WO2014090346A1 - Magnetsystem für einen lautsprecher, magnetisierungsvorrichtung, verfahren zur herstellung eines magnetsystems und lautsprecher - Google Patents

Magnetsystem für einen lautsprecher, magnetisierungsvorrichtung, verfahren zur herstellung eines magnetsystems und lautsprecher Download PDF

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WO2014090346A1
WO2014090346A1 PCT/EP2013/000451 EP2013000451W WO2014090346A1 WO 2014090346 A1 WO2014090346 A1 WO 2014090346A1 EP 2013000451 W EP2013000451 W EP 2013000451W WO 2014090346 A1 WO2014090346 A1 WO 2014090346A1
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WO
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magnet
magnetization
magnetic
permanent magnet
magnet system
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PCT/EP2013/000451
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norman Gerkinsmeyer
Original Assignee
Blaupunkt Embedded Systems Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H04R9/025—Magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06—Loudspeakers

Definitions

  • the invention relates to a magnet system for a
  • Magnetic systems with a predominantly annular air gap are generally known in the field of electromagnetic / dynamic sound transducers, actuators and exciters, but are also found in other types of electromagnetically driven systems with an air gap, such as an air gap. Motors, generators and drives in the area of land, water and air, use. Basically, the challenge arises again and again the existing systems in compliance with the
  • Magnetic systems increasingly rely on particularly powerful permanent-magnetic materials, for example in the field of rare earths. However, this creates the
  • NdFeB Neodymium Iron Boron, or Barium Ferrite
  • Sm 2 Co Samarium Cobalt
  • Strontium Ferrite AINiCo Magnetic Materials
  • the existing system should then be too weak, usually magnetic material is subsequently used, mounted, glued or grouped.
  • the additional magnets are to be used only with considerable effort, that is, both the existing and the additionally used magnets are usually already magnetized and must be repulsively mounted or glued opposite polarity.
  • the overall system increases in height (when viewed horizontally, see, for example, Figures 1 & 3), in weight, in the cost and is, compared to
  • Multimagnets according to the invention substantially ineffective.
  • the inventive multi-magnet is at comparable or higher field strength of a ferrite magnet with Y35 material smaller by more than 30% but only slightly more expensive if the inventive manner of construction, and the
  • NdFeB magnets have a much stronger field with significantly lower mass than ferrite magnets, but are thermally significantly less resilient. It is suggested that the higher mass of ferrite than
  • NdFeB is e.g.
  • Voice coil is irritated or modulated, as this can lead to considerable audible and measurable distortions when used in speakers.
  • the alternating field of the voice coil induces a current in the rings, thereby reducing the inductance of the voice coil.
  • the multi-magnet system according to the invention represents the alternative to existing permanent magnet systems with not only annular air gap.
  • the first permanent magnet is formed as a ferrite magnet and / or the second permanent magnet is formed as a rare earth magnet.
  • AC) magnet system according to one of the embodiments AA) or AB), wherein both permanent magnets each ring-shaped rotationally symmetrical and are arranged coaxially about a common axis of symmetry.
  • AD magnet system according to one of the embodiments AA) to AC), wherein both permanent magnets are connected on one side via a conclusion.
  • Embodiment variant AA wherein it has at least:
  • a first permanent magnet having a first magnetic remanence and a first pole plate connected thereto
  • a second permanent magnet having a second magnetic remanence substantially higher, preferably at least twice as high, as the first remanence of the first permanent magnet, and a second pole plate connected thereto a conclusion between the first permanent magnet and the second permanent magnet,
  • BC magnet system according to one of the embodiments BA) to BB), wherein the first permanent magnet is a ferrite magnet
  • BD magnet system according to one of the embodiments BA) to BC), wherein the second permanent magnet is a rare earth magnet.
  • BE magnet system according to one of the embodiments BA) to BD), wherein the return has an L-shaped cross-section, each leg of the L with one of the
  • Permanent magnet is connected, so that a ring-shaped
  • Air gap between the first permanent magnet and the second permanent magnet including a leg of the L is formed.
  • BG BG magnet system according to one of the embodiments BA) to BF), wherein the mass of the second permanent magnet between 50% and 5%, preferably between 30% and 5%, preferably between 20% and 5%, preferably between 10% and 5%, having the mass of the first permanent magnet.
  • BH BH magnet system according to one of the embodiments BA) to BG), wherein the second permanent magnet is a magnet type from the following list: neodymium-iron-boron, barium ferrite, samarium cobalt, strontium ferrite, aluminum-nickel-cobalt.
  • BI magnet system according to one of the embodiments BA) to BH), wherein the magnet system has a central opening.
  • BJ magnet system according to one of the embodiments BA) to BI), wherein on at least one pole plate at least one short-circuit ring is arranged with a non-magnetic and electrically conductive material.
  • BK magnet system according to one of the embodiments BA) to BJ), wherein at least one pole plate by a,
  • Short circuit blank at least partially covered.
  • CA magnetization device for a magnet system, in particular for use in a loudspeaker, in particular according to one of the variants AA) to BL), comprising:
  • a first magnet coil having a first yoke which penetrates the first magnet coil with one limb and has a second open limb with two ends which form a first air gap
  • a second magnet coil having a second yoke which penetrates the second magnet coil with one limb and forms an annular air gap through two ends which run in parallel to one another in an annular manner
  • annular-shaped ends of the second yoke each having a coaxial opening, in which engage the ends of the first yoke, so that a common
  • magnetizing magnet system can be used.
  • Variant CA wherein the first and second
  • Solenoid such with at least one Connected current / voltage supply that with a simultaneous activation of the magnetic coils in the common air gap, an opposite magnetic field is generated, which is reversely aligned in the gap of the first yoke, as in the gap of the second yoke.
  • Magnetizing device which can generate a magnetic field for each permanent magnet at the same time, wherein both magnetic fields are aligned axially in opposite directions,
  • electrically conductive cap which at least partially extends into the air gap, is shielded.
  • FC FC method according to the above embodiment FA), wherein after the first magnetization and before the second magnetization of the first magnet an electrically conductive, split ring in the axial direction is used in the air gap and by supplying a current surge during the second magnetization, the external magnetic field is attenuated ,
  • Permanent magnet has a saturation field strength which is smaller than the maximum field strength, from which irreversible losses of the magnetization of the second permanent magnet arise,
  • Permanent magnet by an opposing magnetic field in the axial direction with a field strength greater than that Saturation field strength and smaller than the maximum field strength, from which irreversible losses of the magnetization of the second permanent magnet arise,
  • Embodiment variant AA wherein it has at least:
  • Remanence which is much higher, preferably at least twice as high as the first remanence of the first
  • Magnet system according to one of the embodiments HA) HB), wherein the first permanent magnet is a ferrite magnet.
  • HD magnet system according to one of the embodiments HA) to HC), wherein the second permanent magnet is a rare earth magnet.
  • HE HE magnet system according to one of the embodiments HA) to HD), wherein the mass of the second permanent magnet between 50% and 5%, preferably between 30% and 5%, preferably between 20% and 5%, preferably between 10% and 5%, having the mass of the first permanent magnet.
  • HF magnet system according to one of the embodiments HA) to HE), wherein the magnet system has a central opening
  • HG) magnet system according to one of the embodiments HA) to HF), wherein on the pole plate at least one
  • Shorting ring is arranged with a non-magnetic and electrically conductive material.
  • HH magnet system according to one of the embodiments HA) to HG), wherein the pole plate is at least partially covered by a, preferably inside open, shorting cap or short circuit blank.
  • Magnetizing device which can simultaneously generate a magnetic field for the permanent magnets on the one hand and the inference on the other hand, both
  • Magnetic fields are axially aligned in opposite directions and a magnetic field acts on the permanent magnets and a magnetic field acts on a leg of the return path, simultaneous axial magnetization of the permanent magnets by momentarily switching on the opposing magnetic fields of the magnetization device,
  • J magnet system, produced by a method described here, in particular by a method according to one of the embodiments D) - G).
  • Magnetization method was magnetized and produced.
  • Multimagnet system with two concentrically arranged on different diameters ring magnets, separated by an air gap, first in a common direction
  • Ring magnets are exposed to the reverse magnetic field, but only one magnet is reversed.
  • each such materials are chosen that they have a substantially different coercivity and the second opposite magnetization with a
  • Field strength is performed, which reverses the one magnet, the other magnet but not re-magnetized.
  • the magnetic field can be shielded by a magnet during the second counter-rotating magnetization be reduced in the range of one magnet so that no pole reversal takes place while the other magnet is reversed.
  • the shielding can be done by a conductive material in the air gap, which is induced in a pulse-like remagnetization, a counteracting ring current, or it can be active during the remagnetization
  • FIG. 2 shows a multi-magnet system from FIG. 1 in plan view
  • FIG. 4 magnetization device from FIG. 3 in FIG.
  • FIG. 5 stray field magnetizer with magnet system according to FIG.
  • FIG. 6 stray field magnetizer with magnet system according to FIG.
  • FIG. 7 stray field magnetizer with magnet system according to FIG.
  • FIG. 8 stray field magnetizer from FIG. 7 in section A-A
  • FIG. 9 magnet system according to FIG. 1 during the
  • FIG. 10 Illustration of the magnetization against external.
  • FIG. 11 Time field strength course during the steps.
  • FIG. 12 Time field strength course during the steps.
  • FIG 13 variant of the multi-magnet with
  • FIG. 14 shows a variant embodiment of the multimagnet
  • FIG. 15 Size comparison of a magnet system according to the prior art
  • FIGS. 16-18 size comparison of the magnet systems in relation to the achievable field strength in the air gap
  • FIG. 19 Multimagnet as pot magnet system with cup-like
  • FIG. 20 stray field magnetizer with magnet system according to FIG.
  • FIG. 21 Multimagnet as pot magnet in the design with two short-circuiting rings
  • FIG. 22 Multimagnet as pot magnet in the version with
  • FIG. 1 shows an example of the invention
  • Multimagnets as a ring magnet system, with its outer
  • ferrite magnet preferably, but not necessarily, has a slightly smaller inner diameter than the ferrite magnet.
  • Air gap 2 is now given by the inner diameter of the outer pole plate 1 relative to the outer diameter of the inner pole plate 3, based on the example
  • the ventilation on the other hand serve the better management of the field line course in the air gap 2 of the system can. It has proved to be particularly favorable, but not mandatory, to perform the inner pole plate 3 slightly more projecting and higher than the outer pole plate 1. Furthermore, it has proven to be particularly advantageous, the outer diameter of the inner pole plate 3 is greater than the underlying diameter of the example
  • gaseous media e.g. Air.
  • a reduction in the form of the phase, as in the center hole 7, may under certain circumstances make sense, since an improvement in the field line course is accompanied by a reduction in the pole plate 3 and 6 conclusion.
