SE458412B - Elektroakustisk omvandlare med membran och elektromagnetiskt manoevreringsdon, varvid manoevreringsdonet aer kopplat till membranet via en haevstaangsmekanism - Google Patents

Description

ilsa 412 omvandlare med plana membran har denna åtgärd dessutom den fördelen att det eftergivliga elementet, som är fäst vid membranomkretsen och vid omvandlar- chassit och som normalt både har en centreringsfunktion och en lufttätnings- funktion inte längre behöver utföra centreringsfunktionen utan bara tjänar att åstadkomma lufttätning. Som följd härav kan de krav som ställes på det efter- givliga elementet bli mindre stränga. Det föregående gäller emellertid bara om hävstângsanordningarna uppför sig som virtuellt ideella anordningar. Detta är fallet om varje hävstångsanordning rör sig huvudsakligen i ett aktuellt plan.

En utföringsform av den elektroakustiska omvandlaren i enli ghet med upp- finningen, vilken är försedd med ett elektromekaniskt manövreringsorgan i form av ett magnetsystem och en ljudspole anordnad på en ljudspolstomme, vilken spole är anordnad i ett luftgap i magnetsystemet, kännetecknas av att en häv- stångsanordning innefattar en hävstångsarm som är kopplad till ett stöd vid ett första ställe på hävstångsannen, till ljudspolstommen vid ett andra ställe på hävstångsarmen och till membranet vid ett tredje ställe på hävstângsarmen.

Dm avståndet mellan det första och det tredje stället på hävstângsarmen är så valt att det är större än avståndet mellan det första och det andra stället på hävstångsarmen är det möjligt att erhålla ett membranutslag som är större än ljudspolstommens utslag. Generellt är det första stället på hävstângsarmen be- läget vid eller nära ena änden av hävstângsarmen. Det tredje stället kan t ex vara beläget vid eller nära den andra änden av hävstångsarmen. Det andra stället är därvid beläget mellan det första och det tredje stället. Omvänt kan emellertid det andra stället vara beläget vid eller nära den andra änden av hävstângsarmen och det första stället mellan det andra och det tredje stället.

En första föredragen utföringsform av den elektroakustiska omvandlaren enligt uppfinningen kännetecknas av att hävstångsannen är kopplad till stödet vid det första stället via ett första vridbart element, till ljudspolstommen vid det andra stället via ett andra vridbart element, en första stång och ett tredje vridbart element, och till membranet vid det tredje stället via ett fjärde vridbart element, en andra stång och ett femte vridbart element. En and- ra föredragen utföringsform kännetecknas av att hävstångsarmen är kopplad till membranet vid det tredje stället via ett första vridbart element, till ljud- spolstommen vid det andra stället via ett andra vridbart element en första ' stång och ett tredje vridbart element och till stödet vid det första stället via ett fjärde vridbart element, en andra stång och ett femte vridbart element.

I den första föredragna utföringsfonmen är den andra stången belägen mellan 3 458 412 hävstångsarmen och membranet och utför följaktligen en translatorisk rörelse som svarar mot membranets translatoriska rörelse ( d v s utslaget eller sväng- ningen). Den rörliga massan i omvandlaren är därvid i huvudsak lika med summan av membranets vikt, den andra stångens vikt och vikten av ljudspolstommen och ljudspol en. Men i den andra föredragna utföringsformen är den andra stången fäst vid stödet via ett vridbart element. Som följd härav utför den andra stången inte någon translatorisk rörelse utan bara en vridrörelse. Följaktligen blir den rörliga massan i omvandlaren därvid reducerad. I fallet med lika vik- ter hos motsvarande delar kommer därför den andra föredragna utföringsformen att ha en högre elektroakustisk omvandlingsverkningsgrad.

Båda utföringsfonmerna har den fördelen att den punkt där hävstängsanord- ningen verkar på membranet utför en rörelse i huvudsak längs en rak linje som sträcker sig i en riktning som svarar mot den önskade rörelseriktningen hos membranet. Detta är inte fllet i den kända hävstängsanordningen. Nämnda punkt rör sig där längs en cirkulärt krökt linje, d v s också i en riktning vinkel- rätt mot den önskade rörelseriktningen hos membranet, vilket ger upphov till extra distortion.

