WO2017089401A1 - Elektrodynamischer schallwandler - Google Patents

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WO2017089401A1
WO2017089401A1 PCT/EP2016/078559 EP2016078559W WO2017089401A1 WO 2017089401 A1 WO2017089401 A1 WO 2017089401A1 EP 2016078559 W EP2016078559 W EP 2016078559W WO 2017089401 A1 WO2017089401 A1 WO 2017089401A1
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electrodynamic
resonator
membrane
opening
diaphragm
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PCT/EP2016/078559
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Markus Kuhr
Kornelia Kaddig
Maik Schäfer
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Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg
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    • H04R9/06—Loudspeakers
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Definitions

  • the present invention relates to an electrodynamic sound transducer.
  • US 8,731,231 B2 shows an electrodynamic transducer.
  • the dynamic transducer has a chassis, a membrane with two beads, a voice coil and a magnet system.
  • the membrane has a hole in the middle.
  • a standing wave may arise between the sound-emitting electroacoustic reproduction transducer and a head plane.
  • the frequency of this standing wave depends on the distance between the electro-acoustic playback wall and the head level.
  • the frequency of the standing wave is typically between 5kHz - 8kHz for circumaural headphones. Since these frequencies are in the audible frequency range, this can lead to a distortion of the audio signal.
  • an electrodynamic Schaliwandler having a chassis, a diaphragm having a hole in the center of the diaphragm, a voice coil, a magnet system, and a resonator disposed in the hole in the center of the diaphragm.
  • the resonator has a first end with an opening at the ear-side end of the electrodynamic sonic transducer and a second end at an out-facing side of the electrodynamic transducer and a volume between the first and second end up. The second end is designed closed.
  • the resonator may be configured as an acoustic absorption circuit or as a Helmholtz resonator.
  • the first end with the opening of the resonator is in a plane of the membrane.
  • the invention relates to the idea to provide an electrodynamic transducer with a chassis, a membrane with two beads, a voice coil and a magnet system.
  • the membrane has no dome, so that a hole in the middle of the membrane is provided.
  • a (selective) resonator for example in the form of an acoustic absorption circuit or a Helmhoitz resonator, is provided according to the invention.
  • This resonator can be dimensioned such that the resonance frequency coincides with the standing wave.
  • this resonator is provided on the Smaschine, where usually a dome is provided.
  • the resonator on an ear-facing side has an opening and a volume located behind it. The opening may be provided for example in the membrane plane.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an electrodynamic sound transducer according to a first exemplary embodiment
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of an electrodynamic
  • Fig. 3 shows a perspective sectional view of an electrodynamic
  • Fig. 1 shows a perspective view of an electrodynamic transducer according to a first embodiment.
  • the dynamic sound transducer has a chassis 130, a membrane 110 with two beads 110 a, 110 b, a voice coil 120 and a magnet system 140.
  • the membrane 110 has a hole 150 in the middle.
  • the membrane 110 has an outer membrane support 111 and an inner membrane support 112 as well as a passage or a hole 150. Between the outer membrane support 111 and the coil seat 122 is a first bead 110a and between the coil seat 122 and the inner membrane pad 112, a second bead 110b is provided.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a dynamic damper according to a first embodiment.
  • the dynamic Schaliwandler has a chassis 130, a membrane 110 with two beads 110 a, 110 b, a Schwingspuie 120 and a magnet system 140.
  • the membrane 110 has two beads, but no dome, i. in the middle of the membrane, a hole 150 is provided.
  • the membrane system has an outer membrane support 111 and an inner membrane support 112 as well as a passage or a hole 150. Between the outer membrane support 111 and the coil seat 122 is a first bead 110a and between the coil seat 122 and the inner membrane pad 112, a second bead 110b is provided.
  • an electrodynamic transducer with two beads 110a, 110b, but without dome provided.
  • the two beads 110a, 110b are fastened inside and outside on the chassis 130 of the dynamic transducer.
