kappe" oder der "Ring" eher bei Systemen mit geringen Amplituden oder Bewegungen zum Einsatz kommen sollen.
  • Die Wirkweise beider Arten von Ringen ist im Prinzip gleich. Es soll verhindert werden, dass das statische Magnetfeld im Luftspalt des erfindungsgemäßen Multimagneten durch das Wechselfeld der mit Wechselspannung durchflossenen Schwingspule irritiert bzw. moduliert wird, da dies beim Einsatz in Lautsprechern zu erheblich hörbaren und messbaren Verzerrungen führen kann.
  • Oder anders formuliert, das Wechselfeld der Schwingspule induziert in den Ringen einen Strom und dadurch wird die Induktivität der Schwingspule reduziert. Der damit einhergehende Impedanzanstieg zu höheren Frequenzen hin wird nahezu eliminiert und damit wird auch die Modulation des Magnetfeldes im Luftspalt nahezu verhindert.
  • Somit stellt das erfindungsgemäße Multimagnetsystem die Alternative zu bestehenden Dauermagnetsystemen mit nicht nur ringförmigem Luftspalt dar.
  • Entsprechend den oben beschriebenen Grundgedanken der Erfindung schlägt der Erfinder die nachfolgend beschriebenen Varianten der Erfindung als besonders günstige Ausführungen vor:
    • AA) Magnetsystem mit mindestens einer Dauermagneteinheit, insbesondere zum Einsatz in einem Lautsprecher, wobei die Dauermagneteinheit aus einer miteinander verbundenen Kombination aus zumindest einem ersten Dauermagneten mit einer ersten magnetischen Remanenz und einem zweiten Dauermagneten mit einer zweiten magnetischen Remanenz besteht, wobei die zweite magnetische Remanenz wesentlich größer ist, vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist, als die erste magnetische Remanenz.
    • AB) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante AA), wobei der erste Dauermagnet als Ferrit-Magnet ausgebildet ist und/oder der zweite Dauermagnet als Seltene-Erden-Magnet ausgebildet ist.
    • AC) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) oder AB), wobei beide Dauermagnete jeweils ringförmig rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial um eine gemeinsame Symmetrieachse angeordnet sind.
    • AD) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AC), wobei beide Dauermagnete einseitig über einen Rückschluss miteinander verbunden sind.
    • AE) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AD), wobei die Magnetisierung beider Dauermagnete bezüglich der gemeinsamen Symmetrieachse gegengerichtet ausgebildet ist.
    • AF) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten AC) bis AE), wobei die Magnetisierung beider Dauermagnete gleichzeitig und bezüglich der gemeinsamen Symmetrieachse gegengerichtet in zusammengebauten Zustand des Magnetsystems erfolgt.
    • BA) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante AA), wobei es zumindest aufweist:
      • den ersten Dauermagneten mit der ersten magnetischen Remanenz und einer damit verbundenen ersten Polplatte,
      • den zweiten Dauermagneten, mit der zweiten magnetischen Remanenz, die wesentlich höher, vorzugsweise mindestens doppelt so hoch, ist wie die erste Remanenz des ersten Dauermagneten, und einer damit verbundenen zweiten Polplatte,
      • einen Rückschluss zwischen dem ersten Dauermagneten und dem zweiten Dauermagneten,
      • und einen Luftspalt zur Ausbildung eines hohen Magnetflusses zwischen der ersten Polplatte und der zweiten Polplatte.
    • BB) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante BA), wobei das Magnetsystem rotationssymmetrisch aufgebaut ist.
    • BC) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BB), wobei der ersten Dauermagnet ein Ferrit-Magnet ist.
    • BD) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BC), wobei der zweite Dauermagnet ein Seltene-Erden-Magnet ist.
    • BE) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BD), wobei der Rückschluss einen L-förmigen Querschnitt aufweist, wobei jeder Schenkel des L mit einem der Dauermagneten verbunden ist, so dass ein ringförmiger Luftspalt zwischen dem ersten Dauermagneten und dem zweiten Dauermagneten einschließlich einem Schenkel des L entsteht. BF) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BE), wobei die Polplatten konzentrisch zueinander und jeweils auf einem Dauermagnet angeordnet sind, so dass sich zwischen ihnen der Luftspalt ausbildet.
    • BG) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BF), wobei die Masse des zweiten Dauermagneten zwischen 50% und 5%, vorzugsweise zwischen 30% und 5%, vorzugsweise zwischen 20% und 5%, vorzugsweise zwischen 10% und 5%, der Masse des ersten Dauermagneten aufweist.
    • BH) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BG), wobei der zweite Dauermagnet ein Magnettyp aus der folgenden Liste ist: Neodym-Eisen-Bor, Barium-Ferrit, Samarium-Cobalt, Strontium-Ferrit, Aluminium-Nickel-Cobalt.
    • BI) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BH), wobei das Magnetsystem eine Mittelöffnung aufweist.
    • BJ) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BI), wobei an mindestens einer Polplatte mindestens ein Kurzschlussring mit einem nichtmagnetischen und elektrisch leitenden Material angeordnet ist.
    • BK) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BJ), wobei mindestens eine Polplatte durch eine, vorzugsweise innen offene, Kurzschlusskappe oder Kurzschlussronde, zumindest teilweise überdeckt wird.
    • BL) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante BK), wobei die Kurzschlusskappe auch den zweiten Dauermagneten zumindest teilweise zum Luftspalt hin überdeckt.
    • CA) Magnetisierungsvorrichtung für ein Magnetsystem, insbesondere zum Einsatz in einem Lautsprecher, insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis BL), aufweisend:
      • eine erste Magnetspule mit einem ersten Joch, das mit einem Schenkel die erste Magnetspule durchdringt und einen zweiten offenen Schenkel mit zwei Enden, die einen ersten Luftspalt bilden, aufweist,
      • eine zweite Magnetspule mit einem zweiten Joch, das mit einem Schenkel die zweite Magnetspule durchdringt und durch zwei ringförmig parallel zueinander ausgebildete Enden einen ringförmigen Luftspalt ausbildet,
      • wobei die ringförmig ausgebildeten Enden des zweiten Jochs jeweils eine koaxiale Öffnung aufweisen, in welche die Enden des ersten Joches eingreifen, so dass ein gemeinsamer Luftspalt entsteht, in den ein gegenläufig zu magnetisierendes Magnetsystem eingesetzt werden kann.
    • CB) Magnetisierungsvorrichtung gemäß der Ausführungsvariante CA), wobei die erste und zweite Magnetspule derart mit mindestens einer Strom/Spannungsversorgung verbunden sind, dass bei einer gleichzeitigen Aktivierung der Magnetspulen im gemeinsamen Luftspalt ein gegenläufiges Magnetfeld erzeugt wird, das im Spalt des ersten Joches umgekehrt ausgerichtet ist, wie im Spalt des zweiten Joches.
