WO2011029872A1 - Arrangement for displacing a displaceable element, acoustic transducer, and displaceable element for an acoustic transducer - Google Patents
Arrangement for displacing a displaceable element, acoustic transducer, and displaceable element for an acoustic transducer Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to an arrangement for moving a movable element according to claim 1, an acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves according to claim 29 and acoustic transducer according to claims 39 and 52. Furthermore, the invention relates to a movable element for an acoustic Converter according to claim 47.
- electrodynamic drives which have to move an element via a coil-magnet combination.
- acoustic transducers e.g., loudspeakers
- electrodynamic drive to move a diaphragm.
- the problem underlying the invention is to provide the most efficient drive for moving a movable element, which is particularly suitable for moving planar movable elements. Furthermore, the invention is based on the problem to provide an acoustic transducer, which provides the best possible conversion quality and has the highest possible efficiency.
- an arrangement for moving a movable member is provided with - Conversion means for converting an electrical signal into a movement of the movable member along a direction of movement and / or for converting a direction of movement directed movement of the movable member into an electrical signal, wherein
- the conversion means comprise a coil connectable to the movable member and a device for generating a magnetic field, with which cooperates the coil (when current flows through the coil), wherein
- the coil is wound so that it extends substantially along a plane oriented parallel to the direction of movement.
- the coil is thus not cylindrically wound like a voice coil known from conventional loudspeaker construction, but along a plane and extends in particular flat.
- this does not necessarily mean that the coil has to be wound in one layer, but several windings can be provided on top of each other, i. the coil may well have a certain thickness perpendicular to the plane along which it extends mainly (main plane of extension), but this thickness is small compared to the dimensions of the coil along the main extension plane.
- the coil can be used to move a (in particular flat) diaphragm of a loudspeaker, i.
- the arrangement according to the invention is used as a loudspeaker drive.
- the arrangement according to the invention is not limited to use as a loudspeaker drive. Rather, other applications are conceivable, e.g. as a linear adjuster (for example for adjusting a table top) or as a drive of a cooling device, which has a movable element which is moved to produce a cooling air movement over the arrangement according to the invention.
- the coil (the coil winding) has a first and a second longitudinally extending portion, wherein the first and the second portion spaced and in particular also parallel to each other, wherein the means for generating a magnetic field is formed so that the of their generated magnetic field passes through the first section in a first direction and the second section in a second direction opposite to the first direction.
- the first and second sections are interconnected and, in particular, represent two sections of electrical conductor. In addition, they are arranged to flow in opposite directions from a current flowing through the coil. However, since the magnetic fields (or the areas of a magnetic field) acting on the first and the second portion, respectively, are directed opposite to each other, the coil experiences a force parallel to its Haupterstre- ckungssebene when it is flowed through by a current.
- the device for generating a magnetic field comprises, for example, at least one permanent magnet and / or one electromagnet, which generates a stationary magnetic field, so that the magnetic field generated by current flow through the coil in the region of the coil interacts with the magnetic field of the magnet and movement of the coil and so that the movable element is generated relative to the magnet.
- the device for generating a magnetic field e.g. a first and a second longitudinally extending permanent magnet, the poles of each extending along its longitudinal direction, that the transition region between the poles also extends along the longitudinal direction, wherein the permanent magnets are arranged so that the two poles of the first permanent magnet along a direction transverse to Longitudinal direction each opposite to an oppositely poled pole of the second permanent magnet.
- the permanent magnets are bar magnets whose poles each extend along the longitudinal axis and over the entire length of the respective bar magnet. It is, as mentioned above, of course, also possible to use an electromagnet instead of at least one of the permanent magnets, wherein the longitudinal direction of the electromagnet is determined in particular by the longitudinal direction of its core.
- the magnets are to be arranged relative to the movable element such that one pole (eg the north pole) of the first permanent magnet faces the movable element, while the pole of the second permanent magnet facing the movable element has opposite polarity (eg south pole).
- the invention is not limited to the exclusive use of such bar magnets.
- Other magnets in particular a plurality of magnets
- the first and second permanent magnets may also each include a first pole piece extending along the first pole of the respective permanent magnet and a second pole piece extending along the second pole of the respective permanent magnet.
- the pole piece extends transversely to the longitudinal extension direction of the respective permanent magnet beyond the permanent magnet.
- the first section of the coil runs, in particular, in the magnetic field formed by the first pole of the first permanent magnet and the opposite first pole of the second permanent magnet, while the second section of the coil extends in the second pole of the first permanent magnet and the opposite polarity Pol formed magnetic field of the second permanent magnet.
- no pole shoes are used, wherein the geometry of the magnetic field is adjusted by the geometry of the permanent magnet itself.
- the first and the second portion of the coil each extend in a gap between a pole piece (and / or a pole) of the first permanent magnet and a pole piece (and / or a pole) of the second permanent magnet, wherein the magnetic field between the pole pieces and / or
- the pole is substantially homogeneous and the main extension plane of the coil is perpendicular to the magnetic field between the pole shoes or poles.
- the device for generating the magnetic field thus has no core around which the coil is wound.
- the coil (in plan view) is rectangular, wherein the longer sides of the coil form the first and the second section.
- the rectangular shape is not mandatory, but the coil can in principle also have a deviating from the rectangular shape geometry, eg circular or elliptical.
- the coil may be arranged in or on a bobbin holder.
- the coil holder is designed in the form of a printed circuit board on which the coil is arranged.
- the coil has conductor tracks which are arranged on the printed circuit board (for example vapor-deposited or printed).
- the coil comprises a wound electrical conductor which is placed on the circuit board and fixed to it.
- the coil holder has a first section (eg in the form of the printed circuit board mentioned), or in which the coil is arranged, and a second section which extends at least approximately perpendicular to the first section and which is connectable to the movable element , on, ie the bobbin holder is designed substantially T-shaped.
- the first and second portions of the bobbin holder are e.g. initially formed as separate elements which are connected to each other (in particular by material bonding, for example by soldering or gluing). More specifically, the bobbin holder is connected to the movable member (e.g., in the form of a flat speaker diaphragm) via the second portion.
- the bobbin holder is, for. B. in one piece and / or as rigid as possible, e.g. Carboniferous (about carbon fiber reinforced) material manufactured.
- the coil is e.g. wound from baked enamel wire and may, as mentioned, embedded in the coil holder (such as welded or cast) or arranged in a recess of the coil holder.
- the embedding of the coil in or on a rigid material counteracts bending of the coil during operation of the acoustic transducer, so that frequency deviations, internal friction, radiation direction errors and thus efficiency and quality losses of the acoustic transducer can be reduced or avoided.
- the arrangement comprises a fastening element, via which the coil holder is connected to the device for generating a magnetic field, for example by material bonding.
- the fastening element is designed such that it impedes movement of the bobbin holder and thus the bobbin in the direction of movement (ie along the main direction of extension of the bobbin) as little as possible (at least in a predefinable deflection region), but at the same time counteracts a movement transverse to the main extension direction of the bobbin , ie acts as a centering element.
- the bobbin holder can be connected to the movable element (eg flat loudspeaker membrane), wherein the Storage of the movable element, for example, exclusively on the bobbin holder takes place (see below).
- a first portion of the fastener with the first pole piece (or the first permanent magnet, if no pole piece is provided) and the bobbin holder and a second portion of the fastener with the second Pole (or permanent magnet) and the coil holder to be connected wherein the first and the second portion at least approximately symmetrically with respect to the (in particular along a main extension plane extending ne and formed, for example in the form of a circuit board) coil holder.
- the fastener is e.g. an elongate element (in particular a wire) passing through an opening of the coil holder and having a first end on the first permanent magnet (or a pole piece of the first permanent magnet) and a second end with the second permanent magnet (or a pole piece of the second Permanent magnet) is connected.
- the portions of the fastener between the bobbin holder and the respective permanent magnet (or pole piece) are oriented, in particular, approximately equally long and at the same angle to the bobbin holder (i.e., to the plane along which the bobbin extends).
- the fastening element is a circular, flat element with a recess in the form of a circular sector, wherein the planar element is oriented transversely to the plane along which the coil extends, and is inserted with a portion in a slot of the coil holder, that the radially extending, the recess bounding sides of the flat element extending symmetrically to the coil holder. These sides of the planar element thus enter into the slot of the bobbin holder at the same angle.
- the flat element is made of a flexible material, e.g. a tissue formed.
- the invention also relates to an acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves, comprising an arrangement according to any one of the preceding claims and a movable element coupled to the coil so as to be set in motion for generating sound waves via the conversion means or via the conversion means, a movement of the movable element into an electrical signal can be implemented.
- the coil is in particular connected via fastening means with the movable element, wherein this connection can be made in particular indirectly, for example via an already mentioned coil holder on which or in which the coil is arranged.
- the coil in principle, it is also conceivable for the coil to be arranged stationarily on a mounting device (for example a frame or a rear wall) of the transducer and the device for generating a magnetic field (eg in the form of permanent magnets and / or electromagnets) on the movable element are.
- a mounting device for example a frame or a rear wall
- the device for generating a magnetic field eg in the form of permanent magnets and / or electromagnets
- the coil it is possible for the coil to be substantially single-layered, whereby its inductance is lower compared to multilayer coils. Lower inductance leads to lower resonance (self-oscillation) of the coil and thereby to increased efficiency in the transformation of electrical into acoustic energy.
- the coil is wound from a wire of a maximum of 5 m.
- the coil may be arranged so that only small deflections of the movable element occur such that the coil does not substantially move out of a homogeneous region of the stationary magnetic field.
- means for dissipating heat are arranged in the region of the coil, for example in the form of a ferrofluid.
- the arrangement of a ferrofluid is made possible, in particular, by a planar design of the movable element, since no displacement of the ferrofluid occurs due to the relatively small deflections of the movable element that occur.
- a good heat dissipation from the coil can also be achieved by the material of the bobbin holder and / or by a chimney effect of a recess of the bobbin holder, in which the coil is arranged.
- the ferrofluid moves independently in the range of the strongest magnetic forces (strongest field lines) and is characterized in particular by the fact that it is fluid due to the selected grain size without carrier solution.
- the coil may be disposed relative to the magnetic field generating device so that no friction occurs between the coil and the device (e.g., a permanent magnet).
- the acoustic transducer has a plurality of devices for generating a magnetic field, wherein these devices each at least one with associated coil is associated with the movable element, that is, there are a plurality of coils.
- a device for generating a magnetic field eg, a permanent magnet or electromagnet
- the plurality of coils are in particular arranged in a grid, wherein the number of coils (and the associated devices for generating a magnetic field) depends in particular on the size of the movable element.
- the coils are operated in parallel, for example, but also a series connection of at least some of the coils is conceivable.
- the movable element is formed, for example, flat (approximately in the form of a plate), ie it extends, for example, substantially along a main plane of extension, wherein the direction of its smallest extension is perpendicular to this main extension plane.
- the coil is oriented so that its main extension plane is perpendicular to the movable element.
- the fact that the movable element is formed "flat”, does not necessarily mean that it extends plan (ie along a plane), but it may well be at least partially curved (see below).
- a transducer having such a planar movable element can for example be integrated in a wall, a piece of furniture or an electronic device (eg television or mobile phone) or arranged on these elements.
- a movable element could serve as a projection surface for the image of a projector.
- the converter according to the invention is integrated in a picture display device (in particular in the form of a display of an electronic device), wherein a transparent front screen of the picture display device simultaneously forms the movable element of the converter.
- the movable element here is small, in particular with side lengths that do not exceed 10 cm or 15 cm, respectively.
- the movable element in plan view is rectangular, for example with the dimensions of at least 60 cm x at least 60 cm (in particular 60 x 60 cm).
- the movable element is rectangular with side lengths of up to 40 cm or 60 cm, in particular 60 x 40 cm, formed.
- the movable member has a thickness (i.e., an extent perpendicular to its main plane of extension) of less than 2 cm, more preferably less than 5 mm, or more preferably less than 3 mm.
- a rectangular shape of the movable element is of course not mandatory, but in principle any shapes are conceivable, depending in particular on the intended application of the transducer, for example, the movable element may also have an elongated shape or at least partially spherical in shape ,
- a large effective area can be realized in a simple way with a movably configured planar element, so that a comparatively high sound pressure can be generated with a small deflection (stroke) of the movable element.
- a coil which is conventional in comparison with coils (measured in the direction of movement of the movable element) can be used. This is possible because a larger amount of air can be moved across the larger effective area of the planar movable member than with a circular conventional loudspeaker, so that a comparable sound pressure (i.e., volume) can be generated with less displacement of the movable member. Lower deflections, in turn, allow the use of one (or more) shorter coils.
- the coil is operated by induction.
- an electrical line can be arranged in the region of the coil, for example on a wall, when the acoustic transducer is attached to a wall.
- the movable element is moreover arranged and arranged such that it predominantly or exclusively excites parallel sound waves.
- flat sound waves are generated, which can provide a distortion-free sound image, for example, compared to the waves excited by conventional point loudspeakers (eg cone speakers).
- point loudspeakers eg cone speakers
- the predominant excitation of plane sound waves by the rigid design of the movable element and its (as free) mobility ie in particular by its storage, the example on a connection of the edge of the movable element with a frame omitted (see below)).
- the wave amplitude (i.e., the volume) of planar sound waves decreases less than sound waves generated by a spotlight.
- the movable element is mounted so that the entire movable element is movable along an excitation direction and thus can be displaced into a piston-like movement via the conversion means or by sound action.
- the movable element is formed flat and stored so that the entire movable element, including its entire edge region, in a direction perpendicular to its main extension plane movable and thus via the Umsetzstoff or by sound action in a piston-like movement perpendicular to the main extension plane is displaceable.
- the edge of the movable element i. the outer contour of the sides of the movable element extending along the main plane of extension is also movable perpendicular to the main plane of extension and not e.g. fixed to a mounting device of the transducer.
- a device in the edge region of the movable element which closes a gap between the movable element and a mounting device (eg in the form of a frame) of the acoustic transducer but which perpendicularly moves the edge region of the movable element not obstructed to its main extension plane.
- a sound absorption means for avoiding an acoustic short circuit is arranged between the edge of the movable element and the movable element at least partially surrounding the frame movable element and / or the frame but only rests and is not connected via fastening means to the movable member and the frame.
- the sound absorption medium comprises at least one porous absorber and / or at least one closed-pore nonwoven fabric.
- the configuration according to which the side edge of the movable element is not mounted on the frame can only be realized by a membrane drive, and independently of the flat design of the coil of the conversion means, for example, with a conventional loudspeaker drive.
- a frame or other component of the acoustic transducer of the movable element may also have attachment structures for securing the movable element to a wall.
- rearward sound can be dissipated by means of a wall attachment, wherein the wall itself is hardly excitable by the sound and thus disturbances due to the sound dissipation are as far as possible avoided.
- the formulation according to which the sound absorbing means abuts on the "movable element” also includes the possibility that the sound absorbing means abut indirectly on the movable element, i.e. the movable element is connected to further structures against which the sound absorbing means abuts.
- the movable element can be mounted so that after deflection of the movable element only a negligible restoring force occurs. This will e.g. a ringing of the movable element, e.g. occurs in a membrane of a conventional speaker and thus unwanted sound generation, avoided.
- the mounting of the movable element is in particular designed such that although a movement perpendicular to the main extension plane is possible for sound generation or sound recording, it is counteracted to move the movable element in a direction parallel to its main extension plane. Examples of the realization of such storage will be explained below.
- the movable element is mounted so that different areas of the movable element are movable in phase, but with different rather deflection.
- the movable element is pivotally coupled to a support device (eg in the form of a frame) of the acoustic transducer.
- the movable element for generating sound can be a Swivel axis wing-like back and forth. This can in particular - in the embodiment of the transducer as a loudspeaker - cause a particularly spatial sound impression.
- the movable element is rectangular in plan view, wherein one of the sides of the rectangle is hingedly coupled to the support means.
- a hinge (eg, integral) is provided which extends between the movable member and the support means over at least a portion of the length of said side of the movable member.
- this variant of the invention is not limited to the rectangular design of the movable element, but the movable member may also have a basically any contour, for example, circular or oval, with a portion of the contour hinged to the Holder device is coupled.
- the acoustic transducer has a first (eg planar) movable element, which is pivotally coupled to a mounting device, and a second movable element, which is completely linear along an excitation direction, ie piston-like, movably mounted.
- the two movable elements are mounted so that they extend in a rest position in a common plane.
- the movable elements are mounted on a common frame.
- two movable elements are provided, which are each pivotally connected to a mounting device, and which are arranged on mutually opposite sides of a linear (piston-like) movable element.
- a plurality of movable, in particular flat trained, elements are provided which are mounted independently movable.
- each of these movable elements is mounted so that it is linearly movable.
- a combination of a plurality of pivotally mounted movable elements with a plurality of linearly movably mounted movable elements is also conceivable.
- the movement of the movable element excited by the conversion means or triggered by the action of sound is effected, in particular, in a forward direction and in a direction opposite to the forward direction, depending on the mounting of the movable element.
- Direction oriented reverse direction ie, for example, linear along a forward and backward direction or with pivotable mounting of the movable member in a forward direction of rotation and an opposite reverse direction of rotation.
- the acoustic transducer has, for example, deflection means which deflect at least a part of the sound waves generated by the movement of the movable element in the backward or reverse direction.
- first sound waves are generated, which propagate along a forward propagation direction perpendicular to the movable element or, in the case of pivotable mounting of the movable element, approximately perpendicular to the movable element in the rest position relative to a planar configuration of the movable element.
- second sound waves are generated, which propagate along a reverse propagation direction opposite to the forward propagation direction.
- the deflection means are designed to cover at least part of the second sound waves in the direction of the first sound waves, i. in Forward propagation direction, divert.
- a loudspeaker can be created which redirects the sound radiated to the "back", ie in a direction away from the listener, at least partially towards the front, ie towards the listener.
- This at least partial utilization of the sound emitted to the rear can for example result in improved efficiency of the speaker.
- the deflection means have at least one opening in a frame and / or a housing of the acoustic transducer.
- the acoustic transducer is designed such that the sound waves propagating in the rearward propagation direction emerge from the frame and / or the housing in such a way that they overlap substantially in the correct phase with the sound waves excited in the forward propagation direction.
- an acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves, comprising
- the conversion means are arranged and the movable member is mounted and rigidly formed such that upon movement of the movable member via the Umsetzstoff or upon the action of sound waves on the movable member substantially no bending vibrations of the movable member occur.
- the movable element vibrates in itself, i. that different areas of the movable element move relative to each other. Rather, the entire movable element is moved closed, i. all sections of the movable element are moved simultaneously and in phase.
- the in-phase movement of all sections of the movable element makes it possible to realize an acoustic transducer (for example in the form of an area loudspeaker) which provides a particularly distortion-free sound image.
- the acoustic transducer has a particularly high efficiency by avoiding bending vibrations, d. H. that z. B. a greater part of the energy used to move the movable element of the transducer energy is used to generate sound waves. This is particularly due to the fact that a mutual movement of different portions of the movable element, i.
- a "rigid" (rigid) movable element is a movable element to understand that when excited by the Umsetzstoff or in case of sound from the outside at best performs negligible bending vibrations whose amplitude is so low and / or their frequencies outside the interest Range (in particular the audible range of 15 - 20,000 Hz), so that they have an influence on the sound conversion.
- the natural frequencies of the movable element are outside the audible range.
- the movable element comprises a material or is formed from such a material, which has a modulus of elasticity of at least 30 GPa, in particular of at least 60 or in particular of at least 100 GPa.
- the material has a modulus of elasticity of approximately 130 GPa.
- a material for the movable element is for example glass, plastic, metal and / or a fiber-reinforced material in question. Further examples will be explained below.
- the movable element is arranged (eg stored) and formed so rigid that bending vibrations of the movable element are avoided when it is moved at a frequency of 5,000 Hz, that is, when it is excited to oscillations of this frequency or sound waves of this frequency on the movable element act.
- the movable element can be designed so that bending vibrations are avoided over a large part or over the entire audible frequency range, for example over a frequency range between 100 and 15,000 Hz.
- the flexural rigidity of the movable element is in particular the product of modulus of elasticity E of the material of the movable element and its area moment of inertia I (relative to a direction perpendicular to the main extension plane of the movable element) understood.
- the movable element has a flexural rigidity (with respect to a direction perpendicular to its main plane of extent) of at least 100 Nm 2 , in particular of at least 300 Nm 2 or of at least 500 Nm 2 .
- the movable element has a rough or porous surface and comprises, for example, an electrically non-conductive material, a fiber-reinforced material, carbon, a rigid foam (eg Rohacell) and / or a lignin.
- the movable element is realized in the form of a layer structure comprising at least one layer of rigid foam and at least one layer of a carbon fiber reinforced material.
- the movable element has at least one raised area, in particular in the form of a strut, which increase the flexural rigidity of the movable element.
- the area runs along a (in particular straight) line.
- the raised area can be formed integrally with the movable element (eg by embossing and / or bending forming).
- material structures eg made of carbon, balsa wood, metal, etc.
- the movable element has a curvature, which increases its flexural rigidity. It is conceivable here that the movable element is bent along at least one straight line, ie has at least one curvature line.
- the entire movable element is curved, that is formed as a segment of a spherical surface.
- the acoustic transducer of the second aspect of the invention can also be combined with the embodiments described above in relation to the first aspect of the invention, in particular the movable element and / or its mounting and / or the conversion means, without the coil the conversion agent must necessarily extend along a plane parallel to the direction of movement.
- the invention relates to an acoustic transducer, in particular as described above, with
- the movable element is pivotally coupled via the means for supporting with the support means or the means for supporting the movable member spaced apart to an outer periphery of the movable member are arranged, so that the entire movable member is linearly movable.
- the movable element is pivotally (rotatably) coupled to the support device about a pivot axis, so that the entire movable element about the Swivel axis can be pivoted.
- the pivot axis extends in particular along a portion of an outer circumference of the movable element.
- the movable element is designed to be sufficiently rigid, so that during a pivoting movement or a linear movement of the movable element, this essentially performs no bending oscillations.
- the movable element is formed flat and the means for supporting the movable element are e.g. formed in the form of a hinge which pivotally couples a (narrow) side of the movable member to the support means of the transducer.
- the means for storing are arranged at a distance from an outer contour (edge) of the (areally configured) movable element. This is in particular such that the entire edge or at least a portion of the edge of the movable element is movable in the sound generation direction (i.e., perpendicular to the main extension plane of the planar movable element).
- the means for supporting the movable element comprise a device for exerting a magnetic force, via which the movable element is mounted on the mounting device.
- the mounting device is z.
- a frame which surrounds the movable element with a portion and in particular spaced from the movable element, wherein another, for example web-like portion of the frame is used for mounting of the movable element.
- other components of the acoustic transducer are also arranged on this frame (or on structures connected to the frame), e.g. B. a device (such as a permanent magnet) for generating a magnetic field that belongs to the conversion means.
- the mounting device may also have structures over which the transducer attached, eg suspended on a wall can be.
- the means for supporting the movable member by magnetic force include, for. Example, a first magnetic element which is arranged on one of the support means facing side of the movable element, and at least a second (eg attached to the support means) magnetic element which cooperates with the first magnetic element and thus the storage of the movable element Be acts.
- the magnetic elements are designed and arranged such that a movement of the movable element transversely to its main extension plane is possible, however, a movement in one direction along the main extension direction is counteracted.
- the conversion means comprise at least one device for generating a magnetic field and at least one coil connected to the movable element and cooperating with the device for generating a magnetic field.
- the device for generating a magnetic field and the coil are simultaneously part of the means for supporting the movable element, so that the movable element is supported by the magnetic field generated by the device for generating a magnetic field and the coil becomes. Examples of this embodiment have already been discussed above for a coil oriented along a surface.
- the device for generating a magnetic field and the coil or a plurality of devices and corresponding to a plurality of coils no further elements for supporting the movable element are provided, d. h.
- the movable member is supported solely by the magnetic field generated by the magnetic field generating device and by the coil.
- the device for generating a magnetic field for. B. a permanent magnet, mounted on the support means of the acoustic transducer, in particular connected to the support means.
- the means for supporting the movable element need not necessarily be designed for magnetic storage.
- the means for storing may also include mechanical structures for supporting the movable element, e.g. a guide mechanism that allows movement of the movable member in the sound generation direction, however, counteracts a movement transversely to the sound generation direction.
- the magnetic and mechanical bearings are used in combination.
- the invention also includes a loudspeaker or a microphone (or a combination of both) with an acoustic transducer as described above.
- the invention relates to a movable element for an acoustic transducer, in particular as described above, for generating and / or receiving sound waves having a layer structure having at least a first and a second layer, wherein the first layer is more rigid than the second Location is and the second layer has a higher (mechanical) damping factor than the first layer, ie mechanical vibrations are attenuated by the second layer more than by the first layer.
- the first layer comprises a fiber-reinforced material (in particular a carbon fiber-reinforced material) (or is formed from such a material) and the second layer of a rigid foam, in particular Rohacell.
- the layer structure has a plurality of alternating first and second layers, for example a plurality of alternating layers of a fiber-reinforced material and a rigid foam.
- the movable element comprises a first material, which need not necessarily be formed as a layer, and a second material, which is also not necessarily designed as a layer.
- the first material is more rigid than the second material, while the second material has a higher damping constant than the first material.
- the movable element of the acoustic transducer has no layer structure, but only consists of a single layer.
- this layer may be a solid foam, e.g. a carbon foam and / or a metal foam (in particular a nickel foam) or consist of such (or any other) solid foam.
- This embodiment of the movable element is particularly suitable for small dimensions of the movable element, e.g. with a movable element with an area of up to 10 cm x 10 cm. Movable elements that are planar and formed with such small areas are particularly suitable when using the acoustic transducer in portable devices such. a mobile phone or an MP3 player.
- the invention relates to an arrangement for moving a movable element of an acoustic transducer, with a coil that is wound so that it extends substantially flat.
- the coil is formed as already described above;
- the coil is embedded or arranged in a coil holder, wherein the coil holder in particular has a fiber-reinforced (eg carbon fiber reinforced) material.
- Fig. 1 is a plan view of an acoustic transducer according to a first embodiment of the invention
- FIGS. 2 to 5 are views of an acoustic transducer according to FIG. 1;
- FIG. 6 is a perspective view of an acoustic transducer according to a second embodiment of the invention.
- Fig. 7 is a perspective view of a movable member of an acoustic transducer according to a third embodiment of the invention.