  • FIG. 2 shows, in plan view, the cross-sectional view of the multi-magnet according to the invention for FIGS. 1, 3, 5, 6, 7, 9, 12, 13, 16 and 17 for better understanding.
  • FIG. 3 shows an example of the invention
  • This device consists of a
  • Exciting coil 15 which can magnetize via a yoke 16, the central region and a ring-shaped executed yoke 17 and its exciting coil 18, the outer region of the multi-magnet 19 according to the invention.
  • Magnets of the multi-magnet 19 according to the invention although they are made of completely different material and normally each would have to be magnetized by itself, can be magnetized together. It is proposed that the coil 15 via its yoke 16, the inner region opposite pole with greater than 2000 kA / m over the outer
  • the ring-shaped yoke 17 and its exciting coil 18 with greater than 800 kA / m is magnetized with the ring-shaped yoke 17 and its exciting coil 18 with greater than 800 kA / m.
  • this magnetizing device according to the invention it is also possible to use the multi-magnet according to the invention from FIG. 17 as a pot magnet system, which, e.g. equipped with NdFeB and ferrite in the middle, magnetize. In this case, only the excitation coil 15 with the yoke 16 for the middle
  • Range greater than 2000 kA / m are used.
  • Multimagnetsystem 19 only covers above and below and not completely surrounds, it is possible, the magnetization device according to the invention in a band-like
  • the band passes through the magnetizing device according to the invention in the region of the multi-magnet system 19 according to the invention, which comprises this positively engages securely and is also able to magnetize normal magnetic systems, since the coils 15 and 18 can also be operated separately and independently.
  • FIG. 4 shows the magnetizing device according to the invention in plan view.
  • the same reference numerals as in Figure 3 are used.
  • such a magnet may be used
  • Magnet system according to the invention also in succession magnetize with a simple magnetizing coil in opposite directions. This procedure is described in more detail in FIGS. 5 to 10.
  • FIG. 5 shows the magnet system 19 from FIG. 1 in a magnetizing coil 20.
  • the higher coercive magnet 4 is fully magnetized by an axial field arrangement
  • the low coercive magnet 5 is partially or fully magnetized in the same direction.
  • the magnetization direction of the magnetization device and the magnets is described by the designation N and S.
  • the axial field can also be realized by a yoke similar to FIG. 3, or by the central or stray field of an axial field coil according to FIG.
  • the magnetizing coil can also have an inference.
  • FIG. 6 describes the second step of FIG
  • Magnetization wherein the magnet 5 is magnetized in the opposite direction.
  • the Magnetizing coil 20 operated with respect to the Figure 5 inverted field direction.
  • the already magnetized magnet 4 must not be re-magnetized.
  • this can be done by using a correspondingly high-coercivity magnet material for the magnet 4. So that this one has such a higher resistance to one
  • Re-magnetization has as the magnet 5.
  • a field is applied, although the magnet 5 ummagnetometer, but does not change the magnetization of the magnet 4 due to its higher coercivity.
  • a shield 31 of a highly electrically conductive material (e.g., copper) may be introduced into the air gap of the
  • This shield 31 may be formed as a cap, but at least as a ring.
  • conductive cap an actively energized in the axial direction with the gap 32 split ring 31 inserted into the air gap between the magnets 4 and 5 and when turning on the external inverted magnetic field through the magnetizing coil 20 so energized that a magnetic field counteracting the external magnetic field of the magnetizing device is formed.
  • This internal magnetic field then causes a reduction of the field strength of the external magnetic field and prevents the magnetic reversal of the magnet 4, while it promotes the magnetic reversal of the magnet 5.
  • FIG. 7 shows the magnetizing coil 20 with the multi-magnet arranged therein in an axial section
  • FIG. 8 shows the section A-A through the coil 20.
  • Magnetic reversal of the magnet 5 by applying voltage to the split ring 31 generates a current in the air gap, which in turn generates a magnetic field - represented by outside the
  • the current pulse through the ring must be synchronized in time with the current through the outer coil. It is possible depending on the size of the magnet system to transform the ring current through a current transformer high or switch in series with the outer coil. To illustrate the in the magnet system 19 during the
  • Ummagnetleiter of the outer magnet 5, that is, during the second step, the present magnetic field is again shown in Figure 9, the multi-magnet 19 in section, wherein additionally the magnetic field directions and the magnetic field lines are shown. It can be seen that the external magnetic field in the magnet 4 is weakened and the external magnetic field in the magnet 5 is amplified by the inserted ring 31 and the ring current generated there. Accordingly becomes the magnet 5 is reversely aligned while the magnet 4 has its initial impressed in the first step
  • the selection of the magnetic materials with respect to the ratio Hs5 to H4 is extended by additionally shielding the magnet 4 which is not to be reversed against the magnetizing magnetic field, passive or active.
  • FIGS. 11 and 12 Such a process is illustrated in FIGS. 11 and 12 by plotting the acting field strength H over the time axis t.
  • FIG. 11 shows the steps I and II of the magnetization by a magnetization device according to FIGS. 5 and 6 with passive shielding.
  • step I the two magnets 4 and 5 are exposed to an approximately equal field strength curve HI and magnetized next to each other in the same N-S direction magnetized. It will be between the first
  • Step I and the second step II of the invention Magnetizing a shield or a shield cap placed in the air gap between the magnets 4 and 5. It now follows the step II, in which an opposing
  • FIG. 12 shows the inventive steps I and II of the magnetization by a magnetizing device according to FIGS. 5 and 7 or 8 with active
  • step I the two magnets 4 and 5 are exposed to an approximately equal field intensity HI and mounted side by side in the same N-S direction
  • Magnetizing device is generated. This field acts on the unprotected magnet 5 and poles it completely because it is larger than Hs5. At the same time, however, voltage is applied to the ring 31 and a ring current in
  • Magnets 4 leads to a field strength Hllb. Since the magnetic field generated within the shield remains below the limit of H4, there is no weakening of the magnet 4 and both magnets get in the already assembled
  • FIG. 13 shows the multi-magnet according to the invention in the embodiment with two short-circuiting rings 22 - above and in the outer edge of the inner pole plate 3 - and 23 - below the outer pole plate 1 -.
  • the shorting rings 22 and 23 are preferably made of aluminum, copper or brass. But it is also possible that the short-circuit ring 22 is above the outer
  • FIG. 14 shows the multi-magnet according to the invention in the embodiment with the so-called copper cap 24, which can optionally consist of aluminum, copper or brass.
  • the copper cap in this case also has a hole corresponding to the through hole 7 with phases.
  • the copper cap 24 it is also conceivable to perform the copper cap 24 as a ring, which merely encloses the inner pole plate 3 or slightly covered over the height down and up.
  • FIG. 15 shows the possible size savings of
  • the reference numeral 13 designates a magnetic system equipped exclusively with ferrite magnets, while the reference numeral 14 (hatched area) the same magnet system, but with the
  • FIGS. 16 to 18 a size comparison of FIG.
  • FIG. 16 shows a standard ferrite magnet with its field strength profile measured across the thickness in the annular air gap 30.
  • FIG. 17 shows an optimized invention which has already been reduced by a quarter in height or thickness
  • Multimagneten according to Figure 1 for example with a NdFeB magnet 4 and thinner ferrite magnet 5, with inner
  • Air gap 2 measured. In this case, one recognizes a significantly higher and above all more linear course than in the curve in FIG. 16.
  • FIG. 18 shows a highly optimized multimagnet according to the invention according to FIG. 1, by way of example with an even thinner NdFeB magnet 4 and ferrite magnet 5, with inner pole plate 3 and outer pole plate 1 and its
  • Air gap 2 measured. The aim here was to produce the same strong field as in FIG. 8. It can be seen that the course is still much more linear and slightly higher than in the standard magnet in Figure 8. This is achieved, although only half of the volume and mass of magnetic material is used.
  • a reduction of the magnet system, in particular for a loudspeaker, by a permanent magnet unit consists of a combination of at least a first permanent magnet with a first magnetic remanence and a second permanent magnet with a second one
  • FIG. 19 shows an example of the invention
  • the air gap 9 is now given by the inner diameter of the pot-shaped yoke 12 with respect to the outer diameter of the pole plate 10, which is based on the example used NdFeB magnet 11, which in turn on the ferrite magnet 29th located, which also has an optional central bore 8, on the one hand the
  • Pole plate 10 slightly protruding and / or higher than the height of the pot-shaped yoke 12th
  • the outer diameter of the pole plate 10 is greater than the diameter of the underlying, for example, used NdFeB magnet 11 and the ferrite magnet 29.
  • cup-shaped conclusion 12 or subsidence of the center or through hole serve on the one hand to improve the
  • FIG. 20 shows a magnetizing device, as already shown in FIGS. 5 to 8, in one
  • FIG. 21 shows a multimagnet according to the invention as a pot magnet in the embodiment with two short-circuit rings 25 -including and in the outer edge of the pole plate 10 -and 26- below the NdFeB magnet 11 used by way of example.
  • the shorting rings 25 and 26 are preferably made of aluminum, copper or brass. But it is also possible that the short-circuit ring 25 can be located above or on the edge of the pot or yoke 12.
  • FIG. 22 shows the multi-magnet according to the invention as a pot magnet system in the embodiment with the so-called
  • Copper cap 27 made of aluminum, copper or
  • Brass can exist.
  • it encloses the ferrite magnet 29, the optional NdFeB magnet 11, and its pole plate 10.
  • the copper cap has a hole corresponding to that of FIG.
  • the invention thus proposes a magnet system with at least one permanent magnet unit, in particular for use in a loudspeaker, wherein the
  • Permanent magnet with a second magnetic remanence and the second magnetic remanence is much larger, preferably at least twice as large as the first magnetic remanence.
  • the invention relates to a magnetization ⁇ device for such a magnet system, which can be operated by means of two simultaneously by separate coils
  • Yoke systems can build two parallel and oppositely oriented magnetic fields, wherein the first magnetic field concentrically surrounds the second magnetic field like a thick cylinder jacket an inner cylinder.
  • the invention relates to a method for producing and magnetizing the o.g. Magnet system with the o.g.
  • Magnetizing device and a speaker with a magnet system according to the invention.
  • Hs4, Hs5 Saturation field strength of magnets 4 and 5 from which full magnetization occurs

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem mit mindestens einer Dauermagneteinheit, insbesondere zum Einsatz in einem Lautsprecher, wobei die Dauermagneteinheit aus einer miteinander verbundenen Kombination aus zumindest einem ersten Dauermagneten (5) mit einer ersten magnetischen Remanenz und einem zweiten Dauermagneten (4) mit einer zweiten magnetischen Remanenz besteht und die zweite magnetische Remanenz wesentlich größer ist, vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist, wie die erste magnetische Remanenz.

