NL9002510A - Luidspreker met koeling. - Google Patents

Description

De uitvinding heeft betrekking op een luidspreker omvattende: een magneeteenheid die een magneetveld genereert; een rond een stabiele ruststand veerkrachtig beweegbaar opgehangen element, zoals een membraan, een konus, een koepel of ander voor het afstralen van geluid met gekozen eigenschappen geschikt element; en een met dat beweegbare element verbonden elektrische geleider, bijvoorbeeld een spreekspoel, met stroomdoorvoeraan-sluitingen, welke geleider zodanig in het genoemde magneetveld is geplaatst, dat bij het doorvoeren van stroom door die geleider op het bewegelijke element een kracht wordt uitgeoefend, die het element een uitwijking uit zijn ruststand verleent.

Een dergelijke luidspreker is algemeen bekend.

Bijvoorbeeld wordt gewezen op de Nederlandse ter inzage gelegde octrooiaanvrage 85.01166. Hierin wordt een bandluid-spreker beschreven, die een in een kader opgespannen membraan omvat, in het middengebied waarvan zich een de in een gekozen patroon gelegde geleider bevattende zone bevindt.

Door de hoge temperaturen die in de geleider kunnen optreden als gevolg van het doorleiden van sterke stroom, dus bij het afgeven van grote geluidvermogens, kan het, zeker na verloop van tijd, voorkomen, dat de geleider aan degradatie onderhevig is. In het algemeen zal de geleider uit aluminium bestaan. Dit is voor luidsprekerdoeleinden in het algemeen een zeer geschikt materiaal, gezien de zeer gunstige relatie tussen de soortelijke geleidbaarheid van dit materiaal en zijn soortelijke massa. Vergelijkt men dit bijvoorbeeld met goud, met zilver, of een koper/zilverlegering, dan blijkt dat door het relatief grote gewicht van deze materialen de gevoeligheid van de luidspreker aanzienlijk geringer is dan met aluminium als geleidermateriaal. Titanium is door zijn hoge specifieke weerstand een minder geschikt materiaal. Aluminium als materiaal voor de geleider heeft evenwel het nadeel, vrij sterk onderhevig te zijn aan oxidatie en corrosie, in het bijzonder bij de sterk verhoogde temperaturen, zoals die bij een luidspreker kunnen optreden.

Om de genoemde degradatie en zelfs beschadiging van de geleider effectief tegen te gaan vertoont de luidspreker volgens de uitvinding het kenmerk dat de geleider is afgedekt door een corrosie- en oxidatiewerende deklaag, zodanig dat toetreding van de corrosie of oxidatie van de geleider bevorderende gassen, in het bijzonder zuurstof, wordt tegengegaan.

Aangezien de genoemde degradatie zich voornamelijk manifesteert bij verhoogde temperatuur bezit die uitvoering de voorkeur die het kenmerk vertoont dat de deklaag bestaat uit een hittebestendig materiaal.

Het materiaal van de deklaag kan bijvoorbeeld een kunststof, in het bijzonder een thermoplastisch materiaal zijn.

Zeer sterk en resistent is in dit verband een polyimide, bijvoorbeeld polyetherimide.

Een kunststofdeklaag kan een dikte in de orde van grootte van 10 μπι bezitten.

Als gevolg van de extra massa die de deklaag bezit, zal de gevoeligheid van de luidspreker verminderen. Voor een bandluid-spreker van het hiervoor kort besproken type is een rendementsverlaging in de orde van 1 dB vastgesteld.

Men kan ook gebruik maken van een uitvoering, waarin de deklaag bestaat uit keramisch materiaal. Een dergelijke luidspreker kan met voordeel het kenmerk vertonen dat de deklaag een dikte in de orde van grootte van 0,1 μτα bezit. Hierbij is de deklaag zodanig licht, dat de gevoeligheid van de luidspreker door het aanbrengen van de deklaag niet meetbaar vermindert.

Een andere uitvoering vertoont de bijzonderheid dat de deklaag een elektrisch geleidende laag, bijvoorbeeld van (edel)metaal, omvat, die van de geleider elektrisch geïsoleerd is door een elektrisch isolerende laag, bijvoorbeeld van keramisch materiaal. Zo kan bijvoorbeeld als isolator een keramisch materiaal worden gebruikt, waaroverheen een deklaag van edelmetaal wordt aangebracht, die dienst doet als zuurstofbarriëre.