- Fig. 8 shows a cross section of a movable element according to Figure 7 with a
- Fig. 10 shows schematically a further embodiment of the invention
- FIG. 1 1 A, 1 1 B further views of the arrangement of Figure 10;
- FIGS. 13A, 13B show a second embodiment of the fastening elements
- FIGS. 15A-15E variants of a sound absorption medium
- Fig. 16 plate-shaped movable elements with struts
- FIG. 17 is a formed as a segment of a spherical surface movable element.
- FIG. 1 shows schematically an inventive acoustic transducer in the form of a loudspeaker 1.
- the loudspeaker 1 has three movable elements arranged adjacent to one another in the form of movably mounted, rectangular plates 21-23.
- the Plates 21-23 each replace a diaphragm of a conventional loudspeaker and are moved in response to an electrical signal carrying acoustic information. By moving the plates 21-23 sound waves are excited so that the acoustic information transmitted by the electrical signal becomes audible.
- the plates 21-23 are in particular so rigid that they do not perform bending vibrations when they are moved to generate sound in order to achieve a trouble-free reproduction of the acoustic signal as possible.
- an arrangement 10 according to the invention is provided for moving 10, the conversion means in the form of a plurality of magnet coil combinations 3 is provided, which transmits the electrical signal transmitted to the conversion means in a reciprocating movement of the plates 21 to 23 implement.
- the magnet coil combinations 3 are arranged on a rear side of the plates 21 to 23, which faces away from the listener when the loudspeaker 1 is in operation.
- One of the plates (plate 22) is centered between the two other plates 21, 23 and supported so as to extend completely, including its edge, in a direction perpendicular to its main plane of extent (along which the front and back facing the listener in use) the remote from the listener rear of the plate 22 extends) piston-like manner when it is excited via the magnet coil combinations 3.
- the coils of the magnet-coil combinations 3 are wound so as to each extend along a main plane of extension which is oriented parallel to the direction of movement of the plate 22 produced (i.e., perpendicular to the plate 22).
- the two lateral plates 21, 23 are each pivotably connected to a holding device (not shown in FIG. 1) via a side 21 1, 231 facing the middle plate 22.
- the remaining three narrow, perpendicular to the front and back of the plates 21, 23 extending sides of the outer plates 21, 23, however, are freely movable, so that the plates 21, 23 at excitation by the magnet coil combinations 3 each one at least approximately along the central plate 22 facing side 21 1, 231 extending axis of rotation are pivoted and each perform a wing-like pivoting movement about these axes of rotation.
- the middle plate 22 is, in order to allow a linear, piston-like reciprocating movement of the entire plate 2 perpendicular to its main extension, not connected via its edge region or with another area fixed to the mounting device of the speaker.
- the storage of the middle plate 22 is via means for storage, which are positioned at a distance from the edge of the plate 22.
- the plate 22 is stored in particular exclusively on the magnetic field generated by the magnetic coil combinations 3 arranged on it , This support on the one hand allows the freedom of movement of the plate 22 in a direction perpendicular to its main plane of extent and at the same time counteracts slippage of the plate in a direction parallel to its main extension plane.
- externa ßeren plates 21, 23 are to a certain extent also supported by the magnetic field of each arranged in their area magnet coil combinations 3, but they are additionally connected via a pivot bearing with the support means, as described above.
- the middle plate 22 is particularly designed and stored so that it serves for exciting high-frequency sound waves as the two externa ßeren plates 21, 23, d. H. the middle plate 22 serves as a tweeter of the loudspeaker 1, while the outer plates 21, 23 realize middle and woofers of the loudspeaker.
- the middle plate 22 also has a small area than the two externa ßeren, pivotally mounted plates 21, 23.
- the externa ßeren plates are stored so that they like the middle plate a piston-like movement (and no Swivel movement). For this purpose, it is sufficient, for example, if in each case two coils are arranged in the region of the outer plates. The coils are in particular arranged one behind the other so that they extend in a common plane. This plane is parallel to two opposite sides of the respective plate and approximately centrally with respect to the other two sides of the respective plate.
- FIGS. 2 to 5 show further views of a loudspeaker 1 according to FIG. 1, wherein the loudspeaker is shown in a perspective view in each case.
- FIG. 3 shows a section through the loudspeaker of FIG. 2.
- FIG. 5 shows a partially transparent representation for the purpose of illustrating the loudspeaker 1.
- the in Figs. 2 to 5 shown speaker corresponds to the number of magnet coil combinations, the speaker of FIG. 1st
- the loudspeaker 1 has a support device comprising a frame 4 surrounding the plates 21-23.
- the frame 4 is arranged at a distance from the frame 4 facing sides of the plates 21-23, so that these sides of the plates are not fixed to the frame 4, but are mounted freely movable. Between the frame 4 facing sides of the plates 21-23 and an inner periphery of the frame 4 facing the plates 21-23 there is thus a gap (e.g., air-filled) extending, in particular, along the entire inner circumference of the frame.
- a gap e.g., air-filled
- the storage of the plates 21 -23 is carried out, as already explained above, via the hinge-like connection of the externa ßeren plates 21 -23 with the support means (eg, connected to the frame 4 web), on the magnetic field of the magnet coil combinations. 3 for exciting a movement of the plates 21-23 and / or via a connection of the coils of the magnet-coil combinations 3 with the respective plate.
- the magnet-coil combinations 3 each comprise a device for generating a magnetic field in the form of first and second longitudinally extended permanent magnets 61, 62, which run parallel to the plate 21.
- the permanent magnets 61, 62 each have a first and a second pole piece 61 1, 612 and 621, 622 for distributing the magnetic field generated by the magnets, wherein the first pole pieces 61 1, 621 each arranged on one side of the associated permanent magnet are, which faces the plate 21.
- the second pole pieces 612, 622 are arranged on the sides of the magnets 61, 62 facing away from the plates 21.
- the permanent magnets 61, 62 are arranged such that their respective poles 613, 614 or 623, 624 extend along their longitudinal axis and over their entire length, ie one pole 613, 623 in each case faces the plate 21, while the other pole 614, 624 of the plate 21 are turned away.
- the coils 7 of the magnet coil combinations 3 are each arranged in a gap 51 between the permanent magnets 61, 62 and the pole shoes so that a first section 71 of the coil 7 (which, as shown, quite sections of several Wiek- the pole (61) facing in the region of the upper (ie the plate 21 facing) and the poles 613, 623 extends, while a second portion 72 in the region of the lower (ie the plate 21 facing away) pole pieces 612, 622 and / or poles 614, 624.
- the permanent magnets 61, 62 are further arranged such that the poles (i.e., the upper and lower poles) opposite each other transversely to the longitudinal direction of the magnets 61, 62 each have an opposite polarity, e.g.
- the upper pole 613 of the first magnet 61 is the north pole, while the upper pole 623 of the second magnet is the south pole (or vice versa). Accordingly, the lower poles 614, 624 are polar oppositely to each other.
- the coil 7 Since the current through the first portion 71 of the coil 7 is directed opposite to the current in the second portion, the coil 7 undergoes a current perpendicular to the magnetic field generated by the magnets 61, 62 and thus a movement in a current flow through the coil Direction perpendicular to the plate 21st
- the magnets 61, 62 and the pole shoes are also arranged parallel to one another, that the upper and lower poles and pole shoes each opposite to a direction transverse to the main extension plane of the coil and in the region of the first and second portions 71, 72 of the coil 7 at least approximately homogeneous magnetic field is created.
- This magnetic field extends at least approximately parallel to the plate 21.
- the coil 7 is located in a recess 81 of a T-shaped coil holder 8, i. the coil holder 8 has a first portion 82 in which the recess 81 is located, and a second portion 83 which is perpendicular to the first portion 82 and approximately parallel to the movable plate 21 on.
- the bobbin holder 8 is connected via its second portion 83 with the plate 21, wherein this compound is produced for example via an adhesive.
- the movement of the coil 7 produced by current flowing through the coil 7 is passed through the connection of the coil holder 8 with the plate 21 thereto, so that the plate 21 relative to a holding device, with which the magnets 61, 62 are connected, in a Pivoting movement is offset.
- This pivotal movement as mentioned, generates sound waves, whereby the acoustic information of the electric signal flowing through the coil 7 becomes audible.
- those in the range of the two their plates 22, 23 arranged magnetic coil combinations the plates 22, 23 in motion.
- a loudspeaker 1 according to the invention comprises a substantially rectangular plate 21.
- the plate 21 is hingedly coupled at one of its longer sides 21 1 to a mounting device so that the plate 21 can be excited to oscillate about an axis of rotation approximately parallel to the side 21 1.
- the excitation of the plate 21 is carried out as in the embodiment described above on not shown in Figure 6 magnetic coil combinations.
- FIG. 7 schematically shows a movable element of an acoustic transducer according to the invention in the form of a rectangular plate 21.
- the plate two coils 7 are arranged, which are each located in a coil holder 8, as described above, for example. has already been described with reference to FIG.
- the bobbin holders 8 are arranged parallel to a pair of opposite sides of the plate 21 and spaced from the sides of the plate 21 (eg, centered with respect to at least one of the sides of the plate 21), with each first portion 82 of the bobbin holders 8 being vertical is aligned with the main plane of extension of the plate 21.
- the second portion 83 of the coil holder 8, which is perpendicular to the first, approximately rectangular portion 82, is respectively parallel to the main plane of extension of the plate 21 oriented embedded in the plate 21; see. Fig. 8.
- the plate 21 has an area of about 380 mm x 280 mm and the bobbin holders 8 have a length L of the longer sides of the bobbin holder section 82 (which run parallel to the main extension direction of the plate 21) of about 150 mm.
- the length of the shorter sides of the coil holder section 82, ie, the height H of this coil holder section 82 measured from the surface of the plate 21, is about 5, for example mm.
- the coil holder 8 with their respective first portion 82 with a distance A of about 15 mm to the externa ßeren, perpendicular to the bobbins 8 edges of the plate 21 and a distance B of 40 mm to each other on a line parallel to the longer Side of the plate 21 may be arranged.
- the above numerical values are only examples. The invention is not limited to specific dimensions of the plate or to a particular arrangement of the coil holder.
- FIG. 8 schematically shows the section through the plate 21 of FIG. 7 in the region of one of the coil holders 8 (along the line X-X).
- the layer structure has five plane-parallel layers 91, 92, 93, 94, 95, wherein the layers 91, 93, 95 consist of a hard foam, in particular Rohacell, and two further layers 92, 94 of a carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
- the rigid foam layers 91, 93, 95 are arranged alternately with the CFK layers 92, 94, so that the rigid foam layer 93 is arranged in the middle of the layer structure, then followed by a CFK layer 92, 94 on both sides and the two rigid foam layers 91, 95 form the two outermost layers of the layer structure.
- the plate 21 of the coil holder 8 is connected by the fact that its second portion 83 is embedded parallel to the main extension plane in the layer structure.
- at least a portion of the second portion 83 is in one of the layers 91-95, e.g. embedded in one of the CFRP layers 92, 94, with, for example, the first portion 82 of the bobbin holder 8 extending through at least one of the layers 91-95 (e.g., through the rigid foam layer 91), i. with a portion in the interior of the plate 21 runs.
- the remaining first portion 82 protrudes from the plate 21 and is perpendicular to the surface of the plate 21 aligned.
- the two CFRP layers 92, 94 and the two externa ßeren hard foam layers 91, 95 each have the same thickness, wherein the thickness of the rigid foam layers 91, 95 different (eg larger) may be of the Thickness of the CFRP layers 92, 94 (eg 0.2 mm for the CFRP layers and 1, 0 mm for the rigid foam layers).
- the middle rigid foam layer 93 may in turn have a different (eg greater) thickness from the outer layers; Eg 2 mm, the total thickness D of the layer structure with the layers 91-95 then, for example, about 5 mm.
- Embodiments of the invention are not limited to five layers and the above-described arrangement and dimensions of the rigid foam layers and CFK layers, but there are also more or less layers conceivable, for example, with other layered material arrangements.
- the functional principle of the arrangement 10 according to the invention for moving a movable element will be explained again with reference to FIG.
- the arrangement 10 comprises two permanent magnets 61, 61, each having a first pole 613, 623 and a second pole 614, 624.
- At least two magnets are used instead of a single magnet 61, 62, wherein one pole of one magnet forms the first pole 613 or 623 and one pole of the other magnet forms the second pole 623, 624, eg bar magnets which are arranged transversely to conductor sections 71, 72 (see below) of the coil. Accordingly, at least four magnets would be used.
- magnets 61, 62 instead of at least one of the magnets 61, 62 several (shorter) magnets are provided, which are arranged along the conductor sections one behind the other and each have a first pole in the region of a first conductor portion 71 and a second pole in the region of the second conductor portion 72 have.
- the arrangement 10 comprises a coil 7 which cooperates with the magnetic field of the magnets 61, 62 such that, when current flows through the coil, a movement of the coil along a direction of movement R is generated.
- the coil is wound so that it extends (its windings) along a Haupterstre- ckungsebene, which is oriented parallel to the direction of movement R. More specifically, the coil 7 has a first portion 71 and a second portion 72, each passing through a gap between the poles 613, 623 and 614, 624, so that on the portion 71, the magnetic field generated by the poles 613, 623 and on the section 72, the (substantially homogeneous) magnetic field generated by the poles 614, 624 acts.
- the poles 613, 623 and 614, 624 lying opposite to one another in a direction perpendicular to the main plane of extent of the coil 7 have in each case opposite polarity, the first pole 613 of the first magnet 61 being the north pole and the first pole 623 of the second magnet 62 the South pole of the magnet is.
- the magnetic fields that passed through the sections 71, 72 of the coil are directed opposite to each other, so that, since the current through the sections 71, 72 runs opposite, a force in the direction R occurs. In reverse current direction, a force would arise in the opposite direction.
- FIG. 10 likewise shows an arrangement according to the invention, the two permanent magnets 61, 62 being in the form of bar magnets and each having a pole piece 61 1, 612 or 61, 622 on the side to be moved and turned (not shown) (abut on this).
- This arrangement corresponds in principle to the arrangement 10 from FIG. 4. It should be noted that at least one of the permanent magnets 61, 61 can also be replaced by an electromagnet.
- Figures 1 1 A and 1 1 B show an arrangement similar to FIG. 10 in section and in perspective view, wherein a arranged on a coil holder 8 coil between the magnets 61, 62 is shown.
- FIGS. 12 to 14 relate to embodiments of a fastening element via which the coil holder 8 is connected to pole shoes of the arrangement according to the invention, wherein the fastening element (or fastening elements) is designed such that it controls the movement of the coil holder in the drive direction (ie parallel to the main element). ckungsebene the coil 7) restrict as little as possible, counteract a movement transverse thereto (ie to the pole pieces or the permanent magnets to), ie Ensure centering of the coil in the gap between the pole shoes.
- there are spacers 150 between the pole shoes which are connected to the mutually facing surfaces of the pole shoes.
- two fastening elements are each provided in the form of a bent (in particular damped) wire 101, 102 (eg of steel), each having an opening 84, 85 in the coil holder 8 (designed as a circuit board) pass through.
- the wires 101, 102 are each bent at about 90 °, so that it each has two sections 101 1, 1012 and 1021, 1022, which are oriented at about 45 ° to the coil holder 8 and also at least approximately the same length, ie are arranged symmetrically with respect to the coil holder.
- the ends of the sections 101 1, 1012 and 1021, 1022 are respectively fixed to a surface of a pole piece 61 1, 621 of the magnets 61, 62, in particular to an edge of the surface or another reference point, which defines a defined arrangement of the wires 100, 101 allows.
- the wires are designed so that they each have a restoring force perpendicular to the main Generate plane of extension of the coil (or the bobbin holder), so that the coil (in the current-carrying state) in a swinging motion parallel to its Haupterstre- ckung level as centered between the pole pieces and / or the magnet is performed.
- the wires of the oscillatory movement of the coil act as little as possible.
- two fasteners in the form of two circular, flat pieces of fabric 103, 104 are provided, each having a recess 1031 and 1041.
- the pieces of fabric 103, 104 are respectively inserted into a slot 86, 87 of the bobbin holder 8, such that the sides 1032, 1033 and 1042, 1043 bounding the recesses 1031, 1041 are symmetrical to the bobbin holder 8, i.
- One half of the pieces of fabric 103, 104 is located on one side of the bobbin holder 8 and the other half on the other side of the bobbin holder.
- the pieces of fabric are each fixed to surfaces of the pole pieces (for example, materially bonded).
- two at least approximately rectangular pieces of tissue 105, 106 may be used as fastening elements, each extending along the pole pieces (or the magnets 61, 62, if there are no pole pieces).
- One of the longitudinal sides 1051, 1061 of the pieces of fabric 105, 106 is respectively connected to the bobbin holder 8, while an area (which extends along the other longitudinal sides 1052, 1062, for example, along the other longitudinal sides 1052, 1062) is connected to the pole piece.
- tissue pieces 105, 106 are arranged to hold the coil holder 8 centered between the magnets 61, 62 while being flexible enough to minimize movement of the coil (and thus the coil holder) when current flows along the main plane of extension of the coil possible to obstruct.
- FIGS. 15A to 15E relate to an acoustic transducer in the form of a loudspeaker 1, which has a membrane in the form of a plate-like movable element 21.
- the membrane plate 21 is driven in particular by means of conversion means, which have at least one coil (not shown) extending along a plane, for example as described with reference to FIG. 4.
- the plate 21, also as described above be formed as rigid as possible, so that bending vibrations of the plate are avoided as possible.
- the side edge (peripheral edge) 21 1 of the plate 21 is not connected as in a conventional speaker via a bead with a frame 4, but is freely movable relative to the frame and in particular mounted only on the drive. Nevertheless, there is at least in sections between the side edge 21 1 and the frame 4, a sound absorbing means, the an acoustic short circuit, i. an air movement between a rear side (i.e., the side facing the speaker drive) and the front of the plate 21, counteracts.
- the sound absorbing means comprises a porous absorber 160 (e.g., in the form of insulating wool) lying in a groove 41 disposed in a portion 42 of the frame 4 engaging behind the plate 21.
- a web 21 1 1 in the direction of the groove 41, wherein one end of the web 21 1 1 rests against the porous absorber.
- the absorber 160 is not fixed by fastening means, but rests only on the web 21 1 1 and the frame portion 42, so that an unobstructed movement of the membrane plate 21 is possible.
- FIG. 15B A modification is shown in FIG. 15B, according to which the porous absorber 160, while also located in a groove 41 of the frame 4, the side edge 21 1 of the plate 21, however, has no web. Instead, the side edge 21 1 is located directly on the absorber 160.
- a closed-pored element 170 (in particular in the form of a fleece) is provided, which is connected (eg glued) to a first and a spaced second section on a side of the frame 4 facing the plate 21 , A projecting from the side edge 21 1 of the plate 21 web 21 1 1 presses between its connected to the frame 4 sections against the element 170, so that between the side edge 21 1 and the frame 4, a seal is formed.
- the member 170 may be fixed to the frame 4 with one portion while abutting with another portion on the side edge 21 1 of the plate 21.
- the sound absorption means as shown in Fig. 15E, has a (in particular highly elastic) sealing tube 180, which rests on the one hand on the back of the plate 21 and on the other hand on a plate 42 engaging behind the plate portion of the frame 4.
- FIG. 16 shows differently shaped plate-like movable elements 21, which each have raised portions in the form of struts 300, which increase the flexural strength of the plate.
- the first row of figures relates to circular movable elements 21, each having differently designed struts 300, wherein the bending strength of the movable element increases from left to right.
- struts 300 According to the first variant (left illustration) a plurality of radial struts 300 are provided.
- other types of braces are also conceivable, e.g. concentric (third figure from the left) or combinations of the struts shown in the first series of figures.
- the two lower rows of figures of Fig. 16 relate to other geometries of the movable element and each show differently configured struts 300 (e.g., meandering or cross-shaped), again increasing the flexural strength from left to right.
- differently configured struts 300 e.g., meandering or cross-shaped
- Figure 17 shows a curved movable element 24 which is formed as a segment of a spherical surface.
- the curvature of the movable element 24, i. the radius of the underlying ball is chosen according to the bending strength requirements of the movable element, e.g. a radius of curvature of at least 300 m is used.
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Abstract
The invention relates to an arrangement for displacing a displaceable element, having - converting means (3) for converting an electrical signal into a displacement of the displaceable element (21-23) along a displacement direction (R) and/or for converting a displacement aligned along a displacement direction (R) of the displaceable element (21-23) into an electrical signal, wherein - the converting means comprise a coil (7) that can be connected to the displaceable element and a device for generating a magnetic field, with which the coil (7) interacts. According to the invention, the coil (7) is wound so that it extends substantially along a plane oriented parallel to the displacement direction. The invention further relates to an acoustic transducer for generating and/or receiving sound waves, having a displaceable element supported and designed to be flexurally rigid, such that when the displaceable element is displaced by means of the converting means or under the effect of sound waves on the displaceable element, no bending vibration of the displaceable element occurs.
Description
Anordnung zum Bewegen eines bewegbaren Elementes, akustischer Wandler sowie bewegbares Element für einen akustischen Wandler Arrangement for moving a movable element, acoustic transducer and movable element for an acoustic transducer
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bewegen eines bewegbaren Elementes gemäß Anspruch 1 , einen akustischen Wandler zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen gemäß Anspruch 29 sowie akustische Wandler gemäß den Ansprüchen 39 und 52. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein bewegbares Element für einen akustischen Wandler gemäß Anspruch 47. The invention relates to an arrangement for moving a movable element according to claim 1, an acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves according to claim 29 and acoustic transducer according to claims 39 and 52. Furthermore, the invention relates to a movable element for an acoustic Converter according to claim 47.
Aus dem Stand der Technik sind elektrodynamische Antriebe bekannt, die zum Bewegen eines Elementes über eine Spulen-Magnet-Kombination verfügen. Beispielsweise sind akustische Wandler (z.B. Lautsprecher) bekannt, die zum Bewegen einer Membran einen elektrodynamischen Antrieb verwenden. From the prior art electrodynamic drives are known which have to move an element via a coil-magnet combination. For example, acoustic transducers (e.g., loudspeakers) are known that use an electrodynamic drive to move a diaphragm.
Das der Erfindung zugrunde Problem besteht darin, einen möglichst effizienten Antrieb zum Bewegen eines bewegbaren Elementes zu schaffen, der insbesondere auch zum Bewegen flächiger bewegbarer Elemente geeignet ist. Des Weiteren liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen akustischen Wandler zu schaffen, der eine möglichst gute Wandlungsqualität bereitstellt und einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist. The problem underlying the invention is to provide the most efficient drive for moving a movable element, which is particularly suitable for moving planar movable elements. Furthermore, the invention is based on the problem to provide an acoustic transducer, which provides the best possible conversion quality and has the highest possible efficiency.
Diese Probleme werden durch die Anordnung zum Bewegen eines bewegbaren Elementes gemäß Anspruch 1 , die akustischen Wandler zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen gemäß den Ansprüchen 29, 39 und 52 sowie durch das bewegbare Element für einen akustischen Wandler gemäß Anspruch 47 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. These problems are solved by the movable member moving device according to claim 1, the acoustic wave generating and / or receiving acoustic transducers according to claims 29, 39 and 52, and the movable transducer element according to claim 47. Further developments of the invention are specified in the dependent claims.
Danach wird eine Anordnung zum Bewegen eines bewegbaren Elementes bereitgestellt, mit
- Umsetzmitteln zum Umsetzen eines elektrischen Signals in eine Bewegung des bewegbaren Elementes entlang einer Bewegungsrichtung und/oder zum Umsetzen einer entlang einer Bewegungsrichtung gerichteten Bewegung des bewegbaren Elementes in ein elektrisches Signal, wobei Thereafter, an arrangement for moving a movable member is provided with - Conversion means for converting an electrical signal into a movement of the movable member along a direction of movement and / or for converting a direction of movement directed movement of the movable member into an electrical signal, wherein
- die Umsetzmittel eine mit dem bewegbaren Element verbindbare Spule und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweisen, mit der die Spule zusammenwirkt (bei Stromfluss durch die Spule), wobei - The conversion means comprise a coil connectable to the movable member and a device for generating a magnetic field, with which cooperates the coil (when current flows through the coil), wherein
- die Spule so gewickelt ist, dass sie sich im Wesentlichen entlang einer parallel zur Bewegungsrichtung orientierten Ebene erstreckt. - The coil is wound so that it extends substantially along a plane oriented parallel to the direction of movement.
Die Spule ist also nicht wie eine aus dem konventionellen Lautsprecherbau bekannte Schwingspule zylindrisch gewickelt, sondern entlang einer Ebene und erstreckt sich insbesondere flach. Dies bedeutet jedoch nicht zwingend, dass die Spule einlagig gewickelt sein muss, sondern es können durchaus mehrere Wicklungen übereinander vorgesehen sein, d.h. die Spule kann durchaus eine gewisse Dicke senkrecht zur der Ebene besitzen, entlang der sie sich hauptsächlich erstreckt (Haupterstreckungsebene), allerdings ist diese Dicke klein im Vergleich zu den Ausdehnungen der Spule entlang der Haupterstreckungsebene. Durch die Orientierung der Spule parallel zur Bewegungsrichtung ist es z.B. möglich, größere Bereiche eines bewegbaren Elementes über die Spule zu bewegen. Beispielsweise kann die Spule verwendet werden, um eine (insbesondere flächig ausgebildete) Membran eines Lautsprechers zu bewegen, d.h. die erfindungsgemäße Anordnung wird als Lautsprecherantrieb eingesetzt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist jedoch nicht auf die Verwendung als Lautsprecherantrieb beschränkt. Es sind vielmehr auch andere Anwendungen denkbar, z.B. als Linearversteller (etwa zum Verstellen einer Tischplatte) oder als Antrieb einer Kühlvorrichtung, die ein bewegbares Element aufweist, das zum Erzeugen einer kühlenden Luftbewegung über die erfindungsgemäße Anordnung bewegt wird. The coil is thus not cylindrically wound like a voice coil known from conventional loudspeaker construction, but along a plane and extends in particular flat. However, this does not necessarily mean that the coil has to be wound in one layer, but several windings can be provided on top of each other, i. the coil may well have a certain thickness perpendicular to the plane along which it extends mainly (main plane of extension), but this thickness is small compared to the dimensions of the coil along the main extension plane. By orienting the coil parallel to the direction of movement it is e.g. possible to move larger areas of a movable element over the coil. For example, the coil can be used to move a (in particular flat) diaphragm of a loudspeaker, i. the arrangement according to the invention is used as a loudspeaker drive. However, the arrangement according to the invention is not limited to use as a loudspeaker drive. Rather, other applications are conceivable, e.g. as a linear adjuster (for example for adjusting a table top) or as a drive of a cooling device, which has a movable element which is moved to produce a cooling air movement over the arrangement according to the invention.