    • D) Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems, insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AF) oder BA) bis BL) und insbesondere unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsvarianten CA) bis CB), wobei die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden:
      • Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils rotationssymmetrischen Dauermagneten, wobei die Dauermagneten bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt zueinander getrennt angeordnet sind
      • Einsetzen des Magnetsystems in eine Magnetisierungsvorrichtung, welche gleichzeitig für jeden Dauermagneten jeweils ein Magnetfeld erzeugen kann, wobei beide Magnetfelder axial gegenläufig ausgerichtet sind,
      • gleichzeitige axial gegenläufige Magnetisierung der Dauermagneten durch kurzzeitiges Einschalten der Magnetisierungsvorrichtung,
      • Entnehmen des Magnetsystems mit axial gegenläufig magnetisierten Dauermagneten.
    • E) Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems, insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AF) und unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung, welche im Inneren ein axial in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, wobei die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden:
      • Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils rotationssymmetrischen Dauermagneten, wobei die Dauermagneten bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt zueinander getrennt angeordnet sind,
      • Einsetzen des Magnetsystems in die Magnetisierungsvorrichtung,
      • gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten in einer ersten axialen Ausrichtung,
      • gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit einer Feldstärke, welche den ersten Magneten nicht ummagnetisiert, jedoch den zweiten Magneten entgegengerichtet zu seiner ersten Magnetisierung ummagnetisiert,
      • Entnehmen des Magnetsystems mit axial entgegengesetzt magnetisierten Dauermagneten.
    • FA) Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems, insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AF) und unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung, welche im Inneren ein axial in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, wobei die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden:
      • Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils rotationssymmetrischen Dauermagneten, wobei die Dauermagneten bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt zueinander getrennt angeordnet sind,
      • Einsetzen des Magnetsystems in die Magnetisierungsvorrichtung,
      • gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten in einer ersten axialen Ausrichtung,
      • Abschirmen des ersten Magneten durch einsetzen einer elektrisch leitfähigen Abschirmung zumindest im Luftspalt,
      • gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit zeitlich sich verändernder Feldstärke durch kurzzeitiges Einschalten einer Magnetspule der Magnetisierungsvorrichtung, wobei die Magnetfeldstärke im zweiten, nicht abgeschirmten Magneten geringer ist als im ersten Magneten,
      • Entnehmen des Magnetsystems mit axial entgegengesetzt magnetisierten Dauermagneten.
    • FB) Verfahren gemäß der voranstehenden Ausführungsvariante FA), wobei nach der ersten Magnetisierung und vor der zweiten Magnetisierung der erste Magnet durch einsetzen eines elektrisch leitfähigen Rings im Luftspalt oder einer elektrisch leitfähigen Kappe, die zumindest teilweise in den Luftspalt hineinreicht, abgeschirmt wird.
    • FC) Verfahren gemäß der voranstehenden Ausführungsvariante FA), wobei nach der ersten Magnetisierung und vor der zweiten Magnetisierung der erste Magnet ein elektrisch leitfähiger, in axialer Richtung gespaltener Ring im Luftspalt eingesetzt wird und durch Zufuhr eines Stromstoßes während der zweiten Magnetisierung das externe Magnetfeld abgeschwächt wird.
    • G) Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems, insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AF) und unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung, welche im Inneren ein axial in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, wobei die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden:
      • Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils rotationssymmetrischen Dauermagneten, wobei der erste Dauermagnet eine Sättigungsfeldstärke aufweist, die kleiner ist als die maximale Feldstärke, ab der irreversible Verluste der Magnetisierung des zweiten Dauermagneten entstehen,
      • Einsetzen des Magnetsystems in die Magnetisierungsvorrichtung,
      • gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten in einer ersten axialen Ausrichtung mit einer Feldstärke, die größer als die Sättigungsfeldstärke des zweiten Dauermagneten ist,
      • anschließend gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit einer Feldstärke, die größer als die Sättigungsfeldstärke und kleiner als die maximale Feldstärke, ab der irreversible Verluste der Magnetisierung des zweiten Dauermagneten entstehen,
      • Entnehmen des Magnetsystems mit axial entgegengesetzt magnetisierten Dauermagneten.
    • HA) Magnetsystem, insbesondere gemäß der Ausführungsvariante AA), wobei es zumindest aufweist:
      • einen ersten Dauermagneten mit einer ersten magnetischen Remanenz,
      • einen, unmittelbar mit dem ersten Dauermagneten verbundenen zweiten Dauermagneten, mit einer zweiten magnetischen Remanenz, die wesentlich höher ist, vorzugsweise mindestens doppelt so hoch ist, wie die erste Remanenz des ersten Dauermagneten,
      • eine erste Polplatte, die unmittelbar mit dem zweiten Dauermagneten verbunden ist,
      • einen Rückschluss der mit dem ersten Dauermagneten verbunden ist,
      • und einen Luftspalt zur Ausbildung eines hohen Magnetflusses zwischen dem Rückschluss und der ersten Polplatte.
    • HB) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante HA), wobei das Magnetsystem rotationssymmetrisch aufgebaut ist.
    • HC) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HB), wobei der erste Dauermagnet ein Ferrit-Magnet ist.
    • HD) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HC), wobei der zweite Dauermagnet ein Seltene-Erden-Magnet ist.
    • HE) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HD), wobei die Masse des zweiten Dauermagneten zwischen 50% und 5%, vorzugsweise zwischen 30% und 5%, vorzugsweise zwischen 20% und 5%, vorzugsweise zwischen 10% und 5%, der Masse des ersten Dauermagneten aufweist.
    • HF) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HE), wobei das Magnetsystem eine Mittelöffnung aufweist.
    • HG) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HF), wobei an der Polplatte mindestens ein Kurzschlussring mit einem nichtmagnetischen und elektrisch leitenden Material angeordnet ist.
    • HH) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HG), wobei die Polplatte durch eine, vorzugsweise innen offene, Kurzschlusskappe oder Kurzschlussronde, zumindest teilweise überdeckt wird.
    • HI) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante HH), wobei die Kurzschlusskappe auch den zweiten Dauermagneten zumindest teilweise zum Luftspalt hin überdeckt.
    • I) Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems, insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AF) oder HA) bis HI), wobei und insbesondere unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsvarianten CA) bis CB), wobei die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden:
      • Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einen zweiten noch nicht vormagnetisierten rotationssymmetrischen Dauermagneten und einem, im Querschnitt L-förmig ausgebildeten Rückschluss, wobei die Dauermagneten koaxial und übereinander angeordnet und unmittelbar miteinander verbunden sind und zwischen Rückschluss und den Dauermagneten ein Luftspalt gebildet ist,
      • Einsetzen des Magnetsystems in eine Magnetisierungsvorrichtung, welche gleichzeitig für die Dauermagneten einerseits und den Rückschluss andererseits jeweils ein Magnetfeld erzeugen kann, wobei beide Magnetfelder axial gegenläufig ausgerichtet sind und ein Magnetfeld auf die Dauermagneten wirkt und ein Magnetfeld auf einen Schenkel des Rückschlusses wirkt,
      • gleichzeitige axial Magnetisierung der Dauermagneten durch kurzzeitiges Einschalten der gegenläufigen Magnetfelder der Magnetisierungsvorrichtung,
      • Entnehmen des Magnetsystems mit magnetisierten Dauermagneten.