Vidare anordnas i den andra föredragna utföringsformen det första, det andra och det fjärde svängbara elementet resp det första, det tredje och det femte svängbara elementet i linje. Detta resulterar i en exakt linjär försto- ring av svängningen hos ljudspolstommen och membranet, så att hävstängsmekanis- men knappast bidrar till distortionen i omvandlarens utgångssignal. De sväng- bara elementen kan vara bladfjädrar och/eller korsfjäderleder, men företrädes- vis är åtminstone det första, det andra och det fjärde svängbara elementet ut- fört såsom korsfjäderleder.

Det tredje och det femte svängbara elementet behöver bara kunna vrida sig en liten vinkel, sä att i detta fall bladfjädrar ger en tillfredsställande lös- ning. Det första, det andra och det fjärde svängbara elementet skall emellertid kunna vrida sig i en större vinkel, så att i detta fall bladfjädrar är mindre lämpliga. Företrädesvis användes korsfjäderleder emedan de behäller sin fjäder- karakteristik inom en större vinkel. Stödet kan vara beläget inuti ljudspole- stommen eller inuti en imaginär förlängning av ljudspolestommen och kan vara kopplat till den del av magnetsystemet som är belägen inuti ljudspolestommen.

Stödet kan därvid vara gemensamt för alla hävstängsanordningar.

Generellt skall det eftergivliga elementet som är fäst både vid den yttre omkretsen av membranet och vid omvandlarchassit uppfylla ett antal krav. För det första har det eftergivliga elementet en centrerande funktion. Vidare har 458 412 det eftergivliga elementet en lufttätande funktion, nämligen för att förhindra en akustisk kortslutning mellan rummet framför och rummet bakom membranet då omvandlaren är anordnad i en "baffle“.

I samtliga fall skall det eftergivliga elementet givetvis kunna ta hand om membranets maximala utslag. Fig. 7.1 i boken "Acoustics“ av L.L. Beranek visar ett eftergivligt element som är betecknat med 2. Detta eftergivliga element tillåter generellt bara ett begränsat utslag så att i de flesta fall ett sådant element inte är lämpligt att använda i elektroakustiska omvandlare med stort utslag. Detta beror pä att det fjädrande elementets olinjära uppförande, sär- skilt vid stora utslag, förorsakar en hög distortion i omvandlarens utgângssig- nal. US patentet 3 019 849 (se Fig. 1) föreslår ett eftergivligt element som tillåter ett stort utslag hos membranet. Detta element är utfört såsom en zick- zack-bälg. Trots detta visar sig den omvandlare som är beskriven i nämnda US patent alstra en utgängssignal med en hög grad av distortion.

För att förhindra detta kännetecknas den akustiska omvandlaren, som är försedd med ett eftergivligt element som är fäst både vid den yttre omkretsen av membranet och vid ovandlarens chassi och som är utfört som en zickzack-bälg, därav att bälgen vid ett antal identiska tvärsektioner vinkel- räta mot membranets rörelseriktning är försedd med förstyvningsorgan för att hälla nämnda tvärsektioner åtminstone i huvudsak konstanta även vid ett utslag hos membranet.

Denna åtgärd är baserad på insikten om att det eftergivliga elementet i de elektroakustiska omvandlare, som är kända genom den nämnda US patentskriften, bidrar till omvandlarens akustiska utgângssignal. Detta bidrag är ej önskvärt och uppenbarar sig såsom en distortion i utgångssignalen.

Förklaringen till detta bidrag är följande. tion hos membranet bringar zickzack sig samman.

En (t ex) sinusformig vibra- -bälgen att expandera och därefter att dra Under bälgens expansion och sammandragning minskar resp- ökar trycket i bälgen, sä att bälgen blir tunnare resp tjockare. Detta resulterar i en akustisk strålning från bälgytan. Såsom redan sagts är denna strålning ej önskvärd emedan den akustiska strålningen (utgâhgssignalen) från omvandlaren bara skall alstras av membranet.

Förstyvningsorganen förhindrar nu åtminstone i stor utsträckning bälgen_ från att bli tunnare eller tjockare under expansion resp samnandragning. Nämn- da akustiska bidrag från bälgen och följaktligen distortionen i omvandlarens utgângssignal kan således reduceras.

Förstyvningsorganen kan t ex innefatta förstyvningsringar som var och en 5 458 412 är anordnade på (il bälgen vid stället för en av nämnda tvärsektioner.