Darüber hinaus ist es möglich, die Spule (die Spulenwicklungen) im Wesentlichen vollständig parallel zu dem durch die Umsetzmittel erzeugten Magnetfeld auszurichten, wodurch Taumelbewegungen Spule, die bei einer zylindrisch gewickelten Spule aufgrund der zwangsläufig schrägen Ausrichtung der Spulenwicklungen (oder zumindest einiger der Spulenwicklungen) zum Magnetfeld auftreten können, vermieden werden können. Dies spielt insbesondere bei Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung als Lautsprecherantrieb eine Rolle.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Spule (die Spulenwicklung) einen ersten und einen zweiten längserstreckten Abschnitt auf, wobei der erste und der zweite Abschnitt beabstandet und insbesondere auch parallel zueinander verlaufen, wobei die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes so ausgebildet ist, dass das von ihr erzeugte Magnetfeld den ersten Abschnitt in einer ersten Richtung und den zweiten Abschnitt in einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung durchsetzt. Moreover, it is possible to align the coil (the coil windings) substantially completely parallel to the magnetic field generated by the conversion means, whereby wobble coils that in a cylindrically wound coil due to the inevitably oblique orientation of the coil windings (or at least some of the coil windings) for Magnetic field can occur, can be avoided. This plays a role in particular when using the arrangement according to the invention as a loudspeaker drive. In one embodiment of the invention, the coil (the coil winding) has a first and a second longitudinally extending portion, wherein the first and the second portion spaced and in particular also parallel to each other, wherein the means for generating a magnetic field is formed so that the of their generated magnetic field passes through the first section in a first direction and the second section in a second direction opposite to the first direction.
Der erste und der zweite Abschnitt sind miteinander verbunden und stellen insbesondere zwei Abschnitte eines elektrischen Leiters dar. Darüber hinaus sind sie so angeordnet, dass sie in entgegengesetzten Richtungen von einem durch die Spule fließenden Strom durchflössen werden. Da jedoch auch die Magnetfelder (bzw. die Bereiche eines Magnetfeldes), die auf den ersten und den zweiten Abschnitt jeweils wirken, entgegengesetzt zueinander gerichtet sind, erfährt die Spule eine Kraft parallel zu ihrer Haupterstre- ckungsebene, wenn sie von einem Strom durchflössen wird. The first and second sections are interconnected and, in particular, represent two sections of electrical conductor. In addition, they are arranged to flow in opposite directions from a current flowing through the coil. However, since the magnetic fields (or the areas of a magnetic field) acting on the first and the second portion, respectively, are directed opposite to each other, the coil experiences a force parallel to its Haupterstre- ckungssebene when it is flowed through by a current.
Die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes umfasst beispielsweise mindestens einen Permanent- und/oder einen Elektromagneten, der ein stationäres Magnetfeld erzeugt, so dass das bei Stromfluss durch die Spule im Bereich der Spule entstehende Magnetfeld mit dem Magnetfeld des Magneten wechselwirkt und eine Bewegung der Spule und damit des bewegbaren Elementes relativ zu dem Magneten erzeugt wird. The device for generating a magnetic field comprises, for example, at least one permanent magnet and / or one electromagnet, which generates a stationary magnetic field, so that the magnetic field generated by current flow through the coil in the region of the coil interacts with the magnetic field of the magnet and movement of the coil and so that the movable element is generated relative to the magnet.
Zur Erzeugung eines Magnetfeldes, das den ersten Abschnitt der Spule in einer Richtung und den zweiten Abschnitt in einer entgegengesetzten Richtung durchsetzt, weist die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes z.B. einen ersten und einen zweiten, längserstreckten Permanentmagnet auf, deren Pole jeweils so entlang ihrer Längsrichtung verlaufen, dass der Übergangsbereich zwischen den Polen ebenfalls entlang der Längsrichtung verläuft, wobei die Permanentmagnete so angeordnet sind, dass die beiden Pole des ersten Permanentmagneten entlang einer Richtung quer zur Längserstre- ckungsrichtung jeweils einem entgegensetzt gepolten Pol des zweiten Permanentmagne- ten gegenüberliegen. For generating a magnetic field passing through the first portion of the coil in one direction and the second portion in an opposite direction, the device for generating a magnetic field, e.g. a first and a second longitudinally extending permanent magnet, the poles of each extending along its longitudinal direction, that the transition region between the poles also extends along the longitudinal direction, wherein the permanent magnets are arranged so that the two poles of the first permanent magnet along a direction transverse to Longitudinal direction each opposite to an oppositely poled pole of the second permanent magnet.
Beispielsweise handelt es sich bei den Permanentmagneten um Stabmagnete, deren Pole sich jeweils entlang der Längsachse und über die komplette Länge des jeweiligen Stabmagneten erstrecken. Es ist, wie oben erwähnt, natürlich auch möglich, anstelle zumindest eines der Permanentmagnete einen Elektromagneten zu verwenden, wobei die Längsrichtung des Elektromagneten insbesondere durch die Längsrichtung seines Kerns bestimmt ist.
Die Magnete sind insbesondere so relativ zu dem bewegbaren Element anzuordnen, dass ein Pol (z.B. der Nordpol) des ersten Permanentmagneten dem bewegbaren Element zugewandt ist, während der zum bewegbaren Element weisende Pol des zweiten Permanentmagneten entgegengesetzte Polung (z.B. Südpol) aufweist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die ausschließliche Verwendung derartiger Stabmagnete beschränkt. Es können auch andere Magnete (insbesondere eine Vielzahl von Magneten) vorgesehen sein, die anstelle der Stabmagnete verwendet werden, um das beschriebene Magnetfeld zur erzeugen (das die beiden Spulenabschnitte in entgegengesetzten Richtungen durchsetzt). By way of example, the permanent magnets are bar magnets whose poles each extend along the longitudinal axis and over the entire length of the respective bar magnet. It is, as mentioned above, of course, also possible to use an electromagnet instead of at least one of the permanent magnets, wherein the longitudinal direction of the electromagnet is determined in particular by the longitudinal direction of its core. In particular, the magnets are to be arranged relative to the movable element such that one pole (eg the north pole) of the first permanent magnet faces the movable element, while the pole of the second permanent magnet facing the movable element has opposite polarity (eg south pole). However, the invention is not limited to the exclusive use of such bar magnets. Other magnets (in particular a plurality of magnets) may also be provided which are used in place of the bar magnets to generate the described magnetic field (which passes through the two coil sections in opposite directions).
Der erste und der zweiten Permanentmagnet können zudem jeweils einen ersten Polschuh aufweisen, der sich entlang des ersten Pols des jeweiligen Permanentmagneten erstreckt, und einen zweiten Polschuh, der sich entlang des zweiten Pols des jeweiligen Permanentmagneten erstreckt. Beispielsweise erstreckt sich der Polschuh quer zur Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Permanentmagneten über den Permanentmagneten hinaus. The first and second permanent magnets may also each include a first pole piece extending along the first pole of the respective permanent magnet and a second pole piece extending along the second pole of the respective permanent magnet. For example, the pole piece extends transversely to the longitudinal extension direction of the respective permanent magnet beyond the permanent magnet.
Der erste Abschnitt der Spule verläuft insbesondere in dem durch den ersten Pol des ersten Permanentmagneten und dem entgegengesetzten ersten Pol des zweiten Perma- nentmagneten gebildeten Magnetfelds verläuft, während der zweite Abschnitt der Spule in dem durch den zweiten Pol des ersten Permanentmagneten und dem entgegengesetzt gepolten zweiten Pol des zweiten Permanentmagneten gebildeten Magnetfeld verläuft. Es ist natürlich auch denkbar, dass keine Polschuhe verwendet werden, wobei die Geometrie des Magnetfeldes über die Geometrie der Permanentmagneten selber eingestellt wird. The first section of the coil runs, in particular, in the magnetic field formed by the first pole of the first permanent magnet and the opposite first pole of the second permanent magnet, while the second section of the coil extends in the second pole of the first permanent magnet and the opposite polarity Pol formed magnetic field of the second permanent magnet. Of course, it is also conceivable that no pole shoes are used, wherein the geometry of the magnetic field is adjusted by the geometry of the permanent magnet itself.
Beispielsweise verlaufen der erste und der zweite Abschnitt der Spule jeweils in einem Spalt zwischen einem Polschuh (und/oder einem Pol) des ersten Permanentmagneten und einem Polschuh (und/oder einem Pol) des zweiten Permanentmagneten, wobei das Magnetfeld zwischen den Polschuhen und/oder den Polen insbesondere im Wesentlichen homogen ist und die Haupterstreckungsebene der Spule senkrecht zu dem Magnetfeld zwischen den Polschuhen bzw. Polen verläuft. Die Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes besitzt somit keinen Kern, um den die Spule herum gewickelt ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Spule (in Draufsicht) rechteckig ausgebildet ist, wobei die längeren Seiten der Spule den ersten und den zweiten Abschnitt bilden. Die Rechteckform ist jedoch nicht zwingend, sondern die Spule kann im Prinzip auch eine von der Rechteckform abweichende Geometrie aufweisen, z.B. kreisförmig oder elliptisch.
Darüber hinaus kann die Spule in oder auf einem Spulenhalter angeordnet sein. Beispielsweise ist der Spulenhalter in Form einer Leiterplatte ausgebildet, auf dem die Spule angeordnet ist. Hier ist denkbar, dass die Spule Leiterbahnen aufweist, die auf die Lei- terplatte angeordnet sind (z.B. aufgedampft oder aufgedruckt). Es ist jedoch auch möglich, dass die Spule einen gewickelten elektrischen Leiter umfasst, der auf die Leiterplatte aufgelegt und an ihr befestigt ist. For example, the first and the second portion of the coil each extend in a gap between a pole piece (and / or a pole) of the first permanent magnet and a pole piece (and / or a pole) of the second permanent magnet, wherein the magnetic field between the pole pieces and / or In particular, the pole is substantially homogeneous and the main extension plane of the coil is perpendicular to the magnetic field between the pole shoes or poles. The device for generating the magnetic field thus has no core around which the coil is wound. According to a further embodiment, the coil (in plan view) is rectangular, wherein the longer sides of the coil form the first and the second section. However, the rectangular shape is not mandatory, but the coil can in principle also have a deviating from the rectangular shape geometry, eg circular or elliptical. In addition, the coil may be arranged in or on a bobbin holder. For example, the coil holder is designed in the form of a printed circuit board on which the coil is arranged. Here it is conceivable that the coil has conductor tracks which are arranged on the printed circuit board (for example vapor-deposited or printed). However, it is also possible that the coil comprises a wound electrical conductor which is placed on the circuit board and fixed to it.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Spulenhalter einen ersten Abschnitt (z.B. in Form der erwähnten Leiterplatte), an oder in dem die Spule angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt, der sich zumindest näherungsweise senkrecht zum dem ersten Abschnitt erstreckt und der mit dem bewegbaren Element verbindbar ist, auf, d.h. der Spulenhalter ist im Wesentlichen T-förmig ausgestaltet. Der erste und der zweite Abschnitt des Spulenhalters sind z.B. als zunächst separate Elemente ausgebildet, die miteinander ver- bunden werden (insbesondere stoffschlüssig durch z.B. Verlöten oder Verkleben). Insbesondere wird der Spulenhalter über den zweiten Abschnitt mit dem bewegbaren Element (z.B. in Form einer flächigen Lautsprechermembran) verbunden. According to a development, the coil holder has a first section (eg in the form of the printed circuit board mentioned), or in which the coil is arranged, and a second section which extends at least approximately perpendicular to the first section and which is connectable to the movable element , on, ie the bobbin holder is designed substantially T-shaped. The first and second portions of the bobbin holder are e.g. initially formed as separate elements which are connected to each other (in particular by material bonding, for example by soldering or gluing). More specifically, the bobbin holder is connected to the movable member (e.g., in the form of a flat speaker diaphragm) via the second portion.
Der Spulenhalter ist, z. B. einstückig und/oder aus einem möglichst biegesteifen, z.B. karbonhaltigen (etwa karbonfaserverstärkten) Material gefertigt. Die Spule ist z.B. aus Backlackdraht gewickelt und kann, wie erwähnt, in den Spulenhalter eingebettet (etwa eingeschweißt oder eingegossen) oder in einer Aussparung des Spulenhalters angeordnet sein. Das Einbetten bzw. Anordnen der Spule in oder auf einem biegesteifen Material wirkt einem Verbiegen der Spule bei Betrieb des akustischen Wandlers entgegen, so dass etwa Frequenzabweichungen, innere Reibung, Abstrahlungsrichtungsfehler und somit Effizienz- und Qualitätsverluste des akustischen Wandlers reduziert oder vermieden werden können. The bobbin holder is, for. B. in one piece and / or as rigid as possible, e.g. Carboniferous (about carbon fiber reinforced) material manufactured. The coil is e.g. wound from baked enamel wire and may, as mentioned, embedded in the coil holder (such as welded or cast) or arranged in a recess of the coil holder. The embedding of the coil in or on a rigid material counteracts bending of the coil during operation of the acoustic transducer, so that frequency deviations, internal friction, radiation direction errors and thus efficiency and quality losses of the acoustic transducer can be reduced or avoided.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist die Anordnung ein Befesti- gungselement auf, über das der Spulenhalter mit der Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes verbunden ist, beispielsweise stoffschlüssig. Insbesondere ist das Befestigungselement so ausgebildet, dass es eine Bewegung des Spulenhalters und damit der Spule in Bewegungsrichtung (d.h. entlang der Haupterstreckungsrichtung der Spule) möglichst wenig behindert (zumindest in einem vorgebbaren Auslenkbereich), gleichzei- tig aber einer Bewegung quer zur Haupterstreckungsrichtung der Spule entgegenwirkt, d.h. als Zentrierelement wirkt. Gleichzeitig kann der Spulenhalter, wie erwähnt, mit dem bewegbaren Element (z.B. flächige Lautsprechermembran verbunden sein), wobei die
Lagerung des bewegbaren Elementes z.B. ausschließlich über den Spulenhalter erfolgt (s.u.). According to another embodiment of the invention, the arrangement comprises a fastening element, via which the coil holder is connected to the device for generating a magnetic field, for example by material bonding. In particular, the fastening element is designed such that it impedes movement of the bobbin holder and thus the bobbin in the direction of movement (ie along the main direction of extension of the bobbin) as little as possible (at least in a predefinable deflection region), but at the same time counteracts a movement transverse to the main extension direction of the bobbin , ie acts as a centering element. At the same time, as mentioned, the bobbin holder can be connected to the movable element (eg flat loudspeaker membrane), wherein the Storage of the movable element, for example, exclusively on the bobbin holder takes place (see below).
Zur Zentrierung des Spulenhalters zwischen den Permanentmagneten (oder den Pol- schuhen der Permanentmagnete) kann ein erster Abschnitt des Befestigungselementes mit dem ersten Polschuh (oder dem ersten Permanentmagneten, falls kein Polschuh vorgesehen ist) und dem Spulenhalter und ein zweiter Abschnitt des Befestigungselementes mit dem zweiten Polschuh (oder Permanentmagneten) und dem Spulenhalter verbunden sein, wobei der erste und der zweiten Abschnitt zumindest näherungsweise symmetrisch in Bezug auf den (sich insbesondere entlang einer Haupterstreckungsebe- ne erstreckenden und z.B. in Form einer Leiterplatte ausgebildeten) Spulenhalter verlaufen. For centering the bobbin holder between the permanent magnets (or the pole shoes of the permanent magnets), a first portion of the fastener with the first pole piece (or the first permanent magnet, if no pole piece is provided) and the bobbin holder and a second portion of the fastener with the second Pole (or permanent magnet) and the coil holder to be connected, wherein the first and the second portion at least approximately symmetrically with respect to the (in particular along a main extension plane extending ne and formed, for example in the form of a circuit board) coil holder.
Das Befestigungselement ist z.B. ein längliches Element (insbesondere ein Draht), das durch eine Öffnung des Spulenhalters läuft und mit einem ersten Ende an dem ersten Permanentmagneten (bzw. einem Polschuh des ersten Permanentmagneten) und mit einem zweiten Ende mit dem zweiten Permanentmagneten (bzw. einem Polschuh des zweiten Permanentmagneten) verbunden ist. Hierbei sind die Abschnitte des Befestigungselementes zwischen dem Spulenhalter und dem jeweiligen Permanentmagneten (bzw. Polschuh) insbesondere in etwa gleich lang und unter dem gleichen Winkel zum Spulenhalter (d.h. zur Ebene, entlang der sich die Spule erstreckt) orientiert. The fastener is e.g. an elongate element (in particular a wire) passing through an opening of the coil holder and having a first end on the first permanent magnet (or a pole piece of the first permanent magnet) and a second end with the second permanent magnet (or a pole piece of the second Permanent magnet) is connected. Here, the portions of the fastener between the bobbin holder and the respective permanent magnet (or pole piece) are oriented, in particular, approximately equally long and at the same angle to the bobbin holder (i.e., to the plane along which the bobbin extends).
Gemäß einer anderen Variante ist das Befestigungselement ein kreisförmiges, flächiges Element mit einer Aussparung in Form eines Kreissektors, wobei das flächige Element quer zur Ebene, entlang der sich die Spule erstreckt, orientiert ist und mit einem Abschnitt in einen Schlitz des Spulenhalters so eingeschoben ist, dass sich die radial verlaufenden, die Aussparung begrenzenden Seiten des flächigen Elementes symmetrisch zu dem Spulenhalter erstrecken. Diese Seiten des flächigen Elementes laufen somit in den Schlitz des Spulenhalters unter dem gleichen Winkel ein. Beispielsweise ist das flä- chige Element aus einem flexiblen Material, z.B. einem Gewebe, gebildet. According to another variant, the fastening element is a circular, flat element with a recess in the form of a circular sector, wherein the planar element is oriented transversely to the plane along which the coil extends, and is inserted with a portion in a slot of the coil holder, that the radially extending, the recess bounding sides of the flat element extending symmetrically to the coil holder. These sides of the planar element thus enter into the slot of the bobbin holder at the same angle. For example, the flat element is made of a flexible material, e.g. a tissue formed.
Die Erfindung betrifft auch einen akustischer Wandler zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen, mit einer Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche sowie einem bewegbaren Element, das mit der Spule gekoppelt ist, so dass es zur Erzeugung von Schallwellen über die Umsetzmittel in Bewegung versetzbar ist oder über die Umsetzmittel eine Bewegung des bewegbaren Elementes in ein elektrisches Signal umsetzbar ist.
Die Spule ist insbesondere über Befestigungsmittel mit dem bewegbaren Element verbunden, wobei diese Verbindung insbesondere auch mittelbar erfolgen kann, z.B. über einen bereits erwähnten Spulenhalter, an dem oder in dem die Spule angeordnet ist. Es ist grundsätzlich auch denkbar, dass umgekehrt die Spule stationär an einer Halterungs- einrichtung (z.B. einem Rahmen oder einer Rückwand) des Wandlers und die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes (z.B. in Form von Permanent- und/oder Elektromagneten) an dem bewegbaren Element angeordnet sind. The invention also relates to an acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves, comprising an arrangement according to any one of the preceding claims and a movable element coupled to the coil so as to be set in motion for generating sound waves via the conversion means or via the conversion means, a movement of the movable element into an electrical signal can be implemented. The coil is in particular connected via fastening means with the movable element, wherein this connection can be made in particular indirectly, for example via an already mentioned coil holder on which or in which the coil is arranged. In principle, it is also conceivable for the coil to be arranged stationarily on a mounting device (for example a frame or a rear wall) of the transducer and the device for generating a magnetic field (eg in the form of permanent magnets and / or electromagnets) on the movable element are.
Es ist, wie oben bereits erwähnt, möglich, dass die Spule im Wesentlichen einlagig gewi- ekelt ist, wodurch ihre Induktivität im Vergleich zu mehrlagigen Spulen niedriger ist. Geringere Induktivität führt zu geringerer Resonanz (Eigenschwingung) der Spule und dadurch zu erhöhter Effizienz bei der Transformation der elektrischen in akustische Energie. In einem Beispiel ist die Spule aus einem Draht von maximal 5 m gewickelt. Des Weiteren kann die Spule so angeordnet werden, dass nur derart geringe Auslenkungen des bewegbaren Elementes auftreten, dass sich die Spule im Wesentlichen nicht aus einem homogenen Bereich des stationären Magnetfelds hinausbewegt. As already mentioned above, it is possible for the coil to be substantially single-layered, whereby its inductance is lower compared to multilayer coils. Lower inductance leads to lower resonance (self-oscillation) of the coil and thereby to increased efficiency in the transformation of electrical into acoustic energy. In one example, the coil is wound from a wire of a maximum of 5 m. Furthermore, the coil may be arranged so that only small deflections of the movable element occur such that the coil does not substantially move out of a homogeneous region of the stationary magnetic field.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind im Bereich der Spule Mittel zum Ablei- ten von Wärme angeordnet, beispielsweise in Form eines Ferrofluids. Das Anordnen eines Ferrofluids wird insbesondere durch eine flächige Ausgestaltung des bewegbaren Elementes ermöglicht, da es aufgrund der auftretenden relativ geringen Auslenkungen des bewegbaren Elementes zu keinem Verdrängen des Ferrofluids kommt. Eine gute Wärmeableitung von der Spule kann zudem durch das Material des Spulenhalters und/oder durch einen Kamineffekt einer Aussparung des Spulenhalters, in dem die Spule angeordnet ist, erreicht werden. In another embodiment of the invention, means for dissipating heat are arranged in the region of the coil, for example in the form of a ferrofluid. The arrangement of a ferrofluid is made possible, in particular, by a planar design of the movable element, since no displacement of the ferrofluid occurs due to the relatively small deflections of the movable element that occur. A good heat dissipation from the coil can also be achieved by the material of the bobbin holder and / or by a chimney effect of a recess of the bobbin holder, in which the coil is arranged.
Das Ferrofluid bewegt sich selbstständig im Bereich der stärksten magnetischen Kräfte (stärksten Feldlinien) und ist insbesondere dadurch ausgezeichnet, dass es auf Grund der gewählten Korngröße ohne Trägerlösung fluide ist. The ferrofluid moves independently in the range of the strongest magnetic forces (strongest field lines) and is characterized in particular by the fact that it is fluid due to the selected grain size without carrier solution.
Zudem kann die Spule so in Bezug zur Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes angeordnet sein, dass zwischen der Spule und der Vorrichtung (z.B. ein Permanentmagnet) keine Reibung auftritt. In addition, the coil may be disposed relative to the magnetic field generating device so that no friction occurs between the coil and the device (e.g., a permanent magnet).
Insbesondere weist der akustische Wandler eine Mehrzahl von Vorrichtungen zum Erzeugen eines Magnetfeldes, wobei diesen Vorrichtungen jeweils mindestens eine mit
dem bewegbaren Element gekoppelte Spule zugeordnet ist, d.h. es sind mehrere Spulen vorhanden. Beispielsweise kann eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes (z.B. ein Permanent- oder Elektromagnet) auch mehreren Spulen zugeordnet sein. Die mehreren Spulen sind insbesondere in einem Raster angeordnet, wobei die Anzahl der Spulen (und der zugeordneten Vorrichtungen zum Erzeugen eines Magnetfeldes) insbesondere von der Größe des bewegbaren Elementes abhängt. Die Spulen werden z.B. parallel betrieben, wobei jedoch auch eine Reihenschaltung zumindest einiger der Spulen denkbar ist. Mehrere, an unterschiedlichen Stellen des bewegbaren Elementes angeordnete Spulen unterstützen ermöglichen insbesondere ein möglichst biegeschwingungsfreies Bewegen des bewegbaren Elementes. Gleichzeitig kann durch die Anordnung mehrerer Magnet- Spulen-Kombinationen ein Verkippen des bewegbaren Elementes verhindert werden. Das bewegbare Element ist beispielsweise flächig (etwa in Form einer Platte) ausgebildet, d.h. es erstreckt sich z.B. im Wesentlichen entlang einer Haupterstreckungsebene, wobei die Richtung seiner geringsten Ausdehnung senkrecht zu dieser Haupterstreckungsebene verläuft. Insbesondere ist die Spule so orientiert, dass ihre Haupterstreckungsebene senkrecht zu dem bewegbaren Element verläuft. Dass das bewegbare Element„flächig" ausgebildet ist, bedeutet nicht zwingend, dass es sich plan (d.h. entlang einer Ebene) erstreckt, sondern es kann durchaus auch zumindest abschnittsweise gekrümmt sein (s.u.). In particular, the acoustic transducer has a plurality of devices for generating a magnetic field, wherein these devices each at least one with associated coil is associated with the movable element, that is, there are a plurality of coils. For example, a device for generating a magnetic field (eg, a permanent magnet or electromagnet) may also be assigned to a plurality of coils. The plurality of coils are in particular arranged in a grid, wherein the number of coils (and the associated devices for generating a magnetic field) depends in particular on the size of the movable element. The coils are operated in parallel, for example, but also a series connection of at least some of the coils is conceivable. Several, arranged at different locations of the movable element support coils in particular allow a possible bending vibration-free moving the movable element. At the same time tilting of the movable element can be prevented by the arrangement of several magnet coil combinations. The movable element is formed, for example, flat (approximately in the form of a plate), ie it extends, for example, substantially along a main plane of extension, wherein the direction of its smallest extension is perpendicular to this main extension plane. In particular, the coil is oriented so that its main extension plane is perpendicular to the movable element. The fact that the movable element is formed "flat", does not necessarily mean that it extends plan (ie along a plane), but it may well be at least partially curved (see below).
