PL211427B1 - Kołpak głośnika zawierający magnes neodymowy - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 211427 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 352984 ^{(51) Int.Cl.}

H04R 1/28 (2006.01) H04R 9/06 (2006.01) H04R 9/02 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 23.03.2002 (54)

Kołpak głośnika zawierający magnes neodymowy

	(73) Uprawniony z patentu:
(30) Pierwszeństwo:	ASK INDUSTRIES S.p.A, Monte San Vito, IT
23.03.2001, IT, RE2001A000026	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	TIZIANO NILI, Monte San Vito, IT
07.10.2002 BUP 21/02	CARLO SANCISI, Monte San Vito, IT ELEUTERIO BENEDETTI, Monte San Vito, IT
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.05.2012 WUP 05/12	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Marek Ginter

PL 211 427 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kołpak głośnika zawierający magnes neodymowy.

W szczególnoś ci, przedmiotem wynalazku jest koł pak gł oś nika zawierają cy magnes neodymowy, do którego mogą być przyłączone górne płyty płaskie, zwłaszcza odpowiednie do zastosowania w głośnikach konwencjonalnych lub w głośnikach z odwróconym montażem.

Z amerykańskiego opisu patentowego US 5,802,191 A znany jest głośnik zawierający membranę akustyczną w kształcie stożka, wzbudnicę posiadającą pierwszy i drugi magnes o dużej zawartości pierwiastków ziem rzadkich usytuowany w elektromagnetycznym materiale osłonowym, oraz ramę, do której przymocowana jest zarówno wzbudnica jak i membrana w kształcie stożka, a także drugą membranę akustyczną zamontowaną na wzbudnicy współosiowo i zasadniczo współpłaszczyznowo ze skierowanym ku przodowi brzegiem membrany w kształcie stożka.

Z kolei, z japońskiego opisu patentowego JP 11252690 A znany jest głośnik składający się z szeregu elementów z płótna bazowego typu prepreg (wstępnie impregnowanego) wykonanego w postaci impregnatu, w rezultacie powlekania takiego płótna bazowego, z tkaniny lub z włókniny, żywicą syntetyczną tak, aby płótno bazowe mogło być co najmniej warstwą powierzchniową i warstwą tylną, oraz formowania tego płótna, do przewidzianego kształtu w wyniku formowania termokompresyjnego.

Jak wiadomo, konstrukcja metalowa tworząca tak zwany zewnętrzny kołpak obecnie istniejących głośników może być wykonana albo w procesie toczenia, z wylotem tylnym albo bez takiego wylotu, oraz z kołnierzami chłodzącymi lub bez nich, przy raczej wysokich i mało ekonomicznych kosztach, albo w procesie formowania lub też odlewania odśrodkowego.

W każdym przypadku, wewnętrzne powierzchnie metalowe kołpaków znajdują się stosunkowo blisko magnesu, i to w takim stopniu, że dokonują zwarcia tego magnesu, z odejmowaniem przepływu użytecznego w szczelinie magnetycznej, co powoduje spadek efektywności układu. Jak wiadomo, w celu odzyskania takiej efektywności, zachodzi konieczność stosowania magnesów o większej średnicy.

Irma wada znanych rozwiązań polega na tym, że ilość powietrza dostępna wewnątrz obwodu magnetycznego jest niewielka oraz, że nie pozwala ona na dobrą wentylację i odpowiednie chłodzenie ruchomego korpusu cewki.

Celem przedmiotowego wynalazku jest zatem wyeliminowanie wyżej wymienionych wad.

Zgodnie z wynalazkiem kołpak głośnika zawierający magnes neodymowy, ukształtowany z cienkiej blachy z podniesioną częścią ś rodkową podpierającą ten magnes, charakteryzuje się tym, że zarys przekroju poprzecznego, na wewnętrznej powierzchni odpowiadającej wewnętrznej średnicy tego kołpaka, ustala punkt wygięcia, i że stosunek pomiędzy wewnętrzną średnicą mierzoną w wymienionym punkcie wygięcia a zewnętrzną średnicą tego magnesu zawarty jest w zakresie od 1,4 do 1,8.

Korzystnie, stosunek pomiędzy wewnętrzną średnicą mierzoną w punkcie wygięcia kołpaka a zewnętrzną średnicą magnesu wynosi około 1,7.

Korzystnie, kołpak zawiera górną płaską biegunową płytę promieniowania cieplnego.

Korzystnie, kołpak ponadto zawiera drugi magnes, który jest przeciwnie spolaryzowany w stosunku do wymienionego pierwszego magnesu.