    • J) Magnetsystem, hergestellt durch ein hier beschriebenes Verfahren, insbesondere nach einem Verfahren gemäß einer der Ausführungsvarianten D)- G).
    • K) Lautsprecher mit einem der erfindungsgemäßen hier beschriebenen Magnetsysteme, wobei das Magnetsystem vorzugsweise nach einem der hier beschriebenen Magnetisierungsverfahren magnetisiert wurde und hergestellt wurde.
  • Besonders günstig hat sich anstelle der gleichzeitigen gegenläufigen Magnetisierung in einem einzigen Magnetisierungsvorgang, die zweiphasige Magnetisierung erwiesen, bei der in einem ersten Schritt das Multimagnetsystem mit zwei konzentrisch auf unterschiedlichen Durchmessern angeordneten Ringmagnete, durch einen Luftspalt getrennt sind, zunächst in eine gemeinsame Richtung magnetisiert werden. Anschließend erfolgt eine umgekehrte Magnetisierung beider Ringmagnete derart, dass beide Ringmagnete dem umgekehrten Magnetfeld ausgesetzt werden, wobei jedoch nur ein Magnet umgepolt wird.
  • Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass für die Magnete jeweils solche Materialen gewählt werden, dass diese eine sich wesentlich unterscheidende Koerzivität aufweisen und die zweite gegenläufige Magnetisierung mit einer Feldstärke ausgeführt wird, die den einen Magneten umpolt, den anderen Magneten jedoch nicht ummagnetisiert.
  • Alternativ oder unterstützend zur ersten Ausführungsvariante der Magnetisierung kann durch eine Abschirmung eines Magneten bei der zweiten gegenläufigen Magnetisierung das Magnetfeld im Bereich des einen Magneten so reduziert werden, dass keine Umpolung stattfindet, während der andere Magnet umgepolt wird. Die Abschirmung kann dabei durch ein leitendes Material im Luftspalt geschehen, welchem bei einer impulsartigen Ummagnetisierung ein gegenwirkender Ringstrom induziert wird, oder es kann aktiv während der Ummagnetisierung ein gegenwirkender Stromimpuls im Luftspalt erzeugt werden, der ebenso eine entgegengesetzte Wirkung entfaltet.
  • Der erfindungsgemäße Multimagnet soll hier beispielhaft an einem Ringspaltmagneten für Schallwandler erklärt werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele eines Ringspaltmagneten für Schallwandler mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind.
  • Im Einzelnen zeigen:
    • FIG 1:
    Multimagnetsystem mit zwei konzentrisch angeordneten Ringmagneten unterschiedlicher Remanenz;
    FIG 2:
    Multimagnetsystem aus Figur 1 in Draufsicht;
    FIG 3:
    Magnetisierungsvorrichtung zur gleichzeitigen gegenläufigen Magnetisierung im Schnitt;
    FIG 4:
    Magnetisierungsvorrichtung aus Figur 3 in Draufsicht;
    FIG 5:
    Streufeldmagnetisierer mit Magnetsystem gemäß Figur 1 im Schnitt;
    FIG 6:
    Streufeldmagnetisierer mit Magnetsystem gemäß Figur 1 mit zusätzlicher Abschirmung im Schnitt;
    FIG 7:
    Streufeldmagnetisierer mit Magnetsystem gemäß Figur 1 mit aktiver Abschirmung im Schnitt;
    FIG 8:
    Streufeldmagnetisierer aus Figur 7 im Schnitt A-A;
    FIG 9:
    Magnetsystem gemäß Figur 1 während der Magnetisierung gemäß Schritt II unter Abschirmung des inneren Magneten;
    FIG 10:
    Darstellung der Magnetisierung gegen externe Magnetfeldstärke;
    FIG 11:
    Zeitlicher Feldstärkenverlauf während der Schritte I und II der Magnetisierung mit passiver Abschirmung;
    FIG 12:
    Zeitlicher Feldstärkenverlauf während der Schritte I und II der Magnetisierung mit aktiver Abschirmung;
    FIG 13:
    Ausführungsvariante des Multimagneten mit Kurzschlussring;
    FIG 14:
    Ausführungsvariante des Multimagneten mit Kupferkappe;
    FIG 15:
    Größenvergleich eines Magnetsystems gemäß Stand der Technik und eines erfindungsgemäßen Multimagneten;
    FIG 16-18:
    Größenvergleich der Magnetsysteme in Relation zur erreichbaren Feldstärke im Luftspalt;
    FIG 19:
    Multimagnet als Topfmagnetsystem mit topfartigem Rückschluss;
    FIG 20:
    Streufeldmagnetisierer mit Magnetsystem nach Figur 19;
    FIG 21:
    Multimagnet als Topfmagnet in der Ausführung mit zwei Kurzschlussringen;
    FIG 22:
    Multimagnet als Topfmagnet in der Ausführung mit Kurzschlusskappe.
  • Die Figur 1 zeigt beispielhaft den erfindungsgemäßen Multimagneten als Ringmagnetsystem, mit seiner äußeren Polplatte 1 die auf dem Ferrit-Magneten 5 sitzt und vorzugsweise, aber nicht zwingend, einen etwas kleineren Innendurchmesser als der Ferrit-Magnet aufweist. Der Luftspalt 2 ergibt sich nun durch den Innendurchmesser der äußeren Polplatte 1 gegenüber dem Außendurchmesser der inneren Polplatte 3, die sich auf dem beispielsweise eingesetzten NdFeB-Magneten 4 befindet, der sich wiederum auf dem sogenannten T-Yoke oder Joch mit Rückschluss 6 befindet, der auch eine optionale Mittelbohrung 7 aufweist, die einerseits der Belüftung andererseits der besseren Führung des Feldlinienverlaufes im Luftspalt 2 des Systems dienen kann. Hierbei hat es sich als besonders günstig, aber nicht zwingend, erwiesen, die innere Polplatte 3 etwas vorstehender und höher als die äußere Polplatte 1 auszuführen.
  • Weiterhin hat es sich als besonders günstig erwiesen, den Außendurchmesser der inneren Polplatte 3 größer als die darunter befindlichen Durchmesser des beispielsweise eingesetzten NdFeB-Magneten 4 und des sogenannten T-Yoke oder Joch mit Rückschluss 6 auszuführen. Die vorzugsweise ausgeführten Phasen am Rand der Polplatte 1 bzw. Senkungen der Mittel- bzw. Durchbohrung dienen einerseits der Verbesserung des Feldlinienverlaufs und andererseits einem Vorbeugen der Geräuschentwicklung durch verdrängter bzw. durchströmen gasförmiger Medien, wie z.B. Luft.
