NL8204198A

NL8204198A - SPEAKER OF A SPEAKER.

Info

Publication number: NL8204198A
Application number: NL8204198A
Authority: NL
Original assignee: Harman Int Ind
Priority date: 1982-06-01
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1984-01-02
Also published as: DE3239843A1; FR2527883A1; GB2125652A; JPS58215199A; BE895043A

Description

P & C ' f ΛP & C 'f Λ

. r N 5977-1 Ned.M/EvF. r N 5977-1 Dutch M / EvF

Korte aanduiding: Spreekspoel van een luidspreker.Short designation: Voice coil of a speaker.

De uitvinding heeft betrekking op het type wikkelingen bruikbaar bij akoestische transducers, die normaal als spreekspoeltjes aangeduid plegen te worden. Bij dergelijke inrichtingen wordt een conus of membraan aangedreven door elektrische signalen in het audio-frequente gebied op 5 2odanige wijze dat het membraan de lucht verplaatst, waardoor geluid • weergegeven wordt. Het membraan wordt aangedreven door een spreekspoel-samenstel bevestigd aan het membraan, waarbij de spreekspoel geplaatst is binnen een luchtspleet gevormd in het samenstel van een permanente magneet. Wanneer de spreekspoel bekrachtigd wordt door de audio-frequente 10 stromen, beweegt de spreekspoel zich op een translatorische wijze teneinde de gewenste beweging mede te delen aan het membraan.The invention relates to the type of windings useful in acoustic transducers, which are normally referred to as voice coils. In such devices, a cone or membrane is driven by electrical signals in the audio-frequency region in such a way that the membrane displaces the air, thereby reproducing sound. The membrane is driven by a voice coil assembly attached to the membrane, the voice coil being located within an air gap formed in the permanent magnet assembly. When the voice coil is energized by the audio-frequency currents, the voice coil moves in a translational manner to communicate the desired motion to the membrane.

In het verleden toegepaste methoden om spreekspoelen te construeren was het typerend dat men bij de constructie in aanmerking nam dat de spreekspoel bij voorkeur licht van gewicht moest zijn door ronde 15 draad te wikkelen op de spoel of haspel. Het is echter gebleken dat het gebruik van ronde draad resulteerde in een relatief ondoelmatige transducer doordat de ronde draad aanzienlijke tussenruimten overlaat tussen aangrenzende spoelwindingen en tussen opeenvolgende windingen van de draad. Bij een gegeven volume van magnetische luchtspleet, hangt de 20 gevoeligheid van bewegende spoeltransducers af van het aantal windingen draad, die geplaatst kunnen worden in de aanwezige ruimte.Methods of constructing voice coils used in the past have typically been considered in construction that the voice coil should preferably be lightweight by winding round wire onto the coil or reel. However, it has been found that the use of round wire resulted in a relatively ineffective transducer in that the round wire leaves significant gaps between adjacent coil turns and between successive turns of the wire. At a given volume of magnetic air gap, the sensitivity of moving coil transducers depends on the number of turns of wire that can be placed in the available space.

Een bijkomstige factor heeft betrekking op het energie-hanteringsvermogen van spreekspoeltransducers. Men weet al sinds lang dat dergelijke transducers kunnen worden gemaakt om grotere vermogens‘ 25 te hanteren door meer metaal in de spoel aan te brengen die dan dient om de in de spreekspoel opgewekte warmte af te voeren. Een eerdere oplossing was het toepassen van draad met een rechthoekige doorsnede» waarbij in een typerend geval de verhouding van de zijde tot de rand gelegen is in het bereik van 4:1 tot 7:1. De draad wordt dan gewikkeld 30 om de rand waardoor een groot aantal windingen in de spoel wordt verkregen en hetgeen op dezelfde wijze resulteert in een zeer dichte spoel met zeer weinige tussenruimten zodat een groter vermogen zou kunnen worden gehanteerd en een grotere gevoeligheid zou worden verkregen.An additional factor relates to the energy handling capability of voice coil transducers. It has long been known that such transducers can be made to handle larger powers by introducing more metal into the coil which then serves to dissipate the heat generated in the voice coil. An earlier solution was to use wire of rectangular cross section, typically with the side to edge ratio ranging from 4: 1 to 7: 1. The wire is then wound around the edge, thereby obtaining a large number of turns in the spool and similarly resulting in a very dense spool with very few gaps so that greater power could be handled and greater sensitivity obtained.