Zaletą rozwiązania jest to, że kołpak uzyskuje kształt taki, że tworzy pierścieniową komorę z dużą obję toś cią powietrza wentylacyjnego, o szerokich powierzchniach dyssypacji cieplnej, oraz z wewnę trzną powierzchnią oddaloną o okreś loną odległ o ść od zewnętrznej ś rednicowej powierzchni magnesu.

Taki kołpak może być stosowany w głośnikach o konwencjonalnym montażu albo w głośnikach o montażu odwróconym, a magnesy neodymowe mają zmniejszoną średnicę.

Kołpak według przedmiotowego wynalazku można uzyskać albo w procesie formowania albo odlewania odśrodkowego. Korzyści osiągane za pomocą kołpaka według przedmiotowego wynalazku polegają zasadniczo na tym, że:

- wię ksza odległ ość pomię dzy powierzchnią ś rednicową magnesów a wewnę trzną ś cianką metalową kołpaków zapobiega odejmowaniu linii przepływu użytecznego wynikających ze zwarć, z oczywistym podwyższeniem efektywności głośników,

- większa dostępna ilość powietrza i większe rozwinięcie ścianek kołpaka zapewniają efektywną dyssypację ciepła wytworzonego przez ruchomy korpus cewki w obszarze użytecznego przepływu oraz niższą kompresję,

- powyż sze warunki pozwalają na zastosowanie magnesów neodymowych o mniejszej ś rednicy, z niższym stopniem odporności na temperaturę i zmniejszonym ciężarem,

PL 211 427 B1

- koł paki mogą być wykonane z arkuszy metalowych o umiarkowanej gruboś ci, co przyczynia się do zmniejszenia ciężaru całkowitego,

- ogólnie konstrukcja jest ekonomiczna, co również wynika z faktu, że mechaniczne elementy składowe można wykonać w procesach wysoce zautomatyzowanych.

Inne zalety polegają na tym, że w szczelinie magnetycznej lub obszarze przepływu użytecznego, linie indukcji magnetycznej są bardziej jednolite i stałe, a linie indukcji magnetycznej na zewnątrz szczeliny magnetycznej, zarówno w kierunku wewnętrznym jak i zewnętrznym obwodu magnetycznego, są bardziej symetryczne. Wszystkie te cechy powodują zmniejszanie współczynnika zawartości harmonicznych (THD - Total Harmonic Distortion), występującego w literaturze też pod nazwą całkowitego zniekształcenia harmonicznego, mierzonego na średnich i średnio-niskich częstotliwościach, z zapewnieniem „czystoś ci oraz „przejrzystoś ci odtwarzanego dź wię ku.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój przykładowego kołpaka z płaską płytą biegunową do montażu tradycyjnego w gł o ś nikach z magnesem neodymowym, wedł ug niniejszego wynalazku, fig. 2 i fig. 3 przedstawiają przekrój częściowy, ograniczony w stosunku do osi symetrii, dwóch przykładowych kołpaków z płaskimi płytami biegunowymi do montażu tradycyjnego, w głośnikach z magnesem neodymowym, według niniejszego wynalazku, fig. 4 i fig. 5 przedstawiają przekrój częściowy, ograniczony w stosunku do osi symetrii, dwóch przykładowych kołpaków do montażu w sposób odwrócony, w głośnikach z magnesem neodymowym, wedł ug niniejszego wynalazku, a fig 6 i fig. 7 przedstawiają wykresy współczynnika THD dwóch głośników z klasycznym obwodem z ferrytu w porównaniu z podobnymi głośnikami z obwodem z neodymu, według przedmiotowego wynalazku.

Kołpak 1 pokazany na fig. 1 ma kształt wypukły, i jest znacznie bardziej zaznaczony w stosunku do ukształtowania kołpaków znanego typu, którego wewnętrzna średnica A jest znacznie większa od zewnętrznej średnicy B magnesu 2 i znacznie bardziej od niej oddalona, przy czym wewnętrzna średnica A jest tą, która zwrócona jest ku ściance wewnętrznej kołpaka, mierzona w punkcie wygięcia. Rzeczywista odległość D pomiędzy średnicową powierzchnią 3 magnesu 2 a wewnętrzną powierzchnią 4 kołpaka 1 pozwala na utworzenie pierścieniowej komory 5 zawierającej dużą objętość powietrza pomocną dla umożliwienia dobrej wentylacji chłodzącej dla ruchomego korpusu cewki, oraz w celu zapobieżenia zjawisku „kompresji” głośnika. Wielkość takiej pierścieniowej komory 5 zależy od odległości D. Przeprowadzone próby w tym względzie przyniosły bardzo znaczące wyniki. W zasadniczo optymalnych warunkach, stosunek średnic A/B wynosił = 1,7, z zakresem zawartym pomiędzy 1,4 < A/B < 1,8, w których efektywność na granicach zmniejsza się o = 3-4%.

