NL7908447A

NL7908447A - Magneetsysteem voor een electroakoestische omzetter.

Info

Publication number: NL7908447A
Application number: NL7908447A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-11-20
Filing date: 1979-11-20
Publication date: 1981-06-16
Also published as: AU6447380A; EP0029266A1; US4527017A; AU538853B2; JPS5685994A; ES496947A0; CA1180101A; ES8201799A1; DK490080A

Description

* PHN 9628 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven ’’Magneetsysteem voor een electroakoestische omzetter"

De uitvinding heeft betrekking qp een electroakoestische omzetter omvattende een membraan, waarvan althans een zijde voorzien is van geleiders, en een magneetsysteem voor het althans aan een zijde van het membraan, vastleggen van een 5 aantal naast elkaar gelegen magnetische gebieden waarbij naast elkaar gelegen magnetische gebieden hoofdzakelijk tegengestelde magnetisatierichtingen bezitten en dusdanig gepositioneerd zijn ten opzichte van de geleiders op het membraan, dat ter plaatse van de geleiders bekrachtigings-M magneetvelden ontstaan in hoofdzaak parallel aan het membraanoppervlak en dwars op de lengterichting van de geleiders ter plaatse. Een dergelijke omzetter is bekend uit de duitse octrooiaanvrage nr. 2.461.280. Bij de in deze octrooiaanvrage getoonde omzetter zijn aan beide zijden van het membraan magnetischegebieden aangebracht die worden gevormd door naast elkaar liggende magneten met tegengestelde magnetisatierichtingen. Ter weerszijde van het membraan tegenover elkaar liggende magneten hebben eveneens tegengestelde magnetisatierichtingen. Door samen-20 werking van de door het magneetsysteem opgewekte bekrachti-gingsmagneetvelden ter plaatse van het membraan, en de door de geleiders lopende signaalstroom ontstaat een uitwijking van het membraan in een richting loodrecht op het membraanvlak, waardoor de omzetting van electrische naar nc akoestische signalen plaatsvindt.

Het is gebleken dat de omzettere van dit type een laag rendement hebben, zodat grote signaalstromen nodig zijn voor het verkrijgen van een redelijk akoestisch uitgangssignaal. Dit houdt in dat versterkers met een groot ver-30 mogen benodigd zijn voor het aansturen van de bekende omzettere, terwijl bovendien een grote warmteontwikkeling in de geleiders kan ontstaan.

79084 47 * ** PHN 9628 2

De uitvinding beoogt een omzetter te verschaffen die een aanzienlijk hoger rendement heeft. De electroakoestische omzetter volgens de uitvinding vertoont daartoe het kenmerk, dat het magneetsysteem verder magnetisatiemiddelen bevat 5 voor het opwekken van hulpmagneetvelden ter plaatse van grensvlakken van de magnetische gebieden, welke hulpmagneetvelden een magnetisatierichting vertonen in hoofdzaak tegengesteld gericht aan de richting van het bekrach-tigingsmagneetveld ter plaatse van de meest nabij-gel^gen 10 geleider.

De uitvinding berust op het inzicht dat door het op korte afstand naast- en eventueel ook tegenover elkaar liggen van de magnetische gebieden met tegengestelde mag-netisatierichtingen, er in het magnetisch materiaal der ^ gebieden, vooral aan de membraanzijde, een grote strooiflux ontstaat waardoor het magnetischveld ter plaatse van het membraanvlak en de geleiders laag blijft. Door het volgens de maatregel volgens de uitvinding opwekken van hulpmagneetvelden ter plaatse van de grensvlakken van de magnetische ^ gebieden met een magnetisatierichting tegengesteld aan die van de normaliter aanwezige strooiflux worden de bekrach-tigingsmagneetvelden beter geconcentreerd in het vlak van het membraan wat tot gevolg heeft dat het magnetische veld ter plaatse van de geleiders wordt verhoogd.