De randgewonden spreekspoel is op conventionele wijze gebruikt 35 in het bijzonder bij "high fidelity" luidsprekers gedurende vele jaren. Typerend voor de stand der techniek is het Amerikaanse octrooischrift 3.935.402, dat een spreekspoel toont geschikt voor dissipatie bij hoge 8204198 V . tThe rim wound voice coil has been used conventionally, particularly with high fidelity loudspeakers for many years. Typical of the prior art is U.S. Patent 3,935,402, which shows a voice coil suitable for dissipation at high 8204198 V. t

Aa

t - 2 - energie, onder gebruikmaking van het principe van randomwikkeling, en verbeteringen openbaart in het vermogen ervan om met grote vermogens om te gaan. Gemeend wordt, dat de rand gewikkelde spoel het eerste geopenbaard werd in het Bell System Technical Journal van januari 1928 5 in een artikel met de titel "A High-Efficiency Receiver for a Horn-Type Loudspeaker of Large Power Capacity" door E.C. Wente en A.L. Thuras.t - 2 - energy, using the principle of random winding, and reveals improvements in its ability to handle large powers. It is believed that the rim wound coil was first disclosed in the January 1928 Bell System Technical Journal 5 in an article entitled "A High-Efficiency Receiver for a Horn-Type Loudspeaker of Large Power Capacity" by E.C. Wente and A.L. Thuras.

Zoals verwacht mag worden had men te kampen met diverse problemen bij het vormen van een rand gewikkelde spreekspoel. Zoals besproken in het Amerikaanse octrooi 1.956.826 van B.A. Engholm is ’ 10 het moeilijk een gladde cilindrische contour voor de speol te verkrijgen.As may be expected, various problems were encountered in forming a rim wound voice coil. As discussed in U.S. Patent 1,956,826 to B.A. Engholm it is difficult to obtain a smooth cylindrical contour for the speol.

De draad is klein en het is moeilijk de platte zijden strikt evenwijdig aan elkaar te houden, en automatische spoelwikkelmachines zijn niet bruikbaar. Daarbij komt dat ofschoon een hogere spoeldichtheid verkrijgbaar is, het moeilijk is de spoel te stevig te wikkelen zonder de omtrek 15 te vervormen, aangezien de draad de neiging heeft over te hellen. Voorts zal het duidelijk zijn dat aangezien slechts één laag windingen van draad wordt toegepast, de resulterende spoel de toevoerleidingen aan de tegenover gestelde einden van de spoel bezit zodanig dat een bekledings-probleem voor deze toevoerleidingen behandeld moet worden', waardoor de 20 vervaadigingskosten groter worden.The thread is small and it is difficult to keep the flat sides strictly parallel to each other, and automatic bobbin winding machines are not usable. In addition, although a higher bobbin density is available, it is difficult to wind the bobbin too tightly without deforming the circumference 15, since the thread tends to tilt. Furthermore, it will be appreciated that since only one layer of turns of wire is used, the resulting coil has the supply lines at the opposite ends of the coil such that a coating problem for these supply lines must be addressed, increasing the fabrication costs .

Men heeft nu ontdekt dat een spreekspoel van vergelijkbaar gedrag als de dure rand gewikkelde spoelen waaronder eigenschappen om met hogere vermogens te kunnen omgaan, gemakkelijk en goedkoper kunnen worden vervaardigd door het kiezen van rechthoekig gevormde draad met 25 diverse aspectverhoudingen van de zijde tot de rand, waarbij de zijde of * de grotere dimensie van de draad gelegd wordt tegen de spoel of haspel in plaats van de rand. Er zijn verschillende voordelen aan deze ontdekking.It has now been discovered that a voice coil of similar behavior to the expensive edge wound coils including higher power handling properties can be easily and cheaperly manufactured by choosing rectangular shaped wire with various aspect ratios from side to edge, whereby the side or * the larger dimension of the wire is placed against the spool or reel instead of the edge. There are several advantages to this discovery.

Bij de grotere dimensie van de draad gelegen tegen het oppervlak van de spoel of haspel, kan de spreekspoel strakker gewikkeld worden dan de 30 rand gewikkelde versie onder het verschaffen van een grotere dichtheid waardoor de eigenschap om grotere vermogens te hanteren daardoor toeneemt. AndeiE gedragseigenschappen zijn een duplicering van de rand gewikkelde versies.In the larger dimension of the wire located against the surface of the coil or reel, the voice coil can be wound tighter than the rim wound version, providing a greater density thereby increasing the ability to handle larger powers. AndeiE behavioral properties are a duplication of the edge wrapped versions.

