RU2043003C1

RU2043003C1 - Loudspeaker

Info

Publication number: RU2043003C1
Application number: RU93056093A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Човников
Original assignee: Александр Михайлович Човников
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-08-27

Abstract

FIELD: electroacoustics. SUBSTANCE: loudspeaker has permanent magnets presented by plates magnetized longitudinally and facing each other with planes and like poles. Audio windows are formed in magnets which form through working gap with high degree of homogeneity of field where sound membrane is placed with conductive strips applied on it which are elements of sound coil. EFFECT: improved operational reliability. 6 cl, 14 dwg

Description

Изобретение относится к области электроакустики, в частности к изодинамическим громкоговорителям, и предназначено для использования в акустических системах высокочастотного воспроизведения звука для бытовых и профессиональных целей. The invention relates to the field of electroacoustics, in particular to isodynamic speakers, and is intended for use in acoustic systems of high-frequency sound reproduction for domestic and professional purposes.

В электроакустике известны изодинамические громкоговорители [1] в которых в качестве излучающего звук элемента используется тонкая мембрана из диэлектрической пленки, на которую нанесен проводник тока в виде прямоугольной или круглой спирали, выполняющей роль звуковой катушки. В таких громкоговорителях магнитное поле создается таким образом, чтобы звуковая катушка мембраны находилось между полюсами постоянных магнитов. Существующий способ расположения магнитов не обеспечивает достаточно высокой равномерности магнитного поля в рабочей зоне, что не позволяет улучшить характеристики изодинамических громкоговорителей. In electroacoustics, isodynamic loudspeakers are known [1] in which a thin membrane made of a dielectric film is used as a sound-emitting element, on which a current conductor is applied in the form of a rectangular or round spiral, acting as a voice coil. In such speakers, a magnetic field is created so that the voice coil of the membrane is between the poles of the permanent magnets. The existing method of arrangement of magnets does not provide a sufficiently high uniformity of the magnetic field in the working area, which does not allow to improve the characteristics of isodynamic speakers.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является громкоговоритель Касаткина-Фельдмана [2] в котором используются постоянные магниты, расположенные по разомкнутому контуру с тыльной и фронтальной стороны излучающего звук элемента, чем достигается высокая равномерность магнитного поля в рабочей зоне. В качестве излучающего звук элемента используется электропроводная ленточка, помещенная в рабочей зоне. The closest technical solution to the proposed one is the Kasatkin-Feldman loudspeaker [2] which uses permanent magnets located along an open circuit from the back and front sides of the sound-emitting element, thereby achieving high uniformity of the magnetic field in the working area. An electrically conductive ribbon placed in the working area is used as a sound-emitting element.

Однако известный громкоговоритель Касаткина-Фельдмана имеет следующие недостатки:
1. Между боковыми кромками ленточек, излучающих звук, и магнитами имеются зазоры, которые при работе громкоговорителя создают акустическое короткое замыкание между массой воздуха перед фронтальной стороной и массой воздуха перед тыльной стороной ленточки. Это приводит к снижению акустической мощности, особенно в области низких частот звукового диапазона.However, the known Kasatkin-Feldman loudspeaker has the following disadvantages:
1. There are gaps between the side edges of the ribbons that emit sound and the magnets, which, when the loudspeaker is in operation, creates an acoustic short circuit between the mass of air in front of the front side and the mass of air in front of the back of the ribbon. This leads to a decrease in acoustic power, especially in the low-frequency range of the sound range.

2. Низкое электрическое сопротивление громкоговорителя не позволяет напрямую подключать громкоговоритель к стандартным усилителям низкой частоты [1]
3. Для подключения громкоговорителя к стандартным усилителям низкой частоты необходим понижающий согласующий трансформатор, который снижает передаваемую мощность, вносит искажения передаваемого звукового сигнала [1]
Перечисленные недостатки усложняют использование указанного громкоговорителя.2. The low electrical resistance of the speaker does not allow direct connection of the speaker to standard low-frequency amplifiers [1]
3. To connect the loudspeaker to standard low-frequency amplifiers, a step-down matching transformer is required, which reduces the transmitted power, introduces distortions in the transmitted sound signal [1]
These disadvantages complicate the use of the specified speaker.