Ein Wandler, der ein derartiges flächiges bewegbares Element aufweist, kann beispiels- weise in eine Wand, ein Möbelstück oder ein elektronisches Gerät (z.B. Fernseher oder Handy) integriert oder an diesen Elementen angeordnet werden. Auch könnte ein derartiges bewegbares Element als Projektionsfläche für das Bild eines Projektors dienen. In einem anderen Beispiel ist der erfindungsgemäße Wandler in ein Bildwiedergabegerät (insbesondere in Form eines Displays eines elektronischen Gerätes) integriert, wobei eine durchsichtige Frontscheibe der Bildwiedergabevorrichtung gleichzeitig das bewegbare Element des Wandlers bildet. Beispielsweise ist das bewegbare Element hier klein, insbesondere mit Seitenlängen, die jeweils 10 cm oder 15 cm nicht überschreiten, ausgebildet. Beispielsweise ist das bewegbare Element (in Draufsicht) rechteckig ausgebildet, z.B. mit den Maßen von mindestens 60 cm x mindestens 60 cm (insbesondere 60 x 60 cm). In
einer anderen Variante ist das bewegbare Element rechteckig mit Seitenlängen von bis zu 40 cm bzw. 60 cm, insbesondere 60 x 40 cm, ausgebildet. A transducer having such a planar movable element can for example be integrated in a wall, a piece of furniture or an electronic device (eg television or mobile phone) or arranged on these elements. Also, such a movable element could serve as a projection surface for the image of a projector. In another example, the converter according to the invention is integrated in a picture display device (in particular in the form of a display of an electronic device), wherein a transparent front screen of the picture display device simultaneously forms the movable element of the converter. For example, the movable element here is small, in particular with side lengths that do not exceed 10 cm or 15 cm, respectively. For example, the movable element (in plan view) is rectangular, for example with the dimensions of at least 60 cm x at least 60 cm (in particular 60 x 60 cm). In In another variant, the movable element is rectangular with side lengths of up to 40 cm or 60 cm, in particular 60 x 40 cm, formed.
Beispielsweise weist das bewegbare Element eine Dicke (d.h. eine Ausdehnung senk- recht zu seiner Haupterstreckungsebene) von weniger als 2 cm, insbesondere weniger als 5 mm oder insbesondere weniger als 3 mm auf. Allerdings ist eine rechteckige Form des bewegbaren Elementes selbstverständlich nicht zwingend, sondern es sind im Prinzip beliebige Formen denkbar, die insbesondere in Abhängigkeit von der vorgesehenen Anwendung des Wandlers abhängt, beispielsweise kann das bewegbare Element auch eine längliche Form aufweisen oder auch zumindest abschnittsweise sphärisch ausgebildet sein. For example, the movable member has a thickness (i.e., an extent perpendicular to its main plane of extension) of less than 2 cm, more preferably less than 5 mm, or more preferably less than 3 mm. However, a rectangular shape of the movable element is of course not mandatory, but in principle any shapes are conceivable, depending in particular on the intended application of the transducer, for example, the movable element may also have an elongated shape or at least partially spherical in shape ,
Mit einem flächig ausgestalteten bewegbaren Element kann anders als bei herkömmlichen, konusförmigen Membranen auf einfache Weise eine große wirksame Fläche reali- siert werden, so dass ein vergleichsweise hoher Schalldruck bei kleiner Auslenkung (Hub) des bewegbaren Elementes erzeugt werden kann. In contrast to conventional cone-shaped membranes, a large effective area can be realized in a simple way with a movably configured planar element, so that a comparatively high sound pressure can be generated with a small deflection (stroke) of the movable element.
Insbesondere kann bei Verwendung eines flächigen bewegbaren Elementes eine im Vergleich mit Spulen konventioneller Lautsprecher (in Bewegungsrichtung des bewegba- ren Elementes gemessen) kürzere Spule verwendet werden. Dies ist möglich, da über die größere effektive Fläche des flächigen bewegbaren Elementes eine größere Luftmenge bewegt werden kann als bei einem kreisförmigen konventionellen Lautsprecher, so dass ein vergleichbarer Schalldruck (d.h. Lautstärke) mit einer geringeren Auslenkung des bewegbaren Elementes erzeugbar ist. Geringere Auslenkungen wiederum ermögli- chen die Verwendung einer (oder mehrerer) kürzerer Spulen. In particular, when using a flat movable element, a coil which is conventional in comparison with coils (measured in the direction of movement of the movable element) can be used. This is possible because a larger amount of air can be moved across the larger effective area of the planar movable member than with a circular conventional loudspeaker, so that a comparable sound pressure (i.e., volume) can be generated with less displacement of the movable member. Lower deflections, in turn, allow the use of one (or more) shorter coils.
Es ist zudem denkbar, dass die Spule per Induktion betrieben wird. Beispielsweise kann hierfür eine elektrische Leitung im Bereich der Spule angeordnet werden, etwa an einer Wand, wenn der akustische Wandler an einer Wand befestigt ist. It is also conceivable that the coil is operated by induction. For example, for this purpose, an electrical line can be arranged in the region of the coil, for example on a wall, when the acoustic transducer is attached to a wall.
Das bewegbare Element ist darüber hinaus insbesondere so beschaffen und angeordnet, dass es vorwiegend oder ausschließlich parallele Schallwellen anregt. Insbesondere werden ebene Schallwellen erzeugt, die etwa im Vergleich zu den mit herkömmlichen Punktlautsprechern (z.B. Konuslautsprecher) angeregten Wellen ein verzerrungsfreieres Klangbild liefern können. Insbesondere wird die vorwiegende Anregung von ebenen Schallwellen durch die biegesteife Ausführung des bewegbaren Elementes sowie dessen (möglichst freie) Bewegbarkeit (d.h. insbesondere durch seine Lagerung, die z.B. auf
eine Verbindung des Randes des bewegbaren Elementes mit einem Rahmen verzichtet (s.u.)). In particular, the movable element is moreover arranged and arranged such that it predominantly or exclusively excites parallel sound waves. In particular, flat sound waves are generated, which can provide a distortion-free sound image, for example, compared to the waves excited by conventional point loudspeakers (eg cone speakers). In particular, the predominant excitation of plane sound waves by the rigid design of the movable element and its (as free) mobility (ie in particular by its storage, the example on a connection of the edge of the movable element with a frame omitted (see below)).
Zudem nimmt die Wellenamplitude (d.h. die Lautstärke) ebener Schallwellen weniger stark ab als Schallwellen, die von einem Punktstrahler erzeugt werden. In addition, the wave amplitude (i.e., the volume) of planar sound waves decreases less than sound waves generated by a spotlight.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das bewegbare Element so gelagert, dass das gesamte bewegbare Element entlang einer Anregungsrichtung bewegbar ist und somit über die Umsetzmittel oder durch Schalleinwirkung in eine kolben- artige Bewegung versetzbar ist. According to a further embodiment of the invention, the movable element is mounted so that the entire movable element is movable along an excitation direction and thus can be displaced into a piston-like movement via the conversion means or by sound action.
Beispielsweise ist das bewegbare Element flächig ausgebildet und so gelagert, dass das gesamte bewegbare Element, einschließlich seines gesamten Randbereiches, in einer Richtung senkrecht zu seiner Haupterstreckungsebene bewegbar und somit über die Umsetzmittel oder durch Schalleinwirkung in eine kolbenartige Bewegung senkrecht zur Haupterstreckungsebene versetzbar ist. Der Rand des bewegbaren Elementes, d.h. die äußere Kontur der sich entlang der Haupterstreckungsebene erstreckenden Seiten des bewegbaren Elementes, ist senkrecht zur Haupterstreckungsebene ebenfalls bewegbar und nicht z.B. an einer Halterungseinrichtung des Wandlers festgelegt. Beispielsweise besteht keinerlei Verbindung des Randbereiches des bewegbaren Elementes zu einer Halterungseinrichtung oder einem sonstigen Element des Wandlers und der Wandler ist zudem so zu montieren, dass der Randbereich frei bewegbar ist. For example, the movable element is formed flat and stored so that the entire movable element, including its entire edge region, in a direction perpendicular to its main extension plane movable and thus via the Umsetzmittel or by sound action in a piston-like movement perpendicular to the main extension plane is displaceable. The edge of the movable element, i. the outer contour of the sides of the movable element extending along the main plane of extension is also movable perpendicular to the main plane of extension and not e.g. fixed to a mounting device of the transducer. For example, there is no connection of the edge region of the movable element to a mounting device or any other element of the transducer and the transducer is also to be mounted so that the edge region is freely movable.
Es wird somit auf eine Lagerung des (flächigen) bewegbaren Elementes entlang des Seitenrandes (d.h. auf eine Sicke) verzichtet, so dass zwischen dem Rand des bewegbaren Elementes und einem des bewegbare Element umlaufenden Rahmen keine Verbindung über Befestigungsmittel besteht. Thus, storage of the (planar) movable element along the side edge (i.e., a bead) is dispensed with, so that there is no connection via fastening means between the edge of the movable element and a frame surrounding the movable element.
Es ist jedoch möglich, dass im Randbereich des bewegbaren Elementes eine Vorrich- tung vorgesehen ist, die einen Spalt zwischen dem bewegbaren Element und einer Halterungseinrichtung (z.B. in Form eines Rahmens) des akustischen Wandlers verschließt, die jedoch eine Bewegung des Randbereiches des bewegbaren Elementes senkrecht zu dessen Haupterstreckungsebene nicht behindert. Beispielsweise ist zwischen dem Rand des bewegbaren Elementes und einem das bewegbare Element zumindest abschnittsweise umlaufenden Rahmen ein Schallabsorptionsmittel zur Vermeidung eines akustischen Kurzschlusses angeordnet, das an dem
bewegbaren Element und/oder dem Rahmen jedoch lediglich anliegt und nicht über Befestigungsmittel mit dem bewegbaren Element und dem Rahmen verbunden ist. In einer Variante weist das Schallabsorptionsmittel mindestens einen porösen Absorber und/oder mindestens einen geschlossen porigen Vliesstoff auf. Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausgestaltung, wonach der Seitenrand des bewegbaren Elementes nicht am Rahmen gelagert ist, sondern nur über einen Membranantrieb, auch unabhängig von der flachen Ausführung der Spule der Umsetzmittel realisiert werden kann, z.B. auch mit einem herkömmlichen Lautsprecherantrieb. Ein Rahmen oder ein sonstiger Bestandteil des akustischen Wandlers des bewegbaren Elementes kann zudem Befestigungsstrukturen zum Befestigen des bewegbaren Elementes an einer Wand aufweisen. Über eine Wandbefestigung kann insbesondere rückwärtiger Schall abgeleitet werden, wobei die Wand selber durch den Schall kaum erregbar ist und somit Störungen durch die Schallableitung möglichst vermieden werden. However, it is possible for a device to be provided in the edge region of the movable element which closes a gap between the movable element and a mounting device (eg in the form of a frame) of the acoustic transducer but which perpendicularly moves the edge region of the movable element not obstructed to its main extension plane. For example, a sound absorption means for avoiding an acoustic short circuit is arranged between the edge of the movable element and the movable element at least partially surrounding the frame movable element and / or the frame but only rests and is not connected via fastening means to the movable member and the frame. In one variant, the sound absorption medium comprises at least one porous absorber and / or at least one closed-pore nonwoven fabric. It should be noted that the configuration according to which the side edge of the movable element is not mounted on the frame, but can only be realized by a membrane drive, and independently of the flat design of the coil of the conversion means, for example, with a conventional loudspeaker drive. A frame or other component of the acoustic transducer of the movable element may also have attachment structures for securing the movable element to a wall. In particular rearward sound can be dissipated by means of a wall attachment, wherein the wall itself is hardly excitable by the sound and thus disturbances due to the sound dissipation are as far as possible avoided.
Die Formulierung, wonach das Schallabsorptionsmittel an dem „bewegbaren Element" anliegt, umfasst auch die Möglichkeit, dass die Schallabsorptionsmittel mittelbar an dem bewegbare Element anliegen, d.h. das bewegbare Element mit weiteren Strukturen verbunden ist, an denen das Schallabsorptionsmittel anliegt. The formulation according to which the sound absorbing means abuts on the "movable element" also includes the possibility that the sound absorbing means abut indirectly on the movable element, i.e. the movable element is connected to further structures against which the sound absorbing means abuts.
Des Weiteren kann das bewegbare Element so gelagert sein, dass nach Auslenken des bewegbaren Elementes nur eine vernachlässigbare Rückstellkraft auftritt. Dadurch wird z.B. ein Nachschwingen des bewegbaren Elementes, das z.B. bei einer Membran eines konventionellen Lautsprechers auftritt und damit eine ungewollte Tonerzeugung, vermie- den. Furthermore, the movable element can be mounted so that after deflection of the movable element only a negligible restoring force occurs. This will e.g. a ringing of the movable element, e.g. occurs in a membrane of a conventional speaker and thus unwanted sound generation, avoided.
Die Lagerung des bewegbaren Elementes ist insbesondere so ausgebildet, dass zur Schallerzeugung bzw. Schallaufnahme zwar ein Bewegen senkrecht zur Haupterstre- ckungsebene möglich ist, einem Bewegen des bewegbaren Elementes in einer Richtung parallel zu seiner Haupterstreckungsebene jedoch entgegengewirkt wird. Beispiele für die Realisierung einer derartigen Lagerung werden weiter unten erläutert. The mounting of the movable element is in particular designed such that although a movement perpendicular to the main extension plane is possible for sound generation or sound recording, it is counteracted to move the movable element in a direction parallel to its main extension plane. Examples of the realization of such storage will be explained below.
Gemäß einer anderen Erfindungsvariante ist das bewegbare Element so gelagert, dass unterschiedliche Bereiche des bewegbaren Elementes in Phase, aber mit unterschiedli- eher Auslenkung bewegbar sind. Beispielsweise ist das bewegbare Element schwenkbar mit einer Halterungseinrichtung (z.B. in Form eines Rahmens) des akustischen Wandlers gekoppelt. Somit lässt sich das bewegbare Element zur Schallerzeugung um eine
Schwenkachse flügelartig hin und her bewegen. Dies kann insbesondere - bei Ausgestaltung des Wandlers als Lautsprecher - einen besonders räumlichen Klangeindruck hervorrufen. Beispielsweise ist das bewegbare Element in Draufsicht rechteckig ausgebildet, wobei eine der Seiten des Rechtecks scharnierartig mit der Halterungseinrichtung gekoppelt ist. Etwa ist ein (z.B. einstückiges) Scharnier vorgesehen, das sich zwischen dem bewegbaren Element und der Halterungseinrichtung zumindest über einen Teil der Länge der besagten Seite des bewegbaren Elements erstreckt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch diese Variante der Erfindung nicht auf die rechteckige Ausbildung des bewegbaren Elementes beschränkt ist, sondern das bewegbare Element kann auch hier eine im Prinzip beliebige Kontur aufweisen, beispielsweise kreisförmig oder oval, wobei ein Abschnitt der Kontur scharnierartig mit der Halterungseinrichtung gekoppelt ist. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist der akustische Wandler ein erstes (z.B. flächiges) bewegbares Element, das schwenkbar mit einer Halterungseinrichtung gekoppelt ist, sowie ein zweites bewegbares Element auf, das vollständig linear entlang einer Anregungsrichtung, d. h. kolbenartig, bewegbar gelagert ist. Beispielsweise sind die beiden bewegbaren Elemente so gelagert, dass sie sich in Ruheposition in einer ge- meinsamen Ebene erstrecken. In einer Variante sind die bewegbaren Elemente an einem gemeinsamen Rahmen gelagert. According to another variant of the invention, the movable element is mounted so that different areas of the movable element are movable in phase, but with different rather deflection. For example, the movable element is pivotally coupled to a support device (eg in the form of a frame) of the acoustic transducer. Thus, the movable element for generating sound can be a Swivel axis wing-like back and forth. This can in particular - in the embodiment of the transducer as a loudspeaker - cause a particularly spatial sound impression. For example, the movable element is rectangular in plan view, wherein one of the sides of the rectangle is hingedly coupled to the support means. For example, a hinge (eg, integral) is provided which extends between the movable member and the support means over at least a portion of the length of said side of the movable member. It should be noted, however, that this variant of the invention is not limited to the rectangular design of the movable element, but the movable member may also have a basically any contour, for example, circular or oval, with a portion of the contour hinged to the Holder device is coupled. In another embodiment of the invention, the acoustic transducer has a first (eg planar) movable element, which is pivotally coupled to a mounting device, and a second movable element, which is completely linear along an excitation direction, ie piston-like, movably mounted. For example, the two movable elements are mounted so that they extend in a rest position in a common plane. In a variant, the movable elements are mounted on a common frame.
Gemäß einer weiteren Variante sind zwei bewegbare Elemente vorgesehen, die jeweils schwenkbar mit einer Halterungseinrichtung verbunden sind, und die auf einander gege- nüberliegenden Seiten eines linear (kolbenartig) bewegbaren Elementes angeordnet sind. According to a further variant, two movable elements are provided, which are each pivotally connected to a mounting device, and which are arranged on mutually opposite sides of a linear (piston-like) movable element.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist eine Mehrzahl bewegbarer, insbesondere flächig ausgebildeter, Elemente vorgesehen, die unabhängig voneinander bewegbar gelagert sind. Beispielsweise ist jedes dieser bewegbaren Elemente so gelagert, dass es linear bewegbar ist. Denkbar ist jedoch auch eine Kombination mehrerer schwenkbar gelagerter bewegbarer Elemente mit einer Mehrzahl linear bewegbar gelagerter bewegbarer Elemente. Die durch die Umsetzmittel angeregte oder durch Schalleinwirkung ausgelöste Bewegung des bewegbaren Elementes erfolgt abhängig von der Lagerung des bewegbaren Elementes insbesondere in einer Vorwärts- sowie in einer entgegengesetzt zur Vorwärts-
richtung orientierten Rückwärtsrichtung, d.h. z.B. linear entlang einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bzw. bei schwenkbarer Lagerung des bewegbaren Elementes in einer Vorwärtsdrehrichtung und einer entgegengesetzten Rückwärtsdrehrichtung. Der akustische Wandler weist z.B. Ablenkmittel auf, die zumindest einen Teil der durch die Bewe- gung des bewegbaren Elementes in Rückwärtsrichtung oder Rückwärtsdrehrichtung erzeugten Schallwellen ablenken. According to another embodiment, a plurality of movable, in particular flat trained, elements are provided which are mounted independently movable. For example, each of these movable elements is mounted so that it is linearly movable. However, a combination of a plurality of pivotally mounted movable elements with a plurality of linearly movably mounted movable elements is also conceivable. The movement of the movable element excited by the conversion means or triggered by the action of sound is effected, in particular, in a forward direction and in a direction opposite to the forward direction, depending on the mounting of the movable element. Direction oriented reverse direction, ie, for example, linear along a forward and backward direction or with pivotable mounting of the movable member in a forward direction of rotation and an opposite reverse direction of rotation. The acoustic transducer has, for example, deflection means which deflect at least a part of the sound waves generated by the movement of the movable element in the backward or reverse direction.
Insbesondere entstehen durch Bewegen des bewegbaren Elementes erste Schallwellen, die sich - bezogen auf eine flächige Ausgestaltung des bewegbaren Elementes - entlang einer Vorwärtsausbreitungsrichtung senkrecht zu dem bewegbaren Element bzw. bei schwenkbarer Lagerung des bewegbaren Elementes näherungsweise senkrecht zu dem bewegbaren Element in Ruheposition ausbreiten. Zudem entstehen zweite Schallwellen, die sich entlang einer zur Vorwärtsausbreitungsrichtung entgegengesetzten Rückwärts- ausbreitungsrichtung fortpflanzen. Beispielsweise sind die Ablenkmittel so ausgebildet, dass sie zumindest einen Teil der zweiten Schallwellen in Richtung der ersten Schallwellen, d.h. in Vorwärtsausbreitungsrichtung, umlenken. In particular, by moving the movable element, first sound waves are generated, which propagate along a forward propagation direction perpendicular to the movable element or, in the case of pivotable mounting of the movable element, approximately perpendicular to the movable element in the rest position relative to a planar configuration of the movable element. In addition, second sound waves are generated, which propagate along a reverse propagation direction opposite to the forward propagation direction. For example, the deflection means are designed to cover at least part of the second sound waves in the direction of the first sound waves, i. in Forward propagation direction, divert.
Gemäß dieser Variante des Wandlers kann z.B. ein Lautsprecher geschaffen werden, der nach„hinten", d.h. in einer vom Hörer wegweisenden Richtung, abgestrahlten Schall zumindest teilweise nach vorne, d.h. auf den Hörer zu, umleitet. Durch diese zumindest teilweise Nutzung des nach hinten abgegeben Schalls kann sich z.B. ein verbesserter Wirkungsgrad des Lautsprechers ergeben. According to this variant of the converter, e.g. A loudspeaker can be created which redirects the sound radiated to the "back", ie in a direction away from the listener, at least partially towards the front, ie towards the listener.This at least partial utilization of the sound emitted to the rear can for example result in improved efficiency of the speaker.
In einer Ausgestaltung weisen die Ablenkmittel mindestens eine Öffnung in einem Rahmen und/oder einem Gehäuse des akustischen Wandlers auf. Insbesondere ist der akustische Wandler so ausgebildet, dass die sich in Rückwärtsausbreitungsrichtung fortpflanzenden Schallwellen so aus dem Rahmen und/oder dem Gehäuse austreten, dass sie sich im Wesentlichen phasenrichtig mit den in Vorwärtsausbreitungsrichtung angeregten Schallwellen überlagern. In one embodiment, the deflection means have at least one opening in a frame and / or a housing of the acoustic transducer. In particular, the acoustic transducer is designed such that the sound waves propagating in the rearward propagation direction emerge from the frame and / or the housing in such a way that they overlap substantially in the correct phase with the sound waves excited in the forward propagation direction.
Darüber hinaus kann der akustische Wandler auch Mittel zum drahtlosen Empfang des elektrischen Signals, das über die Umsetzmittel und das bewegbare Element in Schallwellen umgesetzt werden soll, aufweisen. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein akustischer Wandler zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen bereitgestellt, mit In addition, the acoustic transducer may also comprise means for wirelessly receiving the electrical signal to be converted to sound waves via the conversion means and the movable element. According to a second aspect of the invention, there is provided an acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves, comprising
- einem zum Erzeugen von Schallwellen oder durch Schallwellen bewegbaren Element; und
- Umsetzmitteln zum Umsetzen eines elektrischen Signals in eine Bewegung des bewegbaren Elementes und/oder zum Umsetzen einer Bewegung des bewegbaren Elementes in ein elektrisches Signal, wobei - An element for generating sound waves or by sound waves movable element; and - Conversion means for converting an electrical signal into a movement of the movable member and / or for converting a movement of the movable member into an electrical signal, wherein
- die Umsetzmittel so beschaffen sind und das bewegbare Element derart gelagert und starr ausgebildet ist, dass bei Bewegen des bewegbaren Elementes über die Umsetzmittel oder bei Einwirken von Schallwellen auf das bewegbare Element im Wesentlichen keine Biegeschwingungen des bewegbaren Elementes auftreten. - The conversion means are arranged and the movable member is mounted and rigidly formed such that upon movement of the movable member via the Umsetzmittel or upon the action of sound waves on the movable member substantially no bending vibrations of the movable member occur.
Mit anderen Worten wird vermieden, dass das bewegbare Element in sich schwingt, d.h. dass sich unterschiedliche Bereiche des bewegbaren Elementes relativ zueinander bewegen. Vielmehr wird das gesamte bewegbare Element geschlossen bewegt, d.h. es werden sämtliche Abschnitte des bewegbaren Elementes gleichzeitig und in Phase bewegt. Durch die phasengleiche Bewegung sämtlicher Abschnitte des bewegbaren Elementes kann ein akustischer Wandler (z.B. in Form eines Flächenlautsprechers) reali- siert werden, der ein besonders verzerrungsfreies Klangbild liefert. In other words, it is avoided that the movable element vibrates in itself, i. that different areas of the movable element move relative to each other. Rather, the entire movable element is moved closed, i. all sections of the movable element are moved simultaneously and in phase. The in-phase movement of all sections of the movable element makes it possible to realize an acoustic transducer (for example in the form of an area loudspeaker) which provides a particularly distortion-free sound image.
Gleichzeitig hat der akustische Wandler durch die Vermeidung von Biegeschwingungen einen besonders hohen Wirkungsgrad, d. h. dass z. B. ein größerer Teil der zur Bewegung des bewegbaren Elementes des Wandlers aufgewandten Energie zur Erzeugung von Schallwellen genutzt wird. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass ein Gegeneinanderbewegen unterschiedlicher Abschnitte des bewegbaren Elementes, d.h. „Partialschwingungen" des bewegbaren Elementes, vermieden wird, so dass eine große Luftmenge gleichphasig bewegt werden kann bzw. dass das bewegbare Element durch eine große Luftmenge bewegt werden kann. Zudem wird durch die Vermeidung von Bie- geschwingungen eine destruktive Interferenz von Schallwellen, die durch Partialschwingungen angeregt würden, vermieden wird. Die bei einer konventionellen Lautsprechermembran auftretenden Partialschwingungen verändern sich zudem mit der Frequenz, so dass die mit den Partialschwingungen verbundene teilweise destruktive Interferenz der erzeugten Schallwellen zu einer frequenzabhängigen Lautstärke eines von der Membran wiedergegebenen akustischen Signals führt. Auch dies kann mit dem erfindungsgemäßen Wandler vermieden werden. At the same time, the acoustic transducer has a particularly high efficiency by avoiding bending vibrations, d. H. that z. B. a greater part of the energy used to move the movable element of the transducer energy is used to generate sound waves. This is particularly due to the fact that a mutual movement of different portions of the movable element, i. "Partialschwingungen" of the movable element, is avoided, so that a large amount of air can be moved in phase or that the movable element can be moved by a large amount of air.Moreover, by avoiding bending vibrations destructive interference of sound waves through The partial oscillations occurring in a conventional loudspeaker diaphragm also change with frequency, so that the partially destructive interference of the sound waves produced with the partial oscillations leads to a frequency-dependent volume of an acoustic signal reproduced by the diaphragm be avoided with the transducer according to the invention.
Insbesondere ist unter einem„biegesteifen" (starren) bewegbaren Element ein bewegbares Element zu verstehen, das bei Anregung durch die Umsetzmittel oder bei Schallein- Wirkung von außen allenfalls zu vernachlässigende Biegeschwingungen ausführt, deren Amplitude so gering ist und/oder deren Frequenzen außerhalb des interessierenden Bereichs (insbesondere des hörbaren Bereichs von 15 - 20.000 Hz) liegen, so dass sie kei-
nen Einfluss auf die Schallwandlung haben. Insbesondere liegen die Eigenfrequenzen des bewegbaren Elementes au ßerhalb des hörbaren Bereichs. In particular, a "rigid" (rigid) movable element is a movable element to understand that when excited by the Umsetzmittel or in case of sound from the outside at best performs negligible bending vibrations whose amplitude is so low and / or their frequencies outside the interest Range (in particular the audible range of 15 - 20,000 Hz), so that they have an influence on the sound conversion. In particular, the natural frequencies of the movable element are outside the audible range.