De bijkomstige voordelen van de onderhavige uitvinding zijn 35 een lagere vervaardigingsprijs als gevolg van diverse factoren, waaronder in de eerste plaats deze: de spoel kan gewikkeld worden op automatische spoelwikkelmachines; en ten tweede door het gebruik van een veelheid van lagen van een gelijk aantal, komende toevoerleidingen of 8204198 i iThe additional advantages of the present invention are a lower manufacturing cost due to several factors, including, first of all, these: the coil can be wound on automatic coil winding machines; and second, by using a plurality of layers of an equal number of incoming supply lines or 8204198 i i

. w -V. w -V

- 3 - einden van de spoel allebei aan dezelfde zijde naar buiten, waardoor de noodzaak wegvalt om de einden of toevoerleidingen te bekleden (met een kous), waardoor deze vervaardigingsstap geëlimineerd wordt. In de derde plaats wordt deze platgewonden spoel rechtstreeks gewikkeld op de spoel-5 vormer; terwijl rand gewikkelde spoelen worden gewikkeld op lange stokken op een doorn, vervolgens worden gescheiden, gesneden en een papieren vorm ingebracht wordt. Aldus elimineert de plat gewikkelde spoel verscheidene vervaardigingsstappen.- 3 - ends of the spool both on the same side outward, eliminating the need to coat the ends or supply lines (with a sleeve), eliminating this manufacturing step. Third, this flat-wound coil is wound directly on the coil-former; while edge wound coils are wound on long sticks on a mandrel, then separated, cut and a paper mold is inserted. Thus, the flat wound coil eliminates several manufacturing steps.

Een verder oogmerk en voordeel van de onderhavige uitvinding is 10 de spoeldraad te voorzien van een bekleding van hechtend materiaal of dergelijke naarmate het op de spoel of haspel gewikkeld wordt zodat volgend op het wikkelproces het hechtmiddel zich zet hetgeen maakt dat al het draad zich vasthecht in een definitieve en secure eindvorm.A further object and advantage of the present invention is to provide the bobbin thread with a coating of adhesive material or the like as it is wound on the bobbin or reel so that the adhesive settles after the winding process, causing all the thread to adhere in a final and secure final form.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van enige in de figuren 15 der bijgaande tekeningen weergegeven voorbeelden nader worden toegelicht.The invention will be explained in more detail below with reference to some examples shown in Figures 15 of the accompanying drawings.

Figuur 1 toont .gedeeltelijk in doorsnede en gedeeltelijk in perspectief de rand gewikkelde spreekspoel volgens de stand der techniek? figuren 2 en 3 tonen alternatieve vormen, gedeeltelijk in doorsnede, van de spreekspoelconfiguratie van de onderhavige uitvinding.Figure 1 shows, partly in section and partly in perspective, the edge-wound voice coil according to the prior art. Figures 2 and 3 show alternative forms, partly in section, of the voice coil configuration of the present invention.

20 Onder verwijzing naar fig. 1 wordt daarin weergegeven een platte rechthoekige draad 10, die met zijn smalle rand 12 gewikkeld is op een spoel of haspel 14 totdat voldoende windingen zijn opgezameld eventueel ter vorming van een geaccumuleerde wikkeling ter vorming van de spreekspoel. Zoals in de conventionele techniek bekend is zal de 25 spreekspoel worden geplaatst binnen een luchtspleet en het is conventioneel om een zeer kleine speling over te laten tussen de spoel of haspel aan de ene zijde en de rand van de spreekspoel aan de andere zijde aangezien het bekend is dat hoe kleiner de ruimte tussen de poolstukken van de magneet en de cilindrische oppervlakken van de spreekspoel, des te groter 50 zullen de mogelijkheden van de eenheid om de temperatuur te dissiperen zijn. Een bepaalde luchtspleet moet worden overgelaten echter om een translatorische beweging van de spreekspoel te verschaffen, waardoor een gegeven volume verschaft wordt om te werken binnen de luchtspleet en zoals eerder vermeld is het gewenst om dat volume te vullen met even veel 55 windingen van de wikkeling en even veel metallisch materiaal als mogelijk is.Referring to FIG. 1, there is shown a flat rectangular wire 10 wound with its narrow edge 12 on a spool or reel 14 until sufficient turns have been collected, optionally to form an accumulated coil to form the voice coil. As is known in the conventional art, the voice coil will be placed within an air gap and it is conventional to leave a very small clearance between the coil or reel on one side and the edge of the voice coil on the other side as it is known is that the smaller the space between the pole pieces of the magnet and the cylindrical surfaces of the voice coil, the greater the unit's ability to dissipate the temperature. However, a certain air gap must be left to provide translational movement of the voice coil, thereby providing a given volume to operate within the air gap and, as previously mentioned, it is desirable to fill that volume with as many 55 turns of the winding and as much metallic material as possible.