  • Sollte das Magnetvolumen und vor allem der Durchmesser (gilt auch für die Varianten nach Fig. 11 & 12) im Kern und Luftspalt 2 und damit auch der verwendete NdFeB-Magnet 4 mit seiner Polplatte 3 konstruktionsbedingt zu klein sein, kann es von Vorteil sein, keine Mittelbohrung 7 mit Phasen anzuwenden. Eine Senkung in Form der Phase, wie bei der Mittelbohrung 7, kann unter Umständen dennoch einen Sinn ergeben, da auch mit einer Senkung in der Polplatte 3 und Rückschluss 6 eine Verbesserung des Feldlinienverlaufes einhergeht.
  • Durch diverse Versuche im Laufe der Entwicklung hat sich herausgestellt, dass es je nach Größe und Anforderung des Systems günstiger sein kann, die Position des beispielsweise eingesetzten NdFeB-Magneten 4 in dem beispielhaft skizzierten Bereich auch mittig oder weiter unten zu positionieren. In diesem Fall würde die innere Polplatte 3 entsprechend höher ausfallen bzw. unter bestimmten Bedingungen auch gänzlich entfallen können.
  • Die Figur 2 zeigt in der Draufsicht den Schnitthinweis des erfindungsgemäßen Multimagneten für die Figuren 1, 3, 5, 6, 7, 9, 12, 13, 16 und 17 zum besseren Verständnis. Insbesondere ist auch die konzentrische beziehungsweise koaxiale Anordnung der beiden Magnete unterschiedlicher Koerzitivität 4 und 5 des Multimagneten 19 verdeutlicht.
  • Die Figur 3 zeigt beispielhaft die erfindungsgemäße Magnetisiervorrichtung des erfindungsgemäßen Multimagneten 19 nach Figur 1 der wahlweise z.B. mit NdFeB in der Mitte bestückt ist. Diese Vorrichtung besteht aus einer Erregerspule 15 die über ein Joch 16 den mittleren Bereich und über ein ringförmig ausgeführtes Joch 17 und dessen Erregerspule 18 der äußere Bereich des erfindungsgemäßen Multimagneten 19 magnetisieren kann.
  • Durch die erfindungsgemäße Technologie bzw. den erfindungsgemäßen Multimagneten gelingt es nun, dass die Magneten des erfindungsgemäßen Multimagneten 19, obwohl diese aus vollkommen unterschiedlichen Material bestehen und normaler Weise jeder für sich magnetisiert werden müsste, gemeinsam magnetisiert werden können. Es wird vorgeschlagen, dass die Spule 15 über ihr Joch 16 den inneren Bereich gegenpolig mit größer 2000 kA/m gegenüber dem äußeren Bereich, mit dem ringförmig ausgeführten Joch 17 und dessen Erregerspule 18 mit größer 800 kA/m magnetisiert wird.
  • Mit dieser erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung lässt sich auch der erfindungsgemäße Multimagnet aus Figur 17 als Topfmagnetsystem, welcher z.B. mit NdFeB und Ferrit in der Mitte bestückt ist, magnetisieren. Dabei kann dann auch nur die Erregerspule 15 mit dem Joch 16 für den mittleren Bereich, größer 2000 kA/m, zum Einsatz kommen.
  • Da das Joch 16 und das Joch 17 das erfindungsgemäße Multimagnetsystem 19 lediglich oben und unten überdeckt und nicht komplett umgibt, ist es möglich, die erfindungsgemäße Magnetisierungsvorrichtung in einer bandartigen Fertigungslinie zu integrieren. Dabei durchläuft das Band die erfindungsgemäße Magnetisiervorrichtung im Bereich des erfindungsgemäßen Multimagnetsystems 19, welches diesen formschlüssig sicher aufnimmt und ist dabei auch in der Lage normale Magnetsysteme zu magnetisieren, da die Spulen 15 und 18 auch getrennt und unabhängig voneinander betrieben werden können.
  • Die Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Magnetisiervorrichtung in der Draufsicht. Hierbei werden die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 3 verwendet.
  • Alternativ zur gleichzeitig gegenläufigen Magnetisierung des Magnetsystems aus Figur 1 oder eines der Magnetsysteme aus den Figuren 12 und 13, lässt sich ein solches erfindungsgemäßen Magnetsystem auch nacheinander mit einer einfachen Magnetisierungsspule gegenläufig magnetisieren. Diese Vorgehensweise wird in den Figuren 5 bis 10 näher beschrieben.
  • Die Figur 5 zeigt das Magnetsystem 19 aus der Figur 1 in einer Magnetisierspule 20. Hiermit wird in einem ersten Schritt das gesamte Magnetsystem 19 mit den beiden konzentrisch auf unterschiedlichen Durchmessern angeordneten Magneten 4 und 5 in eine gemeinsame N-S-Richtung aufmagnetisiert. Dabei wird der höherkoerzitive Magnet 4 durch eine axiale Feldanordnung voll magnetisiert, der niederkoerzitive Magnet 5 wird teilweise oder voll in die gleiche Richtung aufmagnetisiert. Die Magnetisierungsrichtung der Magnetisierungsvorrichtung und der Magnete wird durch die Bezeichnung N und S beschrieben.
  • Alternativ kann das axiale Feld auch durch ein Joch ähnlich der Figur 3, oder durch das Zentral- oder Streufeld einer axialen Feldspule nach Figur 8 realisiert werden. Außerdem kann die Magnetisierspule auch zusätzlich einen Rückschluss aufweisen.
  • Die Figur 6 beschreibt den zweiten Schritt der Magnetisierung, wobei der Magnet 5 in entgegengesetzter Richtung aufmagnetisiert wird. Dafür wird die Magnetisierspule 20 mit gegenüber der Figur 5 invertierter Feldrichtung betrieben. Der bereits magnetisierte Magnet 4 darf dabei jedoch nicht ummagnetisiert werden.
  • Dies kann einerseits durch die Verwendung eines entsprechend hochkoerzitiven Magnetmaterials für den Magneten 4 geschehen. So dass dieser eine derart höhere Resistenz gegen eine Ummagnetisierung aufweist als der Magnet 5. Dabei wird ein Feld angelegt, welches zwar den Magneten 5 ummagnetisiert, jedoch die Magnetisierung des Magneten 4 aufgrund seiner höheren Koerzitivität nicht verändert.
  • Alternativ kann eine Abschirmung 31 aus einem gut elektrisch leitfähigen Material (z.B. Kupfer) in den Luftspalt des Magnetsystems zwischen den Magneten 4 und 5 getaucht werden. Diese Abschirmung 31 kann als Kappe, zumindest aber als Ring ausgebildet sein.
  • Durch die kurzfristige Bestromung der Spule 20 werden in dem Ring Wirbelströme erzeugt, welche das inverse Feld für den Magneten 4 verdrängen und das Feld zur Ummagnetisierung des Magneten 5 verstärken. Auf diese Weise wird die Magnetisierungsrichtung des Magneten 5 invertiert, während die Magnetisierung des Magneten 4 erhalten bleibt.