  • a coil 120 for driving the diaphragm 110 is provided on the coil seat 122 between the outer and inner beads 110a, 110b.
  • the membrane 110 is optionally made stiff, which can be achieved by a corresponding contour of the membrane 110.
  • the membrane 110 may also be optional to the edge regions, i. H. the membrane supports 111, 112, towards softer.
  • the dynamic transducer according to a first embodiment has a Ringradiator with a vapor-deposited foil (Duofol) in order to reduce the resonance frequency.
  • a broadband converter can be provided, which can be used for example in an open headphone.
  • a resonator 200 may be provided with a first end 210 having an opening 211, an opposite second end 230 and a volume 220 therebetween.
  • the opening 211 may be made smaller than the hole 150 in the membrane 110.
  • the diameter of the opening 211 may be smaller than the diameter of the hole 150.
  • the membrane 110 of the dynamic sound transducer can be vapor-deposited. Due to the increased circumference of the diaphragm 110, vibration modes may propagate more poorly. Thus, a uniform amplitude and frequency response can be obtained.
  • the chassis 130 may be circular or annular.
  • the chassis 130 may include an inner end 132 and an outer end 131, each of which may be circular in shape.
  • the inner end 132 surrounds the hole 150 and receives the inner membrane pad 112.
  • the outer end 131 receives the outer membrane support 111.
  • the diaphragm 110 is thus secured to the inner and outer ends 132, 131 of the chassis 130.
  • the resonator 200 is provided in the middle, i. inside the inner end 132 and the hole 150.
  • the dynamic damper converter has a chassis 130, a diaphragm 110 with two beads 110a, 110b, a voice coil 120, a magnet system 140 and a hole 150 in the diaphragm, on which a dome is usually provided.
  • the membrane 110 according to the second embodiment is thus configured as a calotte-free membrane.
  • a resonator 200 is provided in the area of the hole 150 (and inside the inner end 132).
  • the resonator 200 has a first end 210 with an opening 211, a second end 230 and a volume 220.
  • the first end 210 is provided at an ear-side end of the electrodynamic transducer and has an opening 211.
  • the second end 230 is designed to be closed.
  • the opening 211 may be made smaller than the hole 150.
  • the resonator 200 according to the invention may be configured as an acoustic absorption circuit or as a Helmholtz resonator.
  • the opening 210 of the resonator 200 is located according to the invention in the transducer axis and is disposed on the ear-facing side of the transducer.
  • the first end 210 is provided with the opening 211 in the membrane plane, Between the first and second ends 210, 230, a volume 220 is formed, which is opened only through the opening 211.
  • a sound velocity maximum is created at the opening 211, by means of which energy is extracted from the sound field which is generated by the electrodynamic sound transducer.
  • FIG. 4 shows a first frequency response A of a converter without the resonator and a second frequency response B for an electrodynamic sound transducer with a resonator according to the invention. Furthermore, a frequency response of the difference between the first and second frequency response A, B is shown in FIG. Thus, in the lower diagram, in particular, the effect of the resonator can be seen well.
  • acoustic resistance may be provided in or at the opening 211 of the resonator 200 for control.
  • the chassis has an inner circular end and an outer circular end to which the diaphragm is attached.
  • An (acoustic) resonator influences the sound at a certain frequency or a certain frequency range.
  • the resonator may comprise a capacitive acoustic element and an inductive acoustic element,
  • the resonator may be configured as a cavity resonator with a single port volume to the ear canal.
  • a vibratable membrane may be provided in or at the opening 211 of the resonator.
  • the damper converter has a ring radiator.
  • the ring radiator includes the chassis 130 having an inner open circular end 132 and an outer circular end 131, and a vibratable diaphragm 110 having a hole 150 in the center, inner and outer beads 110b, 110a, and a coil seat 122.
  • the diaphragm 110 is held or fixed to the inner and outer ends 132, 131 of the chassis.