Men kan de luidspreker volgens de uitvinding tevens voorzien van koelmiddelen om de in de geleider ontwikkelde warmte effectief af te voeren. Hoewel dit onder omstandigheden de voorkeur kan verdienen, is dit in het kader van de uitvinding niet noodzakelijk.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen. Hierin tonen: figuur 1 een dwarsdoorsnede door een konusluidspreker volgens de uitvinding in een eerste uitvoeringsvoorbeeld; figuur 2 een met figuur 1 corresponderend aanzicht van een detail van een tweede uitvoeringsvoorbeeld; figuur 3 een met figuur 2 corresponderend aanzicht van een derde uitvoeringsvoorbeeld; figuur 4 een in een kast opgenomen bandluidspreker met hoornbelasting, in een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht; figuur 5 een detail van de luidspreker volgens figuur 4; figuur 6 de dwarsdoorsnede VI-VI van de luidsprekereenheid met belastingshoorn uit figuur 5; figuur 7 de doorsnede VII-VII uit figuur 5; figuur 8 een met figuur 7 overeenkomend aanzicht van een variant; en figuur 9 een detail van de luidspreker volgens figuur 1 op vergrote schaal.

Figuur 1 toont een luidspreker 1 van het elektrodynamische type, omvattende een gestel 2, een daarmee gekoppelde magneet-eenheid 3, een met het gestel via een soepele ophangrand 4 verbonden konus 5 en een cilindrische spreekspoel 6. De spreek-spoel 6 is axiaal beweegbaar in een ringvormige luchtspleet 7, waarin een sterk magneetveld heerst. De luchtspleet wordt aan de binnenzijde begrensd door een centraal poolstuk 8 en een zich daar om heen op afstand uitstrekkend ringvormig poolstuk 9. Aan de onderzijde van het centrale poolstuk 8 bevindt zich een magnetische sluitplaat 10. Tussen deze sluitplaat 10 en het ringvormige poolstuk 9 is een ringvormige permanente magneet 11 aangebracht.

Zoals uit figuur 1 blijkt, omvat het centrale poolstuk 8 een cilindrisch middendeel 12 en een bovenplaat 13 met grotere diameter. Het ringvormige poolstuk 9 heeft een kleinere binnen-diameter dan de permanente magneet 11. Deze configuratie verzekert een sterk en geconcentreerd magneetveld in de luchtspleet 7.

De spreekspoel 7 is van bekend type en omvat een als spreekspoeldrager dienende koker 14 en een daarop spoelvormig gewikkelde geleider 15.

Duidelijk zal zijn, dat bij het sturen van stroom door de geleider 15 via stroomdoorvoeraansluitingen 16 de spreekspoel 6 zich door interactie met het magneetveld zal verplaatsen tegen de veerkracht van de soepele ophangrand 4 in.

De luidspreker 1 is voorzien van koelmiddelen voor het koelen van de geleider 15. Daartoe is het cilindrische middendeel 12 van het centrale poolstuk 8 voorzien van ringvormige rijen perforaties 17 in de wand, waarbij de aan de onderzijde aanwezige opening 18 dienst doet voor het onder druk toevoeren van gas, bijvoorbeeld lucht, welk gas door de openingen 17 de cilindrische ruimte 19 kan binnentreden, daar kan dienen voor koeling van de geleider 15, en vervolgens via openingen 20 de ruimte 19 weer kan verlaten.

Met deze configuratie en ook de hierna te beschrijven configuraties volgens de figuren 2 en 3 wordt tevens bereikt, dat de permanente magneet 11 wordt gekoeld. Dit heeft in het bijzonder het voordeel dat bij gebruik van neodynium als magneet-materiaal de veldsterkte in de luchtspleet zelfs bij langdurige hoge elektrische belasting van de luidspreker 1 wordt gehandhaafd.