Det har visat sig att användningen av en sådan bälg, i synnerhet i omvand- lare med stort utslag försedda med hävstângsmekanismen enligt uppfinningen är mycket effektiv. Valet av det ställe där förstyvningsorganen är anordnade pâ (i) bälgen bestäms huvudsakligen av det ställe (en linje) där bälgen är fäst vid membranet resp chassit. Den periferiella längden av dessa linjer längs vilka bälgen är fäst vid membranet och chassit förblir densamma även under ut- slag hos membranet, så att vid bestämning av förstyvningsorganens läge företrä- desvis de tvärsektioner tas i beaktande vilka svarar mot (vilkas periferiella längd är lika med den periferiella längden hos) dessa linjer. Förstyvningsorga- nen kan således vara anordnade vid det ställe av dessa tvärsektioner som har den största peri feri ella längden då membranet ej utför någon svängni ng.

En ytterligare reduktion av den akustiska energi som utstrålas av bälgen kan uppnås om för varje veck hos bälgen de delar av bälgen som ligger på varde- ra sidan därav bildar en vinkel Gfi/ relativt varandra, vilken nämnda vinkel åtminstone är i huvudsak lika med 900 i ej utsvängt tillstånd hos membranet, medan lämpligen i varje utsvängt tillstånd hos bälgen vinkeln som nämnda två delar gör med varandra alltid ligger mellan 90° och l20°.

Uppfinningen beskrivs mera detaljerat med hjälp av exempel under hänvis- ning till ritningarna, där fig¿_1 visar en första utföringsform av en elektro- akustisk omvandlare försedd med en hävstångsmekanism, varvid Fig. la visar en planvy av omvandláren från vilken membranet och det eftergivliga elementet har avlägsnats och Fig. lb visar ett snitt och Fig. 1c visar en hävstângsanord- ning i utsvängt tillstånd av membranet, fig¿_§ visar en andra utföringsfonn, §ig¿_3 visar en känd zickzack-bälg, fig¿_¶_ visar en utföringsfonn av en elekt- roakustisk omvandlare innefattande en zickzack-bälg enligt uppfinningen och Fig. 5 vi sar schematiskt en del av den i Fi g. 4 visade zickzack-bälgen.

Fig. la visar en planvy av en första utföringsform av omvandlaren enligt uppfinningen, från vilken membranet och det eftergivliga elementet 25 har av- lägsnats. I Fig. la är membranet 1 representerat av en streckad linje. Fig. lb visar ett tvärsnitt taget längs linjen B-B i Fig. la. Omvandlaren innefattar ett magnetsystem 4 och en ljudspole 3 anordnad pâ en ljudspolstomme 2 och mon- terad i ett luftgap 5 i magnetsystemet 4. Rörelsen överföres mellan ljudspol- stommen och membranet via en hävstångsanordning. Den i Fig. 1 visade omvandla- ren har tre hävstångsanordningar 6,7 och 8 vilka är anordnade i en vinkel rela- tivt varandra.

I princip skulle det gå bra att använda två hävstångsanordningar 1458 412 anordnade i en mindre vinkel än 180°, t ex 90°, relativt varandra. Emedan hävstångsanordningarna alltid uppvisar viss transversell rörelse lt ex som följd av ej ideellt uppförande hos de vridbara element som skall beskrivas i det efterföljande) så är det att föredra att använda tre eller flera hävstångs- anordningar för att erhålla ett optimalt läge hos ljudspolstommen 2 inuti luft- gapet 5. Den vinkel i vilken hävstångsanordningarna är anordnade relativt var- andra är företrädesvis 360°/n, varvid n är antalet hävstângsanordningar.

Fig. lb visar tre hävstångsanordningar som är anordnade i vinklar på 120° relativt varandra.

