NO970883L - Elektroakustisk transduser - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører elektroakustiske transdusere. Særskilt tilsiktes slike elektroakustiske transdusere, fra hvilke et homogent lydfelt med høy effekt avgis fra minst to lineære lydkilder eller fra et utbredt område.

Elektrostatiske høyttalere er kjente for frembringelse av et homogent lydfelt fra et areal. Disse har imidlertid kun blitt anvendt i begrenset omfang. En grunn til dette er deres begrensede akustiske effekt pr. flateenhet.

Ved hjelp av en langstrakt, elektrisk ledende membran innenfor et sterkt magnetfelt, oppnås en lineær lydkilde som gir en høy lydenergi. Minst to langstrakte membraner med mellomliggende og omgivende, langstrakte magneter er i henhold til oppfinnelsen anordnet på en slik måte at lengden i tverretning av membranene gir minst den samme som tverrlengden av de mellomliggende, langstrakte magneter. Lyden fra de to membranene vil på denne måte sammensmelte uten betydelig interferens på en kort avstand fra lydkildene. Ved å plassere flere slike lydkilder side ved side blir det oppnådd en utbredt lydkilde med en flate som frembringer et i alt vesentlig homogent akustisk felt.

En slik utbredt lydkilde kan justeres for hele eller del av audiobåndet 0-50 kHz, uten kravet til en tilpasningstransformator eller et delingsfilter. Dette er mulig ved at membranene av ledende materiale er elektrisk koblet i serie og/eller parallelt, hvilket gjør at den drivende forsterker detekterer en primært perfekt resistans som kan valgfritt varieres eksempelvis innenfor området 2-90 Ohm.

Den utbredte lydkildens flate kan varieres innenfor et bredt område for å oppnå den ønskede retningsvirkning og karakteristikk. Lydkilden kan følgelig være bueformet for helt eller fullstendig å danne eksempelvis en sylindrisk flate, med lydsenderen i det sistnevnte tilfellet fungerende som en radielt, pulserende sylinder for alle frekvensene i audiobåndet, eller valgfrie deler derav.

Ytterligere fordelaktige karakteristika fremgår av patentkravene og detaljbeskrivelsen av utførelsesformer av oppfinnelsen.

Fig. 1 viser skjematisk et tverrsnitt av et parti av en anordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser en alternativ utførelse.

Fig. 3 viser skjematisk, sett fra fronten og fra én ende, en modul av plan enhet ifølge oppfinnelsen, hvilken inneholder seks langstrakte membraner.

Fig. 4 viser en sylindrisk lydsender ifølge oppfinnelsen.

Fig. 5 viser skjematisk en forstørret del av den sylindriske flate vist i fig. 4.

Fig. 6 viser et tverrsnitt av lydsenderen som vist i fig. 4.

Én av konstruksjonene ifølge oppfinnelsen, er i alt vesentlig laget av grunnleggende lineære og langstrakte lydkilder som vist i tverrsnitt i fig. 1. En langstrakt, elektrisk ledende membran 1 er anordnet i gapet mellom to langstrakte magnetelementer 2A og 2B. I tillegg kan lignende membraner, IA og IB, anordnes i gap på motsatte sider av magnetelementene. De langstrakte magnetelementene har begge en langstrakt magnetisk pol langs en av de lange sider av membranen 1 og en motsatt magnetisk pol lans den andre langsiden av membranen 1. I tilfellet at elektrisitet flyter langs lengden av membranen (inn i eller ut av det horisontale papir) vil membranen bli påvirket av en effekt over membranen (oppad eller nedad) avhengig av strømmens retning. Når en strøm med lydfrekvens drives, fungerer hele lengden av membranen som en høyttalermembran.

De magnetiske elementer 2A og 2B er plassert i langstrakte kropper 3, hvilke gir mekanisk støtte til magnetene som påvirkes av den samme tverrkraft som membranen 1 når elektrisitet flyter i membranen.

Dimensjoneringen av membranene og de magnetiske elementer er av avgjørende betydning for å oppnå en høy lydeffekt og et homogent lydfelt. Magnetene 2A og 2B bør være permanente magneter, hvilke frembringer et kraftig magnetfelt. Forholdet mellom bredden A av membranen og bredden B av magneten og dens understøttende kropp 3 bør være slik at eventuell betydelig interferens mellom lydbølgene fra hosliggende membraner er ikke-opptredende. Denne tilstand oppfylles dersom A er minst av samme størrelse som B og fortrinnsvis den doble størrelsen. Distansen C mellom membranen og magneten bør være marginal, men stor nok til å gi membranen tilstrekkelig spillerom under vibrering. For å hindre at membranen delvis havner utenfor den direkte påvirkning av magnetelementene under transport eller på annen måte, kan kroppene 3 utstyres med føringer, normalt ikke berørt av membranene.

Ved utførelsen som vist i fig. 2 er kroppene 3 eliminert ved at magnetene 4 er laget av keramisk materiale, hvilket tilveiebringer både tilstrekkelig magnetfelt og en adekvat, mekanisk holdfasthet og stivhet. Tverrsnittet av magnetene 4 er utformet til ikke å ha en negativ påvirkning på lydfeltet fra membranene.

Membranen 1 består fortrinnsvis av en tynn remse av aluminium, selv om det ville være mulig å anvende andre passende materialer, slik som andre typer av metall eller legering, ledende plastmaterialer eller kombinerte materialer.