Description

Beschreibung
Magnetsystem für einen Lautsprecher, Magnetisierungsvorrichtung, Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems und Lautsprecher
Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem für einen
Lautsprecher, eine Magnetisierungsvorrichtung für ein solches Magnetsystem, ein Verfahren zur Herstellung eines
Magnetsystems und einen Lautsprecher mit einem solchen
Magnetsystem.
Magnetsysteme mit vorwiegend ringförmigem Luftspalt sind allgemein aus dem Bereich elektromagnetische / dynamische Schallwandler, Aktoren und Exciter bekannt, finden aber auch in anderen Arten von elektromagnetisch getriebenen Systemen mit Luftspalt, wie z.B. Motoren, Generatoren und Antriebe die im Bereich zu Land, Wasser und Luft, Verwendung. Grundsätzlich ergibt sich immer wieder die Herausforderung die bestehenden Systeme unter Einhaltung der
Leistungsfähigkeit zu verkleinern. Hierzu greift man bei Magnetsystemen vermehrt auf besonders leistungsfähige dauermagnetische Materialien, zum Beispiel aus dem Bereich Seltener Erden, zurück. Dabei entsteht allerdings das
Problem, dass solche MagnetSysteme mit sogenannten
Supermagneten mit extrem hoher magnetischer Remanenz sehr teuer werden. Es ist Aufgabe der Erfindung ein besonders klein bauendes Magnetsystem zu verwirklichen, welches möglichst geringe Mengen an Materialien mit besonders hoher magnetischer
Remanenz benötigt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Der Erfinder hat erkannt, dass ein Magnetsystem, welches aus einer geschickten Kombination aus konventionellem Ferrit- Material und einem Seltene-Erden-Magneten aufgebaut ist, bei gleicher Baugröße nahezu die gleiche Leistungsfähigkeit erreicht, wie sie ein rein aus einem Seltene-Erden-Magneten aufgebautes Magnetsystem erreichen kann. Grundsätzlich gilt diese erfindungsgemäße Überlegung ' für die kombinierte
Verwendung von teuren und besonders leistungsfähigen
Dauermagneten mit preisgünstigen konventionellen
Dauermagneten geringerer Leistung.
Herkömmlicher Weise werden Magnetsysteme mit nur einer
Magnetart ausgerüstet. Also werden entweder NdFeB = Neodym- Eisen-Bor, oder Bariumferrit-, Sm2Co = Samarium Cobalt-, Strontiumferrit-, AINiCo-Magnetmaterialien je nach Anwendung, Vorgaben und Budget für sich alleine verwendet.
Sollte das bestehende System dann zu schwach sein, wird in der Regel nachträglich magnetisches Material verwendet, montiert, geklebt bzw. gruppiert. Die zusätzlichen Magneten sind allerdings nur mit erheblichem Aufwand zu verwenden, das heißt, sowohl die bestehenden als auch die zusätzlich verwendeten Magneten sind in der Regel bereits magnetisiert und müssen gegenpolig abstoßend montiert bzw. verklebt werden.
Dabei erhöht sich das Gesamtsystem in der Regel in der Höhe (bei waagerecht liegender Betrachtung, siehe z.B. Fig. 1 & 3) , im Gewicht, in den Kosten und ist, gegenüber dem
erfindungsgemäßen Multimagneten, wesentlich ineffektiver.
Der erfindungsgemäße Multimagnet ist bei vergleichbarer bzw. höherer Feldstärke eines Ferrit-Magneten mit Y35-Material um mehr als 30 % kleiner aber nur unwesentlich teurer wenn die erfindungsgemäße Art und Weise des Aufbaus, sowie die
technische Voraussetzung der erfindungsgemäßen Magnetisierung beziehungsweise Vorrichtung berücksichtigt wird. So lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Multimagneten ganz gezielt die spezifischen Eigenschaften der verschiedenen Magnetmaterialien miteinander verbinden. Ein Beispiel:
Ferrit-Magneten haben eine wesentlich höhere
Temperaturbeständigkeit aber auch Volumenbedarf als z.B.
NdFeB-Magneten . NdFeB-Magneten haben wiederum ein wesentlich stärkeres Feld bei deutlich geringerer Masse als Ferrit- Magneten, sind aber thermisch deutlich geringer belastbar. Es wird vorgeschlagen, die höhere Masse des Ferrit als
Kühlkörper oder Kühlmasse für den beispielhaft eingesetzten NdFeB-Magneten zu verwenden. Kombiniert ergibt sich ein ideales Magnetsystem im Verhältnis Masse beziehungsweise Volumen zu Feldstärke. So verhält es sich aber umgekehrt bei Volumen beziehungsweise Masse zum Preis. NdFeB ist z.B.
mittlerweile deutlich teurer während Ferrit-Magneten recht preiswert und preisstabil sind. Ähnlich verhält es sich bei AINiCo und Sn^Co die man erfindungsgemäß statt NdFeB
verwenden kann. Mit Sm2Co oder AINiCo ließen sich sogar hochtemperaturstabile erfindungsgemäße Multimagneten
herstellen .
Es gibt aber noch weitere Punkte die für die Verwendung des erfindungsgemäßen Multimagneten sprechen, wie z.B. ein deutlich besserer Verlauf bzw. bessere Verteilung der
Feldlinien und er ist weniger preisschwankungssensibel.
Gerade in den Zeiten von künstlicher Verknappung der
Rohstoffe und deren Preismanipulationen durch Spekulationen in den Weltmärkten, sind in den letzten 2 Jahren die Preise im Rohstoffbereich für Seltener Erden, Cobalt, Strontium, Barum, Bor usw. um mehr als das 10-fache gestiegen.
Eine weitere Verbesserung bringt der Einsatz von sogenannten Kurzschlussringen, die vorzugsweise über und unterhalb der Ebene der Polplatten angeordnet werden, beziehungsweise von zusätzlichen Kappen oder Ringen, welche die Polplatte umgeben beziehungsweise umschließen. In beiden Fällen kommen unmagnetische aber am besten elektrisch sehr leitfähige Materialien, wie z.B. Kupfer, Messing, Aluminium usw., zum Einsatz .
Es wird empfohlen die zwei Kurzschlussringe bei Systemen mit größeren Amplituden oder Bewegungen einzusetzen, während die „Kappe" oder der „Ring" eher bei Systemen mit geringen
Amplituden oder Bewegungen zum Einsatz kommen sollen.
Die Wirkweise beider Arten von Ringen ist im Prinzip gleich. Es soll verhindert werden, dass das statische Magnetfeld im Luftspalt des erfindungsgemäßen Multimagneten durch das Wechselfeld der mit Wechselspannung durchflossenen
Schwingspule irritiert bzw. moduliert wird, da dies beim Einsatz in Lautsprechern zu erheblich hörbaren und messbaren Verzerrungen führen kann.
Oder anders formuliert, das Wechselfeld der Schwingspule induziert in den Ringen einen Strom und dadurch wird die Induktivität der Schwingspule reduziert. Der damit
einhergehende Impedanzanstieg zu höheren Frequenzen hin wird nahezu eliminiert und damit wird auch die Modulation des Magnetfeldes im Luftspalt nahezu verhindert.
Somit stellt das erfindungsgemäße Multimagnetsystem die Alternative zu bestehenden Dauermagnetsystemen mit nicht nur ringförmigem Luftspalt dar.
Entsprechend den oben beschriebenen Grundgedanken der
Erfindung schlägt der Erfinder die nachfolgend beschriebenen Varianten der Erfindung als besonders günstige Ausführungen vor :
AA) Magnetsystem mit mindestens einer Dauermagneteinheit, insbesondere zum Einsatz in einem Lautsprecher, wobei die Dauermagneteinheit aus einer miteinander verbundenen
Kombination aus zumindest einem ersten Dauermagneten mit einer ersten magnetischen Remanenz und einem zweiten Dauermagneten mit einer zweiten magnetischen Remanenz besteht, wobei die zweite magnetische Remanenz wesentlich größer ist, vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist, wie die erste magnetische Remanenz.
AB) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante AA) , wobei der erste Dauermagnet als Ferrit-Magnet ausgebildet ist und/oder der zweite Dauermagnet als Seltene-Erden-Magnet ausgebildet ist.
AC) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) oder AB) , wobei beide Dauermagnete jeweils ringförmig rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial um eine gemeinsame Symmetrieachse angeordnet sind.
AD) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AC) , wobei beide Dauermagnete einseitig über einen Rückschluss miteinander verbunden sind.
AE) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AD) , wobei die Magnetisierung beider Dauermagnete bezüglich der gemeinsamen Symmetrieachse gegengerichtet ausgebildet ist.
AF) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten AC) bis AE) , wobei die Magnetisierung beider Dauermagnete gleichzeitig und bezüglich der gemeinsamen Symmetrieachse gegengerichtet in zusammengebauten Zustand des Magnetsystems erfolgt .
BA) Magnetsystem, insbesondere gemäß der
Ausführungsvariante AA) , wobei es zumindest aufweist:
- einen ersten Dauermagneten mit einer ersten magnetischen Remanenz und einer damit verbundenen ersten Polplatte,
- einen zweiten Dauermagneten, mit einer zweiten magnetische Remanenz, die wesentlich höher, vorzugsweise mindestens doppelt so hoch, ist wie die erste Remanenz des ersten Dauermagneten, und einer damit verbundenen zweiten Polplatte - einen Rückschluss zwischen dem ersten Dauermagneten und d zweiten Dauermagneten,
- und einen Luftspalt zur Ausbildung eines hohen
Magnetflusses zwischen der ersten Polplatte und der zweiten Polplatte .
BB) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante BA) , wobei das Magnetsystem rotationssymmetrisch aufgebaut ist.
BC) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BB) , wobei der ersten Dauermagnet ein Ferrit-Magnet ist
BD) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BC) , wobei der zweite Dauermagnet ein Seltene-Erden- Magnet ist.
BE) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BD) , wobei der Rückschluss einen L-förmigen Querschnitt aufweist, wobei jeder Schenkel des L mit einem der
Dauermagneten verbunden ist, so dass ein ringförmiger
Luftspalt zwischen dem ersten Dauermagneten und dem zweiten Dauermagneten einschließlich einem Schenkel des L entsteht.
BF) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BE) , wobei die Polplatten konzentrisch zueinander und jeweils auf einem Dauermagnet angeordnet sind, so dass sich zwischen ihnen der Luftspalt ausbildet.
BG) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BF) , wobei die Masse des zweiten Dauermagneten zwischen 50% und 5%, vorzugsweise zwischen 30% und 5%, vorzugsweise zwischen 20% und 5%, vorzugsweise zwischen 10% und 5%, der Masse des ersten Dauermagneten aufweist.