Figuur 2 toont een tweede uitvoeringsvoorbeeld. Hier treedt lucht toe via de openingen 20, passeert de ruimte 19 en verlaat de magneeteenheid 3' via de luchtspleet 7, hetgeen een effectieve koeling van de geleider 15 verzekert. Het centrale poolstuk volgens figuur 2 wijkt af van dat volgens figuur 1 en is daarom aangeduid met 8'. Het bijbehorende cilindrische middendeel 12' vertoont geen perforaties. De bovenplaat 13' is een ringvormige verbreding aan de bovenzijde.

De derde uitvoering volgens figuur 3 wijkt in die zin af van figuur 2, dat het doorgaande gat 21 van het centrale poolstuk 8' hier wordt gebruikt voor het van onderen toevoeren van lucht, die vanaf de bovenzijde de luchtspleet 7 binnentreedt, langs de geleider 15 strijkt, deze aldus koelt, en via de ruimte 19 en de gaten 20 de magneeteenheid 3 * * weer verlaat.

Het zal overigens duidelijk zijn, dat ook combinaties van de genoemde uitvoeringsdetails mogelijk zijn. Ook zijn de luchtstromingen in de figuren slechts zeer globaal en oriënterend aangeduid.

Figuur 4 toont een luidsprekerkast 22 waarin zich een hierna kort te beschrijven bandluidspreker bevindt. Deze band-luidspreker is van op zichzelf bekend type en bijvoorbeeld beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 85.01166.

De kast draagt een aan de frontzijde uitmondende hoorn 23, in de keel waarvan zich een membraan 24 bevindt. Dit membraan is opgespannen in een kader 25, dat is opgenomen in de aan de hand van figuur 6 nader te beschrijven magneeteenheid 26.

De kast draagt aan zijn achterzijde een ventilator 27 die omgevingslucht 28 aanzuigt en inblaast in de achterruimte 29 van de kast 22. Via perforaties 30 in een scheidingsschot 31 wordt deze lucht ingeblazen in de voorste ruimte 32 van de kast 22. Tussen de frontplaat 33 van de magneeteenheid 26 en de achterplaat 34 van de hoorn 23 is een vrije spleet beschikbaar, waardoor heen de lucht in de voorste ruimte kan ontwijken.

De magneeteenheid 26 is aan het schot 31 bevestigd, terwijl de hoorn 23 aan de zijde van de mond, dus de voorzijde van de kast 22 daaraan is bevestigd.

Zoals in het bijzonder de figuren 5 en 6 duidelijk tonen vertoont de hoorn aan de zijde van de keel, dus in het gebied van het membraan 24, platen 35 die een verlenging vormen van de binnenwanden van de hoorn 23. Deze platen 35 strekken zich uit over de uitstroomopeningen van de luchtspleten 36, dat wil zeggen de genoemde vrije ruimten tussen de magneeteenheid 26 en de hoorn 23. Op de in de figuren 4, 5 en 6 getoonde wijze wordt aldus bereikt, dat vanaf de lange zijden van beide kanten het membraan 24 wordt gekoeld door de langsstrijkende luchtstromen, die met 36 zijn aangeduid. In de middenzone van het membraan 24 bevindt zich een spiraalvormige geleider 37, die als gevolg van zijn spiraalvorm een vrij middengebied 38 vertoont. Door de vanaf de zijkanten tegen elkaar in bewegende luchtstromen vindt een effectieve koeling van de geleider plaats en verlaten deze luchtstromen het membraan in dwarsrich-ting daarop door de hoorn 23 heen.

Ook de korte zijden van het membraan zijn onderworpen aan een dergelijke luchtkoeling, hetgeen in het bijzonder van be- lang is voor de in figuur 5 getoonde stroomdoorvoeraansluitin-gen 39.

Het membraan 24 is afgedekt door een op enige afstand daarvan in de hoorn aangebracht, in hoofdzaak akoestisch transparante plaat 40. Deze kan bijvoorbeeld uit gaas of uit schuim-stof of dergelijke bestaan.