  • Wie an Hand der eingetragenen Magnetisierungsausrichtungen N und S zu erkennen ist, verläuft die Magnetisierung der Magnete 4 und 5 nach dem zweiten Schritt entgegengesetzt.
  • Eine weitere Variante des zweiten Schrittes der erfindungsgemäßen Magnetisierung wird in den Figuren 7 und 8 gezeigt. Hier wird anstelle der passiven Magnetfeldabschwächung durch einen leitfähigen Ring im Luftspalt des Multimagneten oder eine entsprechende leitfähige Kappe ein aktiv bestromter in axialer Richtung mit dem Spalt 32 gespaltener Ring 31 in den Luftspalt zwischen den Magneten 4 und 5 eingesetzt und beim Einschalten des externen invertierten Magnetfeldes durch die Magnetisierspule 20 derart mit Strom beaufschlagt, dass ein dem externen Magnetfeld der Magnetisierungsvorrichtung entgegenwirkendes Magnetfeld entsteht. Dieses interne Magnetfeld bewirkt dann eine Reduktion der Feldstärke des externen Magnetfeldes und verhindert die Ummagnetisierung des Magneten 4, während es die Ummagnetisierung des Magneten 5 fördert.
  • Die Figur 7 zeigt die Magnetisierungsspule 20 mit dem darin angeordneten Multimagneten im axialen Schnitt, während die Figur 8 den Schnitt A-A durch die Spule 20 zeigt.
  • Wie in der Figur 8 dargestellt, wird im Moment der Ummagnetisierung des Magneten 5 durch Anlegen von Spannung an dem gespaltenen Ring 31 ein Strom im Luftspalt erzeugt, der wiederum ein Magnetfeld - dargestellt durch außerhalb des Ringes 31 aus der Zeichenfläche heraustretenden sechs Pfeile und die innerhalb des Ringes 31 sechs in die Zeichenfläche eintretenden Pfeile - erzeugt, das die Ummagnetisierung des äußeren Magneten 5 fördert, jedoch der Ummagnetisierung des innerhalb des Ringes 31 liegenden Magneten 4 entgegenwirkt.
  • Bei der oben beschriebenen Ummagnetisierung im zweiten Schritt mit einem entgegen gerichteten, aktiv erzeugten Magnetfeld muss der Stromimpuls durch den Ring zeitlich mit dem Strom durch die äußere Spule synchronisiert sein. Dabei ist es möglich, je nach Größe des Magnetsystems den RingStrom durch einen Stromtransformator hoch zu transformieren oder in Serie mit der äußeren Spule zu schalten.
  • Zur Verdeutlichung des im Magnetsystem 19 während der Ummagnetisierung des äußeren Magneten 5, also während des zweiten Schrittes, vorliegenden Magnetfeldes ist in der Figur 9 nochmals der Multimagnet 19 im Schnitt gezeigt, wobei zusätzlich die Magnetfeldrichtungen und die magnetischen Feldlinien gezeigt sind. Es ist zu erkennen, dass durch den eingesetzten Ring 31 und dem dort entstehenden Ringstrom das externe Magnetfeld im Magneten 4 abgeschwächt und das externe Magnetfeld im Magneten 5 verstärkt wird. Entsprechend wird der Magnet 5 umgekehrt ausgerichtet, während der Magnet 4 seine anfangs im ersten Schritt aufgeprägte Magnetisierungsrichtung beibehält.
  • Hierzu ist auch noch in der Figur 10 für zwei unterschiedliche Materialien - entsprechend den Magneten 4 und 5 - die Magnetisierung M in Relation zu einer äußeren Magnetisierfeldstärke H in Form einer Hystereseschleife aufgetragen. Beispielsweise kann der Magnet 4 dem durchgezogenen Verlauf entsprechen, wo bis zu einer Feldstärke H größer H4 die Magnetisierung im Magneten 4 bestehen bleibt, während danach eine dauerhafte Schwächung bis hin zur Umpolung der Magnetisierung beginnt. Entsprechend ist gepunktet der Verlauf der Magnetisierung M für ein Material des Magneten 5 gezeigt. Auf diese Weise können grundsätzlich zwei Magnete unterschiedlicher Koerzitivität nebeneinander mit den gleichen einwirkenden Magnetfeldern umgekehrt gepolt werden.
  • Ist Hs5 < H4, so wird keine Abschirmung für den Magnet 4 im zweiten Schritt benötigt.
  • Erfindungsgemäß wird die Auswahl der Magnetmaterialien in Bezug auf das Verhältnis Hs5 zu H4 erweitert, indem der nicht umzupolende Magnet 4 zusätzlich gegen das ummagnetisierende Magnetfeld - passiv oder aktiv - abgeschirmt wird.
  • Ein solcher Vorgang wird in den Figuren 11 und 12 durch Auftragung der einwirkenden Feldstärke H über die Zeitachse t verdeutlicht.
  • Die Figur 11 zeigt die Schritte I und II der Magnetisierung durch eine Magnetisierungsvorrichtung gemäß den Figuren 5 und 6 mit passiver Abschirmung. Im Schritt I werden die beiden Magneten 4 und 5 einem etwa gleichen Feldstärkenverlauf HI ausgesetzt und nebeneinander montiert in die gleiche N-S-Richtung magnetisiert. Darauf wird zwischen dem ersten Schritt I und dem zweiten Schritt II der erfindungsgemäßen Magnetisierung ein Abschirmring oder eine Abschirmkappe in den Luftspalt zwischen den Magneten 4 und 5 gesetzt. Es folgt nun der Schritt II, in dem ein entgegen gerichtetes Magnetfeld mit dem Verlauf HIIa in der Magnetisierungsspule erzeugt wird. Dieses Feld wirkt auch auf den ungeschützten Magneten 5 ein und polt diesen, da es größer als seine Sättigungsfeldstärke Hs5 ist, komplett um. Gleichzeitig wird jedoch der innerhalb der Abschirmung liegende Magnet 4 nur durch einen Feldstärkeverlauf gemäß HIIb beaufschlagt, da der in der Abschirmung erzeugte Ringstrom dem externen Magnetfeld in Form von HIIc entgegenwirkt. Der so erzeugte Feldstärkenverlauf des Magnetfeldes HIIb=HIIa-HIIc bleibt unter der Grenze von H4. Entsprechend wird der Magnet 4 nicht geschwächt und beide Magnete erhalten im bereits zusammengebauten Zustand ihre entgegengesetzt gerichtete voll gesättigte Magnetisierung.