  • a resonator 200 is provided within the inner open circular end 132 of the chassis 130 and within the hole 150.
  • the resonator can work as an absorber.
  • a resonator according to the invention is an oscillatory system whose components are tuned to a particular frequency (natural frequency) or frequency range such that the resonator will oscillate when excited at that frequency or frequency range.
  • the acoustic resonator according to the invention has a closed or partially open air volume. The elasticity of the air in a cavity leads, together with the inertia of the air, to certain resonance frequencies.
  • the Helmholtz resonator is a partially open cavity resonator.
  • the invention also relates to a microphone or a handset with a sound transducer described above.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrodynamischer Schallwandler mit einem Chassis (130), einer Membran (110) mit einem Loch (150) in der Mitte der Membran (110), einer Schwingspule (120), einem Magnetsystem (140) und einem Resonator (200), welcher in dem Loch (150) in der Mitte der Membran angeordnet ist.

Description

Elektrodynamischer Schallwandler
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Schallwandler.
US 8,731,231 B2 zeigt einen elektrodynamischen Schallwandler. Der dynamische Schallwandler weist ein Chassis, eine Membran mit zwei Sicken, eine Schwingspule sowie ein Magnetsystem auf. Die Membran weist ein Loch in der Mitte auf. Bei der Verwendung von Kopfhörern kann sich zwischen dem schallabstrahlenden elekt- roakustischen Wiedergabewandler und einer Kopfebene eine stehende Welle entstehen. Die Frequenz dieser stehenden Welle hängt von dem Abstand zwischen dem elektroa- kustischen Wiedergabewandier und der Kopfebene ab. Die Frequenz der stehenden Welle ist bei ohrumschließenden Kopfhörern typischerweise zwischen 5kHz - 8kHz. Da sich diese Frequenzen in dem hörbaren Frequenzbereich befinden, kann es hier zu einer Verfälschung des Audiosignals kommen.
In der prioritätsbegründenden deutschen Patentanmeldung hat das Deutsche Patent- und Markenamt die folgenden Dokumente recherchiert: DE 10 2007 005 620 A1, WIKIPEDIA: Hohlraumresonator; 10. Sept. 2015; URL: de.wikipedia.org/wyindex.php?; title=Hoh!raum- resonator&oldid=145; 891576 und CH 400 239 A.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrodynamischen Schaliwandler vorzusehen, welcher eine Verfälschung des wiederzugebenen Audiosignals verringert.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrodynamischen Schaliwandler nach Anspruch 1 gelöst. Somit wird ein elektrodynamischer Schaliwandler mit einem Chassis, einer Membran mit einem Loch in der Mitte der Membran, einer Schwingspule, einem Magnetsystem und einem Resonator vorgesehen, welcher in dem Loch in der Mitte der Membran angeordnet ist. Der Resonator weist ein erstes Ende mit einer Öffnung an dem ohrseitigen Ende des elektrodynamischen Schallwandiers und ein zweites Ende an einer ohrabgewandten Seite des elektrodynamischen Schallwandlers sowie ein Volumen zwischen dem ersten und zweiten Ende auf. Das zweite Ende ist geschlossen ausgestaltet. Durch die Verengung an dem ersten Ende des Resonators sowie durch das sich dahinter befindliche Volumen wird ein Resonator gebildet. Der Resonator kann als ein akustischer Saugkreis oder als ein Helmholtz-Resonator ausgestaltet sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das erste Ende mit der Öffnung des Resonators in einer Ebene der Membran.