Den plane lydmodulen ifølge fig. 3 har seks membraner 1 plassert side ved side, der hver er omgitt av et magnetelement 2. For å holde membranene i stilling er holdere 5 i form av nylonklemmer eller lignende jevnt anordnet. Kun fire av disse holdere er vist på tegningen. Andre anordninger kan alternativt anvendes for dette formål, eksempelvis visse typer av elastiske opphengingsanordninger. Hver av membranenes ender er festet til endestykket av modulen og har elektriske fester for valgfrie tilkoblinger i serier eller parallell.

En foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er en sylinder som vist i fig. 4, konstruert av endestykker 11 og en omhyllende flate 12 med et stort antall av lydskapere av den type som er beskrevet ovenfor. Den sylindriske flate kan konstrueres av moduler 9, bestående av eksempelvis en halv eller en kvart av en sirkulær bue som vist i fig. 5, som ellers er bygget som den plane modulen i fig. 3. Membranene 1 er eksempelvis laget av ca. 10 mm brede remser av aluminium, som med luftgap 10 lik ca. 0,15 mm mellom hosliggende magnetiske staver 2 og membranene holdes på plass ved hjelp av nylonklemmer 5. Aluminiumsremsene kan ha en tykkelse lik 7-14 um og er fortrinnsvis fullstendig eller delvis brettet for å oppnå den passende elastisitet i lengderetning.

Som vist på fig. 6 er den omgitte, sylindriske lydskaperen 13 utstyrt med et støydempende materiale 14, hvilket fortrinnsvis har et stjerneformet tverrsnitt og som nærmere midten av sylinderen består av et materiale som har høyere tetthet for å oppnå en effektiv dempning av lyd mot midten av sylinderen, samtidig som et homogent lydfelt spres radielt utenfor sylinderen.

Det er også mulig å oppnå en utbredt lydkilde i henhold til oppfinnelsen i form av en avkortet kjegle eller del derav, hvilken vil frembringe en passende lydfordeling når eksempelvis plassert i midten av taket i eksempelvis en stor ankomsthall. For å oppnå denne form er membranene og gapene mellom de langstrakte magnetelementer utformet avsmalnende. Det er også mulig å konstruere den avkortede kjeglen fra smale og plane lydsendere, som hver har et fåtall membraner og langstrakte magnetelementer.

For å oppnå en kraftig retningsvirkning, kan en spesiell utformning gjøres bruk av ved å anvende en rundstrålende sylinder som er montert innenfor et kjegleformet horn. De lydsendende kvaliteter blir derfor analoge med de for en lysstrålekaster, dvs. en kraftig konsentrasjon av den sendte lydenergi kan oppnås. Lydsenderen kan på denne måte ansees som et separat bredbåndselement i et hornformet hylster. For lavere energinivå an den rundstrålende sylinderen erstattes av et lite antall av linjekilder, hvorved hornet utformes til å oppnå den ønskede retningsvirkning.

Den ovenstående beskrivelse av oppfinnelsen er blitt gjort med henvisning til visse foretrukne utførelsesformer. Andre utførelser er også mulige og patentet skal kun begrenses av ordlyden av patentkravene.

Claims (10)

1. Elektroakustisk transduser, karakterisert ved minst tre langstrakte magnetelementer (2, 2A, 2B, 4) plassert parallelt med minst to mellomliggende, langstrakte gap og membraner (1, IA, IB) av elektrisk ledende materiale, bevegelig anbragt i gapene og koblet til å lede drivstrømmer i den langsgående retning av membranene, hvorved membranenes utstrekning i tverretning (A) er minst av den samme størrelse som den (B) for ett av de langstrakte magnetelementer.

2. Elektroakustisk transduser som angitt i krav 1, karakterisert ved at membranenes (1, IA, IB) utstrekning i tverretning (A) er minst dobbelt så stor som den (B) for ett av de langstrakte magnetelementer.

3. Elektroakustisk transduser som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at membranenes (1, IA, IB) utstrekning i tverretning (A) er 5-15 mm, fortrinnsvis ca. 10 mm).

4. Elektroakustisk transduser som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at membranene (1, IA, IB) består av remser av aluminium, fortrinnsvis brettede.

5. Elektroakustisk transduser, karakterisert ved at den er oppbygget av flere langstrakte membraner (1, IA, IB), hver omgitt av langstrakte magnetelementer (2, 2A, 2B, 4) som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, der membranene og de mellomliggende magnetelementer danner minst en del av en sylinderflate (9, 12).

6. Elektroakustisk transduser som angitt i krav 5, karakterisert ved at sylinderflaten (9,12) er i det minste med halvpart dannet av de langstrakte membraner (1, IA, IB.

7. Elektroakustisk transduser som angitt krav 5 eller 6, karakterisert ved at et lyddempende materiale (14) er plassert innenfor sylinderflaten (9, 12) og at tverrsnittet av det støydempende materialet (14) er helt eller delvis stjerneformet.

8. Elektroakustisk transduser som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at endene av de langstrakte membraner (1, IA, IB) og magnetelementene (2, 2A, 2B, 4) er festet til endestykker (11), primært bestående av sirkulære overflater eller deler derav.

9. Elektroakustisk transduser som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at de langstrakte magnetelementene (2, 2A, 2B, 4) danner eller er anordnet i holdere som primært forbinder endestykkene (11) på transduseren, idet nevnte endestykker (11) også bærer endene av membranene (1, IA, IB).

10. Elektroakustisk transduser som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at de langstrakte magnetelementer (2, 2A, 2B, 4) utgjøres av permanentmagneter med polene montert på tvers av magnetenes lengderetning.