IC

Een eerste uitvoeringsvorm van de electroakoestische omzetter volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de magnetisatiemiddd.en worden gevormd door hulpmagneten ter plaatse van de grensvlakken in de nabijheid van het membraan, welke hulpmagneten een magnetisatierichting vertonen on nagenoeg tegengesteld gericht aan de richting van het bekrachtigingsmagneetveld ter plaatse van de meest nabijgelegen geleider, waarbij de coercitieve veldsterkte van de magnetische induktie van de hulpmagneten tenminste gelijk is aan die der magnetische gebieden.

Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat men de volledige vrijheid houdt in de keuze van het magneetmateriaal voor de hulpmagneten bijvoorbeeld in 790 8 4 47 35 ΡΗΝ 9628 3 verband met de grootte van de coercitief kracht die men wenst. Eveneens is men vrij in de keuze van de grootte en de vorm -van de hulpmagneten.

Een tweede uitvoeringvorm van de electro-5 akoestische omzetter volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de hulpmagneetvelden worden verkregen door gebruik van magnetische gebieden die ter plaatse van de grensvlakken een magnetisatierichting vertonen in hoofdzaak tegengesteld aan de richting van het bekrachtigings- 10 magneetveld ter plaatse van de meest nabijgelegen geleider.

Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat men geen afzonderlijke hulpmagneten behoeft te gebruiken voor het verkrijgen van de hulpmagneetvelden. Bovendien is deze uitvoeringsvorm erg geschikt voor het samenstellen van de 15 magnetische gebieden direkt uit een plak magneetmateriaal.

Een voorkeursuitvoering van de electro-akoestische omzetter volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de hulpmagneten worden gevormd door een aniso-troop magneetmateriaal met een magnetische voorkeurs- 20 richting, waarbij de magnetische voorkeursrichting op iedere plaats in het magneetmateriaal overeenkomt met de magnetisatierichting op die plaats.

Een verdere voorkeursuitvoering van de elec- troakoestische omzetter volgens de uitvinding heeft het 25 kenmerk dat de magnetische gebieden worden gevormd door een anisotroop magneetmateriaal met een magnetische voorkeursrichting, waarbij de magnetische voorkeursrichting op iedere plaats in het magneetmateriaal overeenkomt met de magnetisatierichting op die plaats. In voorgenoemde 30 voorkeursuitvoeringen wordt de atxferlinge beïnvloeding van de naast elkaar liggende magnetische gebieden en de hulpmagneten verminderd waardoor een additionele reduktie van de strooivelden wordt verkregen. Bovendien verkrijgt men hierdoor magneten met betere magnetische eigenschappen.

Aan de hand van de tekening zal de uitvinding nader uiteen worden gezet.

Figuur 1 vertoont een gedeelte van de bekende 790 8 4 47 35 4t ' PHN 9628 4 electroakoestische omzetter; .....

Figuur 2 vertoont een eerste uitvoeringsvorm van de electroakoestische omzetter volgens de uitvinding;

Figuur 3 vertoont een tweede uitvoeringsvorm van de 5 electroakoestische omzetter volgens de::uitvinding,

Figuur 4 vertoont een derde uitvoeringsvorm van de electroakoestische omzetter volgens de uitvinding.