Die Erfindung betrifft den Gedanken, einen elektrodynamischen Schallwandler mit einem Chassis, einer Membran mit zwei Sicken, einer Schwingspule und einem Magnetsystem vorzusehen. Die Membran weist keine Kalotte auf, so dass ein Loch in der Mitte der Membran vorgesehen ist. In diesem Bereich wird erfindungsgemäß ein (selektiver) Resonator, beispielsweise in Form eines akustischen Saugkreises oder eines Helmhoitz- Resonators, vorgesehen. Dieser Resonator kann derart dimensioniert werden, dass die Resonanzfrequenz mit der stehenden Welle zusammenfällt. Somit ist dieser Resonator an der Steile vorgesehen, wo üblicherweise eine Kalotte vorgesehen ist. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Resonator an einer Ohr zugewandten Seite eine Öffnung und ein sich dahinter befindliches Volumen auf. Die Öffnung kann beispielsweise in der Membranebene vorgesehen sein.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnah- me auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen
Schallwandlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines elektrodynamischen
Scha!lwandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels, und
Fig. 4 zeigt einen Frequenzgang eines elektrodynamischen Schaüwandiers mit und ohne dem erfindungsgemäßen Resonator. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß eines ersten Ausführungsbeispiel. Der dynamische Schallwandler weist ein Chassis 130, eine Membran 110 mit zwei Sicken 110a, 110b, eine Schwingspule 120 sowie ein Magnetsystem 140 auf. Die Membran 110 weist ein Loch 150 in der Mitte auf. Die Membran 110 weist eine äußere Membranauflage 111 und eine innere Membranauflage 112 sowie einen Durchgang bzw. ein Loch 150 auf. Zwischen der äußeren Membranauflage 111 und dem Spulensitz 122 ist eine erste Sicke 110a und zwischen dem Spulensitz 122 und der inneren Membranauflage 112 ist eine zweite Sicke 110b vorgesehen.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines dynamischen Scha!!wandiers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der dynamische Schaliwandler weist ein Chassis 130, eine Membran 110 mit zwei Sicken 110a, 110b, eine Schwingspuie 120 sowie ein Magnetsystem 140 auf. Die Membran 110 weist dabei zwei Sicken, jedoch keine Kalotte auf, d.h. in der Mitte der Membran ist ein Loch 150 vorgesehen.
Das Membransystem weist eine äußere Membranauflage 111 und eine innere Membra- nauflage 112 sowie einen Durchgang bzw. ein Loch 150 auf. Zwischen der äußeren Membranauflage 111 und dem Spulensitz 122 ist eine erste Sicke 110a und zwischen dem Spulensitz 122 und der inneren Membranauflage 112 ist eine zweite Sicke 110b vorgesehen.
Somit wird ein elektrodynamischer Schallwandler mit zwei Sicken 110a, 110b, jedoch ohne Kalotte vorzusehen. Die beiden Sicken 110a, 110b werden dabei innen und außen am Chassis 130 des dynamischen Wandlers befestigt. Eine Spule 120 zum Antrieb der Membran 110 wird am Spulensitz 122 zwischen der äußeren und inneren Sicke 110a, 110b vorgesehen. In dem Bereich der Membran, wo die Spule angeordnet ist, d. h. am Spulensitz 122, ist die Membran 110 optional steif ausgeführt, was durch eine entspre- chende Kontur der Membran 110 erreicht werden kann. Die Membran 110 kann ferner optional zu den Randbereichen, d. h. den Membranauflagen 111, 112, hin weicher werden.
Der dynamische Schallwandler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist einen Ringradiator mit einer bedampften Folie (Duofol) auf, um die Resonanzfrequenz zu reduzieren. Somit kann ein Breitbandwandler vorgesehen werden, welcher beispielsweise in einem offenen Kopfhörer verwendet werden kann. im Bereich des Lochs 150 kann ein Resonator 200 mit einem ersten Ende 210 mit einer Öffnung 211, einem gegenüberliegenden zweiten Ende 230 und einem Volumen 220 dazwischen vorgesehen sein.
Optional kann die Öffnung 211 kleiner als das Loch 150 in der Membran 110 ausgestaltet sein. Optional kann der Durchmesser der Öffnung 211 kleiner als der Durchmesser des Loches 150 sein.