Voor de volledigheid wordt met specifieke verwijzing naar figuur 6 de magneeteenheid 26 nog kort besproken. Deze omvat twee langwerpige permanente magneten 41, bestaande uit neodymi-um. Aan de onderzijde bevindt zich een magnetische sluitplaat 42 die een centraal poolstuk 43 draagt. Aan de bovenzijde draagt elk van de permanente magneten 41 een poolstuk 44, dat een met de hoorn 23 overeenkomende schuin toelopende vorm bezit. Door de in figuur 6 getoonde plaatsing van het membraan 24 en in het bijzonder de daarop aangebrachte geleider 37, wordt bereikt, dat deze geleider zo goed mogelijk samenwerkt met het magneetveld tussen het poolstuk 43 en de poolstukken 44.

Figuur 7 toont het membraan 24, waarop de aluminiumgelei-der 37 is aangebracht. Over de geleider 37 is een deklaag 101 van een polyimide, in het bijzonder polyetherimide aangebracht, waardoor de geleider 37 volledig afgeschermd is tegen de invloed van zuurstof uit de omringende lucht.

Figuur 8 toont een variant, waarin de geleider 37 is af gedekt door een deklaag 102 van een keramisch materiaal, waarover heen een deklaag 103 van goud is opgebracht.

Met betrekking tot het opbrengen van de genoemde deklagen wordt opgemerkt, dat het aanbrengen van een polyimide kan plaatsvinden door de polyimide in een oplosmiddel op te lossen, de oplossing aan te brengen over de geleider en het oplosmiddel te laten verdampen. Het aanbrengen van een keramische deklaag kan bijvoorbeeld door sputteren plaatsvinden. Het aanbrengen van de deklaag 103 volgens figuur 8 kan bijvoorbeeld door opdampen plaatsvinden.

Onnodig te zeggen, dat onder alle omstandigheden ervoor moet worden gezorgd, dat de laag zijn functie correct vervult. De laag moet derhalve onder alle omstandigheden volledig dicht en integer zijn. De isolerende laag 102 moet ook zodanig zijn aangebracht, dat de aluminium geleider 37 niet in elektrisch contact kan komen met de metalen deklaag 103.

Figuur 9 tenslotte toont een detail van de luidspreker volgens figuur 1 op vergrote schaal. Bij deze luidspreker 1 wordt de spreekspoel 15 gedragen door de cilindrische spreek-spoeldrager 14. De aluminium geleider 15 is, in overeenstemming met figuur 7, afgedekt door een deklaag 104.

Claims (9)

1. Luidspreker, omvattende: een magneeteenheid die een magneetveld genereert; een rond een stabiele ruststand veerkrachtig beweegbaar opgehangen element, zoals een membraan, een konus, een koepel of ander voor het afstralen van geluid met gekozen eigenschappen geschikt element; en een met dat beweegbare element verbonden elektrische geleider, bijvoorbeeld een spreekspoel, met stroomdoorvoeraan-sluitingen, welke geleider zodanig in het genoemde magneetveld is geplaatst, dat bij het doorvoeren van stroom door die geleider op het bewegelijke element een kracht wordt uitgeoefend, die het element een uitwijking uit zijn ruststand verleent, met het kenmerk, dat de geleider is afgedekt door een corrosie-en oxidatiewerende deklaag, zodanig dat toetreding van de corrosie of oxidatie van de geleider bevorderende gassen, in het bijzonder zuurstof, wordt tegengegaan.

2. Luidspreker volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de deklaag bestaat uit een hittebestendig materiaal.

3. Luidspreker volgens conclusie 1, met het kenmerk. dat het materiaal een kunststof is.

4. Luidspreker volgens conclusie 3, met het kenmerk. dat het materiaal een thermoplastisch materiaal is.

5. Luidspreker volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het materiaal een polyimide, bijvoorbeeld polyetherimide is.

6. Luidsrepker volgens conclusie 3, met het kenmerk. dat de deklaag een dikte in de orde van grootte van 10 μιη bezit.

7. Luidspreker volgens conclusie 2, met het kenmerk. dat de deklaag bestaat uit keramisch materiaal.

8. Luidspreker volgens conclusie 7, met het kenmerk. dat de deklaag een dikte in de orde van grootte van 0,1 μπι bezit.

9. Luidspreker volgens conclusie 1, met het kenmerk. dat de deklaag een elektrisch geleidende laag, bijvoorbeeld van (edel)metaal omvat, die van de geleider elektrisch geïsoleerd is door een elektrisch isolerende laag, bijvoorbeeld van keramisch materiaal.