Figuur 1 vertoont in doorsnede een gedeelte van de bekende omzetter. Deze omzetter bevat een membraan 5 met M daarop aangebrachte geleiders 6, 6* en 61'. Voor het opwekken van bekrachtigingsmagneetvelden ter plaatse van het membraan is een magneetsysteem aangebracht dat magnetische • gebieden aan beide zijden van het membraan vastlegt. Aan de onderzijde van het membraan zijn magnetische gebieden ^ 1, 2, 3 en 4 bestaande uit tegen elkaar geplaatse magneten met onderling tegengestelde magnetisatierichtingen zoals door de pijlen aangegeven, aangebracht. Aan de bovenzijde van het membraan zijn magnetische gebieden 1’, 2’, 3’ en 4' aangebracht bestaande uit op afstand van elkaar geplaatste ^ magneten, eveneens met onderling tegengestelde magnetisatie-richtingen, zoals aangegeven door de pijlen. Aan weerszijden van hét membraan tegenover elkaar liggende magneten 1 , 11 respectievelijk 2, 2' respectievelijk 3» 3’ respectievelijk 4, 4' zijn ook tegengesteld gemagnetiseerd. Beide rijen ^ magneten 1, 2, 3» 4 respectievelijk 1', 2', 3', 4’ zijn voorzien van een sluitplaat 7 respectievelijk 8 van week-ijzer. De weekijzeren sluitplaat 8 is voorzien van openingen 9 waardoor het akoestisch signaal, ontstaan door de geluidsafstraling van het trillend membraan de omgeving qn kan bereiken. Door de kombinatie van de magneten 1, 11 en 2, 2' ontstaat er ter plaatse van de geleider 6 een be- krachtigingsmagneetveld evenwijdig aan het membraanvlak, dwars op de geleider 6, aangegeven door de streeplijnen.~

Hetzelfde geldt voor de geleiders 6' respectievelijk 6'' tengevolge van de kombinatie van de magndien 2, 2' en 3,3' respectievelijk 3> 3’ en 4, 4'. Door de signaalstromen in de geleiders 6 en 6·' gelijkgericht te kiezen en tegen- 79084 47 35 PHN 9628 5 gesteld aan die in geleider 6', terwijl_de magneetvelden ter plaatse van beide geleiders 6 en 6 *' eveneens gelijkgericht en tegengesteld aan die ter plaatse van geleider 6' zijn; zal de uitwijking van het membraan ter plaatse van

Q

de geleiders in dezelfde richting zijn. De resulterende beweging van het gehele membraan is dan ook in fase.

Figuur 2 toont een eerste uitvoeringsvorm van de omzetter volgens de uitvinding waarbij overeenkomstige elementen in figuur 1 en 2 met dezelfde verwijzingscijfers 1° zijn aangegeven. De opstelling van de magnetische gebieden ten opzichte van membraan en geleiders is identiek aan die van figuur 1. Volgens de uitvinding zijn ter plaatse van de grensvlakken tussen de magnetische gebieden 1, 2 resp. 2, 3 resp. 3, 4 hulpmagneten 12 respectievelijk 13 respec-15 tievelijk 14 aangebracht. Ter plaatse van de grensvlakken van de magnetische gebieden 1', 2*, 3' en 4' zijn hulpmagneten 12' respectievelijk 12’1 en 13' respectievelijk 13' en 14* respectievelijk 14* 1 aangebracht. De magnetisatie-richtingen der hulpmagneten zijn aangegeven in de figuur 2 20 en zijn gericht evenwijdig aan het membraanvlak in een richting tegengesteld aan het bekrachtigingsmagneetveld ter plaatse van de meest nabijgelegen geleiders 6 respectievelijk 6' respectievelijk 6'1. Door het aanbrengen van de hulpmagneten wordt de strooiflux die normaliter tussen de magnetische gebieden aanwezig is, in figuur 1 aangegeven door de verwijzingscijfers 10, 10', 10'1 en 11, 111 en 1111, grotendeels geelimineerd. In het bijzonder wordt, door dat de magnetisatierichtingen der hulpmagneten tegengesteld aan de normaliter aanwezig strooifluxen gekozen zijn, bereikt 30 dat de bekrachtigingsmagneetvelden beter in het vlak van het membraan worden gekoncentreerd waardoor het magnetisch veld ter plaase van de geleiders wordt verhoogd. Het verbeterde magneetveld ter plaatse van het membraan is weergegeven door een dichtere pakking van de, het magneetveld 35 aangevende, streeplijnen.