  • Die Figur 12 zeigt die erfindungsgemäßen Schritte I und II der Magnetisierung durch eine Magnetisierungsvorrichtung gemäß den Figuren 5 und 7 beziehungsweise 8 mit aktiver Abschirmung. Im Schritt I werden die beiden Magneten 4 und 5 einem etwa gleichen Feldstärkenverlauf HI ausgesetzt und nebeneinander montiert in die gleiche N-S-Richtung magnetisiert. Darauf wird zwischen dem ersten Schritt I und dem zweiten Schritt II der erfindungsgemäßen Magnetisierung ein aktiv bestrombarer Ring in den Luftspalt zwischen den Magneten 4 und 5 gesetzt, wie es in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist. Es folgt nun der Schritt II, in dem ein entgegen gerichtetes Magnetfeld mit dem Verlauf HIIa in der Magnetisierungsvorrichtung erzeugt wird. Dieses Feld wirkt auf den ungeschützten Magneten 5 ein und polt diesen, da es größer als Hs5 ist, vollständig um. Gleichzeitig wird jedoch Spannung an den Ring 31 angelegt und ein Ringstrom im Luftspalt erzeugt, der einen entgegen gerichteten Feldstärkeverlauf gemäß HIIc erzeugt und innerhalb des Magneten 4 zu einem Feldstärkenverlauf HIIb führt. Da das innerhalb der Abschirmung erzeugte Magnetfeld unter der Grenze von H4 bleibt, erfolgt keine Schwächung des Magneten 4 und beide Magnete erhalten im bereits zusammengebauten Zustand ihre entgegengesetzt gerichtete voll gesättigte Magnetisierung, wie sie in der Figur 7 gezeigt ist.
  • Weitere erfindungsgemäße Ausführungen eines Multimagneten sind in den Figuren 13 und 14 gezeigt. Die Figur 13 zeigt den erfindungsgemäßen Multimagneten in der Ausführung mit zwei Kurzschlussringen 22 - oberhalb und im Außenrand der inneren Polplatte 3 - und 23 - unterhalb der äußeren Polplatte 1 - . Die Kurzschlussringe 22 und 23 bestehen vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer oder Messing. Es ist aber auch möglich, dass der Kurzschlussring 22 sich oberhalb der äußeren Polplatte 1 befindet, und damit den gleichen oder ähnlichen inneren und äußeren Durchmesser wie der Kurzschlussring 23 hat.
  • Die Figur 14 zeigt den erfindungsgemäßen Multimagneten in der Ausführung mit der sogenannten Kupferkappe 24 die wahlweise aus Aluminium, Kupfer oder Messing bestehen kann. In diesem Beispiel umschließt sie das Joch des Rückschlusses 6 bzw. T-Yoke, mit dem wahlweise eingesetzten NdFeB-Magneten 4 und seine innere Polplatte 3. Vorzugsweise hat die Kupferkappe in diesem Fall auch ein Loch entsprechend der Durchgangsbohrung 7 mit Phasen. Es ist aber auch denkbar die Kupferkappe 24 als ein Ring auszuführen, der die innere Polplatte 3 lediglich umschließt oder leicht über die Höhe nach unten und oben überdeckt.
  • Die Figur 15 zeigt die mögliche Größeneinsparung des erfindungsgemäßen Multimagnetsystems gegenüber einem herkömmlichen Ferrit-Magnetsystems. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet ein ausschließlich mit Ferrit-Magneten bestücktes Magnetsystem, während das Bezugszeichen 14 (schraffierte Fläche) das gleiche Magnetsystem, jedoch mit der erfindungsgemäßen Kombination aus verschiedenen Magnetarten im Querschnitt darstellt.
  • In den Figuren 16 bis 18 ist ein Größenvergleich der Magnetsysteme in Relation zur erreichbaren Feldstärke im Luftspalt gezeigt.
  • Die Figur 16 zeigt einen Standard Ferrit-Magneten mit seinem Feldstärkeverlauf im über die Dicke im ringförmigen Luftspalt 30 gemessen.
  • Die Figur 17 zeigt einen schon um ein Viertel in der Höhe bzw. Dicke reduzierten optimierten erfindungsgemäßen Multimagneten nach Figur 1, beispielhaft mit einem NdFeB-Magneten 4 und dünnerem Ferrit-Magneten 5, mit innerer Polplatte 3 und äußerer Polplatte 1 und seinem Feldstärkeverlauf, im über die Dicke im ringförmigen Luftspalt 2 gemessen. Dabei erkennt man einen wesentlich höheren und vor allem lineareren Verlauf als bei der Kurve in Figur 16.
  • Die Figur 18 zeigt einen weit optimierten erfindungsgemäßen Multimagneten nach Figur 1, beispielhaft mit einem noch dünneren NdFeB-Magneten 4 und Ferritmagneten 5, mit innerer Polplatte 3 und äußerer Polplatte 1 und seinem Feldstärkeverlauf, im über die Dicke im ringförmigen Luftspalt 2 gemessen. Ziel war hier in etwa das gleich starke Feld wie in Figur 8 zu erzeugen. Dabei erkennt man dass der Verlauf immer noch deutlich linearer und etwas höher verläuft als bei dem Standardmagneten in Figur 8. Dies wird erreicht, obwohl nur die Hälfte des Volumens und Masse an magnetischem Material Verwendung findet.
  • Gemäß dem grundsätzlichen Erfindungsgedanken, wonach eine Verkleinerung des Magnetsystems, insbesondere für einen Lautsprecher, durch eine Dauermagneteinheit aus einer miteinander verbundenen Kombination aus zumindest einem ersten Dauermagneten mit einer ersten magnetischen Remanenz und einem zweiten Dauermagneten mit einer zweiten magnetischen Remanenz erreicht wird, wobei die zweite magnetische Remanenz wesentlich größer ist, vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist, wie die erste magnetische Remanenz, ist in den nachfolgenden Figuren 19-22 eine andere Variante eines erfindungsgemäßen Magnetsystems gezeigt.
  • Die Figur 19 zeigt beispielhaft den erfindungsgemäßen Multimagneten als Topfmagnetsystem, mit dem topfartigen Rückschluss 12. Der Luftspalt 9 ergibt sich nun durch den Innendurchmesser des topfartigen Rückschlusses 12 gegenüber dem Außendurchmesser der Polplatte 10, die sich auf dem beispielsweise eingesetzten NdFeB-Magneten 11, der sich wiederum auf dem Ferrit-Magneten 29 befindet, der auch eine optionale Mittelbohrung 8 aufweist, die einerseits der Belüftung andererseits der besseren Führung des Feldlinienverlaufes im Luftspalt 9 des Systems dienen kann. Hierbei hat es sich als besonders günstig erwiesen, die Polplatte 10 etwas vorstehender und/oder höher auszuführen als die Höhe des topfartigen Rückschlusses 12.
  • Sollte das Magnetvolumen und vor allem der Durchmesser im Kern und Luftspalt 9 und damit auch der verwendete NdFeB-Magnet 11 mit seiner Polplatte 10 konstruktionsbedingt zu klein sein, kann es von Vorteil sein, keine Mittelbohrung 8 mit Phasen anzuwenden. Eine Senkung in Form der Phase wie bei der Mittelbohrung 8 kann unter Umständen dennoch einen Sinn ergeben, da auch mit einer Senkung in der Polplatte 10 und topfartigen Rückschluss 12 eine Verbesserung des Feldlinienverlaufes einhergeht.