Целью настоящего изобретения является расширение полосы рабочих частот, уменьшение нелинейных искажений, увеличение мощности выходного сигнала и обеспечение возможности работы громкоговорителя от стандартного усилителя низкой частоты без использования согласующего трансформатора. The aim of the present invention is to expand the operating frequency band, reduce non-linear distortion, increase the power of the output signal and enable the speaker to work from a standard low-frequency amplifier without using a matching transformer.

Поставленная цель достигается тем, что громкоговоритель содержит магнитную систему, состоящую из двух постоянных магнитов, представляющих собой продольно намагниченные пластины, обращенные друг к другу своими плоскостями и одноименными полюсами. Магниты образуют собой рабочий зазор, в который помещена звуковая мембрана с нанесенными на нее электропроводными полосками. Электропроводные полоски являются элементами звуковой катушки, которая запитывается током звуковой частоты и при размещении в постоянном магнитном поле, образованном в рабочем зазоре между магнитами, обеспечивает звуковой мембране колебания со звуковой частотой. Электропроводные полоски, образующие звуковую катушку, можно соединять между собой параллельно или последовательно и тем самым оптимизировать электрическое сопротивление громкоговорителя. This goal is achieved in that the loudspeaker contains a magnetic system consisting of two permanent magnets, which are longitudinally magnetized plates, facing each other with their planes and poles of the same name. The magnets form a working gap in which a sound membrane is placed with electrically conductive strips deposited on it. Electrically conductive strips are elements of a voice coil, which is powered by a current of sound frequency and when placed in a constant magnetic field formed in the working gap between the magnets, provides the sound membrane vibrations with sound frequency. The conductive strips that form the voice coil can be connected together in parallel or in series and thereby optimize the electrical resistance of the speaker.

На фиг. 1 представлен громкоговоритель, в котором используются магниты в виде плоских пластин с продольной намагниченностью; на фиг. 2 показано распределение силовых линий постоянных магнитов громкоговорителя, изображенного на фиг. 1. In FIG. 1 shows a loudspeaker in which magnets in the form of flat plates with longitudinal magnetization are used; in FIG. 2 shows the distribution of the power lines of the permanent magnets of the speaker shown in FIG. 1.

На фиг. 3 представлен громкоговоритель, в котором используются магниты в виде плоских пластин сложной формы с радиальной намагниченностью; на фиг. 4 показано распределение силовых линий постоянных магнитов громкоговорителя, изображенного на фиг.3. In FIG. 3 shows a loudspeaker in which magnets are used in the form of flat plates of complex shape with radial magnetization; in FIG. 4 shows the distribution of the power lines of the permanent magnets of the loudspeaker shown in FIG.

На фиг.5 представлен громкоговоритель, в котором используются магниты в виде пластин с продольной намагниченностью, оснащенные полюсными концентраторами магнитного потока, выполненными из магнитомягкого материала. Figure 5 presents the loudspeaker, which uses magnets in the form of plates with longitudinal magnetization, equipped with pole magnetic flux concentrators made of soft magnetic material.

На фиг. 6 представлен громкоговоритель, в котором функции магнитов выполняют две группы продольно намагниченных стержней. В пределах каждой группы стержни расположены в ряд, с произвольными зазорами, и ориентированы к смежным стержням одноименными полюсами. In FIG. 6 shows a loudspeaker in which two groups of longitudinally magnetized rods perform the functions of magnets. Within each group, the rods are arranged in a row, with arbitrary gaps, and oriented to adjacent rods with the same poles.

На фиг. 7 представлен громкоговоритель, в котором функции магнитов выполняют две группы продольно намагниченных стержней. В пределах каждой группы стержни расположены радиально, с произвольными зазорами, и ориентированы к смежным стержням одноименными полюсами. In FIG. 7 shows a loudspeaker in which two groups of longitudinally magnetized rods perform the functions of magnets. Within each group, the rods are arranged radially, with arbitrary gaps, and oriented to adjacent rods with the same poles.