BH) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BG) , wobei der zweite Dauermagnet ein Magnettyp aus der folgenden Liste ist: Neodym-Eisen-Bor, Barium-Ferrit , Samarium-Cobalt , Strontium-Ferrit, Aluminium-Nickel-Cobalt . BI) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BH) , wobei das Magnetsystem eine Mittelöffnung aufweist.
BJ) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BI) , wobei an mindestens einer Polplatte mindestens ein Kurzschlussring mit einem nichtmagnetischen und elektrisch leitenden Material angeordnet ist.
BK) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten BA) bis BJ) , wobei mindestens eine Polplatte durch eine,
vorzugsweise innen offene, Kurzschlusskappe oder
Kurzschlussronde , zumindest teilweise überdeckt wird.
BL) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante BK) , wobei die Kurzschlusskappe auch den zweiten Dauermagneten zumindest teilweise zum Luftspalt hin überdeckt.
CA) Magnetisierungsvorrichtung für ein Magnetsystem, insbesondere zum Einsatz in einem Lautsprecher, insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis BL) , aufweisend:
- eine erste Magnetspule mit einem ersten Joch, das mit einem Schenkel die erste Magnetspule durchdringt und einen zweiten offenen Schenkel mit zwei Enden, die einen ersten Luftspalt bilden, aufweist,
- eine zweite Magnetspule mit einem zweiten Joch, das mit einem Schenkel die zweite Magnetspule durchdringt und durch zwei ringförmig parallel zueinander ausgebildete Enden einen ringförmigen Luftspalt ausbildet,
- wobei die ringförmig ausgebildeten Enden des zweiten Jochs jeweils eine koaxiale Öffnung aufweisen, in welche die Enden des ersten Joches eingreifen, so dass ein gemeinsamer
Luftspalt entsteht, in den ein gegenläufig zu
magnetisierendes Magnetsystem eingesetzt werden kann.
CB) Magnetisierungsvorrichtung gemäß der
Ausführungsvariante CA) , wobei die erste und zweite
Magnetspule derart mit mindestens einer Strom/Spannungsversorgung verbunden sind, dass bei einer gleichzeitigen Aktivierung der Magnetspulen im gemeinsamen Luftspalt ein gegenläufiges Magnetfeld erzeugt wird, das im Spalt des ersten Joches umgekehrt ausgerichtet ist, wie im Spalt des zweiten Joches.
D) Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems,
insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AF) oder BA) bis BL) und insbesondere unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung gemäß einer der
Ausführungsvarianten CA) bis CB) , wobei die folgenden
Herstellungsschritte ausgeführt werden:
- Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils
rotationssymmetrischen Dauermagneten, wobei die Dauermagneten bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt zueinander getrennt angeordnet sind
- einsetzen des Magnetsystems in eine
Magnetisierungsvorrichtung, welche gleichzeitig für jeden Dauermagneten jeweils ein Magnetfeld erzeugen kann, wobei beide Magnetfelder axial gegenläufig ausgerichtet sind,
- gleichzeitige axial gegenläufige Magnetisierung der
Dauermagneten durch kurzzeitiges Einschalten der
Magnetisierungsvorrichtung,
- entnehmen des Magnetsystems mit axial gegenläufig
magnetisierten Dauermagneten.
E) Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems,
insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AF) und unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung, welche im Inneren ein axial in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, wobei die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden:
- Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils
rotationssymmetrischen Dauermagneten, wobei die Dauermagneten bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt zueinander getrennt angeordnet sind,
- einsetzen des Magnetsystems in die
MagnetisierungsVorrichtung,
- gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten in einer ersten axialen Ausrichtung,
- gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit einer Feldstärke, welche den ersten Magneten nicht ummagnetisiert , jedoch den zweiten Magneten entgegengerichtet zu seiner ersten Magnetisierung ummagnetisiert,
- entnehmen des Magnetsystems mit axial entgegengesetzt magnetisierten Dauermagneten. FA) Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems,
insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AF) und unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung, welche im Inneren ein axial in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, wobei die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden:
- Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils
rotationssymmetrischen Dauermagneten, wobei die Dauermagneten bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt zueinander getrennt angeordnet sind,
- einsetzen des Magnetsystems in die
MagnetisierungsVorrichtung,
- gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten in einer ersten axialen Ausrichtung,
- abschirmen des ersten Magneten durch einsetzen einer elektrisch leitfähigen Abschirmung zumindest im Luftspalt,
- gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit zeitlich sich verändernder Feldstärke durch kurzzeitiges Einschalten einer Magnetspule der Magnetisierungsvorrichtung, wobei die Magnetfeldstärke im zweiten, nicht abgeschirmten Magneten geringer ist als im ersten Magneten, - entnehmen des Magnetsystems mit axial entgegengesetzt magnetisierten Dauermagneten.
FB) Verfahren gemäß der voranstehenden Ausführungsvariante FA) , wobei nach der ersten Magnetisierung und vor der zweiten Magnetisierung der erste Magnet durch einsetzen eines elektrisch leitfähigen Rings im Luftspalt oder einer
elektrisch leitfähigen Kappe, die zumindest teilweise in den Luftspalt hineinreicht, abgeschirmt wird.
FC) Verfahren gemäß der voranstehenden Ausführungsvariante FA) , wobei nach der ersten Magnetisierung und vor der zweiten Magnetisierung der erste Magnet ein elektrisch leitfähiger, in axialer Richtung gespaltener Ring im Luftspalt eingesetzt wird und durch Zufuhr eines Stromstoßes während der zweiten Magnetisierung das externe Magnetfeld abgeschwächt wird.
G) Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems,
insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AF) und unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung, welche im Inneren ein axial in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, wobei die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden:
- Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils
rotationssymmetrischen Dauermagneten, wobei der erste
Dauermagnet eine Sättigungsfeldstärke aufweist, die kleiner ist als die maximale Feldstärke, ab der irreversible Verluste der Magnetisierung des zweiten Dauermagneten entstehen,
- einsetzen des Magnetsystems in die
MagnetisierungsVorrichtung,
- gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten in einer ersten axialen Ausrichtung mit einer Feldstärke, die größer als die Sättigungsfeldstärke des zweiten Dauermagneten ist,
- anschließend gleichzeitige Beaufschlagung der beiden
Dauermagneten durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit einer Feldstärke, die größer als die Sättigungsfeldstärke und kleiner als die maximale Feldstärke, ab der irreversible Verluste der Magnetisierung des zweiten Dauermagneten entstehen,
- entnehmen des Magnetsystems mit axial entgegengesetzt magnetisierten Dauermagneten.
HA) Magnetsystem, insbesondere gemäß der
Ausführungsvariante AA) , wobei es zumindest aufweist:
- einen ersten Dauermagneten mit einer ersten magnetischen Remanenz,
- einen, unmittelbar mit dem ersten Dauermagneten verbundenen zweiten Dauermagneten, mit einer zweiten magnetischen
Remanenz, die wesentlich höher ist, vorzugsweise mindestens doppelt so hoch ist, wie die erste Remanenz des ersten
Dauermagneten,
- eine erste Polplatte, die unmittelbar mit dem zweiten Dauermagneten verbunden ist,
- einen Rückschluss der mit dem ersten Dauermagneten
verbunden ist,
- und einen Luftspalt zur Ausbildung eines hohen
Magnetflusses zwischen dem Rückschluss und der ersten
Polplatte.
HB) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante HA) , wobei das Magnetsystem rotationssymmetrisch aufgebaut ist.
Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) HB), wobei der erste Dauermagnet ein Ferrit-Magnet ist.
HD) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HC) , wobei der zweite Dauermagnet ein Seltene-Erden- Magnet ist.
HE) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HD) , wobei die Masse des zweiten Dauermagneten zwischen 50% und 5%, vorzugsweise zwischen 30% und 5%, vorzugsweise zwischen 20% und 5%, vorzugsweise zwischen 10% und 5%, der Masse des ersten Dauermagneten aufweist. HF) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HE) , wobei das Magnetsystem eine Mittelöffnung aufweist
HG) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HF) , wobei an der Polplatte mindestens ein
Kurzschlussring mit einem nichtmagnetischen und elektrisch leitenden Material angeordnet ist.
HH) Magnetsystem gemäß einer der Ausführungsvarianten HA) bis HG) , wobei die Polplatte durch eine, vorzugsweise innen offene, Kurzschlusskappe oder Kurzschlussronde, zumindest teilweise überdeckt wird.
HI) Magnetsystem gemäß der Ausführungsvariante HH) , wobei die Kurzschlusskappe auch den zweiten Dauermagneten
zumindest teilweise zum Luftspalt hin überdeckt.
I) Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems,
insbesondere gemäß einer der Ausführungsvarianten AA) bis AF) oder HA) bis HI) , wobei und insbesondere unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung gemäß einer der
Ausführungsvarianten CA) bis CB) , wobei die folgenden
Herstellungsschritte ausgeführt werden:
- Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einen zweiten noch nicht vormagnetisierten rotationssymmetrischen Dauermagneten und einem, im Querschnitt L-förmig
ausgebildeten Rückschluss, wobei die Dauermagneten koaxial und übereinander angeordnet und unmittelbar miteinander verbunden sind und zwischen Rückschluss und den Dauermagneten ein Luftspalt gebildet ist,
- einsetzen des Magnetsystems in eine
Magnetisierungsvorrichtung, welche gleichzeitig für die Dauermagneten einerseits und den Rückschluss andererseits jeweils ein Magnetfeld erzeugen kann, wobei beide
Magnetfelder axial gegenläufig ausgerichtet sind und ein Magnetfeld auf die Dauermagneten wirkt und ein Magnetfeld auf einen Schenkel des Rückschlusses wirkt, - gleichzeitige axial Magnetisierung der Dauermagneten durch kurzzeitiges Einschalten der gegenläufigen Magnetfelder der MagnetisierungsVorrichtung,
- entnehmen des Magnetsystems mit magnetisierten
Dauermagneten.
J) Magnetsystem, hergestellt durch ein hier beschriebenes Verfahren, insbesondere nach einem Verfahren gemäß einer der Ausführungsvarianten D)- G) .
K) Lautsprecher mit einem der erfindungsgemäßen hier beschriebenen Magnetsysteme, wobei das Magnetsystem
vorzugsweise nach einem der hier beschriebenen
Magnetisierungsverfahren magnetisiert wurde und hergestellt wurde.