En hävstângsanordning som är betecknad med hänvisningssiffran 6 i Fig. la och lb innefattar en hävstângsarm 9 som är kopplad till ett stöd 11 vid ett första ställe 10 på hävstângsarmen. Stödet 11 är beläget inom förlängningen av ljudspolstommen 2 och är fäst vid den del 12 av magnetsystemet 4 som är belägen inuti ljudspolstomen 2. Fig. la visar att stödet 11 är gemensamt för de tre hävstångsanordningarna 6,7 och 8. Vid ett andra ställe 13 på hävstångsarmen 9 är hävstångsarmen kopplad till ljudspolstommen och vid ett tredje ställe 14 är den kopplad till membranet 1. Koppling till stödet 11 är âstadkommen medelst ett första vridbart element 15. Koppling till ljudspolstommen 2 är åstadkommen med ett andra vridbart element 16, en första stäng 17 och ett tredje vridbart element 18 och koppling till membranet 1 genom ett fjärde vridbart element 19, en andra stång 20 och ett femte vridbart element 21. Hävstängsanordningen 6 som är visad i Fig. la är rörlig i ett plan som är definierat av linjen B-B och som är vinkelrätt mot ritningens plan i Fig. la. I Fig. lb svarar detta ' plan, såsom framgår av Fig. lc, mot ritningens plan. Hävstångsanordningarna 7 och 8 som är visade i Fig. la är rörliga i ett plan som är definierat av lin- jen C-E resp D-D, vilket plan också är vinkelrätt mot ritningens plan i Fig. la.

De vridbra elementen 15, 16, 18, 19 och 21 kan vara utförda såsom blad- fjädrar eller såsom korsfjäderleder. Under ett utslag av membranet vrider sig de vridbara elementen 18 och 21 en så liten vinkel att bladfjädrar kan an- vändas för dessa element. Men de vridbara elementen 15, 16 och 19 vrider sig i en avsevärt större vinkel så att det här är att föredra att använ- da korsfjäderleder. I en föredragen utföringsform med två hävstångsanordningar så skall emellertid minst en hävstångsanordning ha enbart korsfjäderleder för att uppnå ett maximalt motstånd mot torsionsrörelser hos enheten, d v s för att minimera en vridning av enheten. För en diskussion av teorin för och an- vändningen av bladfjädrar och korsfjäderleder hänvisas till följande 7 458 412 publikationer: i J.van Eijk, J.F. Dijksman: "Kruisveerscharnieren", i “de Constructeur" augusti 1981, sid 16-21. ii J.F. Dijksman: “A study of some aspects of the mechanical behaviour of cross-spri ng pivots and plate spring mechanism with negative stiffness", avhandling vid Delft Technical University, HT-TH, rapportnr 116. iii R. Breitinger: "Lösungskataloge für Sensoren", del 1, Krauskopf Verlag, Mainz 1976.

Dessutom innehåller publikationen ii en lista över ett trettiotal referenser.

Om avståndet mellan de vridbara elementen 15 och 16 och mellan de vridbara elementen 15 och 19 är a resp b så blir membranets utslag w vid en förskjutning u hos ljudspolstommen lika med uå så att membranutsl aget är förstorat med en .faktor å. Detta är illustrerat i Fi g. lc där hävstångsanordningen 6 är visad i ett utsvängt tillstånd hos ljudspol stonmen 2 och membranet 1.

Ljudspolstommens 2 utslag u och membranets 1 utslag w relativt de resp neutral- lägena är tydligt synbara varvid w är större än ljudspolstomnens förkjutning u till följd av överföringen via hävstångsanordningen 6. Dessutom är det klart synbart att de svängbara elementen 15, 16 och 19 är vridna i en större vinkel än de vridbara elementen 18 och 21.

Den mycket effektiva rätlinjiga styrningen som åstadkomes av hävstångsan- ordningarna säkerställer att den punkt där hävstångsanordningen 6 inverkar på membranet, d v s stället för det vridbara elementet 21, rör sig längs huvud- sakligen rak linje som sträcker sig i en riktning som svarar mot den centrala axeln 23 (och således svarar mot den önskade rörelseriktningen hos membranet 1). i ' Det är uppenbart att hävstångsanordningarna 7 och 8 är utförda på sanma sätt och arbetar på samma sätt som beskrivits i det föregående för hävstângsan- ordningen 6.

Den i Fi g. 1 visade omvandl aren har ett plant membran. Detta är inte nöd- vändigt. Andra membranfonner är också möjliga, såsom domfonnade eller konforlna- de membran. Dessutom behöver meinbranet inte vara cirkulärt. Kvadrati ska , rek'- tangulära eller ovala membran kan t ex också användas. Arrangemanget med häv- stångsanordningarna 6, 7 och 8 säkerställer att ljudspolen, ljudspolstonmen och membranet centreras och bara kan röra sig i en riktning som motsvarar den cent- rala axeln 23. Som följd av detta behöver ljudspol stonnien ej längre vara cent- rerad, d v s en centreringsring är inte nödvändig. Det föregående gäller “458 412 bara i fallet med ett ideellt uppförande hos de vridbara elementen: dessa element skall ha en hög transversell s na 6, 7 och 8 bara rör sig i motsvarande plan som är definierade av de resp linjerna B-B, C-C och D-D och vinkelrätt mot ritningens plan i Fig. la. Vid ett icke ideellt uppförande it ex som följd av en otillätet hög tr vikelse) hos de vridbara elementen kommer hävstångsanordningarna 6,7 och 8 ock- så att röra sig utanför nämnda plan.