Hierdoor ontstaat een omzetter met een beduidend hoger rendement. De extra magneten 12, 13, 14 respectievelijk 790 8447 PHN 9^28 6 12', 1211, 13'> 13 * * » 14’, 1 4 ' 1 , kunnen eventueel door- · lopen tot aan de sluitplaat 7 respectievelijk 8. De coercitieve veldsterkte van de extra magneten dient minstens gelijk te zijn aan die der reeds aanwezige magneten 1, 2, 3 5 en 4 respectievelijk 1', 2', 31» 4', teneinde de strooifluxen volledig te elimineren.

In figuur 3 is een omzetter volgens de uitvinding gegeven waarbij de hulpmagneten een in hoofdzaak wig- of trapeziumvormige doorsnee hebben. Hulpmagneten van een andere vorm zijn natuurlijk eveneens mogelijk.

In figuur 4 is een omzetter volgens de uitvindixg weergegeven waarbij geen afzonderlijke hulpmagneten zijn gebruikt voor het verkrijgen van de hulpmagneetvelden.

De hulpmagneetvelden op de grensvlakken der magnetische 15 gebieden T, 2, 3, 4, worden in deze uitvoeringsvorm verkregen door de magnetische gebieden 1, 2, 3 en 4 zodanig te magnetiseren dat de magnetisatierichting hoofdzakelijk loodrecht op het membraanvlak zijn gericht doch ter plaatse van de grensvlakken, aangegeven door de streeplijnen, 20 evenwijdig aan het membraanvlak lopen. Hierdoor blijven de strooivelden ter plaatse van de gearceerde gebieden 15» 16 en 17 klein. Deze reduktie van de strooivelden kan nog vergroot worden door het op deze plaatsen 15, 16 en 1? aanbrengen van hulpmagneten, op dezelfde wijze zoals getoond ^ in de figuur 2 of 3 (hulpmagneten 12, 13 en 14). Het magneetsysteem bestaande uit de magnetische gebieden 1,2, 3 en 4 kan worden opgebouwd uit losse magneten overeenkomende met voornoemde magnetische gebieden, waarbij de grensvlakken overeenkomen met de eindvlakken van de mag-30 neten. Het is echter ook mogelijk losse hoefijzervormig gemagnetiseerde magneten te gebruiken waarvan de eindvlakken dan overeenkomen met het middenvlak tussen de grensvlakken der magnetische gebieden 1, 2, 3, 4. De magnetische gebieden 1, 2, 3 en 4 kunnen ook uit een enkele plak 35 .

magneetmateriaal zijn opgebouwd waarin de magnetisatierichting, zoals in figuur 4 is weergegeven, is aangebracht.

De omzetter uit figuur 4 heeft als extra voor- 790 8 4 47....................“ — PHN 9628 7 deel dat een sluitplaat voor de magnetische gebieden 1, 2, 3 en 4 overbodig is. De magnetische gebieden 1', 2’, 3', 4', aan de andere zijde van het membraan zijn in het in figuur 4 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld niet van ® hulpmagneetvelden voorzien. Voor deze magnetische gebieden is een toepassing van een, of een kombinatie van de voorgaande maatregelen eveneens mogelijk. Tenslotte heeft het de voorkeur in alle getoonde uitvoeringsvormen anisotroop magneetmateriaal te gebruiken dat een magnetische voor-keursrichting heeft die in dezelfde richting ligt als de magnetisatierichting. Daarmee wordt bedoeld dat op iedere plaats in het magneetmateriaal, voordat dit materiaal gemagnetiseerd wordt volgens het patroon zoals weergegeven in de figuren 2, 3 en in het bijzonder figuur 4, dit ^ materiaal reeds een magnetische voorkeursrichting heeft die overeenkomt met de magnetisatierichting op die plaats na magnetisering van het materiaal. Men verlaagt hierdoor de onderlinge beïnvloeding van naast elkaar liggende magnetische gebieden. Bovendien worden de magnetische ^ eigenschappen van de magneten beter.