Figuren 2 en 3 demonstreren alternatieve vormen van de uitvinding. Opgemerkt dient te worden dat het volume van de luchtruimte bezet door de 8204198 - 4 - V 1 i wikkelingen dezelfde is, of gemakkelijk dezelfde gemaakt kan worden in zowel figuren 2 en 3 als in fig. 1. Wanneer men eerst kijkt naar fig. 3 is de spoel of haspel 14 nu voorzien van een aantal draadwindingen 20 met een verschillende aspectverhouding, dat is een rand-tot-zijdeverhouding, 5 die gevarieerd kan worden in hoofdzaak om diverse redenen, die hier later vollediger zullen worden weergegeven, maar waarbij de zijde 22 gelegd is langs de spoel of haspel 14. Door de verhouding van de zijden 22 tot de randen 24 te kiezen kan een gewenst aantal draadwindingen voltooid worden om het volume van de luchtspleet te vullen ter verschaffing 10 van de gewenste gevoeligheid van de transducer. De draad met rechthoekige dwarsdoorsnede wordt bedekt met glazuur voor isolatiedoeleinden. Door de draad 20 te wikkelen op de spoel of haspel 14 met een spoelwikkel-machine wordt een spiraalspoel gevormd, en zoals duidelijk zal zijn kunnen spoelen die uit veel lagen bestaan, stevig gewikkeld worden. Door 15 het verschaffen van een gelijk aantal lagen in de spoelen, kan een bijkomstig probleem, dat hierboven vermeld werd, worden opgelost doordat bij de gereedgekomen spoel de einden of toevoerleidingen aan dezelfde zijde van de spoel zullen uittreden, waardoor de noodzaak wegvalt om · een middel te verschaffen waardoor één der toevoerleidingen teruggevoerd 20 wordt naar de andere toevoerleiding en deze tezamen gebracht kunnen worden naar de ingangsklemmen. Ofschoon op deze wijze zeer efficiënte en goedkope spoelen kunnen worden vervaardigd onder toepassing van een oneven aantal lagen, is het een extra voordeel van de onderhavige uitvinding dat het gelijk zal bijdragen tot een verdere reductie van de vervaardigings-25 kosten, en dit is een voordeel ten opzichte van de rand gewikkelde spoelen van de stand der techniek.Figures 2 and 3 demonstrate alternative forms of the invention. It should be noted that the volume of the air space occupied by the 8204198 - 4 - V 1 i windings is the same, or can easily be made the same in both Figures 2 and 3 as in Figure 1. When looking first at Figure 3 the bobbin or reel 14 now includes a number of wire turns 20 with different aspect ratio, that is an edge-to-side ratio, which can be varied mainly for various reasons, which will be shown more fully later, but with the side 22 is laid along the spool or reel 14. By choosing the ratio of the sides 22 to the edges 24, a desired number of wire turns can be completed to fill the volume of the air gap to provide the desired transducer sensitivity. The wire of rectangular cross section is covered with enamel for insulation purposes. By winding the wire 20 onto the bobbin or reel 14 with a bobbin winding machine, a spiral bobbin is formed, and, as will be appreciated, multi-layer bobbins can be wound tightly. By providing an equal number of layers in the coils, an additional problem mentioned above can be solved by the fact that at the finished coil the ends or supply lines will exit on the same side of the coil, eliminating the need to provide means by which one of the supply lines is returned to the other supply line and these can be brought together to the input terminals. Although highly efficient and inexpensive coils can be manufactured in this manner using an odd number of layers, it is an additional advantage of the present invention that it will equally contribute to a further reduction in manufacturing cost, and this is an advantage Prior art coils wound with respect to the edge.

Fig. 2 demonstreert hetgeen beschouwd kan worden als de onderste limiet van de uitvinding waarbij de draad 30 een vierkante dwarsdoorsnede bezit. Deze vormgeving maakt nog steeds een automatische 30 wikkeling op spoelmachines mogelijk en laat nog steeds toe de windingen stevig op de spoel of haspel 14 te wikkelen zonder de wikkelingen of de resulterende cilindrische spoel te vervormen. Het zal duidelijk zijn dat verschillende aspectverhoudingen van de rand-tot-zijdeafmetingen kunnen worden gekozen van vierkant tot rechthoekig afhankelijk ten dele 35 van het aantal gewenste windingen, dat nog steeds nagenoeg geheel het volume van de samenwerkende magneetluchtspleet vult, waarbij een minimum aan tussenruimten tussen de wikkelingen overblijft.Fig. 2 demonstrates what can be considered as the lower limit of the invention wherein the wire 30 has a square cross section. This configuration still allows for automatic winding on reels and still allows the windings to be wound tightly on the reel or reel 14 without distorting the reels or the resulting cylindrical reel. It will be appreciated that different aspect ratios of the edge-to-side dimensions can be selected from square to rectangular depending in part on the number of turns desired, which still substantially fill the volume of the cooperating magnetic air gap, with a minimum of gaps between the windings remain.