Die Membran 110 des dynamischen Schallwandlers kann bedampft werden. Durch den vergrößerten Umfang der Membran 110 können Schwingungsmoden sich schlechter ausbreiten. Somit kann ein gleichmäßiger Amplituden- und Frequenzgang erhalten wer- den.
Das Chassis 130 kann kreisförmig oder ringförmig ausgestaltet sein. Das Chassis 130 kann ein inneres Ende 132 und eine äußeres Ende 131 aufweisen, welche jeweils kreisförmig ausgestaltet sein können. Das innere Ende 132 umgibt das Loch 150 und nimmt die innere Membranauflage 112 auf. Das äußere Ende 131 nimmt die äußere Membra- nauflage 111 auf. Die Membran 110 ist somit an dem inneren und dem äußeren Ende 132, 131 des Chassis 130 befestigt. In der Mitte, d.h. innerhalb des inneren Endes 132 und des Loches 150 wird der Resonator 200 vorgesehen.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines elektrondynamischen Schallwandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiei. Der dynamische Scha!lwandler weist ein Chassis 130, eine Membran 110 mit zwei Sicken 110a, 110b, eine Schwingspule 120, ein Magnetsystem 140 und ein Loch 150 in der Membran auf, an welcher üblicherweise eine Kalotte vorgesehen ist.
Die Membran 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist somit als eine kalottenlose Membran ausgestaltet. In dem Bereich des Loches 150 (und innerhalb des inneren Endes 132) ist ein Resonator 200 vorgesehen. Der Resonator 200 weist ein erstes Ende 210 mit einer Öffnung 211, ein zweites Ende 230 sowie ein Volumen 220 auf. Das erste Ende 210 ist an einem ohrseitigen Ende des elektrodynamischen Schallwandlers vorgesehen und weist eine Öffnung 211 auf. Das zweite Ende 230 ist verschlossen ausgestaltet. Die Öffnung 211 kann kleiner als das Loch 150 ausgestaltet sein. Der Resonator 200 gemäß der Erfindung kann als ein akustischer Saugkreis oder als ein Helmholtz-Resonator ausgestaltet sein. Die Öffnung 210 des Resonators 200 befindet sich gemäß der Erfindung in der Wandlerachse und ist an der ohrzugewandten Seite des Wandlers angeordnet.
Gemäß der Erfindung ist das erste Ende 210 mit der Öffnung 211 in der Membranebene vorgesehen, Zwischen dem ersten und zweiten Ende 210, 230 ist ein Volumen 220 ausgebildet, weiches nur durch die Öffnung 211 geöffnet ist.
Bei der Resonanzfrequenz des Resonators entsteht an der Öffnung 211 ein Schallschnellemaximum, durch das dem Schallfe!d, welches durch den elektrodynamischen Schallwandler erzeugt wird, Energie entzogen wird.
In Fig. 4 ist ein erster Frequenzgang A eines Wandlers ohne den Resonator und ein zweiter Frequenzgang B für einen elektrodynamischen Schallwandler mit einem erfindungsgemäßen Resonator dargestellt. Ferner ist in Fig. 4 ein Frequenzgang der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Frequenzgang A, B dargestellt. Somit ist in der unteren Darstellung insbesondere die Wirkung des Resonators gut zu sehen.
Optional kann in oder an der Öffnung 211 des Resonators 200 zur Bekämpfung ein akustischer Widerstand vorgesehen werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Chassis ein inneres kreisförmiges Ende und eine äußeres kreisförmiges Ende auf, an weichen die Membran befestigt ist.
Ein (akustischer) Resonator gemäß der Erfindung beeinflusst den Schall bei einer bestimmten Frequenz oder einem bestimmten Frequenzbereich. Der Resonator kann ein kapazitives akustisches Element und eine induktives akustisches Element aufweisen,
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Resonator als ein Hohlraumresonator mit einem Volumen mit einer einzigen Öffnung zum Ohrkanal hin ausgestaltet sein.