I detta fall kan en centreringsring vara nyttig för att utesluta felaktig inställning hos ljudspolen (stommen) i luftga- pet. En annan möjlighet är att göra bladfjädrarna och korsfjäderledern så att det ideella uppförandet approximeras bättre o ringsorgan bl ir nödvändiga. d v s tyvhet så att hävstängsanordningar- ansversell av- a bredare ch inga ytterligare centre- I det ideella fallet, d v s om det vridbara elementet ej (i huvudsak) uppvisar någon transversell förskjutning behöver det eftergivliga elementet 25, som är utfört såsom en zickzack-bälg och som är fäst både vid den yttre omkret- sen av membranet 1 och vid omvandlarens chassi 26, inte ha en centrerande funk- tion utan bara en lufttätande funktion. kortslutning mellan rummet framför och r det eftergivliga elementet 25 tillåta en hos membranet 1 utan att hindra membranet 25 funktion och egenskaper kommer att för ning till figurerna 4 och 5.

Detta för att utesluta en akustisk ummet bakom membranet 1. Vidare skall stor svängning eller ett stort utslag s rörelse. Det eftergivliga elementets klaras i det efterföljande med hänvis- Det är uppenbart att konventionella eftergivliga element kan användas förutsatt att de tillåter det stora utslaget hos membranet 1. Beträffande hävstângsanordningarna 6, 7 och 8 observeras att även om stödet 11 i den i Fig. 1 visade utföringsformen är beläget på insidan av en imaginär förlängning av ljudspolstommen detta stöd alternativt också kan vara beläget utanför ljudspolstommen eller dess imaginära förlängning. Stödet 11 för häv- stångsanordningen 6 kan därvid vara förbundet med den del är belägen utanför ljudspolstommen Z och stången 20 är dä inom den imaginära förlängningen av ljudspolestommen 2.

Fig. 2 visar en andra utföringsform av omvandlaren enligt uppfinningen, varvid en av de n hävstångsanordningarna är synlig. Delar i figurerna 1 och 2 som har samma hänvisningsbeteckningar är identiska. Hävstângsanordningen 6 innefattar åter en hävstångsarm 9. Hävstängsannen är kopplad till membranet-1 vid det tredje stället 14 via ett första vridbart element 30, till ljudspol- stommen 2 vid det andra stället 13 via det andra vridbara elementet 16, den första stången 17 och det tredje vridbara elementet 18 och till stödet 11 vid det första stället 10 via ett fjärde vridbart element 31, en andra stång 32 av magnetsystemet som rvid belägen strax ,. 458 412 och ett femte vridbart element 33. De vridbara elementen kan äter vara blad- .fjädrar eller korsfjäderleder. Lämpligen användes korsfjäderleder för de vrid- bara elementen 16, 30 och 31. De vridbara elementen 16, 30 och 31 är belägna i linje. De vridbara elementen 18, 30 och 33 är också belägna i linje. I varje utsvängt tillstånd hos membranet resulterar detta i två lika trianglar, en tri- angel som är definierad genom lägena hos de vridbara elementen 30, 31 och 33 och den andra genom de vridbara elementens 16, 18 och 30 lägen. Detta resulte- rar i en exakt linjär förstoring av ljudspolstommens utslag och membranets ut- slag, vilket membranutslag sker i en riktning som svarar mot linjens 35 rikt- ning. Därför ger hävstångsmekanismen inte något bidrag till distorsionen i om- vandlarens utgångssignal. Membranet 1 är utfört såsom ett domfonnat membran.

Emellertid är andra membranformer också möjliga, eventuellt med en ringa modi- fikation av hävstångsanordningen. T ex vid drivning av ett plant membran skall en extra stång vara anordnad mellan det vridbara elementet 14 och membra- net för att tillåta både positiva och negativa utslag hos det plana membranet.