Powyższe dane przytoczone zostały jedynie dla przykładu i oczywiste jest, że dopuszczalne są zmiany wyżej podanych wartości, w zależności od szczególnych wymogów, bez wychodzenia poza zakres niniejszego wynalazku.

Magnes 2 może być zwykłego rodzaju albo rodzaju o zmniejszonej średnicy i/lub normalnej bądź niższej odporności na temperaturę.

Występowanie płaskiej biegunowej płyty 6, jak zostało pokazane na fig. 2 i fig. 3, pozwala na wysoką dyspersję cieplną w strefie wytwarzania ciepła, odsuwając ją skutecznie od magnesu 2. Linie przepływu 7 oznaczają, pod względem kierunku i zwrotu, przepływ cieplny wytworzony przez różnicę temperatury pomiędzy stroną wewnętrzną a zewnętrzną obwodu magnetycznego. Natomiast odległość D pomiędzy średnicową powierzchnią 3 magnesu 2 a wewnętrzną powierzchnią 4 kołpaka 1 oraz kształt tego kołpaka, tworzą pierścieniową komorę 5 o dużej objętości powietrza, która zapewnia wentylację wystarczającą do ochłodzenia ruchomego korpusu cewki. Linie przepływu 8 wskazują kierunek linii indukcji magnetycznej, zaś linie przepływu 9 podkreślają kierunek użytecznego przepływu, zwartego i zasadniczo jednolitego, z liniami minimalnej dyspersji i lepszą osłoną obwodu magnetycznego.

Fig. 3 przedstawia odmianę wykonania kołpaka z fig. 2 z płaską płytą do konwencjonalnego montażu w głośnikach z magnesami neodymowymi, gdzie oprócz głównego magnesu 2, znajduje się rezerwowy magnes 2”. Oba magnesy są przeciwnie spolaryzowane i pozwalają na osiągnięcie wyższego użytecznego przepływu magnetycznego, a zatem i większej efektywności.

W podsumowaniu, konfiguracje przedstawione na fig. 2 i fig. 3, do zastosowania w głośnikach z montażem konwencjonalnym, zapewniają następujące korzyści:

a) wysoką efektywność ze względu na odległość D pomiędzy materiałem metalowym kołpaka 1 a centralnym magnesem 2,

b) jednolitość i stałość linii indukcji magnetycznej w strefie magnetycznej szczeliny przepływu użytecznego,

PL 211 427 B1

c) większą symetrię linii indukcji magnetycznej na zewnątrz szczeliny magnetycznej, zarówno w kierunku wewnę trznym jak i w kierunku na zewną trz obwodu magnetycznego,

d) mniejszy współczynnik THD mierzony na średnich i średnio-niskich częstotliwościach, z zapewnieniem „czystoś ci” i „przejrzystoś ci” odtwarzanego dź wię ku,

e) wysoką dyspersję cieplną dzięki obecności płyty płaskiej działającej jako grzejnik cieplny w strefie gdzie powstaje ciepło ruchomego korpusu cewki, większe rozszerzenie ścianki kołpaka, oraz większą objętość powietrza w odniesieniu do rozwiązań ze stanu techniki,

f) możliwość wykorzystania bardziej ekonomicznych magnesów neodymowych, o niższym stopniu odporności na temperaturę, dzięki lepszej dyspersji cieplnej,

g) zawarcie całkowitego ciężaru dzięki zastosowaniu arkuszy o małej grubości oraz magnesów neodymowych o mniejszej średnicy,

h) poprawienie ogólnej ekonomiki metalowych elementów składowych obwodu dzięki zastosowaniu bardziej ekonomicznych materiałów i wysoce zautomatyzowanych procesów.

W konfiguracjach pokazanych na fig. 4 i fig. 5 przedstawiają cych rozwią zania odpowiednie dla montażu odwróconego, kołpak 11, został tak wyprofilowany, aby w każdym przypadku utworzyć odległość Dl pomiędzy jego wewnętrzną powierzchnią 41 a średnicową powierzchnią 31 magnesu 21, w celu utworzenia pierścieniowej komory 51, wystarczająco szerokiej dla uzyskania objętości powietrza niezbędnej dla dobrej wentylacji chłodzącej ruchomego korpusu cewki, oraz dla zapobieżenia zjawisku „kompresji wspomnianego głośnika.