На фиг.8 представлен громкоговоритель, в котором используются несколько пар магнитов в виде плоских пластин с продольной намагниченностью, снабженных полюсными концентраторами магнитного потока, выполненными из магнитомягкого материала; на фиг.9 показано распределение силовых линий постоянных магнитов громкоговорителя, изображенного на фиг.8. On Fig presents a loudspeaker in which several pairs of magnets are used in the form of flat plates with longitudinal magnetization, equipped with pole magnetic flux concentrators made of soft magnetic material; Fig.9 shows the distribution of the power lines of the permanent magnets of the loudspeaker depicted in Fig.8.

На фиг. 10 представлен громкоговоритель, в котором магниты выполнены в виде изогнутых пластин с продольной намагниченностью и расположены относительно рабочего зазора выпуклыми частями наружу. In FIG. 10 shows a loudspeaker in which the magnets are made in the form of curved plates with longitudinal magnetization and are located relative to the working gap with convex parts outward.

На фиг. 11 представлен громкоговоритель, в котором магниты выполнены в виде изогнутых пластин с продольной намагниченностью и расположены так, что одна пластина обращена к рабочему зазору выпуклой стороной, а другая пластина вогнутой стороной. In FIG. 11 shows a loudspeaker in which the magnets are made in the form of curved plates with longitudinal magnetization and are located so that one plate faces the working gap with a convex side and the other with a concave side.

На фиг. 12 представлен громкоговоритель, в котором магниты выполнены в виде плоских пластин с продольной намагниченностью, а в рабочий зазор установлены неэлектропроводные зажимы, которые локально фиксируют звуковую мембрану; на фиг. 13 показано расположение неэлектропроводных зажимов в поперечном разрезе громкоговорителя, показанного на фиг.12. In FIG. 12 shows a loudspeaker in which the magnets are made in the form of flat plates with longitudinal magnetization, and non-conductive clamps are installed in the working gap that locally fix the sound membrane; in FIG. 13 shows the arrangement of the non-conductive clips in a cross section of the loudspeaker shown in FIG.

На фиг.14 представлен громкоговоритель, выполненный с использованием магнитов в виде двух плоских продольно намагниченных пластин, снабженных полюсными концентраторами магнитного потока, зажимающими локально звуковую мембрану. On Fig presents a loudspeaker made using magnets in the form of two flat longitudinally magnetized plates equipped with pole magnetic flux concentrators, clamping locally sound membrane.

Громкоговоритель (фиг. 1) имеет постоянные магниты 1, представляющие собой продольно намагниченные пластины, и звуковую мембрану 2. В магнитах имеются отверстия или окна 4, через которые проходит звук в окружающее пространство. Звуковая мембрана выполнена из неэлектропроводного материала с нанесенными на нее электропроводными дорожками 3 и помещена в сквозной рабочий зазор между магнитами. Ширина рабочего зазора позволяет звуковой мембране 2 свободно совершать колебательные движения. Для обеспечения синхронного движения всех частей звуковой мембраны 2 направление тока звуковой частоты в дорожках 3 мембраны 2 должно быть одинаковым, а полоски могут электрически соединяться между собой параллельно или последовательно в зависимости от требуемого оптимального сопротивления. The loudspeaker (Fig. 1) has permanent magnets 1, which are longitudinally magnetized plates, and a sound membrane 2. The magnets have holes or windows 4 through which sound passes into the surrounding space. The sound membrane is made of non-conductive material coated with electrically conductive tracks 3 and placed in a through working gap between the magnets. The width of the working gap allows the sound membrane 2 to freely make oscillatory movements. To ensure synchronous movement of all parts of the sound membrane 2, the direction of the current of the sound frequency in the tracks 3 of the membrane 2 should be the same, and the strips can be electrically connected to each other in parallel or in series, depending on the required optimal resistance.