Een bijkomstig voordeel van de uitvinding is de verschaffing 82 0 4 1 9 8 € 9 - 5 - vein en het gebruik van een hechtmiddel of thermohardend kunststof-materiaal teneinde stevig de windingen tezamen te binden tot een gereed gekomen cilinderspoel. Dit kan worden bewerkstelligd op verschillende manieren; één ervan is het verschaffen van de rechthoekige of vierkante 5 draad, waarop emaille eerder is aangebracht zoals conventioneel is bij spreekspoeldraden, met een aanvullende bedekking van thermohardend hecht-materiaal alvorens het op de spoel of haspel wordt gewikkeld. Een alternatieve methode is om een eerste wikkellaag te wikkelen op de spoel of haspel en vervolgens op die eerste laag een dunne deklaag van thermohardend 10 materiaal op te brengen, vervolgens daarop te wikkelen de tweede wikkellaag. Men zou zo met extra lagen kunnen doorgaan indien deze extra lagen dienen te worden gemaakt. Wanneer de wikkeling voltooid is wordt een elektrische stroom kort aangelegd aan de einden van de spoel waardoor deze verhit wordt en het hechtmiddel zich zet. In plaats van een thermo-15 hardend hechtmiddel kan men ook een hechtmiddel toepassen dat reageert op oplosmiddelen zoals aceton of methylethylketon.An additional advantage of the invention is the provision and the use of an adhesive or thermosetting plastic material to tightly bind the windings together into a finished cylinder coil. This can be accomplished in several ways; one of them is to provide the rectangular or square wire, to which enamel has previously been applied as is conventional with voice coil wires, with an additional coating of thermosetting adhesive material before it is wound on the reel or reel. An alternative method is to wrap a first wrapping layer on the reel or reel and then apply a thin coating of thermosetting material to that first layer, then wrapping the second wrapping layer thereon. One could proceed with additional layers if these additional layers are to be made. When the winding is completed, an electric current is applied briefly to the ends of the coil causing it to heat and the adhesive to set. Instead of a thermosetting adhesive, one can also use an adhesive that reacts to solvents such as acetone or methyl ethyl ketone.

Hiermede is een illustratie gegeven van een spreekspoel met eigenschappen van hoge prestatie en met de potentie van verbeterde eigenschappen voor het omgaan met hoge energie, die aanzienlijk goedkoper 20 te vervaardigen is. Verdere en andere wijzingen kunnen worden aangebracht door een deskundige op dit vakgebied zonder buiten de beschermingsomvang van de uitvinding te geraken.This provides an illustration of a voice coil with high performance properties and with the potential of improved high energy handling properties, which is considerably cheaper to manufacture. Further and other changes can be made by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention.

25 820419825 8204198

Claims

A voice coil of a loudspeaker containing a winding of intimately interconnected wire of rectangular cross section, the aspect ratio between the side and edge being 1: 1 or larger, the side of the wire being aligned in the same direction as the center 5 axis of the coil.

A voice coil of a loudspeaker containing a winding of wire of two or more layers, the wire having a rectangular cross-section, the ratio of side to edge being not less than 1: 1, and the edge being aligned with respect to of 10 the axis of the coil.

3. Speaker coil having a winding of wire of an equal number of layers, the wire having a rectangular cross section, the side-to-edge ratio being not less than 1: 1, while the side of the wire 15 being aligned relative to the axis of the coil.

Voice coil of a loudspeaker according to claim 3, characterized in that the wire is intimately bound together by means of an adhesive.

5. Voice coil of a loudspeaker made by first forming a piece of wire having a rectangular cross section, the side being equal to or larger than the edge, the wire being covered with insulating means, the wire being wound on a cylindrical coil shape with its side near the coil form to form a first layer, additional turns of the wire are wound in the same manner over the first layer to form a second layer.

The voice coil of a loudspeaker formed according to claim 5, wherein the wire is covered with an adhesive, after which the layers are made to settle after these layers have been formed.

A loudspeaker voice coil according to claim 5, characterized in that the adhesive is a thermosetting compound, the adhesive settling by allowing an electric current to flow through the wire.

8. Loudspeaker voice coil formed according to claim 6, characterized in that the adhesive is allowed to set by immersing the coil in a solvent. 8204198