Besonders günstig hat sich anstelle der gleichzeitigen gegenläufigen Magnetisierung in einem einzigen
Magnetisierungsvorgang, die zweiphasige Magnetisierung erwiesen, bei der in einem ersten Schritt das
Multimagnetsystem mit zwei konzentrisch auf unterschiedlichen Durchmessern angeordneten Ringmagnete, durch einen Luftspalt getrennt sind, zunächst in eine gemeinsame Richtung
magnetisiert werden. Anschließend erfolgt eine umgekehrte Magnetisierung beider Ringmagnete derart, dass beide
Ringmagnete dem umgekehrten Magnetfeld ausgesetzt werden, wobei jedoch nur ein Magnet umgepolt wird.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass für die Magnete jeweils solche Materialen gewählt werden, dass diese eine sich wesentlich unterscheidende Koerzivität aufweisen und die zweite gegenläufige Magnetisierung mit einer
Feldstärke ausgeführt wird, die den einen Magneten umpolt, den anderen Magneten jedoch nicht ummagnetisiert .
Alternativ oder unterstützend zur ersten Ausführungsvariante der Magnetisierung kann durch eine Abschirmung eines Magneten bei der zweiten gegenläufigen Magnetisierung das Magnetfeld im Bereich des einen Magneten so reduziert werden, dass keine Umpolung stattfindet, während der andere Magnet umgepolt wird. Die Abschirmung kann dabei durch ein leitendes Material im Luftspalt geschehen, welchem bei einer impulsartigen Ummagnetisierung ein gegenwirkender Ringstrom induziert wird, oder es kann aktiv während der Ummagnetisierung ein
gegenwirkender Stromimpuls im Luftspalt erzeugt werden, der ebenso eine entgegengesetzte Wirkung entfaltet. Der erfindungsgemäße Multimagnet soll hier beispielhaft an einem Ringspaltmagneten für Schallwandler erklärt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele eines Ringspaltmagneten für
Schallwandler mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind.
Im Einzelnen zeigen:
FIG 1: MultimagnetSystem mit zwei konzentrisch
angeordneten Ringmagneten unterschiedlicher Remanenz ;
FIG 2: Multimagnetsystem aus Figur 1 in Draufsicht;
FIG 3: Magnetisierungsvorrichtung zur gleichzeitigen
gegenläufigen Magnetisierung im Schnitt;
FIG 4: Magnetisierungsvorrichtung aus Figur 3 in
Draufsicht;
FIG 5: Streufeldmagnetisierer mit Magnetsystem gemäß Figur
1 im Schnitt;
FIG 6: Streufeldmagnetisierer mit Magnetsystem gemäß Figur
1 mit zusätzlicher Abschirmung im Schnitt; FIG 7: Streufeldmagnetisierer mit Magnetsystem gemäß Figur
1 mit aktiver Abschirmung im Schnitt;
FIG 8: Streufeldmagnetisierer aus Figur 7 im Schnitt A-A; FIG 9: Magnetsystem gemäß Figur 1 während der
Magnetisierung gemäß Schritt II unter Abschirmung des inneren Magneten; FIG 10: Darstellung der Magnetisierung gegen externe
Magnetfeldstärke;
FIG 11: Zeitlicher Feldstärkenverlauf während der Schritte
I und II der Magnetisierung mit passiver Abschirmung;
FIG 12: Zeitlicher Feldstärkenverlauf während der Schritte
I und II der Magnetisierung mit aktiver
Abschirmung;
FIG 13: Ausführungsvariante des Multimagneten mit
Kurzschlussring ;
FIG 14: Ausführungsvariante des Multimagneten mit
Kupferkappe ;
FIG 15: Größenvergleich eines Magnetsystems gemäß Stand der
Technik und eines erfindungsgemäßen Multimagneten; FIG 16-18: Größenvergleich der Magnetsysteme in Relation zur erreichbaren Feldstärke im Luftspalt;
FIG 19: Multimagnet als Topfmagnetsystem mit topfartigem
Rückschluss ;
FIG 20: Streufeldmagnetisierer mit Magnetsystem nach Figur
19;
FIG 21: Multimagnet als Topfmagnet in der Ausführung mit zwei Kurzschlussringen;
FIG 22: Multimagnet als Topfmagnet in der Ausführung mit
Kurzschlusskappe .
Die Figur 1 zeigt beispielhaft den erfindungsgemäßen
Multimagneten als Ringmagnetsystem, mit seiner äußeren
Polplatte 1 die auf dem Ferrit-Magneten 5 sitzt und
vorzugsweise, aber nicht zwingend, einen etwas kleineren Innendurchmesser als der Ferrit-Magnet aufweist. Der
Luftspalt 2 ergibt sich nun durch den Innendurchmesser der äußeren Polplatte 1 gegenüber dem Außendurchmesser der inneren Polplatte 3, die sich auf dem beispielsweise
eingesetzten NdFeB-Magneten 4 befindet, der sich wiederum auf dem sogenannten T-Yoke oder Joch mit Rückschluss 6 befindet, der auch eine optionale Mittelbohrung 7 aufweist, die einerseits der Belüftung andererseits der besseren Führung des Feldlinienverlaufes im Luftspalt 2 des Systems dienen kann. Hierbei hat es sich als besonders günstig, aber nicht zwingend, erwiesen, die innere Polplatte 3 etwas vorstehender und höher als die äußere Polplatte 1 auszuführen. Weiterhin hat es sich als besonders günstig erwiesen, den Außendurchmesser der inneren Polplatte 3 größer als die darunter befindlichen Durchmesser des beispielsweise
eingesetzten NdFeB-Magneten 4 und des sogenannten T-Yoke oder Joch mit Rückschluss 6 auszuführen. Die vorzugsweise
ausgeführten Phasen am Rand der Polplatte 1 bzw. Senkungen der Mittel- bzw. Durchbohrung dienen einerseits der
Verbesserung des Feldlinienverlaufs und andererseits einem Vorbeugen der Geräuschentwicklung durch verdrängter bzw.
durchströmen gasförmiger Medien, wie z.B. Luft.
Sollte das Magnetvolumen und vor allem der Durchmesser (gilt auch für die Varianten nach Fig. 11 & 12) im Kern und
Luftspalt 2 und damit auch der verwendete NdFeB-Magnet 4 mit seiner Polplatte 3 konstruktionsbedingt zu klein sein, kann es von Vorteil sein, keine Mittelbohrung 7 mit Phasen anzuwenden. Eine Senkung in Form der Phase, wie bei der Mittelbohrung 7, kann unter Umständen dennoch einen Sinn ergeben, da auch mit einer Senkung in der Polplatte 3 und Rückschluss 6 eine Verbesserung des Feldlinienverlaufes einhergeht.
Durch diverse Versuche im Laufe der Entwicklung hat sich herausgestellt, dass es je nach Größe und Anforderung des Systems günstiger sein kann, die Position des beispielsweise eingesetzten NdFeB-Magneten 4 in dem beispielhaft skizzierten Bereich auch mittig oder weiter unten zu positionieren. In diesem Fall würde die innere Polplatte 3 entsprechend höher ausfallen bzw. unter bestimmten Bedingungen auch gänzlich entfallen können.
Die Figur 2 zeigt in der Draufsicht den Schnitthinweis des erfindungsgemäßen Multimagneten für die Figuren 1, 3, 5, 6, 7, 9, 12, 13, 16 und 17 zum besseren Verständnis. Insbesondere ist auch die konzentrische beziehungsweise koaxiale Anordnung der beiden Magnete unterschiedlicher Koerzitivität 4 und 5 des Multimagneten 19 verdeutlicht. Die Figur 3 zeigt beispielhaft die erfindungsgemäße
Magnetisiervorrichtung des erfindungsgemäßen Multimagneten 19 nach Figur 1 der wahlweise z.B. mit NdFeB in der Mitte bestückt ist. Diese Vorrichtung besteht aus einer
Erregerspule 15 die über ein Joch 16 den mittleren Bereich und über ein ringförmig ausgeführtes Joch 17 und dessen Erregerspule 18 der äußere Bereich des erfindungsgemäßen Multimagneten 19 magnetisieren kann.
Durch die erfindungsgemäße Technologie bzw. den
erfindungsgemäßen Multimagneten gelingt es nun, dass die
Magneten des erfindungsgemäßen Multimagneten 19, obwohl diese aus vollkommen unterschiedlichen Material bestehen und normaler Weise jeder für sich magnetisiert werden müsste, gemeinsam magnetisiert werden können. Es wird vorgeschlagen, dass die Spule 15 über ihr Joch 16 den inneren Bereich gegenpolig mit größer 2000 kA/m gegenüber dem äußeren
Bereich, mit dem ringförmig ausgeführten Joch 17 und dessen Erregerspule 18 mit größer 800 kA/m magnetisiert wird. Mit dieser erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung lässt sich auch der erfindungsgemäße Multimagnet aus Figur 17 als Topfmagnetsystem, welcher z.B. mit NdFeB und Ferrit in der Mitte bestückt ist, magnetisieren. Dabei kann dann auch nur die Erregerspule 15 mit dem Joch 16 für den mittleren
Bereich, größer 2000 kA/m, zum Einsatz kommen.
Da das Joch 16 und das Joch 17 das erfindungsgemäße
Multimagnetsystem 19 lediglich oben und unten überdeckt und nicht komplett umgibt, ist es möglich, die erfindungsgemäße Magnetisierungsvorrichtung in einer bandartigen
Fertigungslinie zu integrieren. Dabei durchläuft das Band die erfindungsgemäße Magnetisiervorrichtung im Bereich des erfindungsgemäßen Multimagnetsystems 19, welches diesen formschlüssig sicher aufnimmt und ist dabei auch in der Lage normale Magnetsysteme zu magnetisieren, da die Spulen 15 und 18 auch getrennt und unabhängig voneinander betrieben werden können .
Die Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Magnetisiervorrichtung in der Draufsicht. Hierbei werden die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 3 verwendet . Alternativ zur gleichzeitig gegenläufigen Magnetisierung des Magnetsystems aus Figur 1 oder eines der Magnetsysteme aus den Figuren 12 und 13, lässt sich ein solches
erfindungsgemäßen Magnetsystem auch nacheinander mit einer einfachen Magnetisierungsspule gegenläufig magnetisieren. Diese Vorgehensweise wird in den Figuren 5 bis 10 näher beschrieben .
Die Figur 5 zeigt das Magnetsystem 19 aus der Figur 1 in einer Magnetisierspule 20. Hiermit wird in einem ersten Schritt das gesamte Magnetsystem 19 mit den beiden
konzentrisch auf unterschiedlichen Durchmessern angeordneten Magneten 4 und 5 in eine gemeinsame N-S-Richtung
aufmagnetisiert . Dabei wird der höherkoerzitive Magnet 4 durch eine axiale Feldanordnung voll magnetisiert, der niederkoerzitive Magnet 5 wird teilweise oder voll in die gleiche Richtung aufmagnetisiert. Die Magnetisierungsrichtung der Magnetisierungsvorrichtung und der Magnete wird durch die Bezeichnung N und S beschrieben. Alternativ kann das axiale Feld auch durch ein Joch ähnlich der Figur 3, oder durch das Zentral- oder Streufeld einer axialen Feldspule nach Figur 8 realisiert werden. Außerdem kann die Magnetisierspule auch zusätzlich einen Rückschluss aufweisen .
