SE527582C2 - Kombinerad fläkt och högtalare - Google Patents

Description

527 582 2 Genom att använda en rotor med svängbara vingar kan man i stället åstadkomma en mikrofon som också kan användas för mycket låga toner. Genom att låta vingarna vara fritt rörliga kommer dessa vid rotation av rotom att styras ut av det ljudinducerade fram och åter gående luftflödet som på lärnpligt, exempelvis optiskt eller elektromekaniskt sätt, kan detek- teras genom att man detekterar vinkelutstymingen av vingarna.

Man kan även tänka sig att nyttja uppfinningen i andra medier än luft, exempelvis vat- ten, för att generera eller detektera ljudvågor eller akustiska fenomen.

Ytterligare fördelar med och kännetecken pâ uppfinningen framgår av patentkraven och nedan beskrivna utföringsexempel i anslutning till bifogade ritningar.

Figur 1 visar schematiskt sambandet mellan vingvinkel och ljudtryckskurva Figur 2 visar hur vinginställningen varieras med ett varierande ljudtryck som resultat.

Figur 3 visar sambandet mellan ljudtryck och varvtal.

Figur 4 visar sambandet mellan ljudtryck och frekvens vid olika varvtal.

Figur 5 visar schematiskt en högtalarrotor i enlighet med uppfinningen.

Figur 5 visar schematiskt en högtalarrotor i enlighet med uppfinningen som drivs av en motor.

Den i fig 5 visade högtalaren i enlighet med uppfinningen innefattar en rotor som är direktdriven dvs. rotom är anbragt direkt på en motors motoraxel. Högtalarrotorn har i detta exempel tre vingar (2) vilka i sina innerändar är vridbart anordnade i ett nav (3). Vingarna är vridbara kring väsentligen radiella vridningsaxlar (4). Navet (3) roteras av motom (1). Varje vinge i detta exempel har en yta motsvarande ungefär en tredjedel av en cirkelring och är i inneränden på avstånd från vridlagringen via en arm (7) förbunden med en i förhållande till rotom axiellt rörlig spole så att en rörelse i axiell led för spolen (5) ger en vridning av vingar- na Spolen (5) omges av en fast permanentmagnet (6), och matas med elektricitet mot verkan av inspännande fjädrar så att den förflyttas framåt eller bakåt beroende på strömningsriktning- en. Med fördel är vingamas vridningsaxlar belägna aningen framför tryckcentnirn (ungefärli- gen vingytans tyngdpunkt) så att vingarna söker sig mot ett mittläge utan pådrivning av luften när spolen ej matas med elektrisk ström. Sarntidigt blir de erforderliga krafterna för att vrida vingarna kring dessas vridningsaxlar mycket små. Detta förhållande kan antingen utnyttjas för ljudförstärkning altemativt för att kompensera en eventuell konstruktionsbetingad svag kopp- ling mellan magneter och spole i vingmanövreringen.

För alstrande av ljud påläggs en elektrisk signal på spolen som härigenom svänger fram och tillbaka. Rörelsen länkas via armarna till vingarna varvid vingvinkeln ändras på motsva- 527 582 3 rande sätt. Energi för förflyttandet av lufi fram och tillbaka, dvs. ljudalstringen, tillförs av den högtalarrotorn drivande motorn. Till följd härav kommer således högtalarelementet enligt uppfirmingen att arbeta som en effektförstärkare.