En extra stäng mellan det vridbara elementet 14 och membranet 1 leder emeller- tid till en ökning av systemets rörliga massa. Detta är en nackdel emedan det reducerar den elektroakustiska omvandlarens verkningsgrad.

Av det föregående följer också att verkningsgraden hos omvandlaren med den i Fig. 1 visade hävstångsanordningen är lägre än verkningsgraden hos en lik- nande omvandlare (med en likadan typ av membran) som är utrustad med den i Fig. 2 visade hävstångsanordningen. I den i Fig. 1 visade utföringsformen utför den andra stången 20 en translatorisk rörelse som svarar mot membranets trans- latoriska rörelse (utslag). Den rörliga massan är därvid i huvudsak lika med summan av massorna hos membranet 1, den andra stången 20 och ljudspolstommen med ljudspolen. I den i Fig. 2 visade hävstångsanordningen finns ingen stång mellan hävstângsarmen 9 och membranet 1. Följaktligen är den rörliga massan lägre och verkningsgraden högre. Den andra stången 32 i Fig. 2 utför bara en (mcket liten) vridning och ingen translatorisk rörelse.

I detta fall har ett konventionellt utförande valts för det eftergivliga elementet 35 mellan den yttre omkretsen av membranet 1 och omvandlarens chassi 26, vilket eftergivliga element 36 skall tillåta membranets maximala utslag.

Ett sådant eftergivligt element är emellertid inte lämpat för mycket stora ut- slag hos membranet. Det eftergivliga elementets icke linjära karakteristik, i synnerhet vid stora utslag, ger upphov till en hög distorsion i omvandlarens utgångssignal. Fig. 3 visar ett schematiskt tvätsnitt genom zickzack-bälgen som är känd genom US patentet 3 019 849. Denna kända bälg har emellertid den i 458 412 10' nackdelen att den bidrar till omvandlarens akustiska utgängssignal. Detta bi- drag är ej önskvärt emedan bara membranet skall alstra omvandlarens akustiska utgångssignal. Hur bälgens akustiska bidrag till omvandlarens utgângssignal alstras kunner att förklaras med hänvisning till Fig. 3. Bälgens 40 tvärsektion i ett plan som är vinkelrätt mot membranets rörelseriktning (i Fig. 3 är denna riktning angiven genom pilen 41) ger en linje. Denna linje är sluten och den är en cirkel om bälgen är cirkulär. Längden hos denna linje (cirkelns omkrets- längdl varierar då nämnda plan förskjutes i en riktning som svarar mot pilen 41. Linjer med minimal längd är betecknade med 42, nämligen vid det ställe där bälgen är smalast och linjerna med maximal längd är betecknade med 43, nämligen vid det ställe där bälgen är bredast (eller tjockast). De streckade linjerna 44 och 44' förbinder centrumpunkterna (såsom 45 och 45'l för bälgens sidor 46 resp 46'. - Om den i Fig. 3 visade bälgen användes i en elektroakustisk omvandlare är runnet 47 innanför bälgen ett rum som är tillslutet genom bälgväggen och vidare genom membranet vid bälgens översida och den elektroakustiska omvandlarens mag- netsystem vid undersidan.

Då bälgen expanderar 1 en riktning som är angiven genom pilen 41 som en följd av ett utslag av membranet (för enkelhets skull antages att till följd härav bälgens botten i Fig. 3 rör sig nedåt och bälgens översida i Fig. 3 rör sig uppåt och att centrat förblir i huvudsak kvar på sin plats) så reduceras trycket i rummet 47. Som en följd av detta kommer centrumpunkterna 45 och 45' inte bara att röra sig i riktningen 41 för membranets utslag utan också åt hö- ger resp vänster på ritningen i Fig. 3. Bälgen blir tunnare. I Fig. 3 är detta illustrerat därigenom att under bälgens expansion de streckade linjerna 44 och 44' övergår till de streckade linjerna 48 och 48', vilka förbinder centrumpunk- terna 45 resp 45' i bälgens expanderade tillstånd. Men vid en sammandragning av bälgen så kommer trycket i rumet 47 att öka. Centrmpunkterna 45 och 45' komer därvid inte bara att röra sig i riktningen 41 för membranets utslag utan också åt vänster resp höger i Fig. 3. Bälgen blir tjockare. I Fig. 3 är detta angivet därigenom att under denna sammandragning av bälgen de streckade linjer- na 44 och 44' övergår i de streckade linjerna 49 och 49' vilka förbinder cent- rumpunkterna 45 resp 45' i sammanpressat tillstånd av bälgen. Resultatet blir att bälgen kommer att utstrâla en akustisk signal. Såsom redan har sagts i det föregående är detta bidrag till omvandlarens akustiska utgângssignal icke önsk- värt.