  • Weiterhin hat es sich als besonders günstig erwiesen, den Außendurchmesser der Polplatte 10 größer als den Durchmesser des darunter befindlichen beispielsweise eingesetzten NdFeB-Magneten 11 und des Ferrit-Magneten 29 auszuführen. Die vorzugsweise ausgeführten Phasen an den Rändern des topfartigen Rückschlusses 12 bzw. Senkungen der Mittel- bzw. Durchbohrung dienen einerseits der Verbesserung des Feldlinienverlaufs und andererseits einem Vorbeugen der Geräuschentwicklung durch verdrängen bzw. durchströmen gasförmiger Medien, wie z.B. Luft.
  • Es kann je nach Größe und Anforderung des Systems auch günstiger sein, die Position des beispielsweise eingesetzten NdFeB-Magneten 11 und Ferrit-Magneten 29 in dem beispielhaft skizzierten Bereich umzudrehen, mittig oder beide Magnete weiter unten zu positionieren. In diesem Fall würde die Polplatte 10 entsprechend höher ausfallen bzw. unter bestimmten Bedingungen auch gänzlich entfallen können.
  • Die Figur 20 zeigt eine Magnetisiervorrichtung, wie sie bereits in den Figuren 5 bis 8 gezeigt wurde, in einer Ausführung als streufeldmagnetisierende Spule 20, mit der auch das erfindungsgemäße Magnetsystem gemäß Figur 19 magnetisiert werden kann, das wahlweise z.B. mit NdFeB und Ferrit in der Mitte bestückt ist, und als Topfmagnetsystem ausgebildet ist. Dabei sollte zur Magnetisierung ein Streufeld größer 2000 kA/m eingesetzt werden.
  • Die Figur 21 zeigt einen erfindungsgemäßen Multimagneten als Topfmagneten in der Ausführung mit zwei Kurzschlussringen 25 - oberhalb und im Außenrand der Polplatte 10 - und 26 - unterhalb den beispielhaft verwendeten NdFeB-Magneten 11 umschließend. Die Kurzschlussringe 25 und 26 bestehen vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer oder Messing. Es ist aber auch möglich, dass der Kurzschlussring 25 sich oberhalb bzw. auf dem Rand des Topfes bzw. Rückschlusses 12 befinden kann.
  • Die Figur 22 zeigt den erfindungsgemäßen Multimagneten als Topfmagnetsystem in der Ausführung mit der sogenannten Kupferkappe 27 die wahlweise aus Aluminium, Kupfer oder Messing bestehen kann. In diesem Beispiel umschließt sie den Ferrit-Magneten 29, den wahlweise eingesetzten NdFeB-Magneten 11 und seine Polplatte 10. Vorzugsweise hat die Kupferkappe in diesem Fall auch ein Loch entsprechend der Durchgangsbohrung 8 mit Phasen. Es ist auch hier möglich, die Kupferkappe 27 als ein Ring auszuführen, der die Polplatte 10 lediglich umschließt oder leicht über die Höhe nach unten und oben überdeckt.
  • Sollte das Magnetvolumen und vor allem der Durchmesser im Kern und Luftspalt 9 und damit auch der verwendete NdFeB-Magnet 11 mit seiner Polplatte 10 konstruktionsbedingt zu klein sein, kann es von Vorteil sein, keine Mittelbohrung 8 mit Phasen anzuwenden. Eine Senkung in Form der Phase wie bei der Mittelbohrung 8 kann unter Umständen dennoch einen Sinn ergeben, da auch mit einer Senkung in der Polplatte 10 und topfartigen Rückschluss 12 eine Verbesserung des Feldlinienverlaufes einhergeht.
  • Insgesamt wird mit der Erfindung also ein Magnetsystem mit mindestens einer Dauermagneteinheit, insbesondere zum Einsatz in einem Lautsprecher, vorgeschlagen, wobei die Dauermagneteinheit aus einer miteinander verbundenen Kombination aus zumindest einem ersten Dauermagneten mit einer ersten magnetischen Remanenz und einem zweiten Dauermagneten mit einer zweiten magnetischen Remanenz besteht und die zweite magnetische Remanenz wesentlich größer ist, vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist, wie die erste magnetische Remanenz.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine Magnetisierungsvorrichtung für ein solches Magnetsystem, das mit Hilfe zweier gleichzeitig durch getrennte Spulen betreibbare Jochsysteme zwei parallel und entgegengesetzt ausgerichtete Magnetfelder aufbauen können, wobei das erste Magnetfeld das zweite Magnetfeld wie ein dicker Zylindermantel einen innen liegenden Zylinder konzentrisch umschließt.
  • Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und Magnetisierung des o.g. Magnetsystems mit der o.g. Magnetisiervorrichtung und einen Lautsprecher mit einem erfindungsgemäßen Magnetsystem.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    äußere Polplatte
    2
    Luftspalt
    3
    innere Polplatte
    4
    NdFeB-Magnet
    5
    Ferrit-Magnet
    6
    Rückschluss
    7
    Mittelbohrung/Mittelöffnung/Durchgangsbohrung
    8
    Mittelbohrung/Mittelöffnung/Durchgangsbohrung
    9
    Luftspalt
    10
    Polplatte
    11
    NdFeB-Magnet
    12
    Rückschluss
    13
    Magnetsystem gemäß Stand der Technik
    14
    Magnetsystem gemäß Erfindung
    15
    Spule
    16
    Joch
    17
    Joch
    18
    Spule
    19
    Multimagnet
    20
    streufeldmagnetisierende Spule
    22
    Kurzschlussring
    23
    Kurzschlussring
    24
    Kupferkappe
    25
    Kurzschlussring
    26
    Kurzschlussring
    27
    Kupferkappe
    28
    Multimagnet
    29
    Ferrit-Magnet
    30
    Luftspalt
    31
    Abschirmung / Ring / Kappe
    32
    Spalt
    I
    erster Schritt der Magnetisierung
    II
    zweiter Schritt der Magnetisierung
    H
    magnetische Feldstärke
    H4, H5
    maximale Feldstärke ab der die Magnete 4 und 5 irreversible Verluste der Magnetisierung entstehen
    Hs4, Hs5
    Sättigungsfeldstärke der Magnete 4 und 5 ab der eine vollständige Magnetisierung eintritt
    HI
    Verlauf der magnetischen Feldstärke im Schritt I
    HIIa
    Verlauf der magnetischen Feldstärke im Schritt II in einem ersten Magneten
    HIIb
    Verlauf der magnetischen Feldstärke im Schritt II in einem zweiten Magneten
    HIIc
    Verlauf der magnetischen Feldstärke im Schritt II durch induzierten Ringstrom
    M
    Magnetisierung

Claims (12)

  1. Magnetsystem eines Lautsprechers mit mindestens einer Dauermagneteinheit,
    wobei die Dauermagneteinheit aus einer miteinander verbundenen Kombination aus zwei Dauermagneten besteht und die Magnetisierung beider Dauermagnete bezüglich der gemeinsamen Symmetrieachse gegengerichtet ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagneteinheit aus einem ersten Dauermagneten (5) aus einem ersten Material mit einer ersten magnetischen Remanenz und einem zweiten Dauermagneten (4) aus einem zweiten Material mit einer zweiten magnetischen Remanenz besteht, wobei:
    - die zweite magnetische Remanenz größer ist als die erste magnetische Remanenz-.