Die Figur 6 beschreibt den zweiten Schritt der
Magnetisierung, wobei der Magnet 5 in entgegengesetzter Richtung aufmagnetisiert wird. Dafür wird die Magnetisierspule 20 mit gegenüber der Figur 5 invertierter Feldrichtung betrieben. Der bereits magnetisierte Magnet 4 darf dabei jedoch nicht ummagnetisiert werden. Dies kann einerseits durch die Verwendung eines entsprechend hochkoerzitiven Magnetmaterials für den Magneten 4 geschehen. So dass dieser eine derart höhere Resistenz gegen eine
Ummagnetisierung aufweist als der Magnet 5. Dabei wird ein Feld angelegt, welches zwar den Magneten 5 ummagnetisiert, jedoch die Magnetisierung des Magneten 4 aufgrund seiner höheren Koerzitivitat nicht verändert.
Alternativ kann eine Abschirmung 31 aus einem gut elektrisch leitfähigen Material (z.B. Kupfer) in den Luftspalt des
Magnetsystems zwischen den Magneten 4 und 5 getaucht werden. Diese Abschirmung 31 kann als Kappe, zumindest aber als Ring ausgebildet sein.
Durch die kurzfristige Bestromung der Spule 20 werden in dem Ring Wirbelströme erzeugt, welche das inverse Feld für den Magneten 4 verdrängen und das Feld zur Ummagnetisierung des Magneten 5 verstärken. Auf diese Weise wird die
Magnetisierungsrichtung des Magneten 5 invertiert, während die Magnetisierung des Magneten 4 erhalten bleibt.
Wie an Hand der eingetragenen Magnetisierungsausrichtungen N und S zu erkennen ist, verläuft die Magnetisierung der
Magnete 4 und 5 nach dem zweiten Schritt entgegengesetzt. Eine weitere Variante des zweiten Schrittes der
erfindungsgemäßen Magnetisierung wird in den Figuren 7 und 8 gezeigt. Hier wird anstelle der passiven
Magnetfeldabschwächung durch einen leitfähigen Ring im
Luftspalt des Multimagneten oder eine entsprechende
leitfähige Kappe ein aktiv bestromter in axialer Richtung mit dem Spalt 32 gespaltener Ring 31 in den Luftspalt zwischen den Magneten 4 und 5 eingesetzt und beim Einschalten des externen invertierten Magnetfeldes durch die Magnetisierspule 20 derart mit Strom beaufschlagt, dass ein dem externen Magnetfeld der Magnetisierungsvorrichtung entgegenwirkendes Magnetfeld entsteht. Dieses interne Magnetfeld bewirkt dann eine Reduktion der Feldstärke des externen Magnetfeldes und verhindert die Ummagnetisierung des Magneten 4, während es die Ummagnetisierung des Magneten 5 fördert.
Die Figur 7 zeigt die Magnetisierungsspule 20 mit dem darin angeordneten Multimagneten im axialen Schnitt, während die Figur 8 den Schnitt A-A durch die Spule 20 zeigt.
Wie in der Figur 8 dargestellt, wird im Moment der
Ummagnetisierung des Magneten 5 durch Anlegen von Spannung an dem gespaltenen Ring 31 ein Strom im Luftspalt erzeugt, der wiederum ein Magnetfeld - dargestellt durch außerhalb des
Ringes 31 aus der Zeichenfläche heraustretenden sechs Pfeile und die innerhalb des Ringes 31 sechs in die Zeichenfläche eintretenden Pfeile - erzeugt, das die Ummagnetisierung des äußeren Magneten 5 fördert, jedoch der Ummagnetisierung des innerhalb des Ringes 31 liegenden Magneten 4 entgegenwirkt.
Bei der oben beschriebenen Ummagnetisierung im zweiten
Schritt mit einem entgegen gerichteten, aktiv erzeugten Magnetfeld muss der Stromimpuls durch den Ring zeitlich mit dem Strom durch die äußere Spule synchronisiert sein. Dabei ist es möglich, je nach Größe des Magnetsystems den Ring- Strom durch einen Stromtransformator hoch zu transformieren oder in Serie mit der äußeren Spule zu schalten. Zur Verdeutlichung des im Magnetsystem 19 während der
Ummagnetisierung des äußeren Magneten 5, also während des zweiten Schrittes, vorliegenden Magnetfeldes ist in der Figur 9 nochmals der Multimagnet 19 im Schnitt gezeigt, wobei zusätzlich die Magnetfeldrichtungen und die magnetischen Feldlinien gezeigt sind. Es ist zu erkennen, dass durch den eingesetzten Ring 31 und dem dort entstehenden Ringstrom das externe Magnetfeld im Magneten 4 abgeschwächt und das externe Magnetfeld im Magneten 5 verstärkt wird. Entsprechend wird der Magnet 5 umgekehrt ausgerichtet, während der Magnet 4 seine anfangs im ersten Schritt aufgeprägte
Magnetisierungsrichtung beibehält . Hierzu ist auch noch in der Figur 10 für zwei
unterschiedliche Materialien - entsprechend den Magneten 4 und 5 - die Magnetisierung M in Relation zu einer äußeren Magnetisierfeidstärke H in Form einer Hystereseschleife aufgetragen. Beispielsweise kann der Magnet 4 dem
durchgezogenen Verlauf entsprechen, wo bis zu einer
Feldstärke H größer H4 die Magnetisierung im Magneten 4 bestehen bleibt, während danach eine dauerhafte Schwächung bis hin zur Umpolung der Magnetisierung beginnt. Entsprechend ist gepunktet der Verlauf der Magnetisierung M für ein
Material des Magneten 5 gezeigt. Auf diese Weise können grundsätzlich zwei Magnete unterschiedlicher Koerzitivität nebeneinander mit den gleichen einwirkenden Magnetfeldern umgekehrt gepolt werden. Ist Hs5 < H4, so wird keine Abschirmung für den Magnet 4 im zweiten Schritt benötigt.
Erfindungsgemäß wird die Auswahl der Magnetmaterialien in Bezug auf das Verhältnis Hs5 zu H4 erweitert, indem der nicht umzupolende Magnet 4 zusätzlich gegen das ummagnetisierende Magnetfeld - passiv oder aktiv - abgeschirmt wird.
Ein solcher Vorgang wird in den Figuren 11 und 12 durch Auftragung der einwirkenden Feldstärke H über die Zeitachse t verdeutlicht.
Die Figur 11 zeigt die Schritte I und II der Magnetisierung durch eine Magnetisierungsvorrichtung gemäß den Figuren 5 und 6 mit passiver Abschirmung. Im Schritt I werden die beiden Magneten 4 und 5 einem etwa gleichen Feldstärkenverlauf HI ausgesetzt und nebeneinander montiert in die gleiche N-S- Richtung magnetisiert . Darauf wird zwischen dem ersten
Schritt I und dem zweiten Schritt II der erfindungsgemäßen Magnetisierung ein Abschirmring oder eine Abschirmkappe in den Luftspalt zwischen den Magneten 4 und 5 gesetzt. Es folgt nun der Schritt II, in dem ein entgegen gerichtetes
Magnetfeld mit dem Verlauf Hlla in der Magnetisierungsspule erz.eugt wird. Dieses Feld wirkt auch auf den ungeschützten Magneten 5 ein und polt diesen, da es größer als seine
Sättigungsfeldstärke Hs5 ist, komplett um. Gleichzeitig wird jedoch der innerhalb der Abschirmung liegende Magnet 4 nur durch einen Feldstärkeverlauf gemäß Hllb beaufschlagt, da der in der Abschirmung erzeugte Ringstrom dem externen Magnetfeld in Form von HIIc entgegenwirkt. Der so erzeugte
Feldstärkenverlauf des Magnetfeldes HIIb=HIIa-HIIc bleibt unter der Grenze von H . Entsprechend wird der Magnet 4 nicht geschwächt und beide Magnete erhalten im bereits
zusammengebauten Zustand ihre entgegengesetzt gerichtete voll gesättigte Magnetisierung.
Die Figur 12 zeigt die erfindungsgemäßen Schritte I und II der Magnetisierung durch eine Magnetisierungsvorrichtung gemäß den Figuren 5 und 7 beziehungsweise 8 mit aktiver
Abschirmung. Im Schritt I werden die beiden Magneten 4 und 5 einem etwa gleichen Feldstärkenverlauf HI ausgesetzt und nebeneinander montiert in die gleiche N-S-Richtung
magnetisiert . Darauf wird zwischen dem ersten Schritt I und dem zweiten Schritt II der erfindungsgemäßen Magnetisierung ein aktiv bestrombarer Ring in den Luftspalt zwischen den Magneten 4 und 5 gesetzt, wie es in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist. Es folgt nun der Schritt II, in dem ein entgegen gerichtetes Magnetfeld mit dem Verlauf Hlla in der
Magnetisierungsvorrichtung erzeugt wird. Dieses Feld wirkt auf den ungeschützten Magneten 5 ein und polt diesen, da es größer als Hs5 ist, vollständig um. Gleichzeitig wird jedoch Spannung an den Ring 31 angelegt und ein Ringstrom im
Luftspalt erzeugt, der einen entgegen gerichteten
Feldstärkeverlauf gemäß HIIc erzeugt und innerhalb des
Magneten 4 zu einem Feldstärkenverlauf Hllb führt. Da das innerhalb der Abschirmung erzeugte Magnetfeld unter der Grenze von H4 bleibt, erfolgt keine Schwächung des Magneten 4 und beide Magnete erhalten im bereits zusammengebauten
Zustand ihre entgegengesetzt gerichtete voll gesättigte Magnetisierung, wie sie in der Figur 7 gezeigt ist. Weitere erfindungsgemäße Ausführungen eines Multimagneten sind in den Figuren 13 und 14 gezeigt. Die Figur 13 zeigt den erfindungsgemäßen Multimagneten in der Ausführung mit zwei Kurzschlussringen 22 - oberhalb und im Außenrand der inneren Polplatte 3 - und 23 - unterhalb der äußeren Polplatte 1 - . Die Kurzschlussringe 22 und 23 bestehen vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer oder Messing. Es ist aber auch möglich, dass der Kurzschlussring 22 sich oberhalb der äußeren
Polplatte 1 befindet, und damit den gleichen oder ähnlichen inneren und äußeren Durchmesser wie der Kurzschlussring 23 hat.