Med minskande ljudfrekvens kommer antalet varv som högtalarrotom roterar under en ljudvåglängd att öka vilket ökar transportmängden luft och därmed kan ljudtrycket bibehållas vid låga frekvenser till skillnad från vanliga högtalare. Anordningen enligt uppfinningen kan i princip framställa godtyckligt lågfrekventa ljud. För ljudvågor med högre frekvens bör hög- talarrotoms vingar inte bli för tunga. Man kan därför tänka sig att nyttja många mindre vingar såsom i en turbin eller att tillverka förhållandevis små högtalare som vid behov av större effekter kan sammansättas till paneler. Dessutom högtalarelementet enligt uppfinningen an- ordnas tillsammans med högtalarelement av konventionellt slag för att åstadkomma tillräck- ligt frekvensomfång. Inom ramen för uppfmningstanken kan manövreringen av högtalarrotom utformas på olika sätt liksom vingarnas lagring. Manövreringen kan vara elektromagnetisk med en eller flera magneter fästa vid vingarna respektive kan dessa vara magnetiska i sig för påverkan av en fast anordnad spole. Alternativt kan en i rotom anordnad spole mekaniskt på- verka vingarna när strömmen genom spolen ändras och denna befinner sig i ett fast magnetfält alstrat av en fast permanentmagnet. Varje vinge kan vara försedd med en eller flera spolar som alternativ. Man kan även tänka sig att styra vingarna via en kolv altemativt spole placerad i centrum av rotorn där inner delen av vingen har en mekanisk koppling till kolven eller spo- len. Även vingarnas fastsätming respektive lagring kan åstadkommas på olika sätt och man kan exempelvis tänka sig att högtalarrotorn består av tunn järnplåt som stansats, präglats och magnetiserats, och omges av en eller flera fasta spolar. Inom ramen för uppfinningen kan man även tänka sig att utnyttja andra fysikaliska fenomen för att åstadkomma det erforderliga vrid- andet/böjande av rotorns vingar, såsom exempelvis piezoelektriska element.

Högtalarrotom behöver inte nödvändigtvis vara platt eller propeller artad såsom ovan utan man kan även tänka sig att utnyttja en trurnliknande anordning med till sina vinklar in- ställbara skovlar.

Eftersom högtalarrotom i enlighet med uppfinningen har stora likheter med en fläkt så kan man vidare tänka sig att den även kan användas för att förflytta luft i ventilationssyfte.

Detta kan ske genom att man i stället för att variera stigningen för vingarna ger dessa en kon- stant (under tiden som ventilation önskas) stigning. Högtalarrotom tjänstgör då enbart som fläkt. Väljer man i stället att låta stigningen variera med avsedda ljudsignaler, men inte kring mittläget där rotom inte transporterar någon lufi utan kring ett läge med viss stigning så er- 527 582 4 hålls fläkt och högtalarfunktion samtidigt. Högtalarelementet enligt uppfinningen kan också anordnas i ett ventilationsutlopp genom att man lagrar vingarna fritt rörliga med vridnings- axeln något framför tryckoentrum, och med elektromagnetisk vinkelstyming. Detta kan exempelvis ske genom att vingarna vid ytterkantema förses med magneter med periferiell ut- sträckning. Utanför placeras en spole nmt högtalarrotom. Med ökande mängd lufi som pressas genom högtalarrotorn av ventilationssystemet kommer rotorns vingar att svänga ut från sitt mittläge, den elektromagnetislct påtvingade vinklingen kommer att svänga kring ventilations- vinklingen så att ljudet alstras oberoende av ventilationen. Genom integrerandet med ventila- tionssystem erhålls automatiskt diskret montering och stora motsvarigheter till högtalarlådor (i form av lutttrurnmorna) vilket minskar distorsionen av ljudet. Inte minst i bilar kan detta inne- bära en avsevärd förbättring.

I det ovan beskriva utförandet är motom kopplad direkt till högtalarrotom, om så önskas kan man även tänka sig remdrivning. Antingen med en rotor per motor eller flera rotorer som gemensamt drivs av en motor. Likaså kan flera högtalarrotorer anordnas på en och samma axel för att öka den akustiska drivfönnågan. Vingvinkeln kan på motsvarande sätt styras ge- rnensamt eller individuellt för flera rotorer. Högtalarrotorema kan vidare drivas av nätanslutna motorer under det att vingvinkeln styrs av från ljudförstärkare utgående signaler. Härvid minskar behovet av såväl kraftiga förstärkare som grova och låg-ohmiga förbindelser mellan förstärkare och bashögtalare.