На фиг. 3 показан второй вариант громкоговорителя, в котором постоянные магниты выполнены в виде двух одинаковых однотипно намагниченных в радиальном направлении пластин многолучевой конфигурации, образующих между собой сквозной рабочий зазор, в котором размещена звуковая мембрана 2, имеющая электропроводную дорожку 3 в виде спирали. Излучаемые звуковые колебания от звуковой мембраны 2 передаются в окружающее пространство через проемы 4 постоянных магнитов. In FIG. 3 shows a second variant of the loudspeaker, in which the permanent magnets are made in the form of two identical multipath beams of the same type magnetized in the radial direction, forming a through working gap between them, in which the sound membrane 2 is placed, having an electrically conductive track 3 in the form of a spiral. The emitted sound vibrations from the sound membrane 2 are transmitted into the surrounding space through the openings 4 of permanent magnets.

На фиг. 5 показан третий вариант громкоговорителя, в котором постоянные магниты 1 выполнены в виде продольно намагниченных пластин, снабженных полюсными концентраторами 5 магнитного поля, ориентирующими магнитное поле в рабочий зазор громкоговорителя, в который помещена звуковая мембрана 2 с электропроводными дорожками 3. In FIG. 5 shows a third variant of the loudspeaker, in which the permanent magnets 1 are made in the form of longitudinally magnetized plates equipped with pole magnetic field concentrators 5, orienting the magnetic field into the working gap of the loudspeaker, in which the sound membrane 2 with electrically conductive tracks 3 is placed.

На фиг.6 показан четвертый вариант громкоговорителя, в котором постоянные магниты изготовлены из отдельных элементов. Магниты образованы группами расположенных рядами продольно намагниченных стержней 6 произвольного сечения. В пределах каждой группы стержни расположены с произвольными промежутками и ориентированы друг к другу одноименными полюсами. Способ взаимного крепления стержней в группах не показан. Между группами стержней 6 образован рабочий зазор, в который помещена звуковая мембрана 2 с токопроводящими дорожками 3. Звуковые колебания от мембраны 2 излучаются в окружающее пространство через промежутки между стержнями. FIG. 6 shows a fourth embodiment of a loudspeaker in which the permanent magnets are made of individual elements. The magnets are formed by groups of rows of longitudinally magnetized rods 6 of arbitrary cross section. Within each group, the rods are arranged at arbitrary intervals and are oriented to each other by the same poles. The method of mutual fastening of the rods in groups is not shown. Between the groups of rods 6 a working gap is formed in which a sound membrane 2 with conductive tracks 3 is placed. Sound vibrations from the membrane 2 are emitted into the surrounding space through the gaps between the rods.

На фиг.7 показан пятый вариант громкоговорителя, отличающийся от варианта на фиг.6 тем, что в пределах каждой группы стержни 6 расположены радиально, а звуковая мембрана 2 имеет спиральную электропроводную дорожку 3. In Fig. 7, a fifth loudspeaker variant is shown, which differs from that in Fig. 6 in that the rods 6 are arranged radially within each group, and the sound membrane 2 has a spiral conductive track 3.

На фиг. 8 показан шестой вариант громкоговорителя, на фиг. 9 распределение силовых магнитных полей в громкоговорителе. In FIG. 8 shows a sixth embodiment of a loudspeaker; FIG. 9 distribution of force magnetic fields in a loudspeaker.

В этом варианте громкоговорителя возможно использование звуковой мембраны большой площади. Громкоговоритель имеет четное количество магнитов 1, расположенных попарно по разные стороны мембраны 2. С каждой стороны мембраны 2 смежные магниты 1 обращены друг к другу одноименными полюсами. Между магнитами 1 установлены полюсные концентраторы магнитного поля 5, ориентирующие суммарное магнитное поле в рабочий зазор громкоговорителя и образующие там реверсное магнитное поле с достаточно высокой степенью равномерности индукции. Каждая группа электропроводных полосок 3 звуковой мембраны 2 запитывается током звуковой частоты с учетом полярности магнитных полей, что обеспечивает синхронность перемещения звуковой мембраны 2 на всех ее участках. Общий сквозной рабочий зазор между концентраторами 5 образует рабочую зону, в которую помещена звуковая мембрана 2. Звуковые колебания от мембраны передаются в окружающее пространство через отверстия или окна 4 магнитов 1. In this variant of the loudspeaker, it is possible to use a sound membrane of a large area. The loudspeaker has an even number of magnets 1 arranged in pairs on opposite sides of the membrane 2. On each side of the membrane 2, adjacent magnets 1 face each other with the same poles. Between the magnets 1 are mounted pole concentrators of the magnetic field 5, orienting the total magnetic field into the working gap of the loudspeaker and forming there a reverse magnetic field with a sufficiently high degree of uniformity of induction. Each group of electrically conductive strips 3 of the sound membrane 2 is powered by a current of sound frequency, taking into account the polarity of the magnetic fields, which ensures synchronization of movement of the sound membrane 2 in all its sections. The common end-to-end working gap between the concentrators 5 forms a working area in which the sound membrane 2 is placed. Sound vibrations from the membrane are transmitted to the surrounding space through the holes or windows 4 of the magnets 1.