Opgemerkt zij dat hoewel de uitvinding is uitgelegd aan de hand van omzetters met aan beide zijden van het membraan aangebrachte magnetische gebieden, de uitvinding eveneens van toepassing is op omzetters waarbij de magne 25 tische gebieden enkel aan een zijde van het membraan zijn aangebracht. De uitvinding is uiteraard geenszins beperkt tot de in de figuren getoonde uitvoeringsvormen maar afwijkende vormgevingen van de magnetische gebieden of de hulpmagneten zijn eveneens toepasbaar. Eveneens is de 30 uitvinding niet beperkt tot omzetters met rechte geleiders c.q, magneten maar evenzeer toepasbaar op omzetters met bijvoorbeeld volgens een spiraalvorm verlopende op het membraan aangebrachte geleiders.

790 84 47 ----------------- 35

Claims

1. Electroakoestische omzetter omvattende een ......- membraan, waarvan althans een zijde voorzien is van geleiders, en een magneetsysteem voor het althans aan een zijde van het membraan, vastleggen van een aantal naast 5 elkaar gelegen magnetische gebieden waarbij naast elkaar gelegen magnetische gebieden hoofdzakelijk tegengestelde magnetisatierichtingen bezitten en dusdanig gepositioneerd zijn ten opzichte van de geleiders op het membraan, dat. ter plaatse van de geleiders bekrachtigingsmagneetvelden 10 ontstaan in hoofdzaak parallel aan het membraanoppervlak en dwars op de lengterichting van de geleiders ter plaatse, met het kenmerk dat, het magneetsysteem verder magnetisatie-middelen bevat voor het opwekken van hulpmagneetvelden ter plaatse van grensvlakken van de magnetische gebieden, ^ welke hulpmagneetvelden een magnetisatierichting vertonen in hoofdzaak tegengesteld gericht aan de richting van het bekrachtigingsmagneetveld ter plaatse van de meest nabijgelegen geleider,

2. Electroakoestische omzetter volgens conlusie on 1, met het kenmerk, dat de magnetisatiemiddelen worden gevormd door hulpmagneten ter plaatse van de grensvlakken in de nabijheid van het membraan, welke hulpmagneten een magnetisatierichting vertonen nagenoeg tegengesteld gericht aan de richting van het bekrachtigingsmagneetveld ter plaatse van de meest nabijgelegen geleider, waarb4j de coercitieve veldsterkte van de magnetische induktie van de hulpmagneten tenminste gelijk is aan die der magnetische gebieden.

3· Electroakoestische omzetter volgens con- 30 clusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de hulpmagneten worden verkregen door gebruik van magnetische gebieden die ter plaatse van de grensvlakken een magnetisatierichting vertonen in hoofdzaak tegengesteld aan de richting van het bekrachtigingsmagneetveld ter plaatse van de meest nabij-35 gelegen geleider.

4. Electroakoestische omzetter volgens con clusie 2, met het kenmerk, dat de hulpmagneten worden ge- 790 8 4 47 " ~ ^ -ft PHN 9628 9 vormd door een anisotroop magneetmateriaal met een magnetische voorkeursrichting, waarbij de magnetische voorkeursrichting op iedere plaats in het magneetmateriaal overeenkomt met de magnetisatierichting op die plaats.

5. Electroakoestische omzetter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de magnetische gebieden worden gevormd door een anisotroop magneetmateriaal met een magnetische voorkeursrichting, waarbij de magnetische voorkeursrichting op iedere plaats in het 10 magneetmateriaal overeenkomt met de magnetisatierichting op die plaats.

6. Electroakoestische omzetter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het magneet-systeem aan beide zijden van het membraan magnetische 15 gebieden vast legt en dat de magnetisatiemiddelen eveneens aan beide zijden van het membraan hulpmagneetvelden opwekt. 20 25 30 790 84 47 35