Då högtalare i enlighet med uppfinningen kan släppa igenom ett luftflöde blir vind- fånget vid utomhusplacering mindre, detta motverkar de tryck variationer som annars uppstår.

Ett naturligare ljud med bättre ljudkvalité kan därför uppnås utomhus.

Utöver användandet för att generera hörbart ljud kan högtalare i enlighet med uppfin- ningen användas för att alstra infraljud. Härigenom blir det möjligt att släcka ut existerande infraljud vilket hittills varit ett problem, inte minst mot bakgrund av att infraljud kan ge illa- mående, ont i huvudet samt få bilförare att somna.

Om ingen kraft tillförs vingarna för vridning av dessa och man avläser vingarnas vinkel- svängningar exempelvis genom att koppla spolen till ett mätinstrument alternativt optiskt så kan en högtalarrotor också agera mikrofon i synnerhet för låga frekvenser även då en överlag- rad luftströmning föreligger. Om ljud skall detekteras i ett konstant flöde arbetar vingarna med en konstant stigning motsvarande det konstanta flödet. Kring detta nolläge svänger vingarna för detektion av ljud eller strömningsvariationer. Mikrofonen har enligt uppfinningen fördelen att den redan före detekteringen separerar den konstanta strömningskomponenten från den va- sauna o o n ououoo 527 582 5 . rierande vilket minskar bruset i mätta ljud. Om så önskas kan samtidigt genomsnittsflödet de- tekteras genom att man noterar medelutsvängningen för vingarna.

Med fördel drivs rotorn med konstant varvtal eller i varje fall med kontrollerat eller styrt varvtal efiersom rotorvarvtalet har ett stort inflytande på den avgivna ljudamplituden och mo- mentana ljudeffekten. Man kan även tänka sig att förse rotorn med ett svänghjul eller en stor svängmassa for att ge en stadig kontant rotation även om vingstigningen och därmed broms- - ningen ändras till följd av den avgivna ljudvolymen. Motorn kan också íöses med aktiv styr- ning där en varvtals reglering kompenserar de varvtals variationer som last variationerna kan generera. Man kan också använda sig av motorer med konstant varvtal eller driva motom med ett eífekttillskott som motsvarar det avgivna ljudet. Man kan även tänka sig att i stället över- vaka varvtalet så att en minskning i varvtalet kan kompenseras med en ökas utstyrníng av vingarna så att avsett ljudtryck kan avges.

Då vingamas vinkel direkt modulerar ljudtzycket kan man med fördel använda aktiv återkoppling för att säkerställa bladvinkel. Vinkelavkärmingen kan då implementeras med op- tiska/ piezoelektriska eller elektromekaniskt sensorer.

Claims (5)

527 582 6 PATENTKRAV

1. kombinerad fläkt och högtalare kännetecknar! av att den består av en med vingar eller skovlar försedd rotor, vilka vingar eller skovlar är inställbara till sin stigning, så att transporterad luftvolym respektive ástadkommet lufttryck kan moduleras motsvarande en önskad lufttransport respektive ljud genom att man låter stigningen för vingarna variera med avsedda ljudsignaler kring ett läge med väsentligen konstant stigning.

2. Installation för att släcka ut existerande infraljud kännetecknad av att den innefattar en med vingar eller skovlar försedd rotor, vilka vingar eller skovlar är inställbara till sin stig- ning, så att luft kan strömma genom rotom sarntidigt som dennas vingars vinklar moduleras.

3. Anordning enligt lcrav 2, kännetecknad av att luftströmmen alstras av rotom.

4. Högtalarelement enligt något av föregående krav, kännetecknat av att vridningsaxeln för respektive vinge eller skovel går aningen framför tryckcenmim sett i rotationsriktningen.

5. Mikrofon, kännetecknad av att den utgörs av en med vingar eller skovlar försedd rotor, vilka vingar eller skovlar är avläsbara till sin stigning, så att transporterad luftvolym respektive åstadkommet lufttryck kan mätas