На фиг. 10 показан седьмой вариант громкоговорителя, аналогичный варианту, изображенному на фиг.1, отличающийся тем, что изгиб пластин 1 позволяет увеличить магнитную индукцию в рабочем зазоре. In FIG. 10 shows a seventh loudspeaker variant, similar to the one shown in FIG. 1, characterized in that the bending of the plates 1 allows to increase the magnetic induction in the working gap.

На фиг.11 показан восьмой вариант громкоговорителя, в котором сочетание магнитов в виде вогнутой и выпуклой относительно рабочего зазора пластин позволяет использовать звуковую мембрану с цилиндрическим изгибом, что обеспечивает более широкую диаграмму направленности излучаемого звука. 11 shows an eighth loudspeaker embodiment in which a combination of concave and convex magnets with respect to the working gap of the plates allows the use of a sound membrane with a cylindrical bend, which provides a wider radiation pattern of the emitted sound.

На фиг. 12 показан девятый вариант громкоговорителя, в котором используются, в отличие от громкоговорителя на фиг.1, неэлектропроводные зажимы 7, помещенные в рабочий зазор и локально фиксирующие звуковую мембрану 2. Такая фиксация необходима для устранения провисания звуковой мембраны. На фиг.14 показан десятый вариант громкоговорителя, в котором звуковая мембрана 2 локально зажата полюсными концентраторами 5, что позволяет одновременно увеличить магнитную индукцию в рабочей зоне и использовать концентраторы 5 для крепления мембраны 2. In FIG. 12 shows a ninth embodiment of a loudspeaker in which, in contrast to the loudspeaker in FIG. 1, non-conductive clips 7 are placed in the working gap and locally fix the sound membrane 2. This fixation is necessary to eliminate sagging sound membrane. On Fig shows the tenth version of the loudspeaker, in which the sound membrane 2 is locally clamped by the pole hubs 5, which allows you to simultaneously increase the magnetic induction in the working area and use the hubs 5 to attach the membrane 2.

Claims

1. A loudspeaker comprising a magnetic system consisting of permanent magnets arranged in an open loop with a through working gap relative to each other, in which sound windows are made, and a sound membrane located in the working gap, characterized in that the sound membrane is made of non-conductive material with deposited on it by electrically conductive paths, the magnetic system is made in the form of two identical uniformly magnetized plates of arbitrary shape, respectively longitudinally or radially, about oriented to each other by the same poles.

2. The loudspeaker according to claim 1, characterized in that the permanent magnets are equipped with pole concentrators of a magnetic flux of arbitrary shape and arbitrary section made of soft magnetic material.

3. Loudspeaker according to claims 1 and 2, characterized in that each plate is assembled from longitudinally magnetized rods of arbitrary cross section connected to each other, located parallel or radially with arbitrary gaps relative to each other.

4. The loudspeaker according to claims 1 to 3, characterized in that additional pairs of uniformly magnetized longitudinally or radially respectively magnetically inserted plates are introduced into it, while adjacent pairs are oriented to each other by the same poles.

5. Loudspeaker according to claims 1 to 4, characterized in that the plates are made relative to the working gap, both convex or one convex and the other concave.

6. The loudspeaker according to claims 1 to 5, characterized in that non-conductive clips installed in the working gap are introduced into it, locally fixing the sound membrane.

7. The loudspeaker according to claims 1 to 6, characterized in that the pole magnetic flux concentrators are configured to provide local fixation of the sound membrane.