Optional kann eine schwingungsfähige Membran in oder an der Öffnung 211 des Resonators vorgesehen sein. Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Scha!lwandler einen Ringradiator auf. Der Ringradiator weist das Chassis 130 mit einem inneren offenen kreisförmigen Ende 132 und einem äußeren kreisförmigen Ende 131 , und eine schwingfähige Membran 110 mit einem Loch 150 in der Mitte, einer inneren und einer äußeren Sicke 110b, 110a und einem Spulensitz 122 auf. Die Membran 110 ist an dem inneren und äußeren Ende 132, 131 des Chassis gehalten oder befestigt. Innerhalb des inneren offenen kreisförmigen Endes 132 des Chassis 130 und innerhalb des Loches 150 ist ein Resonator 200 vorgesehen. Der Resonator kann als Absorber arbeiten.
Ein Resonator gemäß der Erfindung ist ein schwingfähiges System, dessen Komponenten auf eine bestimmte Frequenz (Eigenfrequenz) oder Frequenzbereich abgestimmt sind, dass der Resonator bei Anregung mit dieser Frequenz oder dieses Frequenzbereiches ausschwingt. Der akustische Resonator gemäß der Erfindung weist ein abgeschlos- senes oder teilweise offenes Luftvolumen auf. Die Elastizität der Luft in einem Hohlraum führt zusammen mit der Massenträgheit der Luft zu bestimmten Resonanzfrequenzen. Der Helmholtz-Resonator ist ein teilweise offener Hohlraumresonator.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Mikrofon oder einen Hörer mit einem oben beschriebenen Schallwandler.

Claims

Ansprüche
1. Elektrodynamischer Schaliwandler, mit
einem Chassis (130) mit einem inneren offenen Ende (132) und einem äußeren Ende (131),
einer Membran (110) mit einem Loch (150) in einer Mitte der Membran (110) und einem Spulensitz (122), wobei die Membran (110) an dem inneren offenen Ende (132) und dem äußeren Ende (131) befestigt ist ,
einer Schwingspule (120), welche an dem Spulensitz (122) mit der Membran gekoppelt ist,
einem Magnetsystem (140) und
einem Resonator (200), welcher im inneren offenen Ende (132) des Chassis (130) und in dem Loch (150) in der Mitte der Membran (110) angeordnet ist,
wobei der Resonator (200) ein erstes Ende (210) mit einer Öffnung (211 ) an einem ohrseitigen Ende des elektrodynamischen Schallwandiers und ein zweites Ende (230) an einer ohrabgewandten Seite des elektrodynamischen Schallwandlers sowie ein Volumen (220) zwischen dem ersten und zweiten Ende (210, 230) aufweist,
wobei das zweite Ende (230) geschlossen ist.
2. Elektrodynamischer Schaliwandler nach Anspruch 1 ,
wobei die Öffnung (211) kleiner als das Loch (150) in der Mitte der Membran (110) ist.
3. Elektrodynamischer Schallwandler nach Anspruch 2,
wobei der Resonator (200) als ein akustischer Saugkreis oder als ein Helmholtz- Resonator ausgestaltet ist.
4. Elektrodynamischer Schallwandler nach Anspruch 2 oder 3,
wobei das erste Ende (210) mit der Öffnung (211) sich in einer Ebene der Membran (110) befindet.
5. Elektrodynamischer Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein akustisches Widerstandelement an der Öffnung (211) vorgesehen ist.
6. Elektrodynamischer Schaliwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine schwingfähige Membran an der Öffnung (211) vorgesehen ist.
7. Mikrofon, mit
einem elektrodynamischen Schailwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Hörer, mit
einem elektrodynamischen Schailwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
PCT/EP2016/078559 2015-11-27 2016-11-23 Elektrodynamischer schallwandler WO2017089401A1 (de)

Priority Applications (3)

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