  2. Magnetsystem eines Lautsprechers gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest aufweisend:
    2.1. den ersten Dauermagneten (5) mit der ersten magnetischen Remanenz und einer damit verbundenen ersten Polplatte (1),
    2.2. den zweite Dauermagnete (4) mit der zweiten magnetischen Remanenz und einer damit verbundenen zweiten Polplatte (3),
    2.3. einen Rückschluss (6) zwischen dem ersten Dauermagneten (5) und dem zweiten Dauermagneten (4),
    2.4. und einen Luftspalt (2) zur Ausbildung eines hohen Magnetflusses zwischen der ersten Polplatte (1) und der zweiten Polplatte (3).
  3. Magnetsystem eines Lautsprechers gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite magnetische Remanenz mindestens doppelt so hoch ist wie die erste magnetische Remanenz.
  4. Magnetisierungsvorrichtung für ein Magnetsystem eines Lautsprechers gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 3, aufweisend:
    4.1. eine erste Magnetspule (15) mit einem ersten Joch (16), das mit einem Schenkel die erste Magnetspule (15) durchdringt und einen zweiten offenen Schenkel mit zwei Enden, die einen ersten Luftspalt bilden, aufweist,
    4.2. eine zweite Magnetspule (18) mit einem zweiten Joch (17), das mit einem Schenkel die zweite Magnetspule (18) durchdringt und durch zwei ringförmig parallel zueinander ausgebildete Enden einen ringförmigen Luftspalt ausbildet,
    4.3. wobei die ringförmig ausgebildeten Enden des zweiten Jochs (17) jeweils eine koaxiale Öffnung aufweisen, in welche die Enden des ersten Joches (16) eingreifen, so dass ein gemeinsamer Luftspalt entsteht, in den ein gegenläufig zu magnetisierendes Magnetsystem eingesetzt werden kann.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems eines Lautsprechers gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3 unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden:
    5.1. Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils rotationssymmetrischen Dauermagneten (5, 4),
    5.2. Einsetzen des Magnetsystems in die Magnetisierungsvorrichtung,
    5.3. gleichzeitige axiale Magnetisierung der Dauermagneten (5, 4), und
    5.4. Entnehmen des Magnetsystems mit axial gegenläufig magnetisierten Dauermagneten (5, 4).
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei bei der Magnetisierungsvorrichtung die Dauermagnete (5, 4) bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt (2) zueinander getrennt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
    6.1. die Magnetisierungsvorrichtung gleichzeitig für jeden Dauermagneten (5, 4) jeweils ein Magnetfeld erzeugen kann, wobei beide Magnetfelder axial gegenläufig ausgerichtet sind, und
    6.2. die Dauermagnete (5, 4) gleichzeitig axial gegenläufig durch kurzzeitiges Einschalten der Magnetisierungsvorrichtung magnetisiert werden.
  7. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 5 bis 6, wobei die Magnetisierungsvorrichtung im Inneren ein axial in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt und die Dauermagnete (5, 4) bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt (2) zueinander getrennt angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    7.1. die gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten (4, 5) in einer ersten axialen Ausrichtung erfolgt, und
    7.2. eine gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten (4, 5) durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit einer Feldstärke erfolgt, welche den ersten Magneten (4) nicht ummagnetisiert, jedoch den zweiten Magneten (5) entgegengerichtet zu seiner ersten Magnetisierung ummagnetisiert.
  8. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 5 bis 6 wobei die Magnetisierungsvorrichtung im Inneren ein axial in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, und die Dauermagneten (5, 4) bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt (2) zueinander getrennt angeordnet und sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    8.1. die gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten (4, 5) in einer ersten axialen Ausrichtung erfolgt,
    8.2. ein Abschirmen des ersten Magneten (4) durch Einsetzen einer elektrisch leitfähigen Abschirmung (24) zumindest im Luftspalt (9) erfolgt, und
    8.3. eine gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten (4, 5) durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit zeitlich sich verändernder Feldstärke durch kurzzeitiges Einschalten einer Magnetspule der Magnetisierungsvorrichtung erfolgt, wobei die Magnetfeldstärke im zweiten, nicht abgeschirmten Magneten (5) geringer ist als im ersten Magneten (4).
  9. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der ersten Magnetisierung und vor der zweiten Magnetisierung der erste Magnet (4) durch Einsetzen eines elektrisch leitfähigen Rings (24) im Luftspalt (9) oder einer elektrisch leitfähigen Kappe, die zumindest teilweise in den Luftspalt (9) hineinreicht, abgeschirmt wird.
  10. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der ersten Magnetisierung und vor der zweiten Magnetisierung der erste Magnet (4) ein elektrisch leitfähiger, in axialer Richtung gespaltener Ring (24) im Luftspalt (9) eingesetzt wird und durch Zufuhr eines Stromstoßes während der zweiten Magnetisierung das externe Magnetfeld abgeschwächt wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Magnetisierungsvorrichtung im Inneren ein axial in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt und
    der erste Dauermagnet (5) eine Sättigungsfeldstärke (Hs5) aufweist, die kleiner ist als die maximale Feldstärke (H4), ab der irreversible Verluste der Magnetisierung des zweiten Dauermagneten (4) entstehen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    11.1. die gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten (4, 5) in einer ersten axialen Ausrichtung mit einer Feldstärke erfolgt, die größer als die Sättigungsfeldstärke (Hs4) des zweiten Dauermagneten (4) ist, und
    11.2. die gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten (4, 5) durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit einer Feldstärke erfolgt, die größer als die Sättigungsfeldstärke (Hs5) und kleiner als die maximale Feldstärke (H4), ab der irreversible Verluste der Magnetisierung des zweiten Dauermagneten (4) entstehen.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Magnetisierungsvorrichtung einen im Querschnitt L-förmig ausgebildeten Rückschluss (12) aufweist, wobei die Dauermagneten (29, 11) koaxial und übereinander angeordnet und unmittelbar miteinander verbunden sind und zwischen Rückschluss (12) und den Dauermagneten (29, 11) ein Luftspalt (9) gebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    12.1. die Magnetisierungsvorrichtung gleichzeitig für die Dauermagneten (29, 11) einerseits und den Rückschluss (12) andererseits jeweils ein Magnetfeld erzeugen kann, wobei beide Magnetfelder axial gegenläufig ausgerichtet sind und ein Magnetfeld auf die Dauermagneten (29, 11) wirkt und ein Magnetfeld auf einen Schenkel des Rückschlusses (12) wirkt.
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