Die Figur 14 zeigt den erfindungsgemäßen Multimagneten in der Ausführung mit der sogenannten Kupferkappe 24 die wahlweise aus Aluminium, Kupfer oder Messing bestehen kann. In diesem Beispiel umschließt sie das Joch des Rückschlusses 6 bzw. T- Yoke, mit dem wahlweise eingesetzten NdFeB-Magneten 4 und seine innere Polplatte 3. Vorzugsweise hat die Kupferkappe in diesem Fall auch ein Loch entsprechend der Durchgangsbohrung 7 mit Phasen. Es ist aber auch denkbar die Kupferkappe 24 als ein Ring auszuführen, der die innere Polplatte 3 lediglich umschließt oder leicht über die Höhe nach unten und oben überdeckt .
Die Figur 15 zeigt die mögliche Größeneinsparung des
erfindungsgemäßen Multimagnetsystems gegenüber einem
herkömmlichen Ferrit-Magnetsystems. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet ein ausschließlich mit Ferrit-Magneten bestücktes Magnetsystem, während das Bezugszeichen 14 (schraffierte Fläche) das gleiche Magnetsystem, jedoch mit der
erfindungsgemäßen Kombination aus verschiedenen Magnetarten im Querschnitt darstellt. In den Figuren 16 bis 18 ist ein Größenvergleich der
Magnetsysteme in Relation zur erreichbaren Feldstärke im Luftspalt gezeigt.
Die Figur 16 zeigt einen Standard Ferrit-Magneten mit seinem Feldstärkeverlauf im über die Dicke im ringförmigen Luftspalt 30 gemessen.
Die Figur 17 zeigt einen schon um ein Viertel in der Höhe bzw. Dicke reduzierten optimierten erfindungsgemäßen
Multimagneten nach Figur 1, beispielhaft mit einem NdFeB- Magneten 4 und dünnerem Ferrit-Magneten 5, mit innerer
Polplatte 3 und äußerer Polplatte 1 und seinem
Feldstärkeverlauf, im über die Dicke im ringförmigen
Luftspalt 2 gemessen. Dabei erkennt man einen wesentlich höheren und vor allem lineareren Verlauf als bei der Kurve in Figur 16.
Die Figur 18 zeigt einen weit optimierten erfindungsgemäßen Multimagneten nach Figur 1, beispielhaft mit einem noch dünneren NdFeB-Magneten 4 und Ferritmagneten 5, mit innerer Polplatte 3 und äußerer Polplatte 1 und seinem
Feldstärkeverlauf, im über die Dicke im ringförmigen
Luftspalt 2 gemessen. Ziel war hier in etwa das gleich starke Feld wie in Figur 8 zu erzeugen. Dabei erkennt man dass der Verlauf immer noch deutlich linearer und etwas höher verläuft als bei dem Standardmagneten in Figur 8. Dies wird erreicht, obwohl nur die Hälfte des Volumens und Masse an magnetischem Material Verwendung findet.
Gemäß dem grundsätzlichen Erfindungsgedanken, wonach eine Verkleinerung des Magnetsystems, insbesondere für einen Lautsprecher, durch eine Dauermagneteinheit aus einer miteinander verbundenen Kombination aus zumindest einem ersten Dauermagneten mit einer ersten magnetischen Remanenz und einem zweiten Dauermagneten mit einer zweiten
magnetischen Remanenz erreicht wird, wobei die zweite magnetische Remanenz wesentlich größer ist, vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist, wie die erste magnetische Remanenz, ist in den nachfolgenden Figuren 19-22 eine andere Variante eines erfindungsgemäßen Magnetsystems gezeigt. Die Figur 19 zeigt beispielhaft den erfindungsgemäßen
Multimagneten als Topfmagnetsystem, mit dem topfartigen Rückschluss 12. Der Luftspalt 9 ergibt sich nun durch den Innendurchmesser des topfartigen Rückschlusses 12 gegenüber dem Außendurchmesser der Polplatte 10, die sich auf dem beispielsweise eingesetzten NdFeB-Magneten 11, der sich wiederum auf dem Ferrit-Magneten 29 befindet, der auch eine optionale Mittelbohrung 8 aufweist, die einerseits der
Belüftung andererseits der besseren Führung des
Feldlinienverlaufes im Luftspalt 9 des Systems dienen kann. Hierbei hat es sich als besonders günstig erwiesen, die
Polplatte 10 etwas vorstehender und/oder höher auszuführen als die Höhe des topfartigen Rückschlusses 12.
Sollte das Magnetvolumen und vor allem der Durchmesser im Kern und Luftspalt 9 und damit auch der verwendete NdFeB- Magnet 11 mit seiner Polplatte 10 konstruktionsbedingt zu klein sein, kann es von Vorteil sein, keine Mittelbohrung 8 mit Phasen anzuwenden. Eine Senkung in Form der Phase wie bei der Mittelbohrung 8 kann unter Umständen dennoch einen Sinn ergeben, da auch mit einer Senkung in der Polplatte 10 und topfartigen Rückschluss 12 eine Verbesserung des
Feldlinienverlaufes einhergeht.
Weiterhin hat es sich als besonders günstig erwiesen, den Außendurchmesser der Polplatte 10 größer als den Durchmesser des darunter befindlichen beispielsweise eingesetzten NdFeB- Magneten 11 und des Ferrit-Magneten 29 auszuführen. Die vorzugsweise ausgeführten Phasen an den Rändern des
topfartigen Rückschlusses 12 bzw. Senkungen der Mittel- bzw. Durchbohrung dienen einerseits der Verbesserung des
Feldlinienverlaufs und andererseits einem Vorbeugen der Geräuschentwicklung durch verdrängen bzw. durchströmen gasförmiger Medien, wie z.B. Luft. Es kann je nach Größe und Anforderung des Systems auch günstiger sein, die Position des beispielsweise eingesetzten NdFeB-Magneten 11 und Ferrit-Magneten 29 in dem beispielhaft skizzierten Bereich umzudrehen, mittig oder beide Magnete weiter unten zu positionieren. In diesem Fall würde die Polplatte 10 entsprechend höher ausfallen bzw. unter
bestimmten Bedingungen auch gänzlich entfallen können. Die Figur 20 zeigt eine Magnetisiervorrichtung, wie sie bereits in den Figuren 5 bis 8 gezeigt wurde, in einer
Ausführung als streufeldmagnetisierende Spule 20, mit der auch das erfindungsgemäße Magnetsystem gemäß Figur 19 magnetisiert werden kann, das wahlweise z.B. mit NdFeB und Ferrit in der Mitte bestückt ist, und als Topfmagnetsystem ausgebildet ist. Dabei sollte zur Magnetisierung ein
Streufeld größer 2000 kA/m eingesetzt werden.
Die Figur 21 zeigt einen erfindungsgemäßen Multimagneten als Topfmagneten in der Ausführung mit zwei Kurzschlussringen 25 - oberhalb und im Außenrand der Polplatte 10 - und 26 - unterhalb den beispielhaft verwendeten NdFeB-Magneten 11 umschließend. Die Kurzschlussringe 25 und 26 bestehen vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer oder Messing. Es ist aber auch möglich, dass der Kurzschlussring 25 sich oberhalb bzw. auf dem Rand des Topfes bzw. Rückschlusses 12 befinden kann.
Die Figur 22 zeigt den erfindungsgemäßen Multimagneten als Topfmagnetsystem in der Ausführung mit der sogenannten
Kupferkappe 27 die wahlweise aus Aluminium, Kupfer oder
Messing bestehen kann. In diesem Beispiel umschließt sie den Ferrit-Magneten 29, den wahlweise eingesetzten NdFeB-Magneten 11 und seine Polplatte 10. Vorzugsweise hat die Kupferkappe in diesem Fall auch ein Loch entsprechend der
Durchgangsbohrung 8 mit Phasen. Es ist auch hier möglich, die Kupferkappe 27 als ein Ring auszuführen, der die Polplatte 10 lediglich umschließt oder leicht über die Höhe nach unten und oben überdeckt. Sollte das Magnetvolumen und vor allem der Durchmesser im Kern und Luftspalt 9 und damit auch der verwendete NdFeB- Magnet 11 mit seiner Polplatte 10 konstruktionsbedingt zu klein sein, kann es von Vorteil sein, keine Mittelbohrung 8 mit Phasen anzuwenden. Eine Senkung in Form der Phase wie bei der Mittelbohrung 8 kann unter Umständen dennoch einen Sinn ergeben, da auch mit einer Senkung in der Polplatte 10 und topfartigen Rückschluss 12 eine Verbesserung des
Feldlinienverlaufes einhergeht.
Insgesamt wird mit der Erfindung also ein Magnetsystem mit mindestens einer Dauermagneteinheit, insbesondere zum Einsatz in einem Lautsprecher, vorgeschlagen, wobei die
Dauermagneteinheit aus einer miteinander verbundenen
Kombination aus zumindest einem ersten Dauermagneten mit einer ersten magnetischen Remanenz und einem zweiten
Dauermagneten mit einer zweiten magnetischen Remanenz besteht und die zweite magnetische Remanenz wesentlich größer ist, vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist, wie die erste magnetische Remanenz.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Magnetisierungs¬ vorrichtung für ein solches Magnetsystem, das mit Hilfe zweier gleichzeitig durch getrennte Spulen betreibbare
Jochsysteme zwei parallel und entgegengesetzt ausgerichtete Magnetfelder aufbauen können, wobei das erste Magnetfeld das zweite Magnetfeld wie ein dicker Zylindermantel einen innen liegenden Zylinder konzentrisch umschließt.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und Magnetisierung des o.g. Magnetsystems mit der o.g.
Magnetisiervorrichtung und einen Lautsprecher mit einem erfindungsgemäßen Magnetsystem.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte
Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
I äußere Polplatte
2 Luftspalt
3 innere Polplatte
4 NdFeB-Magnet
5 Ferrit-Magnet
6 Rückschluss
7 Mittelbohrung/Mittelöffnung/Durchgangsbohrung
8 Mittelbohrung/Mittelöffnung/Durchgangsbohrung
9 Luftspalt
10 Polplatte
II NdFeB-Magnet
12 Rückschluss
13 Magnetsystem gemäß Stand der Technik
14 Magnetsystem gemäß Erfindung
15 Spule
16 Joch
17 Joch
18 Spule
19 Multimagnet
20 streufeldmagnetisierende Spule
22 Kurzschlussring
23 Kurzschlussring
24 Kupferkappe
25 Kurzschlussring
26 Kurzschlussring
27 Kupferkappe
28 Multimagnet
29 Ferrit-Magnet
30 Luftspalt
31 Abschirmung / Ring / Kappe
32 Spalt
I erster Schritt der Magnetisierung
11 zweiter Schritt der Magnetisierung H magnetische Feldstärke
H4, H5 maximale Feldstärke ab der die Magnete 4 und 5 irreversible Verluste der Magnetisierung entstehen
Hs4, Hs5 Sättigungsfeldstärke der Magnete 4 und 5 ab der eine vollständige Magnetisierung eintritt
HI Verlauf der magnetischen Feldstärke im Schritt I
Hlla Verlauf der magnetischen Feldstärke im Schritt II in einem ersten Magneten
Hllb Verlauf der magnetischen Feldstärke im Schritt II in einem zweiten Magneten
HIIc Verlauf der magnetischen Feldstärke im Schritt II durch induzierten Ringstrom
M Magnetisierung

Claims

Patentansprüche
1. Magnetsystem mit mindestens einer Dauermagneteinheit, insbesondere zum Einsatz in einem Lautsprecher, dadurch gekennzeichnet , dass die
Dauermagneteinheit aus einer miteinander verbundenen Kombination aus zumindest einem ersten Dauermagneten (5) mit einer ersten magnetischen Remanenz und einem zweiten Dauermagneten (4) mit einer zweiten
magnetischen Remanenz besteht, wobei die zweite magnetische Remanenz wesentlich größer ist,
vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist, wie die erste magnetische Remanenz.