Fig. 4 visar en elektroakustisk omvandlare med zickzack-bälg i enlighet 11 458 412 med uppfinningen, vars akustiska bidrag är väsentligt reducerat. I enlighet med uppfinningen är bälgen försedd med förstyvningsorgan vid stället för ett antal identiska tvärsektioner vinkelräta mot membranets rörelseriktning för att hålla dessa tvärsektioner åtminstone i huvudsak konstanta även under en utsvängning av membranet. Detta kan t ex uppnås genom att anbringa förstyvningsringar pâ (il bälgen. Vid den i Fig. 4 visade bälgen är det tvärsektionen som är tagen längs linjen 43 som hâlles konstant, nämligen de tvärsektioner vilkas omkrets- längd i ej utsvängt tillstånd av bälgen är maximalt. I Fig. 4 har detta upp- nåtts medelst ringarna 52. Bälgens Funktion är schematiskt visad i Fig. 5.

Fig. 5 visar den del av bälgen som är betecknad med V i Fig. 4. De två successiva ytorna av bäl gen som bildas av de delar av bäl gen som ligger mellan de tvâ linjerna 43 och linjen 42, d v s delarna av bälgytan som ligger på var- dera sidan av vecket på linjen 42, bildar en vinkel av 2 4%: relativt varandra i ett vilotillstând av bälgen ( d v s i ett icke utsvängt tillstånd av bälgen). Detta betyder att vinkeln mellan delarna AB och AC i Fig. 5 är 2 051 . I utsvängt tillstånd av bälgen bildar ringarna en större vinkel /qß = 2(cX3 + d Ci? ) relativt varandra.

Till följd av förstyvningsorganen är omkretslängden av linjerna 43 i hu- vudsak konstant oberoende av om bälgen befinner sig i vilotillstândet eller i det expanderade tillståndet. I Fig. 5 är detta angivet därigenom att punkterna E, B, C och F ligger i linje.

Skillnaden i triangelns ABC yta och triangelns EDF yta är ett mätt pâ det eftergivliga elementets 50 akustiska bidrag till omvandlarens utgângssignal.

Triangelns ABC yta är lzsin 04; cos CX; , (1) medan triangelns DEF yta är _ ßsfncoffflioßicaslßóflleé/i (z) så att skillnaden är lika med IZEsin 00 + d OC) cos (00 + døå l - sin 0Ucos](3) I det föregående har antagits att längderna av alla delarna AB, AC och DE och DF är 1. Genom att derivera ekvationen (3) med avseende på c<>'är det möjligt att beräkna att bälgens bidrag, d v s resultatet av ekvationen (3), är mini- malt om OC/ är 45°, så att vinkeln mellan de två successiva ytorna av bälgen 458 412 12 skall vara 90°. Beroende på membranets maximala utslag är det eftergivliga elementet lämpligen utfört på sådant sätt att vid ett godtyckligt utsvängt tillstånd av membranet vinkeln mellan varje par av successiva ytor av bälgen utsättes för en maximal ändring av_i 3D° relativt 9D°. Detta betyder att 6D° < /4% < 12D°. På detta sätt kan bälgens akustiska bidrag minimeras.

Vilken tvärsektion som förblir konstant bestännes i verkligheten av det faktum att i den i Fig. 4 visade omvandlaren bälgen är fäst vid membranet 1 och vid chassit 26 utefter en linje med maximal längd. Vid ett utslag av membranet kommer längden där bälgen är fäst vid membranet och vid chassit (i föreliggande fall längs en linje av maximal längd) inte att ändra sig. I föreliggande fall är därför linjerna 43 valda såsom de linjer vilkas längd skall upprätthållas konstant även vid ett utslag. Alternativt skulle det vara möjligt att fästa bälgen vid membranet och vid chassit utefter en linje av minimal längd. I detta fall skulle förstyvningsorganen vara anordnade längs linjerna 42. Generellt kan bälgen emellertid också förstyvas vid ställen som är belägna mellan de minimala och maximala tvärsektionerna förutsatt att alla tvärsektionerna har sænn om- kretslängder i bälgens vilotillstånd.