In einem Beispiel weist das bewegbare Element ein Material auf oder ist aus einem sol- chen Material gebildet, das ein Elastizitätsmodul von mindestens 30 GPa, insbesondere von mindestens 60 oder insbesondere von mindestens 100 GPa, besitzt. Beispielsweise besitzt das Material ein Elastizitätsmodul von näherungsweise 130 GPa. Als Material für das bewegbare Element kommt zum Beispiel Glas, Kunststoff, Metall und/oder ein faserverstärktes Material in Frage. Weitere Beispiele werden weiter unten erläutert. In one example, the movable element comprises a material or is formed from such a material, which has a modulus of elasticity of at least 30 GPa, in particular of at least 60 or in particular of at least 100 GPa. For example, the material has a modulus of elasticity of approximately 130 GPa. As a material for the movable element is for example glass, plastic, metal and / or a fiber-reinforced material in question. Further examples will be explained below.
Insbesondere ist das bewegbare Element so angeordnet (z.B. gelagert) und derart biegesteif ausgebildet, dass Biegeschwingungen des bewegbaren Elementes vermieden werden, wenn es mit einer Frequenz von 5.000 Hz bewegt wird, d.h. wenn es zu Schwingungen dieser Frequenz angeregt wird oder Schallwellen dieser Frequenz auf das be- wegbare Element einwirken. Des Weiteren kann das bewegbare Element so ausgebildet sein, dass Biegeschwingungen über einen großen Teil oder auch über den gesamten hörbaren Frequenzbereich vermieden werden, beispielsweise über einen Frequenzbereich zwischen 100 und 15.000 Hz. Als Maß für die Biegesteifigkeit des bewegbaren Elementes wird insbesondere das Produkt aus Elastizitätsmodul E des Materials des bewegbaren Elementes und seinem Flächenträgheitsmoment I (bezogen auf eine Richtung senkrecht zur Haupterstreckungs- ebene des bewegbaren Elementes) verstanden. Beispielsweise besitzt das bewegbare Element eine Biegesteifigkeit (bezogen auf eine Richtung senkrecht zu seiner Haupt- erstreckungsebene) von mindestens 100 Nm2, insbesondere von mindestens 300 Nm2 oder von mindestens 500 Nm2. In particular, the movable element is arranged (eg stored) and formed so rigid that bending vibrations of the movable element are avoided when it is moved at a frequency of 5,000 Hz, that is, when it is excited to oscillations of this frequency or sound waves of this frequency on the movable element act. Furthermore, the movable element can be designed so that bending vibrations are avoided over a large part or over the entire audible frequency range, for example over a frequency range between 100 and 15,000 Hz. As a measure of the flexural rigidity of the movable element is in particular the product of modulus of elasticity E of the material of the movable element and its area moment of inertia I (relative to a direction perpendicular to the main extension plane of the movable element) understood. For example, the movable element has a flexural rigidity (with respect to a direction perpendicular to its main plane of extent) of at least 100 Nm 2 , in particular of at least 300 Nm 2 or of at least 500 Nm 2 .
Das bewegbare Element besitzt insbesondere eine raue oder poröse Oberfläche und weist beispielsweise ein elektrisch nicht leitendes Material, ein faserverstärktes Material, Karbon, einen Hartschaumstoff (z.B. Rohacell) und/oder ein Lignin auf. Beispielsweise ist das bewegbare Element in Form eines Schichtaufbaus realisiert, der etwa mindestens eine Lage aus Hartschaumstoff und mindestens eine Lage aus einem karbonfaserverstärkten Material umfasst. Es können jedoch auch mehr als jeweils zwei Lagen Hartschaumstoff und karbonfaserverstärktes Material vorgesehen sein, wobei die Lagen ins- besondere abwechselnd angeordnet sind.
Es ist auch möglich, dass das bewegbare Element mindestens einen erhöhten Bereich, insbesondere in Form einer Verstrebung, aufweist, der die Biegesteifigkeit des bewegbaren Elementes erhöhen. Beispielsweise verläuft der Bereich längs einer (insbesondere geraden) Linie. Der erhöhte Bereich kann einstückig mit dem bewegbaren Element (z.B. durch Prägen und/oder Biegeumformen) ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass er durch Materialstrukturen (z.B. aus Carbon, Balsaholz, Metall, etc.), die mit dem bewegbaren Element (insbesondere stoffschlüssig, z.B. durch Verkleben) verbunden werden. Es kann darüber hinaus auch vorgesehen sein, dass das bewegbare Element eine Krümmung aufweist, die seine Biegesteifigkeit erhöht. Hierbei ist denkbar, dass das bewegbare Element entlang mindestens einer geraden Linie abgebogen ist, d.h. mindestens eine Krümmungslinie aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass das gesamte bewegbare Element gekrümmt ist, d.h. als Segment einer Kugeloberfläche gebildet ist. In particular, the movable element has a rough or porous surface and comprises, for example, an electrically non-conductive material, a fiber-reinforced material, carbon, a rigid foam (eg Rohacell) and / or a lignin. By way of example, the movable element is realized in the form of a layer structure comprising at least one layer of rigid foam and at least one layer of a carbon fiber reinforced material. However, it is also possible to provide more than two layers of rigid foam and carbon fiber-reinforced material, the layers being arranged alternately in particular. It is also possible that the movable element has at least one raised area, in particular in the form of a strut, which increase the flexural rigidity of the movable element. For example, the area runs along a (in particular straight) line. The raised area can be formed integrally with the movable element (eg by embossing and / or bending forming). However, it is also conceivable that by material structures (eg made of carbon, balsa wood, metal, etc.), which are connected to the movable element (in particular cohesively, for example by gluing). In addition, it can also be provided that the movable element has a curvature, which increases its flexural rigidity. It is conceivable here that the movable element is bent along at least one straight line, ie has at least one curvature line. However, it is also possible that the entire movable element is curved, that is formed as a segment of a spherical surface.
Es wird darauf hingewiesen, dass der akustische Wandler des zweiten Erfindungsaspektes auch mit den weiter oben in Bezug auf den ersten Erfindungsaspekt beschriebenen Ausgestaltungen, insbesondere des bewegbaren Elementes und/oder seiner Lagerung und/oder der Umsetzmittel, kombiniert werden kann, ohne dass sich die Spule der Um- setzmittel unbedingt entlang einer zur Bewegungsrichtung parallelen Ebene erstrecken muss. It should be noted that the acoustic transducer of the second aspect of the invention can also be combined with the embodiments described above in relation to the first aspect of the invention, in particular the movable element and / or its mounting and / or the conversion means, without the coil the conversion agent must necessarily extend along a plane parallel to the direction of movement.
In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung einen akustischen Wandler, insbesondere wie zuvor beschrieben, mit In a third aspect, the invention relates to an acoustic transducer, in particular as described above, with
- einem zum Erzeugen von Schallwellen oder durch Schallwellen bewegbaren Element;- An element for generating sound waves or by sound waves movable element;
- Umsetzmitteln eines elektrischen Signals in eine Bewegung des bewegbaren Elementes und/oder zum Umsetzen einer Bewegung des bewegbaren Elementes in ein elektrisches Signal; und - Conversion means of an electrical signal in a movement of the movable member and / or for converting a movement of the movable member into an electrical signal; and
- Mittel zum Lagern des bewegbaren Elementes, über die es an einer Halterungsein- richtung des akustischen Wandlers bewegbar gelagert ist, wobei - means for supporting the movable element, via which it is movably mounted on a holder device of the acoustic transducer, wherein
- das bewegbare Element über die Mittel zum Lagern schwenkbar mit der Halterungseinrichtung gekoppelt ist oder die Mittel zum Lagern des bewegbaren Elementes beabstandet zu einem äu ßeren Umfang des bewegbaren Elementes angeordnet sind, so dass das gesamte bewegbare Element linear bewegbar ist. - The movable element is pivotally coupled via the means for supporting with the support means or the means for supporting the movable member spaced apart to an outer periphery of the movable member are arranged, so that the entire movable member is linearly movable.
Das bewegbare Element demnach um eine Schwenkachse schwenkbar (drehbar) mit der Halterungseinrichtung gekoppelt, so dass das gesamte bewegbare Element um die
Schwenkachse verschwenkt werden kann. Die Schwenkachse verläuft insbesondere entlang eines Abschnitts eines äußeren Umfanges des bewegbaren Elementes. Insbesondere ist das bewegbare Element hinreichend starr ausgebildet, so dass bei einer Schwenkbewegung oder einer linearen Bewegung des bewegbaren Elementes dieses im Wesentlichen keine Biegeschwingungen ausführt. Accordingly, the movable element is pivotally (rotatably) coupled to the support device about a pivot axis, so that the entire movable element about the Swivel axis can be pivoted. The pivot axis extends in particular along a portion of an outer circumference of the movable element. In particular, the movable element is designed to be sufficiently rigid, so that during a pivoting movement or a linear movement of the movable element, this essentially performs no bending oscillations.
Insbesondere ist das bewegbare Element flächig ausgebildet und die Mittel zum Lagern des bewegbaren Elementes sind z.B. in Form eines Scharniers ausgebildet, das eine (schmale) Seite des bewegbaren Elementes mit der Halterungseinrichtung des Wandlers schwenkbar koppelt. In particular, the movable element is formed flat and the means for supporting the movable element are e.g. formed in the form of a hinge which pivotally couples a (narrow) side of the movable member to the support means of the transducer.
Gemäß einer anderen Variante sind die Mittel zum Lagern beabstandet zu einer äußeren Kontur (Rand) des (flächig ausgestalteten) bewegbaren Elementes angeordnet. Dies insbesondere so, dass der gesamte Rand oder zumindest ein Abschnitt des Randes des bewegbaren Elementes in Schallerzeugungsrichtung (d.h. senkrecht zur Haupterstre- ckungsebene des flächigen bewegbaren Elementes) bewegbar ist. According to another variant, the means for storing are arranged at a distance from an outer contour (edge) of the (areally configured) movable element. This is in particular such that the entire edge or at least a portion of the edge of the movable element is movable in the sound generation direction (i.e., perpendicular to the main extension plane of the planar movable element).
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Variante umfassen die Mittel zum Lagern des bewegbaren Elementes eine Vorrichtung zum Ausüben einer Magnetkraft, über die das bewegbare Element an der Halterungseinrichtung gelagert ist. Die Halterungseinrichtung ist z. B. ein Rahmen, der das bewegbare Element mit einem Abschnitt umgibt und insbesondere beabstandet zu dem bewegbaren Element verläuft, wobei ein anderer, z.B. stegartiger Abschnitt des Rahmens zur Lagerung des bewegbaren Elementes dient. Beispielsweise sind auch andere Bestandteile des akustischen Wandlers an diesem Rah- men (bzw. an mit dem Rahmen verbundenen Strukturen) angeordnet, z. B. eine Vorrichtung (etwa ein Permanentmagnet) zum Erzeugen eines Magnetfeldes, die zu den Umsetzmitteln gehört. Zudem kann die Halterungseinrichtung auch Strukturen aufweisen, über die der Wandler befestigt, z.B. an einer Wand aufgehängt, werden kann. Die Mittel zum Lagern des bewegbaren Elementes durch Magnetkraft umfassen z. B. ein erstes magnetisches Element, das an einer der Halterungseinrichtung zugewandten Seite des bewegbaren Elementes angeordnet ist, sowie zumindest ein zweites (z.B. an der Halterungseinrichtung befestigtes) magnetisches Element, das mit dem ersten magnetischen Element zusammenwirkt und somit die Lagerung des bewegbaren Elementes be- wirkt. Insbesondere sind die magnetischen Elemente so ausgebildet und angeordnet, dass eine Bewegung des bewegbaren Elementes quer zu dessen Haupterstreckungs-
ebene möglich ist, einem Bewegen in einer Richtung entlang der Haupterstreckungsrich- tung jedoch entgegengewirkt wird. According to a further variant of the invention, the means for supporting the movable element comprise a device for exerting a magnetic force, via which the movable element is mounted on the mounting device. The mounting device is z. Example, a frame which surrounds the movable element with a portion and in particular spaced from the movable element, wherein another, for example web-like portion of the frame is used for mounting of the movable element. By way of example, other components of the acoustic transducer are also arranged on this frame (or on structures connected to the frame), e.g. B. a device (such as a permanent magnet) for generating a magnetic field that belongs to the conversion means. In addition, the mounting device may also have structures over which the transducer attached, eg suspended on a wall can be. The means for supporting the movable member by magnetic force include, for. Example, a first magnetic element which is arranged on one of the support means facing side of the movable element, and at least a second (eg attached to the support means) magnetic element which cooperates with the first magnetic element and thus the storage of the movable element Be acts. In particular, the magnetic elements are designed and arranged such that a movement of the movable element transversely to its main extension plane is possible, however, a movement in one direction along the main extension direction is counteracted.
Wie oben bereits beschrieben, umfassen die Umsetzmittel mindestens eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes und mindestens eine mit dem bewegbaren Element verbundene und mit der Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes zusammenwirkende Spule. In einer anderen Ausführungsform der zweiten Erfindungsvariante sind die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes und die Spule gleichzeitig Teil der Mittel zum Lagern des bewegbaren Elementes, so dass das bewegbare Element über das Magnetfeld gelagert ist, das durch die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes und die Spule erzeugt wird. Beispiele für diese Ausgestaltung wurden für eine entlang einer Fläche orientierten Spule bereits weiter oben diskutiert. As already described above, the conversion means comprise at least one device for generating a magnetic field and at least one coil connected to the movable element and cooperating with the device for generating a magnetic field. In another embodiment of the second variant of the invention, the device for generating a magnetic field and the coil are simultaneously part of the means for supporting the movable element, so that the movable element is supported by the magnetic field generated by the device for generating a magnetic field and the coil becomes. Examples of this embodiment have already been discussed above for a coil oriented along a surface.
Beispielsweise sind neben der Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes und der Spule bzw. einer Mehrzahl von Vorrichtungen und entsprechend einer Mehrzahl von Spulen keine weiteren Elemente zur Lagerung des bewegbaren Elementes vorgesehen, d. h., das bewegbare Element ist ausschließlich über das Magnetfeld gelagert, das durch die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes und durch die Spule erzeugt wird. Beispielsweise ist die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes, z. B. ein Perma- nentmagnet, an der Halterungseinrichtung des akustischen Wandlers gelagert, insbesondere mit der Halterungseinrichtung verbunden. For example, in addition to the device for generating a magnetic field and the coil or a plurality of devices and corresponding to a plurality of coils, no further elements for supporting the movable element are provided, d. h., The movable member is supported solely by the magnetic field generated by the magnetic field generating device and by the coil. For example, the device for generating a magnetic field, for. B. a permanent magnet, mounted on the support means of the acoustic transducer, in particular connected to the support means.
Allerdings müssen die Mittel zum Lagern des bewegbaren Elementes nicht zwingend zur magnetischen Lagerung ausgebildet sein. Beispielsweise können die Mittel zum Lagern auch mechanische Strukturen zum Lagern des bewegbaren Elementes umfassen, z.B. einen Führungsmechanismus, der ein Bewegen des bewegbaren Elementes in Schallerzeugungsrichtung zulässt, einem Bewegen quer zur Schallerzeugungsrichtung jedoch entgegenwirkt. Es ist auch möglich, dass die magnetische und die mechanische Lagerung in Kombination verwendet werden. However, the means for supporting the movable element need not necessarily be designed for magnetic storage. For example, the means for storing may also include mechanical structures for supporting the movable element, e.g. a guide mechanism that allows movement of the movable member in the sound generation direction, however, counteracts a movement transversely to the sound generation direction. It is also possible that the magnetic and mechanical bearings are used in combination.
Die Erfindung umfasst auch einen Lautsprecher oder ein Mikrofon (bzw. eine Kombination aus beidem) mit einem akustischen Wandler gemäß der obigen Beschreibung. The invention also includes a loudspeaker or a microphone (or a combination of both) with an acoustic transducer as described above.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein bewegbares Element für einen akustischen Wandler, insbesondere wie oben beschrieben, zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen, das einen Schichtaufbau aufweist, der mindestens eine erste und eine zweite Lage aufweist, wobei die erste Lage biegesteifer als die zweite Lage ist und die
zweite Lage eine höheren (mechanischen) Dämpfungsfaktor als die erste Lage aufweist, d.h. mechanische Schwingungen durch die zweite Lage stärker gedämpft werden als durch die erste Lage. Beispielsweise weist die erste Lage ein faserverstärktes Material (insbesondere einem karbonfaserverstärkten Material) auf (oder ist aus einem solchen Material gebildet) und die zweite Lage einen Hartschaumstoff, insbesondere Rohacell. Insbesondere weist der Schichtaufbau mehrere abwechselnde erste und zweite Lagen, z.B. mehrere abwechselnde Lagen aus einem faserverstärkten Material und einem Hartschaumstoff, auf. Furthermore, the invention relates to a movable element for an acoustic transducer, in particular as described above, for generating and / or receiving sound waves having a layer structure having at least a first and a second layer, wherein the first layer is more rigid than the second Location is and the second layer has a higher (mechanical) damping factor than the first layer, ie mechanical vibrations are attenuated by the second layer more than by the first layer. For example, the first layer comprises a fiber-reinforced material (in particular a carbon fiber-reinforced material) (or is formed from such a material) and the second layer of a rigid foam, in particular Rohacell. In particular, the layer structure has a plurality of alternating first and second layers, for example a plurality of alternating layers of a fiber-reinforced material and a rigid foam.
In einem anderen Aspekt der Erfindung weist das bewegbare Element ein erstes Material auf, das nicht unbedingt als Lage ausgebildet sein muss, und ein zweites Material, das ebenfalls nicht zwingend als Lage ausgebildet ist. Das erste Material ist biegesteifer als das zweite Material, während das zweite Material eine höhere Dämpfungskonstante als das erste Material aufweist. In another aspect of the invention, the movable element comprises a first material, which need not necessarily be formed as a layer, and a second material, which is also not necessarily designed as a layer. The first material is more rigid than the second material, while the second material has a higher damping constant than the first material.
Es ist jedoch auch denkbar, dass das bewegbare Element des akustischen Wandlers keinen Schichtaufbau aufweist, sondern nur aus einer einzigen Lage besteht. Beispielsweise kann diese Lage einen festen Schaum, z.B. einen Carbonschaum und/oder einen Metallschaum (insbesondere einen Nickelschaum) aufweisen oder aus einem derartigen (oder einem sonstigen) festen Schaum bestehen. Diese Ausgestaltung des bewegbaren Elementes kommt insbesondere bei kleinen Abmessungen des bewegbaren Elementes in Frage, z.B. bei einem bewegbaren Element mit einer Fläche von bis zu 10 cm x 10 cm. Bewegbare Elemente, die flächig und mit derart kleinen Flächen ausgebildet sind, eignen sich insbesondere bei Verwendung des akustischen Wandlers in portablen Geräten wie z.B. einem Mobiltelefon oder einem MP3-Player. However, it is also conceivable that the movable element of the acoustic transducer has no layer structure, but only consists of a single layer. For example, this layer may be a solid foam, e.g. a carbon foam and / or a metal foam (in particular a nickel foam) or consist of such (or any other) solid foam. This embodiment of the movable element is particularly suitable for small dimensions of the movable element, e.g. with a movable element with an area of up to 10 cm x 10 cm. Movable elements that are planar and formed with such small areas are particularly suitable when using the acoustic transducer in portable devices such. a mobile phone or an MP3 player.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Bewegen eines bewegbaren Elementes eines akustischen Wandlers, mit einer Spule, die so gewickelt ist, dass sie sich im Wesentlichen flach erstreckt. Beispielsweise ist die Spule wie weiter oben bereits beschrieben ausgebildet; z.B. ist die Spule in einen Spulenhalter eingebettet oder angeordnet, wobei der Spulenhalter insbesondere ein faserverstärktes (z.B. karbonfaserverstärktes) Material aufweist. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines akustischen Wandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Furthermore, the invention relates to an arrangement for moving a movable element of an acoustic transducer, with a coil that is wound so that it extends substantially flat. For example, the coil is formed as already described above; For example, the coil is embedded or arranged in a coil holder, wherein the coil holder in particular has a fiber-reinforced (eg carbon fiber reinforced) material. The invention is explained in more detail below with reference to embodiments with reference to the figures. Show it: Fig. 1 is a plan view of an acoustic transducer according to a first embodiment of the invention;
Fig. 2 bis 5 Ansichten eines akustischen Wandlers gemäß Figur 1 ; FIGS. 2 to 5 are views of an acoustic transducer according to FIG. 1;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines akustischen Wandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 6 is a perspective view of an acoustic transducer according to a second embodiment of the invention;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines bewegbaren Elements eines akustischen Wandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 7 is a perspective view of a movable member of an acoustic transducer according to a third embodiment of the invention;
Fig. 8 einen Querschnitt eines bewegbaren Elements gemäß Figur 7 mit einem Fig. 8 shows a cross section of a movable element according to Figure 7 with a
Schichtaufbau gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 9 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung; Layer structure according to an embodiment of the invention; 9 shows schematically an embodiment of the arrangement according to the invention;
Fig. 10 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fig. 10 shows schematically a further embodiment of the invention
Anordnung; Fig. 1 1 A, 1 1 B weitere Ansichten der Anordnung aus Figur 10; Arrangement; Fig. 1 1 A, 1 1 B further views of the arrangement of Figure 10;
Fig. 12A, 12B eine erste Ausgestaltung von Befestigungselementen für eine Verbindung eines Spulenhalters mit Polschuhen einer erfindungsgemäßen Anordnung; Fig. 13A, 13B eine zweite Ausgestaltung der Befestigungselemente; 12A, 12B show a first embodiment of fastening elements for a connection of a bobbin holder with pole pieces of an arrangement according to the invention; FIGS. 13A, 13B show a second embodiment of the fastening elements;
Fig. 14 eine dritte Ausgestaltung der Befestigungselemente; 14 shows a third embodiment of the fastening elements;
Figuren 15A - 15E Varianten eines Schallabsorptionsmittels; FIGS. 15A-15E variants of a sound absorption medium;
Fig. 16 plattenförmige bewegbare Elemente mit Verstrebungen; und Fig. 16 plate-shaped movable elements with struts; and
Fig. 17 ein als Segment einer Kugeloberfläche gebildetes bewegbares Element. Figur 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen akustischen Wandler in Form eines Lautsprechers 1 . Der Lautsprecher 1 weist drei benachbart zueinander angeordnete bewegbare Elemente in Form bewegbar gelagerter, rechteckiger Platten 21 -23 auf. Die
Platten 21 -23 ersetzen jeweils eine Membran eines herkömmlichen Lautsprechers und werden in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal, das eine akustische Information trägt, bewegt. Durch das Bewegen der Platten 21 -23 werden Schallwellen angeregt, so dass die mittels des elektrischen Signals übertragene akustische Information hörbar wird. Fig. 17 is a formed as a segment of a spherical surface movable element. FIG. 1 shows schematically an inventive acoustic transducer in the form of a loudspeaker 1. The loudspeaker 1 has three movable elements arranged adjacent to one another in the form of movably mounted, rectangular plates 21-23. The Plates 21-23 each replace a diaphragm of a conventional loudspeaker and are moved in response to an electrical signal carrying acoustic information. By moving the plates 21-23 sound waves are excited so that the acoustic information transmitted by the electrical signal becomes audible.
Die Platten 21 -23 sind insbesondere derart biegesteif ausgebildet, dass sie keine Biegeschwingungen ausführen, wenn sie zur Schallerzeugung bewegt werden, um eine möglichst störungsfreie Wiedergabe des akustischen Signals zu erzielen. Zum Bewegen der Platten 21 bis 23 ist eine erfindungsgemäße Anordnung zum Bewegen 10 vorgesehen, die Umsetzmittel in Form einer Mehrzahl von Magnet-Spulen- Kombinationen 3 vorgesehen, die das an die Umsetzmittel übermittelte elektrischen Signal in eine Hin- und Herbewegung der Platten 21 bis 23 umsetzen. Die Magnet-Spulen- Kombinationen 3 sind an einer Rückseite der Platten 21 bis 23 angeordnet, die bei Be- trieb des Lautsprechers 1 dem Hörer abgewandt ist. The plates 21-23 are in particular so rigid that they do not perform bending vibrations when they are moved to generate sound in order to achieve a trouble-free reproduction of the acoustic signal as possible. For moving the plates 21 to 23, an arrangement 10 according to the invention is provided for moving 10, the conversion means in the form of a plurality of magnet coil combinations 3 is provided, which transmits the electrical signal transmitted to the conversion means in a reciprocating movement of the plates 21 to 23 implement. The magnet coil combinations 3 are arranged on a rear side of the plates 21 to 23, which faces away from the listener when the loudspeaker 1 is in operation.
Eine der Platten (Platte 22) ist mittig zwischen den beiden anderen Platten 21 , 23 angeordnet und so gelagert, dass sie sich vollständig, einschließlich ihres Randes, in einer Richtung senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsebene (entlang derer sich die bei Betrieb dem Hörer zugewandte Vorderseite und die dem Hörer abgewandte Rückseite der Platte 22 erstreckt) kolbenartig bewegt, wenn sie über die Magnet-Spulen-Kombinationen 3 angeregt wird. One of the plates (plate 22) is centered between the two other plates 21, 23 and supported so as to extend completely, including its edge, in a direction perpendicular to its main plane of extent (along which the front and back facing the listener in use) the remote from the listener rear of the plate 22 extends) piston-like manner when it is excited via the magnet coil combinations 3.
Die Spulen der Magnet-Spulen-Kombinationen 3 sind so gewickelt, dass sie sich jeweils entlang einer Haupterstreckungsebene erstrecken, die parallel zur der Richtung der erzeugten Bewegung der Platte 22 (d.h. senkrecht zur Platte 22) orientiert ist. The coils of the magnet-coil combinations 3 are wound so as to each extend along a main plane of extension which is oriented parallel to the direction of movement of the plate 22 produced (i.e., perpendicular to the plate 22).
Die beiden seitlichen Platten 21 , 23 sind hingegen jeweils über eine der mittleren Platte 22 zugewandten Seite 21 1 , 231 schwenkbar mit einer Halterungsvorrichtung (in Figur 1 nicht dargestellt) verbunden. Die jeweils übrigen drei schmalen, senkrecht zur Vorder- und Rückseite der Platten 21 , 23 verlaufenden Seiten der äußeren Platten 21 , 23 sind hingegen frei bewegbar, so dass die Platten 21 , 23 bei Anregung durch die Magnet- Spulen-Kombinationen 3 jeweils um eine zumindest näherungsweise entlang der der mittleren Platte 22 zugewandten Seite 21 1 , 231 verlaufenden Drehachse verschwenkt werden und jeweils eine flügelartige Schwenkbewegung um diese Drehachsen ausführen.