2. Magnetsystem, insbesondere gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , dass es zumindest aufweist:
2.1. einen ersten Dauermagneten (5) mit einer ersten
magnetischen Remanenz und einer damit verbundenen ersten Polplatte (1),
2.2. einen zweiten Dauermagneten (4), mit einer zweiten
magnetischen Remanenz, die wesentlich höher,
vorzugsweise mindestens doppelt so hoch, ist wie die erste Remanenz des ersten Dauermagneten (5), und einer damit verbundenen zweiten Polplatte (3) ,
2.3. einen Rückschluss (6) zwischen dem ersten Dauermagneten
(5) und dem zweiten Dauermagneten (4),
2.4. und einen Luftspalt (2) zur Ausbildung eines hohen
Magnetflusses zwischen der ersten Polplatte (1) und der zweiten Polplatte (3) .
3. Magnetisierungsvorrichtung für ein Magnetsystem,
insbesondere zum Einsatz in einem Lautsprecher, insbesondere gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 2, aufweisend:
3.1. eine erste Magnetspule (15) mit einem ersten Joch (16), das mit einem Schenkel die erste Magnetspule (15) durchdringt und einen zweiten offenen Schenkel mit zwei Enden, die einen ersten Luftspalt bilden, aufweist, eine zweite Magnetspule (18) mit einem zweiten Joch
(17) , das mit einem Schenkel die zweite Magnetspule
(18) durchdringt und durch zwei ringförmig parallel zueinander ausgebildete Enden einen ringförmigen
Luftspalt ausbildet,
wobei die ringförmig ausgebildeten Enden des zweiten Jochs (17) jeweils eine koaxiale Öffnung aufweisen, in welche die Enden des ersten Joches (16) eingreifen, so dass ein gemeinsamer Luftspalt entsteht, in den ein gegenläufig zu magnetisierendes Magnetsystem eingesetzt werden kann.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems,
insbesondere gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 2 und insbesondere unter
Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet , dass die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden: Zusammenbau eines MagnetSystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils rotationssymmetrischen Dauermagneten (5, 4), wobei die Dauermagneten (5, 4) bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt (2) zueinander getrennt angeordnet sind
einsetzen des Magnetsystems in eine
Magnetisierungsvorrichtung, welche gleichzeitig für jeden Dauermagneten (5, 4) jeweils ein Magnetfeld erzeugen kann, wobei beide Magnetfelder axial
gegenläufig ausgerichtet sind,
gleichzeitige axial gegenläufige Magnetisierung der Dauermagneten (5, 4) durch kurzzeitiges Einschalten der MagnetisierungsVorrichtung,
entnehmen des Magnetsystems mit axial gegenläufig magnetisierten Dauermagneten (5, 4).
5. Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems, insbesondere gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 oder 2 und unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung, welche im Inneren ein axia in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, dadurch
ge kennzei chnet , dass die folgenden
Herstellungsschritte ausgeführt werden:
5.1. Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils rotationssymmetrischen Dauermagneten (5, 4), wobei die Dauermagneten (5, 4) bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt (2) zueinander getrennt angeordnet und sind,
5.2. einsetzen des Magnetsystems in die
MagnetisierungsVorrichtung,
.3. gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten (4, 5) in einer ersten axialen Ausrichtung,
.4. gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten (4, 5) durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit einer Feldstärke, welche den ersten Magneten (4) nicht ummagnetisiert , jedoch den zweiten Magneten (5) entgegengerichtet zu seiner ersten
Magnetisierung ummagnetisiert,
.5. entnehmen des Magnetsystems mit axial entgegengesetzt magnetisierten Dauermagneten (4, 5).
Verfahren zur Herstellung eines MagnetSystems ,
insbesondere gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 oder 2 und unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung, welche im Inneren ein axia in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, dadurch
ge kennzei chnet , dass die folgenden
Herstellungsschritte ausgeführt werden:
.1. Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils rotationssymmetrischen Dauermagneten (5, 4), wobei die
Dauermagneten (5, 4) bezüglich ihrer Symmetrieachse koaxial zueinander auf unterschiedlichen Durchmessern und durch einen Luftspalt (2) zueinander getrennt angeordnet und sind,
einsetzen des Magnetsystems in die
MagnetisierungsVorrichtung,
gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten (4, 5) in einer ersten axialen Ausrichtung,
abschirmen des ersten Magneten (4) durch einsetzen einer elektrisch leitfähigen Abschirmung (24) zumindest im Luftspalt (9),
gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten (4, 5) durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit zeitlich sich verändernder Feldstärke durch kurzzeitiges Einschalten einer Magnetspule der Magnetisierungsvorrichtung, wobei die Magnetfeldstärke im zweiten, nicht abgeschirmten Magneten (5) geringer ist als im ersten Magneten (4),
entnehmen des Magnetsystems mit axial entgegengesetzt magnetisierten Dauermagneten (4, 5).
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass nach der ersten Magnetisierung und vor der zweiten
Magnetisierung der erste Magnet (4) durch einsetzen eines elektrisch leitfähigen Rings (24) im Luftspalt (9) oder einer elektrisch leitfähigen Kappe, die zumindest teilweise in den Luftspalt (9) hineinreicht, abgeschirmt wird.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass nach der ersten Magnetisierung und vor der zweiten
Magnetisierung der erste Magnet (4) ein elektrisch leitfähiger, in axialer Richtung gespaltener Ring (24) im Luftspalt (9) eingesetzt wird und durch Zufuhr eines Stromstoßes während der zweiten Magnetisierung das externe Magnetfeld abgeschwächt wird.
9. Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems,
insbesondere gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 oder 2 und unter Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung, welche im Inneren ein axial in die gleiche Grundrichtung (=nicht gegenläufig) ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, dadurch
gekennzeichnet , dass die folgenden
Herstellungsschritte ausgeführt werden:
9.1. Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einem zweiten noch nicht vormagnetisierten jeweils rotationssymmetrischen Dauermagneten (5, 4), wobei der erste Dauermagnet (5) eine Sättigungsfeldstärke (Hs5) aufweist, die kleiner ist als die maximale Feldstärke (H4), ab der irreversible Verluste der Magnetisierung des zweiten Dauermagneten (4) entstehen,
9.2. einsetzen des Magnetsystems in die
MagnetisierungsVorrichtung,
9.3. gleichzeitige Magnetisierung der beiden Dauermagneten
(4, 5) in einer ersten axialen Ausrichtung mit einer Feldstärke, die größer als die Sättigungsfeldstärke (Hs4) des zweiten Dauermagneten (4) ist,
9.4. anschließend gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Dauermagneten (4, 5) durch ein in axialer Richtung gegenläufiges Magnetfeld mit einer Feldstärke, die größer als die Sättigungsfeldstärke (Hs5) und kleiner als die maximale Feldstärke (H4), ab der irreversible Verluste der Magnetisierung des zweiten Dauermagneten (4) entstehen,
9.5. entnehmen des Magnetsystems mit axial entgegengesetzt magnetisierten Dauermagneten (4, 5).
10. Magnetsystem, insbesondere gemäß dem voranstehenden
Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass es zumindest aufweist:
10.1. einen ersten Dauermagneten (29) mit einer ersten magnetischen Remanenz,
10.2. einen, unmittelbar mit dem ersten Dauermagneten (29) verbundenen zweiten Dauermagneten (11), mit einer zweiten magnetischen Remanenz, die wesentlich höher ist, vorzugsweise mindestens doppelt so hoch ist, wie die erste Remanenz des ersten Dauermagneten (29) ,
10.3. eine erste Polplatte (10), die unmittelbar mit dem
zweiten Dauermagneten (11) verbunden ist ,
10.4. einen Rückschluss (12) der mit dem ersten Dauermagneten
(29) verbunden ist,
10.5. und einen Luftspalt (9) zur Ausbildung eines hohen
Magnetflusses zwischen dem Rückschluss (12) und der ersten Polplatte (10) .
11. Verfahren zur Herstellung eines Magnetsystems,
insbesondere gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 oder 10 und insbesondere unter
Verwendung einer Magnetisierungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass die folgenden Herstellungsschritte ausgeführt werden:
11.1. Zusammenbau eines Magnetsystems aus einem ersten und einen zweiten noch nicht vormagnetisierten
rotationssymmetrischen Dauermagneten (29, 11) und einem, im Querschnitt L-förmig ausgebildeten
Rückschluss (12), wobei die Dauermagneten (29, 11) koaxial und übereinander angeordnet und unmittelbar miteinander verbunden sind und zwischen Rückschluss (12) und den Dauermagneten (29, 11) ein Luftspalt (9) gebildet ist,
11.2. einsetzen des Magnetsystems in eine
Magnetisierungsvorrichtung, welche gleichzeitig für die Dauermagneten (29, 11) einerseits und den Rückschluss (12) andererseits jeweils ein Magnetfeld erzeugen kann, wobei beide Magnetfelder axial gegenläufig ausgerichtet sind und ein Magnetfeld auf die Dauermagneten (29, 11) wirkt und ein Magnetfeld auf einen Schenkel des
Rückschlusses (12) wirkt,
11.3. gleichzeitige axiale Magnetisierung der Dauermagneten (29, 11) durch kurzzeitiges Einschalten der
gegenläufigen Magnetfelder der
MagnetisierungsVorrichtung,
11.4. entnehmen des Magnetsystems mit magnetisierten
Dauermagneten (29, 11) .
Magnetsystem, hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 4 bis 8 oder 10.
Lautsprecher mit einem Magnetsystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 9.
14. Lautsprecher mit einem Magnetsystem, hergestellt gemäß Anspruch 11.
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