Zickzack-bälgen i enlighet med uppfinningen, vilken beskrivits i det före- gående med hänvisning till Fig. 5, är generellt lämpad för användning i elekt- roakustiska omvandlare för att reducera distorsion till följd av det akustiska bidraget av kända eftergivliga element, d v s också i tidigare kända omvandla- re. Därvid erhålles den i Fig. 4 visade konstruktionen. Bälgen är emellertid också särskilt lämpad för att användas i elektroakustiska omvandlare med stort utslag, d v s också i omvandlaren med hävstångsmekanismen enligt uppfinningen som är visad i Fig. 1 eller 2.

Det observeras att uppfinningen ej är begränsad till elektroakustiska om- vandlare av det visade utförandet. Uppfinningen kan också tillämpas i elektro- akustiska omvandlare som skiljer sig från de visade utföringsformerna i sådana avseenden som inte inverkar på uppfinningsidên.

Således kan uppfinningen t ex också tillämpas i elektromekaniska omvand- lare i form av piezo-keramiska omvandlare, varvid det elektromekaniska manöv- reringsdonet är ett piezo-keramiskt tvåskiktselement (bimorphl. Ett sådant (cirkulärt) element kan klämmas fast i en central del och kan kopplas till en fast punkt, t ex omvandlarchassit. Längs omkretsen av det piezo-keramiska ele- mentet kan två eller flera hävstångsanordningar vara anbragta, via vilka ele- mentet är kopplat till membranet. D

Claims (6)

1§-._1 13 458 412 Patentkrav.

1. Elektroakustisk omvandlare som är försedd med ett membran (1) och ett elek- tromekaniskt manövreringsdon (3), vilket manövreringsdon är kopplat till membra- net via en hävstångsmekanism för att överföra rörelše från det elektromekaniska manövreringsdonet till nämnda membran, k ä n n e t e c k n a d av att hävstângs- mekanismen innefattar n hävstångsanordningar (6,7,8) som är anbragta i en vinkel relativt varandra eller relativt omvandlarens centrala axel (23), varvid n a>2 och nämnda vinkel är mindre än 1800 för n - 2 och företrädesvis lika med 360°/n för n ?3.

2. Elektroakustisk omvandlare enligt patentkravet 1, vilken är försedd med ett elektromekanískt manövreringsdon som innefattar ett magnetsystem (R) och en ljudspole (3) anordnad på en ljudspolstomme (2), vilken ljudspole är belägen i ett luftgap (5)_i magnetsystemet, k ä n n e t e c k n a d av att en hävstångs- anordning innefattar en hävstângsarm (9) som är kopplad tfll ett stöd (11) vid ett första ställe (10) på hävstångsarmen, till ljudspolstommen vid ett andra ställe (13) på hävstångsarmen och till membranet vid ett tredje ställe (14) på hävstângsarmen.

3. Elektroakustisk omvandlare enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att hävstångsarmen är kopplad till stödet (11) vid det första stället (10) via ett första vridbart element (15), till ljudspolstommen (2) vid det andra stället (13) via ett andra vridbart element (16), en första stång (17) och ett tredje vridbart element (13) och till membranet (1) vid det tredje stället (lå) via ett fjärde vridbart element (19), en andra stång (20) och ett femte vridbart element (21). h.

4. Elektroakustisk omvandlare enligt patentkravet 3. k ä n n e t e c k n a d av att hävstângsarmen är kopplad till membranet vid det tredje stället (lä) via ett första vridbart element (30), till ljudspolstommen vid det andra stället via ett andra vridbart element (16), en första stång (17) och ett tredje vridbart element (18) och till stödet (11) vid det första stället via ett fjärde vrid- bart element (31), en andra stång (32) och ett femte vridbart element (33).

5. S. Elektroakustisk omvandlare enligt patentkravet H, k ä n n e t e c k n a d av att det första (30),*det andra (16) och det fjärde (31) vridbara elementet 1 _4158 412 14 respektive det första (30), det tredje (l8) och det femte (33) vrídbara ele- mentet är anordnade í linje.

6. Elektroakustísk omvandlare enligt något av patentkraven 3 till S, k ä n- n e t e c k n a d av att de vrïdb ara elementen är Éladfjädrar och/eller kors- fjäderleder. Elektroakustïsk omvandlare enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a d att åtminstone de första (30), andra (16) och f jârde (31) vrldbara elementen korsfjäderleder.