Die mittlere Platte 22 ist, um eine lineare, kolbenartige Hin- und Herbewegung der gesamten Platte 2 senkrecht zu ihrer Haupterstreckung zu ermöglichen, weder über ihren Randbereich noch mit einem sonstigen Bereich fest mit der Halterungseinrichtung des Lautsprechers verbunden. Die Lagerung der mittleren Platte 22 erfolgt über Mittel zum Lagern, die beabstandet zu dem Rand der Platte 22 positioniert sind. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 bilden die an der Platte 22 angeordneten Magnet-Spulen- Kombinationen 3 gleichzeitig auch Mittel zum Lagern der Platte, wobei die Platte 22 insbesondere ausschließlich über das von den an ihr angeordneten Magnet-Spulen- Kombinationen 3 erzeugte Magnetfeld gelagert wird. Diese Lagerung ermöglicht einer- seits die Bewegungsfreiheit der Platte 22 in einer Richtung senkrecht zu Ihrer Haupt- erstreckungsebene und wirkt gleichzeitig einem Verrutschen der Platte in einer Richtung parallel zu ihrer Haupterstreckungsebene entgegen. On the other hand, the two lateral plates 21, 23 are each pivotably connected to a holding device (not shown in FIG. 1) via a side 21 1, 231 facing the middle plate 22. The remaining three narrow, perpendicular to the front and back of the plates 21, 23 extending sides of the outer plates 21, 23, however, are freely movable, so that the plates 21, 23 at excitation by the magnet coil combinations 3 each one at least approximately along the central plate 22 facing side 21 1, 231 extending axis of rotation are pivoted and each perform a wing-like pivoting movement about these axes of rotation. The middle plate 22 is, in order to allow a linear, piston-like reciprocating movement of the entire plate 2 perpendicular to its main extension, not connected via its edge region or with another area fixed to the mounting device of the speaker. The storage of the middle plate 22 is via means for storage, which are positioned at a distance from the edge of the plate 22. According to the embodiment of Figure 1, arranged on the plate 22 magnetic coil combinations 3 at the same time also means for supporting the plate, the plate 22 is stored in particular exclusively on the magnetic field generated by the magnetic coil combinations 3 arranged on it , This support on the one hand allows the freedom of movement of the plate 22 in a direction perpendicular to its main plane of extent and at the same time counteracts slippage of the plate in a direction parallel to its main extension plane.
Die äu ßeren Platten 21 , 23 sind zwar in gewissen Maße ebenfalls über das Magnetfeld der jeweils in ihrem Bereich angeordneten Magnet-Spulen-Kombinationen 3 gelagert, allerdings sind sie zusätzlich über eine Schwenklagerung mit der Halterungseinrichtung verbunden, wie oben beschrieben. Although the externa ßeren plates 21, 23 are to a certain extent also supported by the magnetic field of each arranged in their area magnet coil combinations 3, but they are additionally connected via a pivot bearing with the support means, as described above.
Die mittlere Platte 22 ist insbesondere so ausgelegt und gelagert, dass sie zum Anregen hochfrequenterer Schallwellen als die beiden äu ßeren Platten 21 , 23 dient, d. h. die mittlere Platte 22 dient als Hochtöner des Lautsprechers 1 , während die äußeren Platten 21 , 23 Mittel- und Tieftöner des Lautsprechers realisieren. Die mittlere Platte 22 besitzt zudem eine geringe Fläche als die beiden äu ßeren, schwenkbar gelagerten Platten 21 , 23. In einer (nicht dargestellten) Variante sind auch die äu ßeren Platten so gelagert, dass sie wie die mittlere Platte eine kolbenartige Bewegung (und keine Schwenkbewegung) ausführen. Hierzu ist ist beispielsweise ausreichend, wenn im Bereich der äußeren Platten jeweils zwei Spulen angeordnet sind. Die Spulen sind insbesondere so hintereinander angeordnet, dass sie sich in einer gemeinsamen Ebene erstrecken. Diese Ebene verläuft parallel zu zwei einander gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Platte und etwa mittig in Bezug auf die beiden anderen Seiten der jeweiligen Platte. The middle plate 22 is particularly designed and stored so that it serves for exciting high-frequency sound waves as the two externa ßeren plates 21, 23, d. H. the middle plate 22 serves as a tweeter of the loudspeaker 1, while the outer plates 21, 23 realize middle and woofers of the loudspeaker. The middle plate 22 also has a small area than the two externa ßeren, pivotally mounted plates 21, 23. In a (not shown) variant, the externa ßeren plates are stored so that they like the middle plate a piston-like movement (and no Swivel movement). For this purpose, it is sufficient, for example, if in each case two coils are arranged in the region of the outer plates. The coils are in particular arranged one behind the other so that they extend in a common plane. This plane is parallel to two opposite sides of the respective plate and approximately centrally with respect to the other two sides of the respective plate.
Die Figuren 2 bis 5 zeigen weiteren Ansichten eines Lautsprechers 1 gemäß Figur 1 , wobei der Lautsprecher jeweils in perspektivischer Darstellung gezeigt ist. Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Lautsprecher der Figur 2. Figur 5 zeigt eine zur Veranschaulichung des Lautsprechers 1 teilweise transparente Darstellung. Der in den Fig. 2 bis 5
dargestellte Lautsprecher entspricht bis auf die Anzahl der Magnet-Spulen- Kombinationen dem Lautsprecher der Fig. 1 . FIGS. 2 to 5 show further views of a loudspeaker 1 according to FIG. 1, wherein the loudspeaker is shown in a perspective view in each case. FIG. 3 shows a section through the loudspeaker of FIG. 2. FIG. 5 shows a partially transparent representation for the purpose of illustrating the loudspeaker 1. The in Figs. 2 to 5 shown speaker corresponds to the number of magnet coil combinations, the speaker of FIG. 1st
Gemäß z.B. Fig. 3 weist der Lautsprecher 1 eine Halterungseinrichtung auf, die einen Rahmen 4 umfasst, der die Platten 21 -23 umgibt. Der Rahmen 4 ist mit einem Abstand zu den dem Rahmen 4 zugewandten Seiten der Platten 21 -23 angeordnet, so dass diese Seiten der Platten nicht an dem Rahmen 4 festgelegt, sondern frei beweglich gelagert sind. Zwischen den dem Rahmen 4 zugewandten Seiten der Platten 21 -23 und einem den Platten 21 -23 zugewandten inneren Umfang des Rahmens 4 besteht somit ein (z.B. luftgefüllter) Spalt, der sich insbesondere entlang des gesamten inneren Umfangs des Rahmens erstreckt. According to e.g. 3, the loudspeaker 1 has a support device comprising a frame 4 surrounding the plates 21-23. The frame 4 is arranged at a distance from the frame 4 facing sides of the plates 21-23, so that these sides of the plates are not fixed to the frame 4, but are mounted freely movable. Between the frame 4 facing sides of the plates 21-23 and an inner periphery of the frame 4 facing the plates 21-23 there is thus a gap (e.g., air-filled) extending, in particular, along the entire inner circumference of the frame.
Die Lagerung der Platten 21 -23 erfolgt, wie oben bereits erläutert, über die scharnierartige Verbindung der äu ßeren Platten 21 -23 mit der Halterungseinrichtung (z.B. mit einem mit dem Rahmen 4 verbundenen Steg), über das Magnetfeld der Magnet-Spulen- Kombinationen 3 zum Anregen einer Bewegung der Platten 21 -23 und/oder über eine Verbindung der Spulen der Magnet-Spulen-Kombinationen 3 mit der jeweiligen Platte. Eine vergrößerte Darstellung einer der Spulen-Magnet-Kombinationen 3, deren Bestandteil die Permanentmagnete 61 , 62 sind, zeigt die Figur 4. The storage of the plates 21 -23 is carried out, as already explained above, via the hinge-like connection of the externa ßeren plates 21 -23 with the support means (eg, connected to the frame 4 web), on the magnetic field of the magnet coil combinations. 3 for exciting a movement of the plates 21-23 and / or via a connection of the coils of the magnet-coil combinations 3 with the respective plate. An enlarged view of one of the coil-magnet combinations 3, of which the permanent magnets 61, 62 are part, is shown in FIG. 4.
Die Magnet-Spulen-Kombinationen 3 umfassen jeweils eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes in Form eines ersten und zweiten längserstreckten Permanentmagneten 61 , 62, die parallel zu der Platte 21 verlaufen. Die Permanentmagnete 61 , 62 weisen jeweils eine ersten und einen zweiten Polschuh 61 1 , 612 bzw. 621 , 622 zum Vertei- len des von den Magneten erzeugten Magnetfeldes auf, wobei die ersten Polschuhe 61 1 , 621 jeweils an einer Seite des zugehörigen Permanentmagneten angeordnet sind, die der Platte 21 zugewandt ist. Die zweiten Polschuhe 612, 622 sind an den der Platten 21 abgewandten Seiten der Magnete 61 , 62 angeordnet. Die Permanentmagnete 61 , 62 sind so beschaffen, dass sich ihre jeweiligen Pole 613, 614 bzw. 623, 624 entlang ihrer Längsachse und über deren komplette Länge erstrecken, d.h. es ist jeweils ein Pol 613, 623 der Platte 21 zugewandt, während der andere Pol 614, 624 der Platte 21 abgewandt sind. Die Spulen 7 der Magnet-Spulen-Kombinationen 3 sind jeweils in einem Spalt 51 zwischen den Permanentmagneten 61 , 62 und den Polschuhen so angeordnet, dass ein erster Abschnitt 71 der Spule 7 (der, wie gezeigt, durchaus Abschnitte mehrerer Wiek-
lungen der Spule umfassen kann) im Bereich der oberen (d.h. der Platte 21 zugewandten) Polschuhe 61 1 , 621 und/oder der Pole 613, 623 verläuft, während sich ein zweiter Abschnitt 72 im Bereich der unteren (d.h. der Platte 21 abgewandten) Polschuhe 612, 622 und/oder Pole 614, 624 erstreckt. The magnet-coil combinations 3 each comprise a device for generating a magnetic field in the form of first and second longitudinally extended permanent magnets 61, 62, which run parallel to the plate 21. The permanent magnets 61, 62 each have a first and a second pole piece 61 1, 612 and 621, 622 for distributing the magnetic field generated by the magnets, wherein the first pole pieces 61 1, 621 each arranged on one side of the associated permanent magnet are, which faces the plate 21. The second pole pieces 612, 622 are arranged on the sides of the magnets 61, 62 facing away from the plates 21. The permanent magnets 61, 62 are arranged such that their respective poles 613, 614 or 623, 624 extend along their longitudinal axis and over their entire length, ie one pole 613, 623 in each case faces the plate 21, while the other pole 614, 624 of the plate 21 are turned away. The coils 7 of the magnet coil combinations 3 are each arranged in a gap 51 between the permanent magnets 61, 62 and the pole shoes so that a first section 71 of the coil 7 (which, as shown, quite sections of several Wiek- the pole (61) facing in the region of the upper (ie the plate 21 facing) and the poles 613, 623 extends, while a second portion 72 in the region of the lower (ie the plate 21 facing away) pole pieces 612, 622 and / or poles 614, 624.
Die Permanentmagnete 61 , 62 sind des Weiteren so angeordnet, dass die sich quer zur Längrichtung der Magnete 61 , 62 gegenüberliegenden Pole (d.h. die oberen bzw. die unteren Pole) jeweils eine entgegengesetzte Polung aufweisen, z.B. ist der obere Pol 613 des ersten Magneten 61 der Nordpol, während der obere Pol 623 des zweiten Mag- neten der Südpol ist (oder umgekehrt). Entsprechend sind auch die unteren Pole 614, 624 entgegengesetzt zueinander gepolt. Da der Strom durch den ersten Abschnitt 71 der Spule 7 entgegengesetzt zu dem Strom in dem zweiten Abschnitt gerichtet ist, erfährt die Spule 7 bei Stromfluss durch die Spule eine Kraft senkrecht zu dem durch die Magnete 61 , 62 erzeugten Magnetfeld und damit eine Bewegung in einer Richtung senkrecht zu der Platte 21 . The permanent magnets 61, 62 are further arranged such that the poles (i.e., the upper and lower poles) opposite each other transversely to the longitudinal direction of the magnets 61, 62 each have an opposite polarity, e.g. The upper pole 613 of the first magnet 61 is the north pole, while the upper pole 623 of the second magnet is the south pole (or vice versa). Accordingly, the lower poles 614, 624 are polar oppositely to each other. Since the current through the first portion 71 of the coil 7 is directed opposite to the current in the second portion, the coil 7 undergoes a current perpendicular to the magnetic field generated by the magnets 61, 62 and thus a movement in a current flow through the coil Direction perpendicular to the plate 21st
Die Magnete 61 , 62 und die Polschuhe sind zudem parallel zueinander angeordnet, dass sich die oberen und unteren Pole und Polschuhe jeweils entlang einer Richtung quer zur Haupterstreckungsebene der Spule gegenüberliegen und im Bereich des ersten und zweiten Abschnitts 71 , 72 der Spule 7 ein zumindest näherungsweise homogenes Magnetfeld entsteht. Dieses Magnetfeld verläuft zumindest näherungsweise parallel zu der Platte 21 . The magnets 61, 62 and the pole shoes are also arranged parallel to one another, that the upper and lower poles and pole shoes each opposite to a direction transverse to the main extension plane of the coil and in the region of the first and second portions 71, 72 of the coil 7 at least approximately homogeneous magnetic field is created. This magnetic field extends at least approximately parallel to the plate 21.
Die Spule 7 befindet sich in einer Aussparung 81 eines T-förmig ausgebildeten Spulen- halters 8, d.h. der Spulenhalter 8 weist ein erstes Teilstück 82, in dem sich die Aussparung 81 befindet, sowie ein zweites Teilstück 83, das senkrecht zu dem ersten Teilstück 82 und näherungsweise parallel zu der bewegbaren Platte 21 verläuft, auf. The coil 7 is located in a recess 81 of a T-shaped coil holder 8, i. the coil holder 8 has a first portion 82 in which the recess 81 is located, and a second portion 83 which is perpendicular to the first portion 82 and approximately parallel to the movable plate 21 on.
Der Spulenhalter 8 ist über sein zweites Teilstück 83 mit der Platte 21 verbunden, wobei diese Verbindung beispielsweise über einen Klebstoff hergestellt wird. Die bei Stromfluss durch die Spule 7 erzeugte Bewegung der Spule 7 wird über die Verbindung des Spulenhalters 8 mit der Platte 21 an diese weitergegeben wird, so dass die Platte 21 relativ zu einer Halterungseinrichtung, mit der die Magnete 61 , 62 verbunden sind, in eine Schwenkbewegung versetzt wird. Diese Schwenkbewegung erzeugt, wie erwähnt, Schallwellen, wodurch die akustische Information des die Spule 7 durchfließenden elektrischen Signals hörbar wird. In analoger Weise versetzen die im Bereich der beiden an-
deren Platten 22, 23 angeordneten Magnet-Spulen-Kombinationen die Platten 22, 23 in Bewegung. The bobbin holder 8 is connected via its second portion 83 with the plate 21, wherein this compound is produced for example via an adhesive. The movement of the coil 7 produced by current flowing through the coil 7 is passed through the connection of the coil holder 8 with the plate 21 thereto, so that the plate 21 relative to a holding device, with which the magnets 61, 62 are connected, in a Pivoting movement is offset. This pivotal movement, as mentioned, generates sound waves, whereby the acoustic information of the electric signal flowing through the coil 7 becomes audible. In an analogous way, those in the range of the two their plates 22, 23 arranged magnetic coil combinations, the plates 22, 23 in motion.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von bewegbaren Platten und/oder Magnet-Spulen-Kombinationen festgelegt ist. So kann zur Wiedergabe (oder auch Aufnahme) von akustischen Informationen beispielsweise auch nur eine bewegbare Platte verwendet werden, die beispielsweise nicht über ihren Rand, sondern nur über die Magnet-Spulen-Kombinationen gelagert ist. Des Weiteren ist z. B. auch denkbar, dass eine einzelne Platte für den Lautsprecher verwendet wird, die an einer ihrer schmalen Seiten schwenkbar mit einer Halterungsvorrichtung gekoppelt ist, um ein flügelartiges Bewegen der Platte zu ermöglichen. Ein derartiges Beispiel ist in Figur 6 gezeigt. Hier umfasst ein erfindungsgemäßer Lautsprecher 1 eine im Wesentlichen rechteckig ausgestaltete Platte 21 . Die Platte 21 ist an einer ihrer längeren Seiten 21 1 scharnierartig mit einer Halterungsvorrichtung gekoppelt, so dass die Platte 21 zu Schwingungen um eine näherungsweise parallel zu der Seite 21 1 verlaufende Drehachse angeregt werden kann. Die Anregung der Platte 21 erfolgt wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel über in Figur 6 nicht dargestellte Magnet- Spulen-Kombinationen. It is understood that the invention is not limited to a certain number of movable plates and / or magnet-coil combinations. Thus, for the reproduction (or recording) of acoustic information, for example, only a movable plate can be used, which is not stored for example over its edge, but only on the magnet coil combinations. Furthermore, z. B. also conceivable that a single plate is used for the speaker, which is pivotally coupled at one of its narrow sides with a mounting device to allow a wing-like movement of the plate. Such an example is shown in FIG. Here, a loudspeaker 1 according to the invention comprises a substantially rectangular plate 21. The plate 21 is hingedly coupled at one of its longer sides 21 1 to a mounting device so that the plate 21 can be excited to oscillate about an axis of rotation approximately parallel to the side 21 1. The excitation of the plate 21 is carried out as in the embodiment described above on not shown in Figure 6 magnetic coil combinations.
Figur 7 zeigt schematisch ein bewegbares Element eines erfindungsgemäßen akustischen Wandlers in Form einer rechteckigen Platte 21 . An der Platte sind zwei Spulen 7 angeordnet, die sich jeweils in einem Spulenhalter 8 befinden, wie weiter oben z.B. mit Bezug auf Fig. 4 bereits beschrieben wurde. Die Spulenhalter 8 sind parallel zu einem Paar einander gegenüberliegender Seiten der Platte 21 und mit einem Abstand zu den Seiten der Platte 21 (z.B. mittig in Bezug auf zumindest eine der Seiten der Platte 21 ) angeordnet, wobei jeweils das erste Teilstück 82 der Spulenhalter 8 senkrecht zu der Haupterstreckungsebene der Platte 21 ausgerichtet ist. Das zweite Teilstück 83 der Spulenhalter 8, das senkrecht zu dem ersten, näherungsweise rechteckigen Teilstück 82 verläuft, ist jeweils parallel zur Haupterstreckungsebene der Platte 21 orientiert in die Platte 21 eingebettet; vgl. Fig. 8. FIG. 7 schematically shows a movable element of an acoustic transducer according to the invention in the form of a rectangular plate 21. On the plate two coils 7 are arranged, which are each located in a coil holder 8, as described above, for example. has already been described with reference to FIG. The bobbin holders 8 are arranged parallel to a pair of opposite sides of the plate 21 and spaced from the sides of the plate 21 (eg, centered with respect to at least one of the sides of the plate 21), with each first portion 82 of the bobbin holders 8 being vertical is aligned with the main plane of extension of the plate 21. The second portion 83 of the coil holder 8, which is perpendicular to the first, approximately rectangular portion 82, is respectively parallel to the main plane of extension of the plate 21 oriented embedded in the plate 21; see. Fig. 8.
Im vorliegenden Beispiel weist die Platte 21 eine Fläche von ca. 380 mm x 280 mm und die Spulenhalter 8 eine Länge L der längeren Seiten des Spulenhalterteilstücks 82 (die parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Platte 21 verlaufen) von ca. 150 mm auf. Die Länge der kürzeren Seiten des Spulenhalterteilstücks 82, d.h. die von der Oberfläche der Platte 21 aus gemessenen Höhe H dieses Spulenhalterteilstücks 82, beträgt z.B. ca. 5
mm. Des Weiteren können die Spulenhalter 8 mit ihrem jeweils ersten Teilstück 82 mit einem Abstand A von ca. 15 mm zu den äu ßeren, zu den Spulenträgern 8 senkrechten Rändern der Platte 21 und mit einem Abstand B von 40 mm zueinander auf einer Linie parallel zur längeren Seite der Platte 21 angeordnet sein. Selbstverständlich sind die oben genannten Zahlenwerte nur beispielhaft. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Abmessungen der Platte oder auf eine bestimmte Anordnung der Spulenhalter beschränkt. In the present example, the plate 21 has an area of about 380 mm x 280 mm and the bobbin holders 8 have a length L of the longer sides of the bobbin holder section 82 (which run parallel to the main extension direction of the plate 21) of about 150 mm. The length of the shorter sides of the coil holder section 82, ie, the height H of this coil holder section 82 measured from the surface of the plate 21, is about 5, for example mm. Furthermore, the coil holder 8 with their respective first portion 82 with a distance A of about 15 mm to the externa ßeren, perpendicular to the bobbins 8 edges of the plate 21 and a distance B of 40 mm to each other on a line parallel to the longer Side of the plate 21 may be arranged. Of course, the above numerical values are only examples. The invention is not limited to specific dimensions of the plate or to a particular arrangement of the coil holder.
Figur 8 zeigt schematisch den Schnitt durch die Platte 21 der Fig. 7 im Bereich eines der Spulenhalter 8 (entlang der Linie X-X). Der Schichtaufbau weist fünf plan-parallele Lagen 91 , 92, 93, 94, 95 auf, wobei die Lagen 91 , 93, 95 aus einem Hartschaumstoff, insbesondere Rohacell, und zwei weitere Lagen 92, 94 aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK) bestehen. Die Hartschaumstoff-Lagen 91 , 93, 95 sind dabei abwechselnd mit den CFK-Lagen 92, 94 angeordnet, so dass die Hartschaumstoff-Lage 93 in der Mitte des Schichtaufbaus angeordnet ist, dann jeweils auf beiden Seiten eine CFK- Lage 92, 94 folgt und die zwei Hartschaumstoff-Lagen 91 , 95 die beiden äußersten Lagen des Schichtaufbaus bilden. FIG. 8 schematically shows the section through the plate 21 of FIG. 7 in the region of one of the coil holders 8 (along the line X-X). The layer structure has five plane-parallel layers 91, 92, 93, 94, 95, wherein the layers 91, 93, 95 consist of a hard foam, in particular Rohacell, and two further layers 92, 94 of a carbon fiber reinforced plastic (CFRP). The rigid foam layers 91, 93, 95 are arranged alternately with the CFK layers 92, 94, so that the rigid foam layer 93 is arranged in the middle of the layer structure, then followed by a CFK layer 92, 94 on both sides and the two rigid foam layers 91, 95 form the two outermost layers of the layer structure.
Mit der Platte 21 ist der Spulenhalter 8 dadurch verbunden, dass dessen zweites Teilstück 83 parallel zur Haupterstreckungsebene in den Schichtaufbau eingebettet ist. Ins- besondere ist zumindest ein Bereich des zweiten Teilstücks 83 in eine der Lagen 91 -95, z.B. in eine der CFK-Lagen 92, 94, eingebettet, wobei sich beispielweise das erste Teilstück 82 des Spulenhalters 8 durch mindestens eine der Lagen 91 -95 (z.B. durch die Hartschaumstoff-Lage 91 ) hindurch erstreckt, d.h. mit einem Abschnitt im Innern der Platte 21 verläuft. Das übrige erste Teilstück 82 ragt aus der Platte 21 heraus und ist senkrecht zur Oberfläche der Platte 21 ausgerichtet. With the plate 21 of the coil holder 8 is connected by the fact that its second portion 83 is embedded parallel to the main extension plane in the layer structure. In particular, at least a portion of the second portion 83 is in one of the layers 91-95, e.g. embedded in one of the CFRP layers 92, 94, with, for example, the first portion 82 of the bobbin holder 8 extending through at least one of the layers 91-95 (e.g., through the rigid foam layer 91), i. with a portion in the interior of the plate 21 runs. The remaining first portion 82 protrudes from the plate 21 and is perpendicular to the surface of the plate 21 aligned.
In einer Ausführungsmöglichkeit der Erfindung weisen die beiden CFK-Lagen 92, 94 und die beiden äu ßeren Hartschaumstoff-Lagen 91 , 95 jeweils die gleiche Dicke auf, wobei die Dicke der Hartschaumstoff-Lagen 91 , 95 verschieden (z.B. größer) sein kann von der Dicke der CFK-Lagen 92, 94 (z.B. 0,2 mm für die CFK-Lagen und 1 ,0 mm für die Hartschaumstoff-Lagen). Die mittlere Hartschaumstoff-Lage 93 kann wiederum eine von den äußeren Lagen verschiedene (z.B. größere) Dicke aufweisen; z.B. 2 mm, wobei die Gesamtdicke D des Schichtaufbaus mit den Lagen 91 -95 dann beispielsweise ca. 5 mm beträgt. Erfindungsgemäße Ausführungen sind jedoch nicht auf fünf Lagen und die oben beschriebene Anordnung und die genannten Abmessungen der Hartschaumstoff-Lagen und der CFK-Lagen beschränkt, sondern es sind auch mehr oder weniger Lagen denkbar, z.B. auch mit anderen schichtartigen Materialanordnungen.
Anhand der Figur 9 wird noch einmal das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Anordnung 10 zum Bewegen eines bewegbaren Elementes (nicht dargestellt) erläutert. Die Anordnung 10 umfasst zwei Permanentmagnete 61 , 61 , die jeweils einen ersten Pol 613, 623 sowie einen zweiten Pol 614, 624 aufweisen. Es ist auch möglich, dass anstelle eines einzelnen Magneten 61 , 62 jeweils mindestens zwei Magnete verwendet werden, wobei jeweils ein Pol des einen Magneten den ersten Pol 613 bzw. 623 und ein Pol des anderen Magneten den zweiten Pol 623, 624 bildet, z.B. Stabmagnete, die quer zu Leiterabschnitten 71 , 72 (s.u.) der Spule angeordnet sind. Es würden demnach also mindes- tens vier Magnete verwendet. In one embodiment of the invention, the two CFRP layers 92, 94 and the two externa ßeren hard foam layers 91, 95 each have the same thickness, wherein the thickness of the rigid foam layers 91, 95 different (eg larger) may be of the Thickness of the CFRP layers 92, 94 (eg 0.2 mm for the CFRP layers and 1, 0 mm for the rigid foam layers). The middle rigid foam layer 93 may in turn have a different (eg greater) thickness from the outer layers; Eg 2 mm, the total thickness D of the layer structure with the layers 91-95 then, for example, about 5 mm. Embodiments of the invention are not limited to five layers and the above-described arrangement and dimensions of the rigid foam layers and CFK layers, but there are also more or less layers conceivable, for example, with other layered material arrangements. The functional principle of the arrangement 10 according to the invention for moving a movable element (not shown) will be explained again with reference to FIG. The arrangement 10 comprises two permanent magnets 61, 61, each having a first pole 613, 623 and a second pole 614, 624. It is also possible that in each case at least two magnets are used instead of a single magnet 61, 62, wherein one pole of one magnet forms the first pole 613 or 623 and one pole of the other magnet forms the second pole 623, 624, eg bar magnets which are arranged transversely to conductor sections 71, 72 (see below) of the coil. Accordingly, at least four magnets would be used.