Podstawowe cechy odpowiadają zasadniczo tym opisanym wcześniej dla konfiguracji przy rozwiązaniach odpowiednich dla montażu konwencjonalnego. Linie przepływu 81 pokazują kierunek linii indukcji magnetycznej przez ściankę kołpaka Γ, natomiast linie przepływu 91 podkreślają kierunek użytecznego przepływu, zwartego i zasadniczo jednolitego, z liniami minimalnej dyspersji i lepszą osłoną obwodu magnetycznego.

W podsumowaniu, konfiguracje przedstawione na fig. 4 i fig. 5, do zastosowania w głośnikach z montażem odwróconym, zapewniają następujące korzyści:

a') wysoką efektywność ze względu na odległość D pomiędzy materiałem metalowym kołpaka 1 a centralnym magnesem 21, b') jednolitość i stałość linii indukcji magnetycznej w strefie magnetycznej szczeliny przepływu użytecznego, c') większą symetrię linii indukcji magnetycznej na zewnątrz szczeliny magnetycznej, zarówno w kierunku wewnętrznym jak i w kierunku na zewnątrz obwodu magnetycznego, d') mniejszy współczynnik THD mierzony na średnich i średnio-niskich częstotliwościach, z zapewnieniem „czystości” i „przejrzystości” odtwarzanego dźwięku.

e') wysoką dyspersję cieplną dzięki wystąpieniu znacznego rozszerzenia powierzchni ścianki metalowej kołpaka 1 i większej objętości powietrza w odniesieniu do rozwiązań ze stanu techniki,

f) możliwość wykorzystania bardziej ekonomicznych magnesów neodymowych, o niższym stopniu odporności na temperaturę, dzięki lepszej dyspersji cieplnej, g') zawarcie całkowitego ciężaru dzięki zastosowaniu arkuszy o zmniejszonej grubości oraz magnesów neodymowych o mniejszej średnicy, h') poprawienie ogólnej ekonomiki metalowych elementów składowych obwodu dzięki zastosowaniu bardziej ekonomicznych materiałów i wysoce zautomatyzowanych procesów, i') zaplanowaną geometrię w celu zapobieżenia interferencji w obwodach w głośnikach z montażem odwróconym.

Fig. 6 i 7 przedstawiają wyniki z dwóch przykładów prób przeprowadzonych w głośnikach z ruchomym korpusem cewki mającym średnicę rzędu 19-20 mm. W obu przypadkach przedmiotem porównania są wartości współczynnika THD występujące w głośnikach z klasycznym obwodem magnetycznym z ferrytu (krzywa przerywana) oraz w podobnym głośniku z obwodem magnetycznym z neodymu z kołpakami według przedmiotowego wynalazku (krzywa ciągła). Redukcje procentowe w wartościach współczynnika THD osiągane z zastosowaniem głośników według wynalazku są ewidentne i znaczące.

Chociaż wynalazek opisany został w odniesieniu do szczególnych przykładów wykonania, podanych jedynie dla celów poglądowych, jest zrozumiałe, że wiele alternatywnych odmian stanie się rozwiązaniami oczywistymi dla specjalisty z dziedziny wynalazku w świetle powyższego opisu.

Stosownie do tego, wynalazek obejmuje zatem wszystkie odmiany oraz warianty wykonania mieszczące się w zakresie ochrony według załączonych zastrzeżeń.

PL 211 427 B1

Claims (4)

1. PL 211 427 B1

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Kołpak głośnika zawierający magnes neodymowy, ukształtowany z cienkiej blachy z podniesioną częścią środkową podpierającą ten magnes, znamienny tym, że zarys przekroju poprzecznego, na wewnętrznej powierzchni (4) odpowiadającej wewnętrznej średnicy (A, A') tego kołpaka (1), ustala punkt wygięcia, i że stosunek pomiędzy wewnętrzną średnicą (A, A') mierzoną w wymienionym punkcie wygięcia a zewnętrzną średnicą (B, Bj) tego magnesu (2, 2') zawarty jest w zakresie od 1,4 do 1,8.
2. 2. Kołpak według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek pomiędzy wewnętrzną średnicą (A, A) mierzoną w punkcie wygięcia kołpaka a zewnętrzną średnicą (B, B) magnesu (2, 2) wynosi około 1,7.
3. 3. Kołpak według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawiera górną płaską biegunową płytę (6) promieniowania cieplnego.
4. 4. Kołpak według zastrz. 3, znamienny tym, że ponadto zawiera drugi magnes (2), który jest przeciwnie spolaryzowany w stosunku do wymienionego pierwszego magnesu (2).

   Rysunki