Es ist auch denkbar, dass anstelle zumindest einer der Magnete 61 , 62 mehrere (kürzere) Magnete vorgesehen werden, die entlang der Leiterabschnitte hintereinander angeordnet sind und jeweils einen ersten Pol im Bereich der eines ersten Leiterabschnitts 71 und einen zweiten Pol im Bereich des zweiten Leiterabschnitts 72 aufweisen. It is also conceivable that instead of at least one of the magnets 61, 62 several (shorter) magnets are provided, which are arranged along the conductor sections one behind the other and each have a first pole in the region of a first conductor portion 71 and a second pole in the region of the second conductor portion 72 have.
Des Weiteren umfasst die Anordnung 10 eine Spule 7, die mit dem Magnetfeld der Magnete 61 , 62 so zusammenwirkt, dass bei Stromfluss durch die Spule eine Bewegung der Spule entlang einer Bewegungsrichtung R erzeugt wird. Furthermore, the arrangement 10 comprises a coil 7 which cooperates with the magnetic field of the magnets 61, 62 such that, when current flows through the coil, a movement of the coil along a direction of movement R is generated.
Die Spule ist so gewickelt, dass sie sich (ihre Wicklungen) entlang einer Haupterstre- ckungsebene erstreckt, die parallel zu der Bewegungsrichtung R orientiert ist. Genauer weist die Spule 7 einen ersten Abschnitt 71 und einen zweiten Abschnitt 72 auf, die jeweils durch einen Spalt zwischen den Polen 613, 623 bzw. 614, 624 hindurchlaufen, so dass auf den Abschnitt 71 das durch die Pole 613, 623 erzeugte Magnetfeld und auf den Abschnitt 72 das durch die Pole 614, 624 erzeugte (im Wesentlichen homogene) Magnetfeld wirkt. The coil is wound so that it extends (its windings) along a Haupterstre- ckungsebene, which is oriented parallel to the direction of movement R. More specifically, the coil 7 has a first portion 71 and a second portion 72, each passing through a gap between the poles 613, 623 and 614, 624, so that on the portion 71, the magnetic field generated by the poles 613, 623 and on the section 72, the (substantially homogeneous) magnetic field generated by the poles 614, 624 acts.
Die sich entlang einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Spule 7 ge- genüberliegenden Pole 613, 623 bzw. 614, 624 weisen jeweils entgegengesetzte Polung auf, wobei der erste Pol 613 des ersten Magneten 61 der Nordpol und der erste Pol 623 des zweiten Magneten 62 der Südpol des Magneten ist. Dadurch sind die Magnetfelder, die die Abschnitte 71 , 72 der Spule durchsetzten entgegengesetzt zueinander gerichtet, so dass, da auch der Strom durch die Abschnitte 71 , 72 entgegengesetzt verläuft, eine Kraft in die Richtung R auftritt. Bei umgekehrter Stromrichtung würde eine Kraft in die entgegengesetzte Richtung entstehen.
Figur 10 zeigt ebenfalls eine erfindungsgemäße Anordnung, wobei die beiden Permanentmagnete 61 , 62 in Form von Stabmagneten ausgebildet sind und jeweils auf der einem zu bewegenden Element (nicht dargestellt) zu- und abzuwendenden Seite einen Polschuh 61 1 , 612 bzw. 61 , 622 aufweisen (an diesem anliegen). Diese Anordnung ent- spricht im Prinzip der Anordnung 10 aus Fig. 4. Es wird darauf hingewiesen, dass zumindest einer der Permanentmagnete 61 , 61 auch durch einen Elektromagneten ersetzt werden kann. The poles 613, 623 and 614, 624 lying opposite to one another in a direction perpendicular to the main plane of extent of the coil 7 have in each case opposite polarity, the first pole 613 of the first magnet 61 being the north pole and the first pole 623 of the second magnet 62 the South pole of the magnet is. As a result, the magnetic fields that passed through the sections 71, 72 of the coil are directed opposite to each other, so that, since the current through the sections 71, 72 runs opposite, a force in the direction R occurs. In reverse current direction, a force would arise in the opposite direction. FIG. 10 likewise shows an arrangement according to the invention, the two permanent magnets 61, 62 being in the form of bar magnets and each having a pole piece 61 1, 612 or 61, 622 on the side to be moved and turned (not shown) (abut on this). This arrangement corresponds in principle to the arrangement 10 from FIG. 4. It should be noted that at least one of the permanent magnets 61, 61 can also be replaced by an electromagnet.
Die Figuren 1 1 A und 1 1 B stellen eine Anordnung ähnlich der Fig. 10 im Schnitt bzw. in perspektivischer Ansicht dar, wobei eine an einem Spulenhalter 8 angeordnete Spule zwischen den Magneten 61 , 62 gezeigt ist. Figures 1 1 A and 1 1 B show an arrangement similar to FIG. 10 in section and in perspective view, wherein a arranged on a coil holder 8 coil between the magnets 61, 62 is shown.
Die Figuren 12 bis 14 betreffen Ausgestaltungen eines Befestigungselementes, über das der Spulenhalter 8 mit Polschuhen der erfindungsgemäßen Anordnung verbunden ist, wobei das Befestigungselement (bzw. die Befestigungselemente) so beschaffen ist, dass sie die Bewegung des Spulenhalters in Antriebsrichtung (d.h. parallel zur Haupterstre- ckungsebene der Spule 7) möglichst wenig einschränken, einer Bewegung quer dazu (d.h. auf die Polschuhe bzw. die Permanentmagnete zu) entgegenwirken, d.h. für eine Zentrierung der Spule im Spalt zwischen den Polschuhen sorgen. Um einen möglichst konstanten Abstand zwischen den Polschuhen 61 1 , 621 zu realisieren, befinden sich Abstandshalter 150 zwischen den Polschuhe, die mit den einander zugewandten Oberflächen der Polschuhe verbunden sind. FIGS. 12 to 14 relate to embodiments of a fastening element via which the coil holder 8 is connected to pole shoes of the arrangement according to the invention, wherein the fastening element (or fastening elements) is designed such that it controls the movement of the coil holder in the drive direction (ie parallel to the main element). ckungsebene the coil 7) restrict as little as possible, counteract a movement transverse thereto (ie to the pole pieces or the permanent magnets to), ie Ensure centering of the coil in the gap between the pole shoes. In order to realize the most constant possible distance between the pole shoes 61 1, 621, there are spacers 150 between the pole shoes, which are connected to the mutually facing surfaces of the pole shoes.
Gemäß den Figuren 12A (Draufsicht) und 12B (Schnitt durch Spulenhalter entlang seiner Haupterstreckungsebene) sind zwei Befestigungselemente jeweils in Form eines gebogenen (insbesondere bedämpften) Drahtes 101 , 102 (z.B. aus Stahl) vorgesehen, die jeweils eine Öffnung 84, 85 in dem Spulenhalter 8 (als Leitungsplatine ausgebildet) durchgreifen. Die Drähte 101 , 102 sind jeweils unter etwa 90° gebogen, so dass er jeweils zwei Abschnitte 101 1 , 1012 bzw. 1021 , 1022 aufweist, die unter etwa 45° zu dem Spulenhalter 8 orientiert sind und auch zumindest näherungsweise die gleiche Länge besitzen, d.h. symmetrisch in Bezug auf den Spulenhalter angeordnet sind. Die Enden der Abschnitte 101 1 , 1012 und 1021 , 1022 sind jeweils an einer Oberfläche eines Polschuhs 61 1 , 621 der Magnete 61 , 62 festgelegt, insbesondere an einem Rand der Oberfläche oder einem sonstigen Referenzpunkt, der ein definiertes Anordnen der Drähte 100, 101 ermöglicht. Die Drähte sind so beschaffen, dass sie jeweils eine Rückstellkraft senkrecht zur Haupt-
erstreckungsebene der Spule (bzw. des Spulenhalters) erzeugen, so dass die Spule (im stromdurchflossenen Zustand) bei einer Schwingbewegung parallel zu ihrer Haupterstre- ckungsebene möglichst zentriert zwischen den Polschuhen und/oder den Magneten geführt ist. Gleichzeitig wirken die Drähte der Schwingbewegung der Spule möglichst wenig entgegen. According to FIGS. 12A (top view) and 12B (section through coil holder along its main extension plane), two fastening elements are each provided in the form of a bent (in particular damped) wire 101, 102 (eg of steel), each having an opening 84, 85 in the coil holder 8 (designed as a circuit board) pass through. The wires 101, 102 are each bent at about 90 °, so that it each has two sections 101 1, 1012 and 1021, 1022, which are oriented at about 45 ° to the coil holder 8 and also at least approximately the same length, ie are arranged symmetrically with respect to the coil holder. The ends of the sections 101 1, 1012 and 1021, 1022 are respectively fixed to a surface of a pole piece 61 1, 621 of the magnets 61, 62, in particular to an edge of the surface or another reference point, which defines a defined arrangement of the wires 100, 101 allows. The wires are designed so that they each have a restoring force perpendicular to the main Generate plane of extension of the coil (or the bobbin holder), so that the coil (in the current-carrying state) in a swinging motion parallel to its Haupterstre- ckung level as centered between the pole pieces and / or the magnet is performed. At the same time, the wires of the oscillatory movement of the coil act as little as possible.
Es sind natürlich auch andere Biegewinkel als 90° oder andere Längen der Drähte denkbar. Ein Beispiel für Drähte mit größerer Länge ist in Fig. 12A gestrichelt dargestellt. Eine weitere Ausgestaltung eines Befestigungselementes zeigen die Figuren 13A (Draufsicht) und 13B (Schnitt entlang des Spulenhalters 8). Hier sind zwei Befestigungselemente in Form zweier kreisförmiger, flächiger Gewebestücke 103, 104 vorgesehen, die jeweils eine Aussparung 1031 bzw. 1041 aufweisen. Die Gewebestücke 103, 104 sind jeweils in einen Schlitz 86, 87 des Spulenhalters 8 eingeschoben, und zwar derart, dass die radial die Aussparungen 1031 , 1041 begrenzenden Seiten 1032, 1033 bzw. 1042, 1043 symmetrisch zu dem Spulenhalter 8 verlaufen, d.h. eine Hälfte der Gewebestücke 103, 104 befindet sich jeweils auf der einen Seite des Spulenhalter 8 und die andere Hälfte auf der anderen Seite des Spulenhalters. Die Gewebestücke sind jeweils an Oberflächen der Polschuhe festgelegt (z.B. stoffschlüssig). Of course, other bending angles than 90 ° or other lengths of the wires are conceivable. An example of longer length wires is shown in phantom in FIG. 12A. A further embodiment of a fastening element is shown in FIGS. 13A (top view) and 13B (section along the coil holder 8). Here are two fasteners in the form of two circular, flat pieces of fabric 103, 104 are provided, each having a recess 1031 and 1041. The pieces of fabric 103, 104 are respectively inserted into a slot 86, 87 of the bobbin holder 8, such that the sides 1032, 1033 and 1042, 1043 bounding the recesses 1031, 1041 are symmetrical to the bobbin holder 8, i. One half of the pieces of fabric 103, 104 is located on one side of the bobbin holder 8 and the other half on the other side of the bobbin holder. The pieces of fabric are each fixed to surfaces of the pole pieces (for example, materially bonded).
Gemäß der Variante der Figur 14 können als Befestigungselemente auch zwei zumindest näherungsweise rechteckige Gewebestücke 105, 106 verwendet werden, die sich jeweils längs der Polschuhe erstrecken (oder der Magnete 61 , 62, falls keine Polschuhe vorhanden sind). Eine der Längsseiten 1051 , 1061 der Gewebestücke 105, 106 ist je- weils mit dem Spulenhalter 8 verbunden, während ein an zu dieser Längsseite beabstan- deter Bereich (der sich z.B. entlang der anderen Längsseiten 1052, 1062 erstreckt) mit dem Polschuh verbunden ist. Die Gewebestücke 105, 106 sind insbesondere so angeordnet, dass sie den Spulenhalter 8 zentriert zwischen den Magneten 61 , 62 halten, wobei sie flexibel genug sind, eine Bewegung der Spule (und damit des Spulenhalters) bei Stromfluss entlang der Haupterstreckungsebene der Spule so wenig wie möglich zu behindern. According to the variant of FIG. 14, two at least approximately rectangular pieces of tissue 105, 106 may be used as fastening elements, each extending along the pole pieces (or the magnets 61, 62, if there are no pole pieces). One of the longitudinal sides 1051, 1061 of the pieces of fabric 105, 106 is respectively connected to the bobbin holder 8, while an area (which extends along the other longitudinal sides 1052, 1062, for example, along the other longitudinal sides 1052, 1062) is connected to the pole piece. Specifically, the tissue pieces 105, 106 are arranged to hold the coil holder 8 centered between the magnets 61, 62 while being flexible enough to minimize movement of the coil (and thus the coil holder) when current flows along the main plane of extension of the coil possible to obstruct.
Die Figuren 15A bis 15E betreffen einen akustischen Wandler in Form eines Lautsprechers 1 , der eine Membran in Form eines plattenartigen bewegbaren Elementes 21 aufweist.
Die Membranplatte 21 wird insbesondere über Umsetzmittel, die mindestens eine sich entlang einer Ebene erstreckende, z.B. in Bezug auf die Fig. 4 beschriebene Spule (nicht dargestellt) aufweisen, angetrieben. Des Weiteren kann die Platte 21 , ebenfalls wie weiter oben beschrieben, möglichst biegesteif ausgebildet sein, so dass Biegeschwingungen der Platte möglichst vermieden werden. FIGS. 15A to 15E relate to an acoustic transducer in the form of a loudspeaker 1, which has a membrane in the form of a plate-like movable element 21. The membrane plate 21 is driven in particular by means of conversion means, which have at least one coil (not shown) extending along a plane, for example as described with reference to FIG. 4. Furthermore, the plate 21, also as described above, be formed as rigid as possible, so that bending vibrations of the plate are avoided as possible.
Der Seitenrand (Umfangsrand) 21 1 der Platte 21 ist nicht wie bei einem herkömmlichen Lautsprecher über eine Sicke mit einem Rahmen 4 verbunden, sondern ist gegenüber dem Rahmen frei beweglich und insbesondere nur über den Antrieb gelagert. Dennoch befindet sich zumindest abschnittsweise zwischen dem Seitenrand 21 1 und dem Rahmen 4 ein Schallabsorptionsmittel, das einem akustischen Kurzschluss, d.h. einer Luftbewegung zwischen einer Rückseite (d.h. der dem Lautsprecherantrieb zugewandten Seite) und der Vorderseite der Platte 21 , entgegenwirkt. Gemäß der Variante der Figur 15A weist das Schallabsorptionsmittel einen porösen Absorber 160 (z.B. in Form von Dämmwolle) auf, der in einer Nut 41 , die in einem die Platte 21 hintergreifenden Abschnitt 42 des Rahmens 4 angeordnet ist, liegt. Von dem Seitenrand 21 1 der Platte 21 steht ein Steg 21 1 1 in Richtung auf die Nut 41 ab, wobei ein Ende des Stegs 21 1 1 an dem porösen Absorber anliegt. Der Absorber 160 ist nicht über Be- festigungsmittel festgelegt, sondern liegt lediglich an dem Steg 21 1 1 und dem Rahmenabschnitt 42 an, so dass eine unbehinderte Bewegung der Membranplatte 21 möglich ist. The side edge (peripheral edge) 21 1 of the plate 21 is not connected as in a conventional speaker via a bead with a frame 4, but is freely movable relative to the frame and in particular mounted only on the drive. Nevertheless, there is at least in sections between the side edge 21 1 and the frame 4, a sound absorbing means, the an acoustic short circuit, i. an air movement between a rear side (i.e., the side facing the speaker drive) and the front of the plate 21, counteracts. According to the variant of Figure 15A, the sound absorbing means comprises a porous absorber 160 (e.g., in the form of insulating wool) lying in a groove 41 disposed in a portion 42 of the frame 4 engaging behind the plate 21. From the side edge 21 1 of the plate 21 is a web 21 1 1 in the direction of the groove 41, wherein one end of the web 21 1 1 rests against the porous absorber. The absorber 160 is not fixed by fastening means, but rests only on the web 21 1 1 and the frame portion 42, so that an unobstructed movement of the membrane plate 21 is possible.
Eine Abwandlung zeigt die Fig. 15B, wonach der poröse Absorber 160 zwar ebenfalls in einer Nut 41 des Rahmens 4 liegt, der Seitenrand 21 1 der Platte 21 jedoch keinen Steg aufweist. Stattdessen liegt der Seitenrand 21 1 unmittelbar an dem Absorber 160 an. A modification is shown in FIG. 15B, according to which the porous absorber 160, while also located in a groove 41 of the frame 4, the side edge 21 1 of the plate 21, however, has no web. Instead, the side edge 21 1 is located directly on the absorber 160.
Gemäß Fig. 15C ist anstelle eines porösen Absorbers ein geschlossen poriges Element 170 (insbesondere in Form eines Vlieses) vorgesehen, das mit einem ersten und einem beabstandeten zweiten Abschnitt an einer der Platte 21 zugewandten Seite des Rah- mens 4 verbunden (z.B. verklebt) ist. Ein von dem Seitenrand 21 1 der Platte 21 abstehender Steg 21 1 1 drückt zwischen seinen mit dem Rahmen 4 verbundenen Abschnitten gegen das Element 170, so dass zwischen dem Seitenrand 21 1 und dem Rahmen 4 eine Dichtung entsteht. Alternativ kann das Element 170, wie in Fig. 15D gezeigt, auch mit einem Abschnitt an dem Rahmen 4 festgelegt sein, während es mit einem anderen Abschnitt an dem Seitenrand 21 1 der Platte 21 lediglich anliegt.
Es ist auch denkbar, dass das Schallabsorptionsmittel, wie in Fig. 15E gezeigt, einen (insbesondere hochelastischen) Dichtschlauch 180 aufweist, der einerseits an der Rückseite der Platte 21 und andererseits an einem die Platte hintergreifenden Abschnitt 42 des Rahmens 4 anliegt. According to FIG. 15C, instead of a porous absorber, a closed-pored element 170 (in particular in the form of a fleece) is provided, which is connected (eg glued) to a first and a spaced second section on a side of the frame 4 facing the plate 21 , A projecting from the side edge 21 1 of the plate 21 web 21 1 1 presses between its connected to the frame 4 sections against the element 170, so that between the side edge 21 1 and the frame 4, a seal is formed. Alternatively, as shown in FIG. 15D, the member 170 may be fixed to the frame 4 with one portion while abutting with another portion on the side edge 21 1 of the plate 21. It is also conceivable that the sound absorption means, as shown in Fig. 15E, has a (in particular highly elastic) sealing tube 180, which rests on the one hand on the back of the plate 21 and on the other hand on a plate 42 engaging behind the plate portion of the frame 4.
Die Figur 16 zeigt unterschiedlich gestaltete plattenartige bewegbare Elemente 21 , die jeweils Erhöhungen in Form von Verstrebungen 300 aufweisen, die die Biegefestigkeit der Platte erhöhen. FIG. 16 shows differently shaped plate-like movable elements 21, which each have raised portions in the form of struts 300, which increase the flexural strength of the plate.
Die erste Figurenreihe betrifft kreisförmige bewegbare Elemente 21 , die jeweils unterschiedlich gestaltete Verstrebungen 300 aufweisen, wobei die Biegefestigkeit des bewegbaren Elementes von links nach rechts zunimmt. Gemäß der ersten Variante (linke Darstellung) sind mehrere radiale Verstrebungen 300 vorgesehen. Es sind jedoch auch andere Arten von Verstrebungen denkbar, z.B. konzentrische (dritte Figur von links) oder Kombinationen der in der ersten Figurenreihe gezeigten Verstrebungen. The first row of figures relates to circular movable elements 21, each having differently designed struts 300, wherein the bending strength of the movable element increases from left to right. According to the first variant (left illustration) a plurality of radial struts 300 are provided. However, other types of braces are also conceivable, e.g. concentric (third figure from the left) or combinations of the struts shown in the first series of figures.
Die beiden unteren Figurenreihen der Fig. 16 beziehen sich auf andere Geometrien des bewegbaren Elementes und zeigen jeweils anders ausgestaltete Verstrebungen 300 (z.B. mäanderförmig oder kreuzförmig), wobei auch hier die Biegefestigkeit von links nach rechts zunimmt. The two lower rows of figures of Fig. 16 relate to other geometries of the movable element and each show differently configured struts 300 (e.g., meandering or cross-shaped), again increasing the flexural strength from left to right.
Figur 17 zeigt ein gekrümmtes bewegbares Element 24, das als Segment einer Kugeloberfläche ausgebildet ist. Die Krümmung des bewegbaren Elementes 24, d.h. der Radi- us der zugrunde liegenden Kugel, wird je nach Anforderung an die Biegefestigkeit des bewegbaren Elementes gewählt, z.B. wird ein Krümmungsradius von mindestens 300 m verwendet. Figure 17 shows a curved movable element 24 which is formed as a segment of a spherical surface. The curvature of the movable element 24, i. the radius of the underlying ball is chosen according to the bending strength requirements of the movable element, e.g. a radius of curvature of at least 300 m is used.
Es wird darauf hingewiesen, dass Elemente der anhand der Figuren erläuterten Ausfüh- rungsbeispiele natürlich auch in Kombination miteinander verwendet werden können. Beispielsweise könnten die Befestigungselemente der Figuren 12 bis 14 zusammen mit der Magnet-Spulen-Kombination der Figur 4 verwendet werden.
Bezugszeichenliste It should be noted that elements of the exemplary embodiments explained with reference to the figures can of course also be used in combination with one another. For example, the fasteners of FIGS. 12-14 could be used with the magnet-coil combination of FIG. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Lautsprecher 1 speaker
3 Magnet-Spulen-Kombination 3 magnet-coil combination
4 Rahmen 4 frames
7 Spule 7 coil
8 Spulenhalter 8 bobbin holders
10 Anordnung 10 arrangement
21,22,23 Platte 21,22,23 plate
24 Kugeloberflächensegment 24 spherical surface segment
41 Nut 41 groove
42 Abschnitt Rahmen 42 section frame
51 Schlitz 51 slot
61,62 Permanentmagnet 61.62 permanent magnet
71 erster Abschnitt 71 first section
72 zweiter Abschnitt 72 second section
81 Aussparung 81 recess
82 erstes Teilstück 82 first section
83 zweites Teilstück 83 second part
84 Öffnung 84 opening
86, 87 Schlitz 86, 87 slot
91,93,95 Hartschaumstoff-Lage 91.93,95 hard foam layer
92, 94 CFK-Lage 92, 94 carbon fiber layer
101, 102 Draht 101, 102 wire
103, 104 Gewebeelement 103, 104 fabric element
105, 106 Gewebestück 105, 106 piece of tissue
150 Abstandshalter 150 spacers
160 poröser Absorber 160 porous absorber
170 geschlossen poriges Element 170 closed porous element
180 Dichtschlauch 180 sealing hose
211,231 Seite 211,231 page
300 Verstrebung 300 bracing
611,621 erster Polschuh 611,621 first pole piece
612, 622 zweiter Polschuh 612, 622 second pole piece
613,623 erster Pol
614, 624 zweiter Pol 613,623 first pole 614, 624 second pole
1011, 1021 erster Abschnitt Draht 1011, 1021 first section wire
1012, 1022 zweiter Abschnitt Draht1012, 1022 second section wire
1031, 1041 Aussparung 1031, 1041 recess
1032, 1042 erste Seite 1032, 1042 first page
1033, 1043 zweite Seite 1033, 1043 second page
1051, 1061 Längsseite 1051, 1061 longitudinal side
2111 Steg 2111 footbridge
A, B Abstand A, B distance
D Gesamtdicke D total thickness
H Höhe H height
L Länge L length
R Bewegungsrichtung
R movement direction
Claims
1 . Anordnung zum Bewegen eines bewegbaren Elementes, mit 1 . Arrangement for moving a movable element, with
- Umsetzmitteln (3) zum Umsetzen eines elektrischen Signals in eine Bewegung des bewegbaren Elementes (21 -23) entlang einer Bewegungsrichtung (R) und/oder zum Umsetzen einer entlang einer Bewegungsrichtung (R) gerichteten Bewegung des bewegbaren Elementes (21 -23) in ein elektrisches Signal, wobei - Umsetzmitteln (3) for converting an electrical signal into a movement of the movable element (21 -23) along a direction of movement (R) and / or for converting along a direction of movement (R) directed movement of the movable element (21 -23) in an electrical signal, with
- die Umsetzmittel eine mit dem bewegbaren Element verbindbare Spule (7) und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweisen, mit der die Spule (7) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (7) so gewickelt ist, dass sie sich im Wesentlichen entlang einer parallel zur Bewegungsrichtung (R) orientierten Ebene erstreckt. - The conversion means comprise a coil connectable to the movable element (7) and a device for generating a magnetic field, with which the coil (7) cooperates, characterized in that the coil (7) is wound so that they are substantially along extending parallel to the direction of movement (R) oriented plane.
2. Anordnung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spule (7) im Wesentlichen flach erstreckt. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the coil (7) extends substantially flat.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that
- die Spule (7) einen ersten und einen zweiten längserstreckten Abschnitt (71 , 72) aufweist, die beabstandet zueinander verlaufen, und - The coil (7) has a first and a second longitudinally extending portion (71, 72) which are spaced from each other, and
- die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes so ausgebildet ist, dass das von ihr erzeugte Magnetfeld den ersten Abschnitt (71 ) in einer ersten Richtung und den zweiten Abschnitt (72) in einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten - The device for generating a magnetic field is formed so that the magnetic field generated by the first portion (71) in a first direction and the second portion (72) in a second, opposite to the first direction
Richtung durchsetzt. Interspersed direction.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass 4. Arrangement according to claim 3, characterized in that
- die Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes einen ersten und einen zweiten, längserstreckten Permanent- oder Elektromagneten (61 , 62) aufweist, deren Pole - The device for generating a magnetic field having a first and a second, longitudinally extended permanent or electromagnets (61, 62), the poles
(613, 614, 623, 624) so entlang der Längsrichtung des jeweiligen Permanent- oder Elektromagneten (61 , 62) verlaufen, dass der Übergangsbereich zwischen den Polen ebenfalls entlang der Längsrichtung verläuft, wobei (613, 614, 623, 624) extend along the longitudinal direction of the respective permanent or electromagnet (61, 62) so that the transition region between the poles also extends along the longitudinal direction, wherein
- die Permanent- oder Elektromagnete (61 , 62) so angeordnet sind, dass die beiden Pole (613, 614) des ersten Permanent- oder Elektromagneten (61 ) entlang einer - The permanent or electromagnets (61, 62) are arranged so that the two poles (613, 614) of the first permanent or electromagnet (61) along a
Richtung quer zur Längserstreckungsrichtung der Permanent- oder Elektromagneten jeweils einem entgegensetzt gepolten Pol (623, 624) des zweiten Permanentoder Elektromagneten gegenüberliegen. Direction transverse to the direction of longitudinal extension of the permanent magnet or electromagnet in each case opposite to a pole opposite polarity (623, 624) of the second permanent magnet or electromagnet.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Permanent- oder Elektromagneten (61 , 62) jeweils einen ersten Polschuh (61 1 , 621 ) aufweisen, der sich entlang des ersten Pols (613, 623) des jeweiligen Permanent- oder Elektromagneten (61 , 62) erstreckt, und einen zweiten Polschuh (612, 622), der sich jeweils entlang des zweiten Pols (614, 624) des jeweiligen Permanent- oder Elektromagneten (61 , 62) erstreckt. 5. Arrangement according to one of claims 4 or 5, characterized in that the first and the second permanent or electromagnets (61, 62) each have a first pole piece (61 1, 621) extending along the first pole (613, 623) of the respective permanent or electromagnet (61, 62), and a second pole piece (612, 622) extending respectively along the second pole (614, 624) of the respective permanent or electromagnet (61, 62).
6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (71 ) der Spule (7) in dem durch den ersten Pol (613) des ersten Permanent- oder Elektromagneten (61 ) und dem entgegengesetzt gepolten ersten Pol (623) des zweiten Permanent- oder Elektromagneten (62) gebildeten Magnetfelds verläuft und der zweite Abschnitt (72) der Spule (7) in dem durch den zweiten Pol (614) des ersten Permanent- oder Elektromagneten (61 ) und dem entgegengesetzt gepolten zweiten Pol (624) des zweiten Permanent- oder Elektromagneten (62) gebildeten Magnet- feld. 6. Arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the first portion (71) of the coil (7) in the first pole (613) of the first permanent or electromagnet (61) and the oppositely poled first pole (623 ) of the second permanent magnet or electromagnet (62) and the second section (72) of the coil (7) in which the second pole (614) of the first permanent or electromagnet (61) and the oppositely poled second pole (6) 624) of the second permanent magnet or electromagnet (62) formed magnetic field.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spule (7) rechteckig ausgebildet ist, wobei die längeren Seiten den ersten und den zweiten Abschnitt (71 , 72) bilden. 7. Arrangement according to one of claims 3 to 6, characterized in that the coil (7) is rectangular, wherein the longer sides of the first and the second portion (71, 72) form.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (7) in oder auf einem Spulenhalter (8) angeordnet ist. 8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the coil (7) is arranged in or on a bobbin holder (8).
9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Befestigungselement (101 - 106), über das der Spulenhalter (8) mit der Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes verbunden ist. 9. Arrangement according to claim 8, characterized by a fastening element (101 - 106) via which the coil holder (8) is connected to the device for generating a magnetic field.
10. Anordnung nach Anspruch 9 soweit rückbezogen auf einen der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenhalter (8) zwischen den Polschuhen (61 1 , 621 , 612, 622) angeordnet ist und ein erster Abschnitt (101 1 , 1021 ) des Befestigungselementes (101 , 102) mit dem ersten Polschuh (61 1 ) und dem Spulenhalter (8) und ein zweiter Abschnitt (1012, 1022) des Befestigungselementes mit dem zweiten Polschuh (621 ) und dem Spulenhalter (8) verbunden ist, wobei der erste und der zweiten Abschnitt (101 1 , 1021 , 1012, 1022) des Befestigungselementes (101 , 102) zumindest näherungsweise symmetrisch in Bezug auf den Spulenhalter (8) verlaufen. 10. Arrangement according to claim 9 as far as referring back to one of claims 5 or 6, characterized in that the coil holder (8) between the pole pieces (61 1, 621, 612, 622) is arranged and a first portion (101 1, 1021) the fastening element (101, 102) is connected to the first pole piece (61 1) and the coil holder (8) and a second portion (1012, 1022) of the fastening element is connected to the second pole piece (621) and the coil holder (8), wherein the first and second portions (101 1, 1021, 1012, 1022) of the fastener (101, 102) extend at least approximately symmetrically with respect to the bobbin holder (8).
1 1 . Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (101 , 102) ein längliches Element ist, das durch eine Öffnung (84) des Spu- lenhalters (8) läuft und mit einem ersten Ende an dem ersten Polschuh (61 1 ) und mit einem zweiten Ende mit dem zweiten Polschuh (621 ) verbunden ist. 1 1. Arrangement according to claim 10, characterized in that the fastening element (101, 102) is an elongated element which passes through an opening (84) of the spool. lenhalters (8) and is connected to a first end to the first pole piece (61 1) and with a second end to the second pole piece (621).
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungs- element ein kreisförmiges, flächiges Element (103, 104) mit einer Aussparung (1031 ,12. Arrangement according to claim 10, characterized in that the fastening element is a circular, flat element (103, 104) with a recess (1031, FIG.
1041 ) in Form eines Kreissektors ist, wobei das flächige Element quer zur Ebene, entlang der sich die Spule (7) erstreckt, orientiert ist und mit einem Abschnitt in einen Schlitz (86, 87) des Spulenhalters (8) so eingeschoben ist, dass sich die radial verlaufenden, die Aussparung (1031 , 1041 ) begrenzenden Seiten (1032, 1033, 1042, 1043) des flächigen Elementes (103, 104) zumindest näherungsweise symmetrisch zu dem Spulenhalter (8) erstrecken. 1041) is in the form of a circular sector, wherein the planar element is oriented transversely to the plane along which the coil (7) extends and is inserted with a portion into a slot (86, 87) of the bobbin holder (8) the radially extending sides (1032, 1033, 1042, 1043) delimiting the recess (1031, 1041) of the planar element (103, 104) extend at least approximately symmetrically with respect to the coil holder (8).
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenhalter (8) einen ersten Abschnitt (82), an oder in dem die Spule (7) angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt (83), der sich zumindest näherungsweise senkrecht zum dem ersten Abschnitt (82) erstreckt und der mit dem bewegbaren Element (21 - 23) verbindbar ist, aufweist. 13. Arrangement according to one of claims 8 to 12, characterized in that the coil holder (8) has a first portion (82) on or in which the coil (7) is arranged, and a second portion (83), at least extends approximately perpendicular to the first portion (82) and which is connectable to the movable member (21 - 23) has.
14. Akustischer Wandler zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen, mit einer Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche sowie einem bewegbaren14. Acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves, with an arrangement according to one of the preceding claims and a movable
Element, das mit der Spule (7) gekoppelt ist, so dass es zur Erzeugung von Schallwellen über die Umsetzmittel in Bewegung versetzbar ist oder über die Umsetzmittel eine Bewegung des bewegbaren Elementes in ein elektrisches Signal umsetzbar ist. Element which is coupled to the coil (7), so that it can be set in motion to generate sound waves via the conversion means or via the conversion means, a movement of the movable element is convertible into an electrical signal.
15. Akustischer Wandler nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Vorrichtungen (3) zum Erzeugen eines Magnetfeldes, wobei diesen Vorrichtungen jeweils mindestens eine mit dem bewegbaren Element (21 -23) gekoppelte Spule (7) zugeordnet ist. 15. Acoustic transducer according to claim 14, characterized by a plurality of devices (3) for generating a magnetic field, wherein these devices each associated with at least one of the movable element (21 -23) coupled to the coil (7).
16. Akustischer Wandler nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) flächig ausgebildet ist. 16. Acoustic transducer according to claim 14 or 15, characterized in that the movable element (21 -23) is formed flat.
17. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) so gelagert und ausgebildet ist, dass sich sämtliche Bereiche des bewegbaren Elementes (21 -23) im Wesentlichen gleichzeitig und im Wesentlichen phasengleich bewegen. 17. Acoustic transducer according to one of claims 14 to 16, characterized in that the movable element (21-23) is mounted and designed so that all areas of the movable element (21-23) move substantially simultaneously and substantially in phase ,
18. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) so gelagert ist, dass das gesamte beweg- bare Element (21 -23) linear entlang einer Anregungsrichtung bewegbar und somit über die Umsetzmittel (3) oder durch Schalleinwirkung in eine kolbenartige Bewegung versetzbar ist. 18. Acoustic transducer according to one of claims 14 to 17, characterized in that the movable element (21 -23) is mounted so that the entire moving bare element (21-23) can be moved linearly along an excitation direction and thus displaced into a piston-like movement via the conversion means (3) or by sound action.
19. Akustischer Wandler nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) so gelagert ist, dass das gesamte bewegbare Element, einschließlich seines gesamten Randbereiches, in einer Richtung senkrecht zu seiner Haupterstreckungsebene bewegbar ist. 19. Acoustic transducer according to claim 17 or 18, characterized in that the movable member (21 -23) is mounted so that the entire movable member, including its entire edge region, is movable in a direction perpendicular to its main extension plane.
20. Akustischer Wandler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rand des bewegbaren Elementes und einem das bewegbare Element zumindest abschnittsweise umlaufenden Rahmen ein Schallabsorptionsmittel angeordnet ist, das an dem bewegbaren Element und/oder dem Rahmen jedoch lediglich anliegt und nicht über Befestigungsmittel mit dem bewegbaren Element und dem Rahmen verbunden ist. 20. Acoustic transducer according to claim 19, characterized in that between the edge of the movable element and the movable element at least partially circumferential frame, a sound absorbing means is arranged, which, however, only applied to the movable member and / or the frame and not via fastening means the movable element and the frame is connected.
21 . Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) so gelagert ist, dass unterschiedliche Bereiche des bewegbaren Elementes in Phase, aber mit unterschiedlicher Auslenkung bewegbar sind. 21. Acoustic transducer according to one of claims 14 to 17, characterized in that the movable element (21-23) is mounted so that different areas of the movable element are movable in phase but with different deflection.
22. Akustischer Wandler nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) schwenkbar mit einer Halterungseinrichtung des akustischen Wandlers gekoppelt ist. 22. Acoustic transducer according to claim 21, characterized in that the movable element (21-23) is pivotally coupled to a mounting device of the acoustic transducer.
23. Akustischer Wandler nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 , 23) flächig und in Draufsicht rechteckig, kreisförmig oder oval ausgebildet ist und über eine seiner Seiten (21 1 , 231 ) schwenkbar mit der Halterungseinrichtung verbunden ist. 23. Acoustic transducer according to claim 21 or 22, characterized in that the movable element (21, 23) is flat and in plan view rectangular, circular or oval and is connected via one of its sides (21 1, 231) pivotally connected to the mounting device ,
24. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch ein weiteres bewegbares Element (22), das so gelagert ist, dass das gesamte weitere bewegbare Element (22) linear bewegbar ist. 24. Acoustic transducer according to one of claims 21 to 23, characterized by a further movable element (22) which is mounted so that the entire further movable element (22) is linearly movable.
25. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 14 bis 24, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl bewegbarer Elemente (21 -23), die so gelagert und ausgebildet sind, dass sie unabhängig voneinander bewegbar sind. 25. Acoustic transducer according to any one of claims 14 to 24, characterized by a plurality of movable elements (21-23) which are mounted and formed so that they are independently movable.
26. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass 26. Acoustic transducer according to one of claims 13 to 25, characterized in that
- bei Bewegen des bewegbaren Elementes (21 -23) erste Schallwellen, die sich im Wesentlichen in einer Vorwärtsausbreitungsrichtung ausbreiten, und zweite Schall- wellen, die sich im Wesentlichen in einer zur Vorwärtsausbreitungsrichtung entgegengesetzten Rückwärtsausbreitungsrichtung ausbreiten, angeregt werden; und upon movement of the movable element (21-23), first sound waves that propagate in a forward propagation direction and second sound waves that propagate in a reverse propagation direction opposite to the forward propagation direction are excited; and
- der akustische Wandler Ablenkmittel aufweist, die zumindest einen Teil der zweiten Schallwellen aus der Rückwärtsausbreitungsrichtung ablenken. - The acoustic transducer comprises deflection means which deflect at least a portion of the second sound waves from the Rückwärtsausbreitungsrichtung.
27. Akustischer Wandler nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkmittel zumindest einen Teil der zweiten Schallwellen in Vorwärtsausbreitungsrichtung so umlenken, dass sie sich zumindest mit einem Teil der ersten Schallwellen in Phase überlagern. 27. Acoustic transducer according to claim 26, characterized in that the deflection means deflect at least a portion of the second sound waves in Vorwärtsausbreitungsrichtung so that they overlap at least with a portion of the first sound waves in phase.
28. Akustischer Wandler nach Anspruch 26 oder 27, gekennzeichnet durch einen Rahmen (4) und/oder ein Gehäuse, wobei die Ablenkmittel mindestens eine Öffnung in dem Rahmen (4) und/oder dem Gehäuse zum Ableiten der zweiten Schallwellen aufweist. 28. Acoustic transducer according to claim 26 or 27, characterized by a frame (4) and / or a housing, wherein the deflection means has at least one opening in the frame (4) and / or the housing for deriving the second sound waves.
29. Akustischer Wandler zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 14 bis 27, mit 29. Acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves, in particular according to one of claims 14 to 27, with
- einem zum Erzeugen von Schallwellen oder durch Schallwellen bewegbaren Element (21 -23); und a member (21-23) movable to generate sound waves or sound waves; and
- Umsetzmitteln (3) zum Umsetzen eines elektrischen Signals in eine Bewegung des bewegbaren Elementes (21 -23) und/oder zum Umsetzen einer Bewegung des bewegbaren Elementes (21 -23) in ein elektrisches Signal, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzmittel so beschaffen sind und das bewegbare Element derart gelagert und starr ausgebildet ist, dass bei Bewegen des bewegbaren Elementes (21 -23) über die Umsetzmittel oder bei Einwirken von Schallwellen auf das bewegbare Element (21 -23) Biegeschwingungen des bewegbaren Elementes vermieden werden. - Conversion means (3) for converting an electrical signal into a movement of the movable member (21 -23) and / or for converting a movement of the movable element (21 -23) into an electrical signal, characterized in that the conversion means are arranged and the movable member is supported and rigidly formed so as to avoid bending vibrations of the movable member upon movement of the movable member (21-23) through the conversion means or upon action of sound waves on the movable member (21-23).
30. Akustischer Wandler nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) so angeordnet und derart biegesteif ausgebildet ist, dass Biegeschwingungen des bewegbaren Elementes (21 -23) vermieden werden, wenn es mit einer Frequenz von 5000 Hz bewegt wird. 30. Acoustic transducer according to claim 29, characterized in that the movable member (21 -23) is arranged and formed so rigid that bending vibrations of the movable member (21 -23) are avoided when it moves at a frequency of 5000 Hz becomes.
31 . Akustischer Wandler nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) so angeordnet und derart biegesteif ausgebildet ist, dass Biegeschwingungen des bewegbaren Elementes (21 -23) vermieden werden, wenn es mit einer Frequenz zwischen 100 und 15.000 Hz bewegt wird. 31. Acoustic transducer according to claim 29 or 30, characterized in that the movable element (21-23) is arranged and made rigid in such a way that bending vibrations of the movable element (21-23) are avoided, if at a frequency between 100 and 15,000 Hz is moved.
32. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) flächig ausgebildet ist. 32. Acoustic transducer according to one of claims 29 to 31, characterized in that the movable element (21 -23) is formed flat.
33. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeich- net, dass das bewegbare Element (21 -23) ein faserverstärktes Material, Karbon, einen Hartschaumstoff, insbesondere Rohacell, und/oder Lignin aufweist. 33. Acoustic transducer according to one of claims 29 to 32, marked thereby, that the movable element (21-23) comprises a fiber-reinforced material, carbon, a rigid foam, in particular Rohacell, and / or lignin.
34. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) einen Schichtaufbau aufweist. 34. Acoustic transducer according to one of claims 29 to 33, characterized in that the movable element (21-23) has a layer structure.
35. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 29 bis 34, gekennzeichnet durch35. Acoustic transducer according to one of claims 29 to 34, characterized by
- einen Schichtbau, der mindestens eine erste und eine zweite Lage (91 -95) aufweist, wobei - A layer structure having at least a first and a second layer (91-95), wherein
- die erste Lage (92, 94) biegesteifer als die zweite Lage (91 , 93, 95) ist; und - die zweite Lage (91 , 93, 95) einen höheren Dämpfungsfaktor als die erste Lage the first layer (92, 94) is more rigid than the second layer (91, 93, 95); and - the second layer (91, 93, 95) has a higher attenuation factor than the first layer
(92, 94) aufweist. (92, 94).
36. Akustischer Wandler nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage ein faserverstärktes Material und die zweite Lage einen Hartschaumstoff um- fasst. 36. Acoustic transducer according to claim 35, characterized in that the first layer comprises a fiber-reinforced material and the second layer comprises a rigid foam.
37. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 29 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element mindestens einen erhöhten Bereich (300), insbesondere in Form einer Verstrebung, aufweist, der die Biegesteifigkeit des bewegba- ren Elementes erhöht. 37. Acoustic transducer according to one of claims 29 to 36, characterized in that the movable element has at least one raised portion (300), in particular in the form of a strut, which increases the flexural rigidity of the movable element.
38. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 29 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element mindestens eine Krümmung aufweist. 38. Acoustic transducer according to one of claims 29 to 37, characterized in that the movable element has at least one curvature.
39. Akustischer Wandler zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen, insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 38, mit 39. Acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves, in particular according to one of claims 14 to 38, with
- einem zum Erzeugen von Schallwellen oder durch Schallwellen bewegbaren Element (21 -23); - Umsetzmitteln (3) zum Umsetzen eines elektrischen Signals in eine Bewegung des bewegbaren Elementes und/oder zum Umsetzen einer Bewegung des bewegbaren Elementes in ein elektrisches Signal; und a member (21-23) movable to generate sound waves or sound waves; - conversion means (3) for converting an electrical signal into a movement of the movable element and / or for converting a movement of the movable element into an electrical signal; and
- Mittel zum Lagern des bewegbaren Elementes, über die es an einer Halterungsein- richtung des akustischen Wandlers bewegbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) über die Mittel zum Lagern derart schwenkbar mit der Halterungseinrichtung gekoppelt ist, dass das gesamte bewegbare Element (21 - 23) um eine Schwenkachse verschwenkt werden kann, oder das bewegbare Element (21 -23) über die Mittel zum Lagern derart beabstandet zu einem äußeren Umfang des bewegbaren Elementes gelagert ist, dass das gesamte bewegbare Element linear bewegbar ist. - means for supporting the movable element, via which it is movably mounted on a holder device of the acoustic transducer, characterized in that the movable element (21-23) is coupled via the means for storing such pivotally connected to the mounting device that the Whole movable member (21 - 23) can be pivoted about a pivot axis, or the movable member (21-23) is mounted on the means for supporting so spaced apart to an outer periphery of the movable member that the entire movable member is linearly movable.
40. Akustischer Wandler nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element ausschließlich über die zu einem äu ßeren Umfang beabstandeten Mittel zum Lagern gelagert ist. 40. Acoustic transducer according to claim 39, characterized in that the movable element is mounted exclusively on the spaced apart from an externa ßeren circumference means for storing.
41 . Akustischer Wandler nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Lagern das bewegbare Element (21 -23) durch Magnetkraft an der Halterungseinrichtung lagern. 41. Acoustic transducer according to claim 39 or 40, characterized in that the means for supporting the movable member (21-23) by magnetic force on the support means store.
42. Akustischer Wandler nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bewegen des bewegbaren Elementes mindestens eine Vorrichtung (61 , 62) zum42. Acoustic transducer according to claim 41, characterized in that the means for moving the movable element at least one device (61, 62) for
Erzeugen eines Magnetfeldes und mindestens eine mit dem bewegbaren Element (21 -23) verbundene und mit der Vorrichtung (61 , 62) zum Erzeugen eines Magnetfeldes zusammenwirkende Spule (7) umfassen, wobei die Vorrichtung (61 , 62) zum Erzeugen eines Magnetfeldes und die Spule (7) gleichzeitig Teil der Mittel zum Lagern des bewegbaren Elementes sind, so dass das bewegbare Element (21 -23) über das Magnetfeld gelagert ist, das durch die Vorrichtung (61 , 62) zum Erzeugen eines Magnetfeldes und die Spule (7) erzeugt wird. Generating a magnetic field and at least one coil (7) connected to the movable element (21-23) and cooperating with the magnetic field generating device (61, 62), the magnetic field generating device (61, 62) Coil (7) are simultaneously part of the means for supporting the movable element, so that the movable element (21-23) is supported by the magnetic field generated by the magnetic field generating device (61, 62) and the coil (7). is produced.
43. Akustischer Wandler nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass das be- wegbare Element (21 -23) ausschließlich über das Magnetfeld gelagert ist, das durch die Vorrichtung (61 , 62) zum Erzeugen eines Magnetfeldes und durch die Spule (7) erzeugt wird. 43. Acoustic transducer according to claim 42, characterized in that the movable element (21-23) is supported solely by the magnetic field generated by the magnetic field generating device (61, 62) and by the coil (7) becomes.
44. Akustischer Wandler nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (61 , 62) zum Erzeugen eines Magnetfeldes an der Halterungseinrichtung gelagert ist. 44. Acoustic transducer according to claim 42 or 43, characterized in that the device (61, 62) for generating a magnetic field is mounted on the mounting device.
45. Akustischer Wandler nach einem der Ansprüche 39 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element aus einem Material gebildet ist, das ein Elastizitätsmodul von mindestens 30 GPa, insbesondere von mindestens 100 GPa aufweist. 45. Acoustic transducer according to one of claims 39 to 44, characterized in that the movable element is formed of a material having a modulus of elasticity of at least 30 GPa, in particular of at least 100 GPa.
46. Lautsprecher oder Mikrofon mit einem akustischen Wandler gemäß einem der An- Sprüche 14 bis 44. 46. loudspeaker or microphone with an acoustic transducer according to any one of claims to 14-44.
47. Bewegbares Element für einen akustischen Wandler, insbesondere für einen akustischen Wandler nach einem der Ansprüche 14 bis 45, gekennzeichnet durch 47. A movable element for an acoustic transducer, in particular for an acoustic transducer according to one of claims 14 to 45, characterized by
- einen Schichtaufbau, der mindestens eine erste und eine zweite Lage (91 -95) aufweist, wobei - A layer structure having at least a first and a second layer (91-95), wherein
- die erste Lage (92, 94) biegesteifer als die zweite Lage (91 , 93, 95) ist; und the first layer (92, 94) is more rigid than the second layer (91, 93, 95); and
- die zweite Lage (91 , 93, 95) einen höheren Dämpfungsfaktor als die erste Lage aufweist. - The second layer (91, 93, 95) has a higher damping factor than the first layer.
48. Bewegbares Element nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage ein faserverstärkten Material, insbesondere ein kohlenstofffaserverstärkten Material, und die zweite Lage einen Hartschaumstoff, insbesondere Rohacell, aufweist. 48. A movable member according to claim 47, characterized in that the first layer of a fiber-reinforced material, in particular a carbon fiber reinforced material, and the second layer of a rigid foam, in particular Rohacell having.
49. Bewegbares Element nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau eine Mehrzahl abwechselnd angeordneter erster und zweiter Lagen. 49. A movable element according to claim 47 or 48, characterized in that the layer structure comprises a plurality of alternately arranged first and second layers.
50. Bewegbares Element für einen akustischen Wandler, insbesondere für einen akustischen Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem festen Schaum, insbesondere einem Carbon- oder einem Metallschaum, gebildet ist. 50. A movable element for an acoustic transducer, in particular for an acoustic transducer according to one of claims 1 to 45, characterized in that it is formed of a solid foam, in particular a carbon or a metal foam.
51 . Akustischer Wandler zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen mit einem zum Erzeugen von Schallwellen oder durch Schallwellen bewegbaren Element (21 - 23), das gemäß einem der Ansprüche 47 bis 50 ausgebildet ist. 51. An acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves with an element (21-23) movable to generate sound waves or by sound waves and formed according to any one of claims 47 to 50.
52. Akustischer Wandler zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 14 bis 44 oder 50, mit - einem zum Erzeugen von Schallwellen oder durch Schallwellen bewegbaren Element (21 -23); und 52. Acoustic transducer for generating and / or receiving sound waves, in particular according to one of claims 14 to 44 or 50, with a member (21-23) movable to generate sound waves or sound waves; and
- Umsetzmitteln (3) zum Umsetzen eines elektrischen Signals in eine Bewegung des bewegbaren Elementes (21 -23) und/oder zum Umsetzen einer Bewegung des bewegbaren Elementes (21 -23) in ein elektrisches Signal, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element (21 -23) flächig ausgebildet ist und eine Biegesteifigkeit be- zogen auf eine Richtung senkrecht zu seiner Haupterstreckungsebene von mindestens 100 Nm2, insbesondere von mindestens 300 Nm2, und/oder ein Material mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 30 GPa, insbesondere von mindestens 60 GPa, aufweist. - conversion means (3) for converting an electrical signal into a movement of the movable element (21-23) and / or for converting a movement of the movable element (21-23) into an electrical signal, characterized in that the movable element (21 23) and has a flexural rigidity with respect to a direction perpendicular to its main extension plane of at least 100 Nm 2 , in particular of at least 300 Nm 2 , and / or a material having a modulus of elasticity of at least 30 GPa, in particular of at least 60 GPa , having.
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10760632 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10760632 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |