WO2021171231A1 - Membran für bändchenmagnetostat - Google Patents

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WO2021171231A1
WO2021171231A1 PCT/IB2021/051598 IB2021051598W WO2021171231A1 WO 2021171231 A1 WO2021171231 A1 WO 2021171231A1 IB 2021051598 W IB2021051598 W IB 2021051598W WO 2021171231 A1 WO2021171231 A1 WO 2021171231A1
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Christian Alexander Groneberg
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Christian Alexander Groneberg
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    • H04R9/046—Construction

Definitions

  • the invention relates to a membrane for a ribbon magnetostat.
  • the invention relates in particular to a ribbon magnetostat having the membrane and a loudspeaker equipped with a ribbon magnetostat.
  • the invention also relates in particular to a method for producing a membrane suitable for a ribbon magnetostat and to a device suitable for the method.
  • an electrically conductive loudspeaker membrane is arranged in a magnetic field, which can in particular be generated by permanent magnets.
  • a signal source is also connected to opposite connection points of the electrically conductive membrane, an electrical signal from the signal source being transmitted to the membrane, whereupon the membrane is set to vibrate due to the Lorenz force and generates corresponding sound waves.
  • Ribbon magnetostats are typically used as tweeters in, in particular, multi-path loudspeakers of different designs and uses.
  • Ribbon magnetostats known from the prior art usually have a membrane consisting of a thin aluminum strip which, like the membrane known from DE 421 038 A, can be corrugated transversely to its longitudinal direction or structured in a Z-shape or S-shape.
  • the membranes of the ribbon magnetostats of the prior art are disadvantageously mechanically limited to a small maximum deflection in the range of 0.1 mm, according to which the practical use of the known ribbon magnetostats is limited to the high frequency range above 1,000 Hz, typically from 4,000 to 20,000 Hz.
  • An increase in the volume and a decrease in the playback frequency respectively lead to an increase in the oscillation amplitude and a resulting increased stretching of the membrane, the mechanical properties of which are largely defined or limited by the material properties of the conductive metal foil.
  • the required diaphragm deflection increases with every halving of the frequency, i.e. by a factor of four per octave. Because of this, in practical use of the ribbon magnetostat, a crossover with a high-pass filter of at least 2nd order with a cut-off frequency of 1,000 to 7,000 Hz, typically 4,000 Hz upstream to protect the membrane from low frequencies and the associated large deflections.
  • the object of the invention is therefore to provide a membrane for a ribbon magnetostat with improved material properties and, in particular, improved vibration properties.
  • the present invention relates in particular to a membrane for a ribbon magnetostat of a loudspeaker for generating acoustic sound waves, in particular for reproducing speech and music.
  • the membrane advantageously consists of a laminate having at least three layers, a middle layer formed as a metal layer being sandwiched between a first and second layer, the layers being suitably connected to one another to form a laminate.
  • the membrane is suitably formed as a strip with a predetermined width and length, wherein the strip has a longitudinal axis, and wherein the metal layer as the middle layer of the laminate can furthermore be divided into two or more strips arranged parallel to the longitudinal axis.
  • the opposite ends of the membrane in the longitudinal direction of the strip are provided for connecting the electrically conductive metal layer to an electrical signal source.
  • the first and second layers are provided as cover layers of the electrically conductive metal layer provided for connection to a signal source, the cover layers exerting an advantageous protective effect on the membrane, which is vibrated by means of electrical signals, and the metal layer.
  • the cover layers are also selected and designed in a suitable manner in such a way that they do not impair the vibrations triggered by the metal layer but, in particular, restoring a deflection of the membrane support their undeflected zero position advantageously.
  • the membrane accordingly has an advantageous mechanical spring effect, which is based on an interaction of the layers forming the membrane as a layer composite material or a laminate.
  • the first and second layers are selected from a suitable material that differs from the metal layer.
  • the membrane provided in this way as a laminate of the first, second and middle layers is triggered by the layer composite material provided as described above and comprising the three layers from overstressing or material fatigue, in particular due to high vibration amplitudes at low frequencies, even in long-term operation in the range of several Years protected.
  • the middle layer formed as a metal layer advantageously has a comparatively lower elasticity and greater strength than the first and second layers, wherein the metal layer can in particular have a greater modulus of elasticity and a greater modulus of compression.
  • the middle layer accordingly has a greater rigidity than the two cover layers, which have a higher elasticity than the middle layer.
  • An advantageous layer for a layer of the membrane is therefore selected from a material that allows the layer to be formed in the smallest possible thickness without impairing the above desirable properties, and which, with its small thickness, also has the lowest possible weight per unit area.
  • the middle layer embodied as a metal foil can in particular advantageously be provided by means of an aluminum foil with a thickness in a range of approximately 12 micrometers or less.
  • Aluminum has a desirably high strength with a likewise advantageously low weight and good electrical conductivity and, moreover, is non-magnetic and therefore particularly suitable for the membrane of the ribbon magnetostat.
  • aluminum has a desirably high modulus of elasticity of 70GPa.
  • the two cover layers of the membrane are advantageously selected and designed such that they have sufficient strength suitable for providing a desirable spring effect in the laminate of the membrane and can absorb corresponding compressive and tensile forces without being impaired in their function or plastically deforming .
  • the two cover layers of the membrane are also advantageously selected and designed in such a way that even in long-term operation of the membrane one viscoelastic or plastic deformation of the cover layers can be minimized.
  • the two cover layers are therefore advantageously selected from a material which has a modulus of elasticity that is greater than 2 GPa and also differs significantly from the above modulus of elasticity of the aluminum foil.
  • the two cover layers can have a thickness in a range of about 12 micrometers or less and in addition advantageously be selected from a material which has a basis weight in a range of 25 g / m 2 or less.
  • the two cover layers can each be suitably provided by means of a plastic film, wherein the plastic film of the layers can be a biaxially oriented polypropylene film or a biaxially oriented polyethylene film and preferably a biaxially oriented polyester film or a polyethylene naphthalate film or a polymide film.
  • the two outer layers can also be suitably provided by means of a paper layer or a film made from regenerated fibers such as cellulose hydrate or from other biopolymers.
  • a layer made of a protruding plastic advantageously has a weight per unit area in the range of 25 g / m 2 or less.
  • a protruding cover layer provided from a paper layer or a cellulose layer can, in particular with a thickness in one Area of 12 micrometers have a basis weight in a range of 25 g / m2 and in particular of 10 g / m2 or less.
  • the cover layers can also be provided by means of a fabric layer, the fabric layer made of glass fibers,
  • Kevlar fibers, carbon fibers or aramid fibers can consist, and wherein the layers with a thickness in a range of 12 micrometers have a basis weight in a range of 25 g / m2 or less.
  • the first and second layers can advantageously have an identical design, the two layers each being able to be provided, for example, by means of a plastic layer.
  • the first layer can also be designed as a plastic layer and the second layer as a paper layer.
  • the first and second layers may suitably be adhered to the middle layer by means of an adhesive to form the laminate, the adhesive being advantageously selected such that the adhesive has permanently low creep properties in connection with the layers.
  • the adhesive can in particular be an epoxy adhesive or a polyurethane adhesive.
  • fiber reinforcements made of, for example, glass fibers, cellulose fibers, aramid fibers,
  • Carbon fibers or Kevlar fibers can be glued in to increase the stiffness of the membrane.
  • the fiber reinforcements can be arranged in an aligned arrangement, for example as continuous fibers in the longitudinal direction, or in a random arrangement, for example through the deposit of short-fiber dust are applied to the adhesive surfaces before the layers are glued.
  • the membrane can also have additional layers in addition to the metal layer and the two cover layers, which are in particular by metallization with a thin aluminum layer by means of vacuum coating or by coating with UV protective lacquer, applied for example by a spray mist on the finished membrane, to protect the Materials of the top layers are applied from damage caused by UV light.
  • the membrane can particularly advantageously also be structured in such a way that the membrane has a longitudinal section with a tooth-like and / or W-shaped and / or preferably S-shaped and / or particularly preferably wave-shaped profile with a plurality of wave crests and wave troughs arranged one after the other in a row having.
  • the layers of the membrane are also arranged in a corrugated manner, the entire length of the layers exceeding the extent of the membrane in the longitudinal direction in its de-energized state.
  • the profile can suitably have a depth of 0.5 mm to 6 mm and preferably from 1.5 mm to 3 mm, the wave crests and the wave troughs preferably each being a segment of a circle with a predetermined radius of 0.25 mm to 6 mm can preferably have from 0.5 to 1.5 mm and can particularly preferably correspond.
  • the profile of the membrane is suitably designed with its structuring and in particular with its wave shape corresponding to the above radii in such a way that the yield strengths of the individual layers neither in the manufacturing process nor later in the process Operation are exceeded and consequently no plastic deformation of the individual layers occurs at any point on the laminate during production or plastic recovery from mechanical stretching during operation.
  • a diaphragm having such a profile has particularly advantageous mechanical and electro-acoustic properties described above which are desirable for the use of the diaphragm in a ribbon magnetostat of a loudspeaker.
  • the membrane having such a profile can namely be stretched in its longitudinal direction to the full length, in particular of the metal layer, after which the membrane retracts back into the unstretched position due to the opposing forces resulting from the profiled composite of its three layers.
  • a corresponding deflection of the membrane in the longitudinal direction from its zero position without deflection is therefore advantageously also permanently and repeatedly reversible with regard to the corresponding stretching of the membrane with the accompanying smoothing of the profile and its return to its undeflected zero position with the profile occurring.
  • the individual layers can have a micro-structuring with a depth of up to a few micrometers, for example by means of embossing and plastic deformation the imprint of the surface of a sandpaper.
  • the invention relates in particular to a membrane described above for a ribbon magnetostat of a loudspeaker for generating acoustic sound waves, in particular for reproducing speech and music, the membrane described above in particular allowing suitable spring properties for permanent execution of vibrations even of large amplitudes and thus comparatively deep ones lower limit frequencies in acoustic reproduction, depending on the version up to a lower limit frequency between 100 and 200 Hz.
  • the invention accordingly also relates in particular to a ribbon magnetostat of a loudspeaker with at least one protruding membrane according to the invention, at least two permanent magnets being arranged opposite one another transversely to the longitudinal axis of the membrane.
  • the ribbon magnetostat can be equipped with a predetermined membrane that can be designed to match its width and length and the number of strips of the aluminum layer described above on the ribbon magnetostat and its desirable predetermined electro-acoustic properties.
  • the middle metal layer of which is consistently divided into two or more parallel, electrically separated strips, whereby these can be arranged parallel to one another in the ribbon magnetostat and can be electrically connected in a suitable manner, a predetermined electrical resistance of the membrane is achieved.
  • the invention accordingly also relates in particular to a loudspeaker with at least one ribbon magnetostat described above, the ribbon magnetostat in such a way can be designed and designed and can be arranged as a built-in part in the housing of a loudspeaker or a loudspeaker box such that a loudspeaker for a predetermined application is provided.
  • the ribbon magnetostat can be equipped with a predetermined membrane, in accordance with the intended use of the loudspeaker, which can be matched to the ribbon magnetostat in particular in terms of its width and length.
  • a ribbon magnetostat that is suitable, for example, for the use of a loudspeaker designed as a line sound source with a broadband frequency spectrum can in particular have a membrane with a width in the range from 25 mm to 30 mm and a length in the range from 1 m to 2 m and for operation in a Frequency range from 170 to 20,000 Hz with a sound pressure level of greater than 90dB measured at a distance of one meter in the anechoic half-space.
  • a ribbon magnetostat suitable, for example, for installation in a compact or floorstanding loudspeaker can in particular have a membrane with a width in the range from 20 mm to 30 mm and a length in the range from 50 mm to 300 mm and for a frequency range from 300 to 20,000 Hz be designed at a sound pressure level of greater than 90dB measured at a distance of one meter in the anechoic half-space.
  • a ribbon magnetostat of this design can either be used as a built-in part in a multi-way loudspeaker box or in a separate configuration as an individual part in a housing in combination with a subwoofer, which is spatially separated in a separate housing.
  • a mid-high range loudspeaker can have two ribbon magnetostats with two diaphragms with a width of 10 mm to 20 mm and a length of 30 mm to 80 mm, the loudspeaker for operation in a frequency range of 800 to 20,000 Hz at a sound pressure level of more than 90dB measured at a distance of one meter in the anechoic half-space is suitable and is used as a built-in part in a multi-way loudspeaker box.
  • intermediate supports can be placed between the magnets as webs at a distance between the magnets, in particular between 40 mm and 250 mm, to which the membrane is attached to dampen vibrations by gluing or clamping.
  • an aluminum foil is suitably provided in a first step for an electrically conductive middle layer of the membrane with a predetermined width, length, longitudinal axis and a predetermined thickness, and one first and second cover layer for the aluminum foil each provided by means of a plastic film and / or a paper layer and / or fabric layer and / or biopolymer layer, likewise with the predetermined width and length and a predetermined thickness.
  • the predetermined width and length can be the above-described width and length of the membrane in the stretched state, which can be fixed therewith.
  • the aluminum foil is bonded to the first and second layers using an advantageously slow-curing adhesive with low creep properties in such a way that a laminate described at the beginning is provided which is particularly advantageously flat and planar.
  • the aluminum foil is sandwiched between the first and second layers.
  • the three layers are each arranged in a plane adjacent to one another.
  • the second step is advantageously carried out over a predetermined period of time until the adhesive has hardened to a predetermined degree.
  • the laminate is structured by means of a shaping process in such a way that the membrane is provided with a profile by means of the laminate shaped in this way, the third step being carried out after the second step when the adhesive to the predetermined Degree is cured.
  • the third step is carried out until the adhesive has completely hardened.
  • an above-described plastic film or paper layer or fabric layer or biopolymer layer can be selected as the first and / or second layer.
  • an above-described epoxy adhesive or a polyurethane adhesive can in particular be used as the adhesive.
  • the first layer is suitably glued to a first flat surface of the middle layer and then the second layer is glued to a second flat surface of the middle layer.
  • a very thin adhesive film of the adhesive is advantageously applied completely and uniformly to a first surface of the first and second layer in each case.
  • the surface of the first and second layer covered with the adhesive film is brought into contact with the first and second surface of the middle layer, respectively, and thereby bonded.
  • the application of the adhesive film can suitably be carried out by painting or spraying the above-mentioned layers.
  • the layer composite that forms the laminate and is made available in this way, made up of the three bonded layers, is suitably held in a frame and subjected to a predetermined pressure in the process.
  • a suitable profile block with a predetermined profile and a plurality of pressure elements corresponding to this profile are used to structure the profile of the membrane described above, the profile of the profile block corresponding to the profile of the membrane in a form-fitting manner, and also tooth-like and / or can be W-shaped and / or preferably S-shaped and / or particularly preferably wave-shaped.
  • a positioning device is also suitably used, by means of which the membrane is positioned and held on the profile of the profile block by means of a predetermined tensile force.
  • the membrane positioned and held on the profile in this way is particularly advantageously pressed successively into the profile of the profile block by means of the plurality of pressure elements successively in the longitudinal direction of the membrane and corresponding to the profile of the profile block under the application of a predetermined pressure Profile of the profile block is completely transferred to the membrane and the profile of the membrane is formed.
  • the membrane is positioned and held on the profile of the profile block by means of the positioning device.
  • a suitable holding device is also used, by means of which the membrane structured with the profile is held on the profile block and between the profile of the profile block and the pressure elements until the adhesive has completely hardened.
  • the holding device can be the profile block, the pressure elements interacting with the profile block and the positioning device, which can be set up and can interact in such a way that the membrane with its profile is in contact with the profile of the profile block and with the pressure elements on the Profile block is held.
  • a device described below for producing the membrane can advantageously be used.
  • the invention therefore also relates in particular to a device for producing a membrane according to the invention, in particular for structuring a membrane having more than one layer, the layers of which are glued to one another by means of an adhesive, the adhesive being cured to a predetermined degree.
  • the device suitably has a profile block with a profile for structuring a predetermined profile of the membrane, the profile of the profile block being designed to correspond to the profile of the membrane in a form-fitting manner.
  • the device also has a plurality of pressure elements which correspond positively to the profile of the profile block and which are provided for applying pressure to a membrane arranged on the profile with a predetermined pressure.
  • the pressure elements are arranged adjacent to one another in a row following one another and corresponding to the profile of the profile block.
  • the pressure elements are in particular designed and set up such that a membrane arranged on the profile of the profile block is pressed into the profile of the profile block by means of the pressure elements in such a way that the profile of the membrane is formed by means of the profile of the profile block and the pressure elements.
  • the device is particularly advantageously set up in such a way that the pressure elements successively apply the predetermined pressure to the membrane, the profile of the profile block being transferred to the membrane as the profile without inadvertently affecting the individual layers of the membrane.
  • the profile block and the pressure elements can be provided from a suitable plastic or from metal.
  • the device also has a positioning device which is provided and suitably set up for positioning the membrane on the profile block while the membrane is being pressurized by means of the pressure elements.
  • the positioning device can in particular be set up in such a way that a predetermined tensile force is applied during the successive application of pressure to the membrane by means of the pressure elements is exerted on the membrane and the membrane is held with a predetermined low tension on the profile block.
  • the device can also have a holding device for holding the membrane acted upon by all pressure elements with pressure on the profile, wherein the holding device is suitably designed and set up in such a way that the profile of the membrane and the profile of the profile block, especially when the adhesive hardens in the Holding device are in touch contact.
  • the holding device can be the profile block, the pressure elements interacting with the profile block and the positioning device, which can be set up and can interact in such a way that the membrane with its profile is in contact with the profile of the profile block and with the Pressure elements is held on the profile block.
  • the profile of the profile block of the device can in particular have a wave-shaped profile with a plurality of wave crests and wave troughs arranged one after the other in a row, the profile having a predetermined depth.
  • the wave crests and the wave troughs can preferably each have a segment of a circle with a predetermined radius, wherein the pressure elements can be formed cylindrically with the radius and accordingly can advantageously be formed in a form-fitting manner with the profile.
  • Fig. 1 is a schematic perspective illustration of a
  • FIG. 2 shows a schematic perspective exploded view of a membrane according to an embodiment of the invention
  • 3A shows a longitudinal section through a membrane according to a
  • 3B shows a longitudinal section through a profile of a profile block of a
  • FIG. 3C shows the membrane from FIG. 3A on the profile of the profile block from FIG.
  • Fig. 4 profiled the diaphragm of Figs. 3A and 3C;
  • Fig. 5 steps of a flow chart of a method for
  • FIG. 6A, B, C each show a loudspeaker according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of a ribbon magnetostat 2 according to an embodiment of the invention.
  • the Ribbon magnetostat 2 has a membrane 1 and two permanent magnets 20, which are arranged opposite one another transversely to the longitudinal axis A of the membrane 1.
  • the membrane 1 consists of a laminate having at least three layers 10, 11 and 12, a middle layer 10 formed as a metal layer 10 being sandwiched between a first 11 and a second 12 layer, and one in each case by means of the first 11 and second 12 layers Cover layer 11, 12 of the metal layer 10 is provided.
  • the layers 10, 11 and 12 can be seen better in FIG. 2, which is a schematic perspective exploded view of a membrane
  • the middle layer 10 of which is divided into three strips 10.1 arranged parallel to the longitudinal axis A.
  • the membrane 1 of FIGS. 1 and 2 is designed as a strip with a width B and a length L and the longitudinal axis A, the middle layer 10 of the membrane 1 being divided into two or more strips 10.1 arranged parallel to the longitudinal axis A. can.
  • a predetermined electrical resistance of the membrane 1 is achieved by means of a middle layer 10 of the membrane 1 divided into two or more parallel strips 10.1, the strips 10.1 in the ribbon magnetostat 2 being able to be arranged parallel to one another and being electrically connected in a suitable manner.
  • the middle layer 10, designed as a metal layer, is namely electrically conductive and terminated with its two ends opposite in the longitudinal direction of the membrane 1 from a signal source.
  • the membrane 1 of FIGS. 1 and 2 has a preferably wave-shaped profile P described at the outset which, with a profile P4, has a profile shown in FIG.
  • the wave-shaped profile P of the membrane 1 of Fig. 1 and 2 has, for example, V-shaped wave crests and wave troughs.
  • the profile block 40 is suitable for a device 4 for producing the membrane 1 and in particular for forming a profile P of the membrane 1 according to an embodiment of the invention, the profile block 40 also having a longitudinal axis A that coincides with the longitudinal axis A of the
  • Membrane 1 corresponds and has a profile PO which corresponds to the profile P of the membrane 1.
  • FIG. 3A shows a longitudinal section through a membrane 1 according to an embodiment of the invention in a second step S2 of a method for producing the membrane, the steps of which are shown in a schematic bottom diagram of FIG. 3A shows a section of the membrane 1 with the longitudinal axis A and with the layers 10, 11 and 12, the middle layer 10 formed as a metal layer being sandwiched between the first 11 and second 12 layers.
  • the layers 10, 11 and 12 are glued together using an adhesive with permanently low creep properties, after which a laminate of the layers 11, 10 and 12 is provided, and wherein the
  • step S2 of the method The adhesive cures to a predetermined degree in step S2 of the method.
  • the layers 11 and 12 thereby form a cover layer for the middle layer 10.
  • the second step S2 of the method reference is made here to the following description of FIG. 5 and in particular to what was said above about the method and its second step S2 .
  • FIG. 3B shows a longitudinal section through a profile P4 of a profile block 40 of a device 4 for producing the membrane 1 of FIG. 4.
  • FIG. 3B also shows only a section of the profile P4.
  • Pressure elements 41 of the device 4 are shown together with the profile P4
  • the profile P4 of the profile block 40 is advantageously formed in an undulating manner and has a plurality of wave crests and wave troughs arranged one after the other in a row, three wave crests and three wave troughs being shown in FIG. 3B for the sake of clarity and clarity.
  • the profile P4 has a depth T which, as described above, can be 0.5 mm to 6 mm and preferably 3 mm.
  • the wave crests and the wave troughs each have an advantageous circular segment with a predetermined radius R which, as described above, can be 0.25 mm to 6 mm and preferably about 0.5 mm to 1.5 mm.
  • profile P4 three pressure elements 41 of a plurality of pressure elements 41, not shown, are arranged adjacent to one another in a row at a position intended for their use, each corresponding to a trough of profile P4.
  • the pressure elements 41 are each provided by means of a cylinder 41, the radius of which corresponds to the radius R of the profile P4 in such a way that the wave troughs of the profile P4 correspond to the pressure elements 41 in a form-fitting manner.
  • the pressure elements 41 are devices of the device 4.
  • the device 4 is suitable for providing the membrane 1 of FIG. 3A with a profile P which corresponds to the profile P4 of the profile block 40, and thereby to form the membrane 1 of FIG. 4 provided with the profile P.
  • FIG. 3C shows the membrane 1 from FIG. 3A arranged on the profile P4 of the profile block 40 from FIG. 3B.
  • the device 4 has a suitable positioning device by means of which the membrane 1 is positioned and held with a predetermined tensile force on the profile P4 of the profile block 40.
  • the membrane is positioned and held by the positioning device in the direction of its longitudinal axis A under tensile force in the longitudinal direction.
  • the positioning device is not shown in the drawing and interacts with the membrane 1 at the ends of the membrane 1 which are opposite in the longitudinal direction.
  • the arrangement of the membrane 1 shown in FIG. 3C on the profile P4 relates to a third step S3 of the method for producing the membrane 1, which follows the second step S2.
  • the membrane 1 is successively arranged by means of the plurality of pressure elements 41 in the longitudinal direction of the membrane 1 and corresponding to the profile P4 under the application of a predetermined pressure in the profile P4 is pressed in such a way that the profile P4 of the profile block 40 completely on the profile P of Membrane 1 is transferred while the membrane 1 is positioned and held on the profile P4 of the profile block 40 by means of the positioning device.
  • the left pressure element 41 in Fig. 3C is intended to be displaced from its rest position in the direction of the membrane 1 and is moved further in the direction of the profile block 40 under a predetermined pressure, so that the membrane 1 located under the pressure element 41 completely into a wave trough pressed and held sandwiched under pressure between the wave trough of the profile P4 and the pressure element 41.
  • the other printing elements remain 41 at its predetermined position, which can be a rest position or a first working position arranged at a predetermined distance above the membrane 1, as shown in FIG. 3C, for example.
  • the profile P4 of the profile block 40 is completely transferred to the profile P of the membrane 1, while the membrane 1 is positioned and held on the profile P4 of the profile block 40 by means of the positioning device and / or holding device.
  • the membrane 1 of FIG. 4 is formed from the membrane 1 of FIGS. 3A and 3C.
  • FIG 4 shows the membrane 1 of FIGS. 3A and 3B with the profile P from a different perspective, the advantageous properties of the membrane 1 being particularly clear from FIG 12 are based.
  • the membrane 1 experiences a stretching in the longitudinal direction of the axis A, the outer layers of the wave troughs are stretched, while the outer layers of the wave crests are compressed. Due to the permanent shear and tensile strength gluing of the individual layers, the laminate of the membrane 1 exerts a restoring force in this case in order to return to the original tension-free state.
  • the middle layer 10 has a greater hardness and the two outer layers 11 and 12 have greater elasticity.
  • FIG. 5 shows a flow chart of steps S1, S2 and S3 of a method for producing a membrane 1 according to an embodiment of the invention.
  • an aluminum foil is provided for an electrically conductive middle layer 10 of the membrane 1 with a predetermined width B, length L, longitudinal axis A and a predetermined thickness; and a first 11 and second 12 cover layer for the middle layer 10 each provided by means of a plastic film and / or a paper layer and / or fabric layer and / or biopolymer layer with the predetermined width B and length L and a predetermined thickness.
  • a second step S2 the aluminum foil 10 is bonded to the first 11 and second 12 layers using a slow-curing adhesive with low creep properties in such a way that a flat and planar laminate is provided in which the aluminum foil 10 is sandwiched between the first 11 and second 12 layer is arranged, wherein the layers 11, 10, 12 are each arranged in a plane adjacent to one another, and wherein step S2 is carried out over a predetermined period of time until the adhesive has cured to a predetermined degree.
  • step S2 for further details on step S2, reference is made here to what was said at the beginning and to that under Reference is made to what has been said in FIG. 3A.
  • a third step S3 the laminate is structured by means of molding in such a way that a membrane 1, for example of the embodiment of FIG is cured to the predetermined degree, and is carried out until the adhesive is completely cured.
  • a membrane 1 for example of the embodiment of FIG is cured to the predetermined degree, and is carried out until the adhesive is completely cured.
  • FIG. 6A, B and C each show a loudspeaker 3 according to an embodiment of the invention with a ribbon magnetostat 2, the ribbon magnetostat 2 being designed and designed in such a way and being arranged as a built-in part in a housing or a box of the loudspeaker 3 that a loudspeaker a predetermined application is provided.
  • FIG. 6A shows a ribbon magnetostat 2 which is suitable, for example, for the use of a loudspeaker 3 designed as a line sound source with a broadband frequency spectrum, the membrane 1 of which has a width in the range from 25 mm to 30 mm and a length in the range from 1 m to 2 m and for can be designed to operate in a frequency range of 170 to 20,000 Hz.
  • a ribbon magnetostat which is suitable, for example, for a compact or bookshelf loudspeaker 3 shown schematically in FIG mm and a length in the range from 50 mm to 300 mm and with a frequency range from 300 to 20,000 Hz.
  • a mid-range and high-frequency loudspeaker 3 shown schematically in FIG. 6C can have two ribbon magnetostats 2, each with a membrane 1 with a width of 10 mm to 20 mm and a length of 30 mm to 80 mm, the loudspeaker 3 for operation in a frequency range of 800 to 20,000 Hz is suitable.
  • FIGS. 6A to 6C the loudspeakers of FIGS. 6A to 6C are advantageous application examples.
  • a ribbon magnetostat having a membrane according to the invention can particularly advantageously also be built into a common loudspeaker box or a common loudspeaker housing together with loudspeakers designed for different frequency ranges in particular.

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Abstract

Membran (1) für einen Bändchenmagnetostaten (2) eines Lautsprechers (3) zur Erzeugung von akustischen Schallwellen zur Wiedergabe von Sprache und Musik mit den Merkmalen: die Membran (1) besteht aus einem mindestens drei Schichten aufweisenden Laminat, wobei eine als Metallschicht ausgebildete mittlere Schicht (10) sandwichartig zwischen einer ersten (11) und zweiten (12) Schicht angeordnet ist; die Membran (1) ist als ein Streifen mit einer Breite (B) und einer Länge (L) und einer Längsachse (A) ausgebildet ist, wobei der Streifen in zwei oder mehr parallel zur Längsachse (A) angeordnete Streifen (10.1) geteilt sein kann; die in Längsrichtung der Achse (A) gegenüberliegenden Enden der Membran (1) sind zum Anschluss der Metallschicht (10) an eine elektrische Signalquelle vorgesehen; die als Metallschicht ausgebildete mittlere Schicht (10) weist eine gegenüber der ersten (11) und zweiten (12) Schicht vergleichsweise geringere Elastizität und eine größere Festigkeit auf.

Description

Membran für Bändchenmagnetostat
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Membran für einen Bändchenmagnetostaten. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere einen die Membran aufweisenden Bändchenmagnetostaten sowie einen mit einem Bändchenmagnetostaten ausgestatteten Lautsprecher. Die Erfindung betrifft dabei außerdem insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer für einen Bändchenmagnetostaten geeigneten Membran sowie eine für das Verfahren geeignete Vorrichtung.
Bei einem Lautsprecher mit einem Bändchenmagnetostaten ist eine elektrisch leitende Lautsprechermembran in einem Magnetfeld angeordnet, das insbesondere von Permanentmagneten erzeugt sein kann. An gegenüberliegende Anschlusspunkten der elektrisch leitenden Membran ist außerdem eine Signalquelle angeschlossen, wobei ein elektrisches Signal der Signalquelle auf die Membran übertragen wird, wonach die Membran aufgrund der Lorenzkraft in Schwingungen versetzt wird und entsprechende Schallwellen erzeugt.
Bändchenmagnetostaten finden typischerweise Anwendung als Hochtöner in insbesondere auch mehrwegigen Lautsprechern unterschiedlicher Bauart und Verwendung.
Stand der Technik
Die vorstehende grundlegende Bauart und Funktionsweise eines Bändchenmagnetostaten ist in der Patentschrift DE 421 038 A beschrieben, wobei eine aus einer dünnen Aluminiumfolie bereitgestellte streifenartig ausgebildete Membran des Bändchenmagnetostaten mit einer Querriffelung versehen ist, wonach die Membran geeignete Federeigenschaften zur Ausführung von Schwingungen aufweisen soll. Aus dem Stand der Technik bekannte Bändchenmagnetostaten weisen üblicherweise eine aus einem dünnen Aluminiumstreifen bestehende Membran auf, die wie die aus der DE 421 038 A bekannte Membran quer zu ihrer Längsrichtung geriffelt oder Z-förmig oder S-förmig strukturiert sein kann.
Die Membranen der Bändchenmagnetostaten des Stands der Technik sind jedoch nachteilhaft mechanisch auf eine geringe maximale Auslenkung im Bereich von 0,1mm limitiert, wonach die praktische Anwendung der bekannten Bändchenmagnetostaten auf den Hochtonbereich oberhalb von 1.000 Hz typischerweise von 4.000 bis 20.0000 Hz beschränkt ist.
Eine breitbandigere Anwendung über diesen Bereich hinaus, z.B. zur Wiedergabe des Spektrums einer menschlichen Stimme mit einer unteren Grenzfrequenz zwischen 100 bis 200 Hz ist mit den bekannten Bändchenmagnetostaten nicht sinnvoll umsetzbar.
Eine Erhöhung der Lautstärke und eine Verringerung der Wiedergabefrequenz führen nämlich jeweils zu einer Erhöhung der Schwingungsamplitude und einer daraus resultierenden vergrößerten Streckung der Membran, deren mechanische Eigenschaften maßgeblich von den Materialeigenschaften der leitenden Metallfolie definiert bzw. begrenzt wird.
Um den gleichen Schalldruck zu erreichen vergrößert sich die erforderliche Membranauslenkung mit jeder Halbierung der Frequenz, also je Oktave um den Faktor vier. Aufgrund Dessen wird im praktischen Einsatz des Bändchenmagnetostaten eine Frequenzweiche mit einem Hochpassfilter mindestens 2. Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 1.000 bis 7.000Hz, typischerweise 4.000Hz vorgeschaltet, um die Membran vor tiefen Frequenzen und damit verbundenen großen Auslenkungen zu schützen.
Bei tiefen Frequenzen und/oder hohen Lautstärken kann nämlich aufgrund einer entsprechend großen Schwingungsamplitude der Membran und der vorstehend beschriebenen limitierten Auslenkung eine Überstreckung der Metallfolie verursacht werden und zu einer Überbeanspruchung der Membran führen.
Die hierbei auftretende Materialermüdung kann zu erheblichen Beeinträchtigungen der Funktionsweise des Bändchenmagnetostaten bis hin zu dessen Ausfall führen.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Membran für einen Bändchenmagnetostaten mit verbesserten Materialeigenschaften und insbesondere verbesserten Schwingungseigenschaften bereitzustellen. Hierbei ist insbesondere Aufgabe der Erfindung einen Bändchenmagnetostaten sowie einen mit einem Bändchenmagnetostaten ausgestatteten Lautsprecher bereitzustellen, der in einem weiten Frequenzbereich zuverlässig und langlebig akustisch hochqualitativ einsetzbar ist.
Hierbei ist insbesondere außerdem Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und insbesondere zum Formgebungsprozess einer für einen Bändchenmagnetostaten geeigneten vorstehenden Membran sowie eine für das Verfahren geeignete Vorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Membran für einen Bändchenmagnetostaten eines Lautsprechers zur Erzeugung von akustischen Schallwellen insbesondere zur Wiedergabe von Sprache und Musik.
Die Membran besteht vorteilhaft aus einem mindestens drei Schichten aufweisenden Laminat, wobei eine als Metallschicht ausgebildete mittlere Schicht sandwichartig zwischen einer ersten und zweiten Schicht angeordnet ist, wobei die Schichten auf geeignete Weise zu einem Laminat miteinander verbunden sind.
Die Membran ist geeigneterWeise als ein Streifen mit einer vorbestimmten Breite und Länge ausgebildet, wobei der Streifen eine Längsachse aufweist, und wobei die Metallschicht als mittlere Schicht des Laminats darüber hinaus in zwei oder mehr parallel zur Längsachse angeordnete Streifen geteilt sein kann.
Die in Längsrichtung des Streifens gegenüberliegenden Enden der Membran sind zum Anschluss der elektrisch leitenden Metallschicht an eine elektrische Signalquelle vorgesehen.
Die erste und zweite Schicht sind dabei als Deckschichten der elektrisch leitenden und zum Anschluss an eine Signalquelle vorgesehenen Metallschicht vorgesehen, wobei die Deckschichten eine vorteilhafte Schutzwirkung auf die mittels elektrischer Signale in Schwingungen versetzte Membran und die Metallschicht ausüben.
Die Deckschichten sind hierbei außerdem in geeigneter Weise derart ausgewählt und ausgebildet, dass sie die von der Metallschicht ausgelösten Schwingungen nicht beeinträchtigen sondern insbesondere eine Rückstellung einer Auslenkung der Membran in deren nicht ausgelenkte Null-Lage vorteilhaft unterstützen. Die Membran weist demnach eine vorteilhafte mechanische Federwirkung auf, die auf einem Zusammenwirken der die Membran als einen Schichtenverbundwerkstoff bzw. ein Laminat ausbildenden Schichten basiert. Die erste und zweite Schicht ist dabei aus einem geeigneten Material ausgewählt, das sich von der Metallschicht unterscheidet.
Die auf diese Weise als ein Laminat der ersten, zweiten und mittleren Schicht bereitgestellte Membran wird dabei durch den wie vorstehend beschrieben bereitgestellten, die drei Schichten aufweisenden Schichtenverbundwerkstoff vor einer Überbeanspruchung oder Materialermüdung ausgelöst durch insbesondere hohe Schwingungsamplituden bei niedrigen Frequenzen auch im Langzeitbetrieb im Bereich von mehreren Jahren geschützt.
Zur Ermöglichung der vorstehenden wünschenswerten Eigenschaften der Membran weist die als Metallschicht ausgebildete mittlere Schicht vorteilhaft eine gegenüber der ersten und zweiten Schicht vergleichsweise geringere Elastizität und eine größere Festigkeit auf, wobei die Metallschicht insbesondere ein größeres Elastizitätsmodul und ein größeres Kompressionsmoduls aufweisen kann. Die mittlere Schicht hat demnach eine größere Steifigkeit als die beiden Deckschichten, die eine höhere Elastizität als die mittlere Schicht aufweisen.
Es ist demnach von Vorteil die mittlere Schicht aus einem elektrisch gut leitenden Material mit einem hohen Elastizitätsmodul auszuwählen und die beiden Deckschichten aus einem Material mit einem vergleichsweise deutlich geringeren und dennoch hinreichenden Elastizitätsmodul auszuwählen. Zur Erzielung von wünschenswerten elektro-akustischen Eigenschaften der für einen Bändchenmagnetostaten eines Lautsprechers vorgesehenen Membran auch in einem möglichst geringen unteren Frequenzbereich ist außerdem von Vorteil die Membran und demnach die Schichten der Membran mit einem möglichst geringen Gewicht und in einer möglichst geringen Dicke auszubilden.
Eine für eine Schicht der Membran vorteilhafte Schicht ist demnach aus einem Material ausgewählt, das die Ausbildung der Schicht in einer möglichst geringen Dicke gestattet, ohne dass dadurch die wünschenswerten vorstehenden Eigenschaften beeinträchtigt werden, und das bei seiner geringen Dicke außerdem ein möglichst geringes Flächengewicht aufweist.
Die als Metallfolie ausgebildete mittlere Schicht kann insbesondere vorteilhaft mittels einer Aluminiumfolie mit einer Dicke in einem Bereich von etwa 12 Mikrometer oder weniger bereitgestellt sein. Aluminium hat eine wünschenswert hohe Festigkeit bei einem ebenfalls vorteilhaft geringem Gewicht und eine gute elektrische Leitfähigkeit und ist darüber hinaus nicht magnetisch und daher für die Membran des Bändchenmagnetostaten besonders geeignet. Außerdem hat Aluminium ein wünschenswert hohes Elastizitätsmodul von 70GPa.
Die beiden Deckschichten der Membran sind vorteilhaft derart ausgewählt und ausgebildet, dass sie eine zur Bereitstellung einer wünschenswerten Federwirkung im Laminat der Membran geeignete ausreichende Festigkeit aufweisen und dabei entsprechende Druck- und Zugkräfte aufnehmen können, ohne in ihrer Funktion beeinträchtigt zu werden oder sich plastisch zu verformen. Die beiden Deckschichten der Membran sind dabei vorteilhaft außerdem derart ausgewählt und ausgebildet, dass auch im Langzeitbetrieb der Membran eine viskoelastische oder plastische Verformung der Deckschichten minimiert werden kann.
Vorteilhaft sind die beiden Deckschichten demnach aus einem Material ausgewählt, das ein Elastizitätsmodul aufweist, das größer 2GPa beträgt und sich außerdem deutlich von dem vorstehenden Elastizitätsmodul der Aluminiumfolie unterscheidet.
GeeigneterWeise können die beiden Deckschichten wie die Metallschicht eine Dicke in einem Bereich von etwa 12 Mikrometer oder weniger aufweisen und dabei außerdem vorteilhaft aus einem Material ausgewählt sein, das ein Flächengewicht in einem Bereich von 25 g/m2 oder weniger aufweist.
Die beiden Deckschichten können zur Bereitstellung der vorstehenden Eigenschaften geeigneter Weise jeweils mittels einer Kunststofffolie bereitgestellt sein, wobei die Kunststofffolie der Schichten eine biaxial orientierten Polypropylenfolie oder eine biaxial orientierte Polyethylenfolie und bevorzugt eine biaxial orientierte Polyesterfolie oder eine Polyethylennaphthalatfolie oder eine Polymidfolie sein kann.
Die beiden Deckschichten können zur Bereitstellung der vorstehenden Eigenschaften außerdem geeigneterWeise mittels einer Papierschicht oder einer Folie aus Regeneratfasern wie z.B. Cellulosehydrat oder aus anderen Biopolymeren bereitgestellt sein.
Eine Schicht aus einem vorstehenden Kunststoff weist bei einer Dicke im Bereich von 12 Mikrometer vorteilhaft ein Flächengewicht im Bereich von 25 g/m2 oder weniger auf.
Eine vorstehende aus einer Papierschicht oder einer Celluloseschicht bereitgestellte Deckschicht kann insbesondere bei einer Dicke in einem Bereich von 12 Mikrometer ein Flächengewicht in einem Bereich von 25 g/m2 und insbesondere von 10 g/m2 oder weniger aufweisen.
Die Deckschichten können außerdem mittels einer Gewebeschicht bereitgestellt sein, wobei die Gewebeschicht aus Glasfasern,
Kevlarfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern bestehen kann, und wobei die Schichten bei einer Dicke in einem Bereich von 12 Mikrometer ein Flächengewicht in einem Bereich von 25 g/m2 oder weniger aufweisen.
Die erste und zweite Schicht können dabei vorteilhat identisch ausgebildet sein, wobei die beiden Schichten beispielsweise jeweils mittels einer Kunststoffschicht bereitgestellt sein können.
Beispielsweise kann jedoch auch die erste Schicht als eine Kunststoffschicht und die zweite Schicht als eine Papierschicht ausgebildet sein.
Die erste und zweite Schicht können zur Ausbildung des Laminats geeigneterWeise mittels eines Klebstoffs auf die mittlere Schicht geklebt sein, wobei der Klebstoff vorteilhaft derart ausgewählt ist, dass der Klebstoff dauerhaft geringe Kriecheigenschaften in Verbindung mit den Schichten aufweist. Der Klebstoff kann hierbei insbesondere ein Epoxyd-Klebstoff oder ein Polyurethan-Klebstoff sein kann.
Unabhängig von der vorstehend beschriebenen Ausbildung der Deckschichten und insbesondere deren Materialauswahl können weiterhin zwischen den einzelnen Schichten Faserverstärkungen aus beispielsweise Glasfasern, Cellulosefasern, Aramidfasern,
Carbonfasern oder Kevlarfasern eingeklebt sein, um die Steifigkeit der Membran zu erhöhen. Die Faserverstärkungen können in ausgerichteter Anordnung, z.B. als durchgezogene Fasern in Längsrichtung oder in zufälliger Anordnung z.B. durch die Ablagerung von kurzfaserigem Staub auf die Klebeflächen vor Verklebung der Schichten aufgebracht werden.
Die Membran kann außerdem zusätzlich zu der Metallschicht und der beiden Deckschichten zusätzliche Schichten aufweisen, die insbesondere durch Metallisierung mit einer dünnen Aluminiumschicht mittels Vakuumbeschichtung oder durch Beschichtung mit UV-Schutz- Lack, aufgetragen beispielsweise durch einen Sprühnebel auf die fertig geformte Membran, zum Schutze der Materialien der Deckschichten vor UV-Licht bedingten Schäden aufgebracht werden.
Die Membran kann besonders vorteilhaft außerdem derart strukturiert sein, dass die Membran einen Längsschnitt mit einem zahnartigen und/oder W-förmigen und/oder bevorzugt S-förmigen und/oder besonders bevorzugt wellenförmigen Profil mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgend in einer Reihe angeordneten Wellenbergen und Wellentälern aufweist. Die Schichten der Membran sind dabei ebenfalls entsprechend wellenförmig angeordnet, wobei die vollständige Länge der Schichten die Erstreckung der Membran in Längsrichtung in deren spannungslosem Zustand übertrifft.
Das Profil kann hierbei geeigneterWeise eine Tiefe von 0,5 mm bis 6 mm und bevorzugt von 1 ,5 mm bis 3 mm aufweisen, wobei die Wellenberge und die Wellentäler bevorzugt jeweils einen Kreisabschnitt mit einem vorbestimmten Radius von 0,25 mm bis 6 mm und bevorzugt von 0,5 bis 1,5 mm aufweisen können und besonders bevorzugt entsprechen können.
Das Profil der Membran ist dabei geeigneter Weise mit seiner Strukturierung und insbesondere mit seiner Wellenform entsprechend der vorstehenden Radien derart ausgebildet, dass die Streckgrenzen der einzelnen Schichten weder im Herstellungsprozess noch später im Betrieb überschritten werden und es demzufolge an keiner Stelle des Laminats zu plastischen Verformungen der einzelnen Schichten bei der Herstellung oder plastischen Rückformungen bei mechanischer Streckbeanspruchung im Betrieb kommt.
Eine ein derartiges Profil aufweisende Membran weist besonders vorteilhafte mechanische und elektro-akustische vorstehend beschriebene, für die Verwendung der Membran in einem Bändchenmagnetostaten eines Lautsprechers wünschenswerte Eigenschaften auf. Die ein derartiges Profil aufweisende Membran kann nämlich in ihrer Längsrichtung auf die vollständige Länge insbesondere der Metallschicht gestreckt werden, wonach sich die Membran durch die aus dem mit einem Profil versehenen Schichtenverbund ihrer drei Schichten resultierenden Gegenkräfte wieder in die ungestreckte Position zurückzieht.
Eine entsprechende Auslenkung der Membran in Längsrichtung aus ihrer Null-Lage ohne Auslenkung ist demnach bezüglich der entsprechenden Streckung der Membran mit der einhergehenden Glättung des Profils sowie deren Rückkehr in deren nicht ausgelenkte Null-Lage mit auftretendem Profil vorteilhaft auch dauerhaft wiederholt reversibel.
Neben dem vorstehenden Profil können die einzelnen Schichten beispielsweise mittels Prägen und plastischer Verformung eine Mikro- Strukturierung mit einer Tiefe von bis zu wenigen Mikrometern aufweisen, wobei die Strukturierung eine regelmäßige Profilierung aufweisen kann, wie beispielsweise eine Rillung in Längsrichtung oder eine unregelmäßige Profilierung, wie z.B. der Abdruck der Oberfläche eines Sandpapiers. Wie eingangs gesagt betrifft die Erfindung insbesondere eine vorstehend beschriebene Membran für einen Bändchenmagnetostaten eines Lautsprechers zur Erzeugung von akustischen Schallwellen insbesondere zur Wiedergabe von Sprache und Musik, wobei die vorstehend beschriebene Membran insbesondere geeignete Federeigenschaften zur dauerhaften Ausführung von Schwingungen auch großer Amplituden erlaubt und damit vergleichsweise tiefe untere Grenzfrequenzen in der akustischen Wiedergabe, je nach Ausführung bis zu einer unteren Grenzfrequenz zwischen 100 bis 200 Hz.
Die Erfindung betrifft demnach außerdem insbesondere einen Bändchenmagnetostaten eines Lautsprechers mit wenigstens einer vorstehenden erfindungsgemäßen Membran, wobei wenigstens zwei Permanentmagneten quer zur Längsachse der Membran einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Bändchenmagnetostat kann dabei entsprechend seiner bestimmungsgemäßen Anwendung jeweils mit einer vorbestimmt ausgebildeten Membran ausgestattet sein, die insbesondere in ihrer Breite und Länge und der Anzahl ihrer eingangs beschriebenen Streifen der Aluminiumschicht auf den Bändchenmagnetostaten und dessen wünschenswerte vorbestimmte elektro-akustische Eigenschaften abgestimmt ausgebildet sein kann.
Mittels einer Membran deren mittlere Metallschicht durchgängig in zwei oder mehr parallele elektrisch voneinander getrennte Streifen geteilt ist, wobei diese in dem Bändchenmagnetostaten parallel zueinander angeordnet sein können und auf geeignete Weise elektrisch verbunden sein können, wird ein vorbestimmter elektrischer Widerstand der Membran erzielt.
Die Erfindung betrifft demnach außerdem insbesondere einen Lautsprecher mit wenigstens einem vorstehend beschriebenen Bändchenmagnetostaten, wobei der Bändchenmagnetostat derart ausgebildet und ausgelegt sein kann und als Einbauteil in dem Gehäuse eines Lautsprechers oder einer Lautsprecherbox angeordnet sein kann, dass ein Lautsprecher einer vorbestimmten Anwendung bereitgestellt ist.
Wie ebenfalls vorstehend beschrieben kann der Bändchenmagnetostat entsprechend der bestimmungsgemäßen Anwendung des Lautsprechers jeweils mit einer vorbestimmt ausgebildeten Membran ausgestattet sein, die insbesondere in ihrer Breite und Länge auf den Bändchenmagnetostaten abgestimmt sein kann.
Ein beispielsweise für die Anwendung eines als Linienschallquelle mit breitbandigem Frequenzspektrum ausgelegten Lautsprechers geeigneten Bändchenmagnetostaten kann dabei insbesondere eine Membran mit einer Breite im Bereich von 25 mm bis 30 mm und einer Länge im Bereich von 1 m bis 2 m aufweisen und dabei für einen Betrieb in einen Frequenzbereich von 170 bis 20.000 Hz bei einem Schalldruckpegel von größer 90dB gemessen in einem Meter Abstand im reflexionsarmen Halbraum ausgelegt sein.
Ein beispielsweise für den Einbau in einen Kompakt- oder Standlautsprecher geeigneter Bändchenmagnetostat kann dabei insbesondere eine Membran mit einer Breite im Bereich von 20 mm bis 30 mm und einer Länge im Bereich von 50 mm bis 300 mm aufweisen und für einem Frequenzbereich von 300 bis 20.000 Hz bei einem Schalldruckpegel von größer 90dB gemessen in einem Meter Abstand im reflexionsarmen Halbraum ausgelegt sein. Ein Bändchenmagnetostat dieser Bauform kann entweder als Einbauteil in einer mehrwegigen Lautsprecherbox verwendet werden oder in getrennter Konfiguration als Einzelteil in einem Gehäuse in Kombination mit einem Subwoofer, der sich räumlich getrennt in einem separaten Gehäuse befindet, verwendet werden. Schließlich kann beispielsweise ein Mittel-Hochton Lautsprecher zwei Bändchenmagnetostaten mit zwei Membranen mit einer Breite von 10 mm bis 20 mm und einer Länge von 30 mm bis 80 mm aufweisen, wobei der Lautsprecher für einen Betrieb in einem Frequenzbereich von 800 bis 20.000 Hz bei einem Schalldruckpegel von größer 90dB gemessen in einem Meter Abstand im reflexionsarmen Halbraum geeignet ist und als Einbauteil in einer mehrwegigen Lautsprecherbox Verwendung findet.
Abhängig von Länge, Breite, der Magnetkonfiguration und der Verwendung können die Profil Struktur, die Wahl der Materialien, die Materialstärken und die Anzahl der parallelen geteilten Streifen der mittleren Metallschicht optimiert werden. Um ein seitliches Schwingen im Magnetspalt zu unterbinden können bei längeren Ausführungen Zwischenauflager als Stege im Abstand insbesondere zwischen 40 mm bis 250 mm zwischen den Magneten platziert werden, an der die Membran schwingungsdämpfend durch Klebung oder per Klemmverschluss befestigt wird.
Die vorstehend beschriebene besonders vorteilhafte Strukturierung des Profils der Membran insbesondere in einer Wellenform und die Ausbildung der für die mechanischen Eigenschaften ursächlichen Verbundwirkung der Schichten kann in geeigneterWeise mittels eines geeigneten Formgebungsprozesses ausgebildet werden, wonach die Erfindung außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Membran für einen Bändchenmagnetostaten eines Lautsprechers betrifft.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Membran wird geeigneterWeise in einem ersten Schritt eine Aluminiumfolie für eine elektrisch leitende mittlere Schicht der Membran mit einer vorbestimmten Breite, Länge, Längsachse und einer vorbestimmten Dicke bereitgestellt, und eine erste und zweite Deckschicht für die Aluminiumfolie jeweils mittels einer Kunststoffolie und/oder einer Papierschicht und/oder Gewebeschicht und/oder Biopolymerschicht mit ebenfalls der vorbestimmten Breite und Länge und einer vorbestimmten Dicke bereitgestellt. Bei der vorbestimmten Breite und Länge kann es sich um die vorstehend beschriebene Breite und Länge der Membran in gestreckten Zustand handeln, die damit festgelegt sein kann.
In einem zweiten Schritt des Verfahrens wird unter Verwendung eines vorteilhaft langsam aushärtenden Klebstoffs mit geringen Kriecheigenschaften die Aluminiumfolie derart mit der ersten und zweiten Schicht verklebt, dass ein insbesondere vorteilhaft flach und plan ausgebildetes eingangs beschriebenes Laminat bereitgestellt wird.
Die Aluminiumfolie wird dabei sandwichartig zwischen der ersten und zweiten Schicht angeordnet. Die drei Schichten sind dabei jeweils in einer Ebene benachbart zueinander angeordnet. Der zweite Schritt wird vorteilhaft über einen vorbestimmten Zeitraum durchgeführt, bis der Klebstoff zu einem vorbestimmten Grad ausgehärtet ist.
In einem besonders vorteilhaften dritten Schritt des Verfahrens wird das Laminat mittels eines Formgebungsprozesses derart strukturiert, dass mittels dem so geformten Laminat die Membran mit einem Profil versehen ist, wobei der dritte Schritt im Anschluss an den zweiten Schritt durchgeführt wird, wenn der Klebstoff zu dem vorbestimmten Grad ausgehärtet ist. Der dritte Schritt wird so lange durchgeführt bis der Klebstoff vollständig ausgehärtet ist.
In dem ersten Schritt kann als erste und/oder zweite Schicht insbesondere eine vorstehend beschriebene Kunststoffolie oder Papierschicht oder Gewebeschicht oder Biopolymerschicht ausgewählt werden. In dem zweiten Schritt kann als Klebstoff insbesondere ein vorstehend beschriebener Epoxyd-Klebstoff oder ein Polyurethan-Klebstoff verwendet werden. Die erste Schicht wird dabei geeigneterWeise auf eine erste ebene Oberfläche der mittleren Schicht geklebt und hieran anschließend die zweite Schicht auf eine zweite ebene Oberfläche der mittleren Schicht geklebt. Hierbei wird vorteilhaft jeweils auf eine erste Oberfläche der ersten und zweiten Schicht vollständig und gleichmäßig ein sehr dünnen Klebstoffilm des Klebstoffs aufgetragen. Die mit dem Klebstoffilm bedeckte Oberfläche der ersten und zweiten Schicht wird jeweils mit der ersten und zweiten Oberfläche der mittleren Schicht in Kontakt gebracht und dabei verklebt.
Das Aufträgen des Klebstoffilms kann geeigneterWeise mittels Bestreichen oder Besprühen der genannten Schichten durchgeführt werden. Der das Laminat bildende und auf diese Weise bereitgestellte Schichtenverbund aus den drei verklebten Schichten wird geeigneter Weise in einem Rahmen gehalten und dabei mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt.
In dem besonders vorteilhaften dritten Schritt wird ein geeigneter Profilblock mit einem vorbestimmten Profil und eine Vielzahl von mit diesem Profil korrespondierende Druckelemente zur Strukturierung des vorstehend beschriebenen Profils der Membran verwendet, wobei das Profil des Profilblocks mit dem Profil der Membran formschlüssig korrespondiert, und ebenfalls zahnartig und/oder W-förmig und/oder bevorzugt S-förmig und/oder besonders bevorzugt wellenförmig ausgebildet sein kann.
In dem dritten Schritt wird geeigneterWeise außerdem eine Positionierungsvorrichtung verwendet, mittels der die Membran mittels einer vorbestimmten Zugkraft auf dem Profil des Profilblocks positioniert wird und gehalten wird. Die auf dem Profil auf diese Weise positionierte und gehaltene Membran wird besonders vorteilhaft mittels der Vielzahl von Druckelemente sukzessive aufeinanderfolgend in Längsrichtung der Membran und korrespondierend mit dem Profil des Profilblocks angeordnet unter Beaufschlagung eines vorbestimmten Drucks sukzessive aufeinanderfolgend derart in das Profil des Profilblocks gedrückt, dass das Profil des Profilblocks vollständig auf die Membran übertragen wird und dabei das Profil der Membran ausgebildet wird. Die Membran wird dabei mittels der Positionierungsvorrichtung auf dem Profil des Profilblocks positioniert und gehalten.
In dem dritten Schritt wird außerdem eine geeignete Haltevorrichtung verwendet, mittels der die mit dem Profil strukturierte Membran auf dem Profilblock und zwischen dem Profil des Profilblock und den Druckelementen gehalten wird, bis der Klebstoff vollständig ausgehärtet ist. Bei der Haltevorrichtung kann es sich um den Profilblock, die mit dem Profilblock zusammenwirkenden Druckelemente und die Positionierungsvorrichtung handeln, die derart eingerichtet sein können und derart Zusammenwirken können, dass die Membran mit ihrem Profil in Berührungskontakt mit dem Profil des Profilblocks und mit den Druckelementen auf dem Profilblock gehalten wird. Insbesondere in dem dritten Schritt kann vorteilhaft eine nachfolgend beschriebene Vorrichtung zur Herstellung der Membran verwendet werden.
Die Erfindung betrifft demnach außerdem insbesondere eine Vorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Membran insbesondere zur Strukturierung einer mehr als eine Schicht aufweisenden Membran, deren Schichten mittels eines Klebstoffs miteinander verklebt sind, wobei der Klebstoff bis zu einem vorbestimmten Grad ausgehärtet ist. Die Vorrichtung weist geeigneter Weise einen Profilblock mit einem Profil zur Strukturierung eines vorbestimmten Profils der Membran auf, wobei das Profil des Profilblocks mit dem Profil der Membran formschlüssig korrespondierend ausgebildet ist.
Die Vorrichtung weist außerdem eine Vielzahl von formschlüssig mit dem Profil des Profilblocks korrespondierende Druckelemente auf, die zur Druckbeaufschlagung einer auf dem Profil angeordneten Membran mit einem vorbestimmten Druck vorgesehen sind. Die Druckelemente sind dabei benachbart zueinander in einer Reihe aufeinanderfolgend und korrespondierend mit dem Profil des Profilblocks angeordnet.
Die Druckelemente sind insbesondere derart ausgebildet und eingerichtet, dass mittels der Druckelemente eine auf dem Profil des Profilblocks angeordnete Membran derart in das Profil des Profilblocks gedrückt wird, dass mittels dem Profil des Profilblocks und den Druckelementen das Profil der Membran ausgebildet wird. Die Vorrichtung ist dabei besonders vorteilhaft derart eingerichtet, dass die Membran von den Druckelementen sukzessive aufeinanderfolgend mit dem vorbestimmten Druck beaufschlagt wird, wobei das Profil des Profilblocks als das Profil auf die Membran übertragen wird, ohne dabei die einzelnen Schichten der Membran unbeabsichtigt zu beeinträchtigen. Der Profilblock und die Druckelemente können aus einem geeigneten Kunststoff oder aus Metall bereitgestellt sein.
Die Vorrichtung weist dabei außerdem eine Positionierungsvorrichtung auf, die zur Positionierung der Membran auf dem Profilblock während der Druckbeaufschlagung der Membran mittels den Druckelementen vorgesehen und geeignet eingerichtet ist. Die Positionierungsvorrichtung kann hierbei insbesondere derart eingerichtet sein, dass während der sukzessiven Druckbeaufschlagung der Membran mittels den Druckelementen eine vorbestimmte Zugkraft auf die Membran ausgeübt wird und die Membran mit einer vorbestimmten geringen Spannung auf dem Profilblock gehalten wird.
Mit dieser Maßnahme kann sichergestellt werden, dass die Membran bei der Strukturierung ihres Profils nicht beeinträchtigt und nicht beschädigt wird und insbesondere keine Falten wirft, und dass das Profil des Profilblocks bestimmungsgemäß auf die Membran übertragen wird.
Die Vorrichtung kann außerdem eine Haltevorrichtung zum Halten der von allen Druckelementen mit Druck beaufschlagten Membran auf dem Profil aufweisen, wobei die Haltevorrichtung geeigneter Weise derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass das Profil der Membran und das Profil des Profilblocks insbesondere auch beim Aushärten des Klebstoffs in der Haltevorrichtung in Berührungskontakt stehen.
Wie vorstehend beschrieben kann es sich bei der Haltevorrichtung um den Profilblock, die mit dem Profilblock zusammenwirkenden Druckelemente und die Positionierungsvorrichtung handeln, die derart eingerichtet sein können und derart Zusammenwirken können, dass die Membran mit ihrem Profil in Berührungskontakt mit dem Profil des Profilblocks und mit den Druckelementen auf dem Profilblock gehalten wird.
Das Profil des Profilblocks der Vorrichtung kann insbesondere ein wellenförmiges Profil mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgend in einer Reihe angeordneten Wellenbergen und Wellentälern aufweisen, wobei das Profil eine vorbestimmte Tiefe aufweist. Die Wellenberge und die Wellentäler können bevorzugt jeweils einen Kreisabschnitt mit einem vorbestimmten Radius aufweisen, wobei die Druckelemente zylindrisch mit dem Radius ausgebildet sein können und demnach vorteilhaft formschlüssig mit dem Profil ausgebildet sein können. Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines
Bändchenmagnetostaten nach einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer Membran nach einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 3A einen Längsschnitt durch eine Membran nach einer
Ausführung der Erfindung in einem zweiten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung der Membran;
Fig. 3B einen Längsschnitt durch ein Profil eines Profilblocks einer
Vorrichtung zur Herstellung der Membran von Fig. 4;
Fig. 3C die Membran von Fig. 3A auf dem Profil des Profilblocks von
Fig. 3B;
Fig. 4 die Membran von Fig. 3A und 3C mit einem Profil versehen;
Fig. 5 Schritte eines Flußdiagramms eines Verfahrens zur
Herstellung einer Membran nach einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 6A, B, C jeweils einen Lautsprecher nach einer Ausführung der Erfindung.
Die Zeichnungen enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein. Nicht alle Bezugszeichen sind in allen Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Bändchenmagnetostaten 2 nach einer Ausführung der Erfindung. Der Bändchenmagnetostat 2 weist eine Membran 1 und zwei Permanentmagneten 20 auf, die quer zur Längsachse A der Membran 1 einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Die Membran 1 besteht aus einem mindestens drei Schichten 10, 11 und 12 aufweisenden Laminat, wobei eine als Metallschicht 10 ausgebildete mittlere Schicht 10 sandwichartig zwischen einer ersten 11 und zweiten 12 Schicht angeordnet ist, und wobei mittels der ersten 11 und zweiten 12 Schicht jeweils eine Deckschicht 11, 12 der Metallschicht 10 bereitgestellt ist. Die Schichten 10, 11 und 12 sind in Fig. 2 besser zu erkennen, die eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer Membran
1 nach einer Ausführung der Erfindung zeigt, deren mittlere Schicht 10 in drei parallel zur Längsachse A angeordnete Streifen 10.1 geteilt ist.
Die Membran 1 von Fig. 1 und 2 ist nämlich als ein Streifen mit einer Breite B und einer Länge L und der Längsachse A ausgebildet ist, wobei die mittlere Schicht 10 der Membran 1 in zwei oder mehr parallel zur Längsachse A angeordnete Streifen 10.1 geteilt sein kann.
Mittels einer in zwei oder mehr parallelen Streifen 10.1 geteilten mittleren Schicht 10 der Membran 1, wobei die Streifen 10.1 in dem Bändchenmagnetostaten 2 parallel zueinander angeordnet sein können und auf geeignete Weise elektrisch verbunden sein können, wird ein vorbestimmter elektrischer Widerstand der Membran 1 erzielt. Die als Metallschicht ausgebildete mittlere Schicht 10 ist nämlich elektrisch leitend und mit ihren beiden in Längsrichtung der Membran 1 gegenüberliegenden Enden an eine Signalquelle abgeschlossen.
Die Membran 1 von Fig. 1 und 2 weist ein eingangs beschriebenes bevorzugt wellenförmiges Profil P auf, das mit einem Profil P4 eines in Fig.
2 zusammen mit der Membran 1 dargestellten Profilblocks 40 korrespondiert. Das wellenförmige Profil P der Membran 1 von Fig. 1 und 2 weist beispielhaft V-förmig ausgebildete Wellenberge und Wellentäler auf. Der Profilblock 40 ist für eine Vorrichtung 4 zur Herstellung der Membran 1 und insbesondere zur Ausbildung eines Profils P der Membran 1 nach einer Ausführung der Erfindung geeignet, wobei der Profilblock 40 ebenfalls eine Längsachse A aufweist, die mit der Längsachse A der
Membran 1 korrespondiert und ein Profil PO aufweist, das mit dem Profil P der Membran 1 korrespondiert.
Fig. 3A zeigt einen Längsschnitt durch eine Membran 1 nach einer Ausführung der Erfindung in einem zweiten Schritt S2 eines Verfahrens zur Herstellung der Membran, dessen Schritte in einem schematischen Fußdiagramm von Fig. 5 dargestellt sind. In Fig. 3A ist ein Ausschnitt der Membran 1 mit der Längsachse A und mit den Schichten 10, 11 und 12 dargestellt, wobei die mittlere als Metallschicht ausgebildete Schicht 10 sandwichartig zwischen der ersten 11 und zweiten 12 Schicht angeordnet ist.
Die Schichten 10, 11 und 12 sind unter Verwendung eines Klebstoffs mit dauerhaft geringen Kriecheigenschaften miteinander verklebt, wonach ein Laminat der Schichten 11, 10 und 12 bereitgestellt ist, und wobei der
Klebstoff in Schritt S2 des Verfahrens bis zu einem vorbestimmten Grad aushärtet. Die Schichten 11 und 12 bilden dabei eine Deckschicht für die mittlere Schicht 10. Für Details zu dem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird hier auf die nachfolgende Beschreibung von Fig. 5 und insbesondere auf das vorstehend eingangs zu dem Verfahren und dessen zweiten Schritt S2 Gesagte verwiesen.
Fig. 3B zeigt einen Längsschnitt durch ein Profil P4 eines Profilblocks 40 einer Vorrichtung 4 zur Herstellung der Membran 1 von Fig. 4. Wie in Fig. 3A ist in Fig. 3B ebenfalls nur ein Ausschnitt des Profils P4 dargestellt. Zusammen mit dem Profil P4 sind Druckelemente 41 der Vorrichtung 4 dargestellt Das Profil P4 des Profilblocks 40 ist vorteilhaft wellenförmig ausgebildet und weist eine Vielzahl von aufeinanderfolgend in einer Reihe angeordnete Wellenberge und Wellentäler auf, wobei in Fig. 3B der Klarheit und Übersichtlichkeit halber von der Vielzahl jeweils drei Wellenberge und drei Wellentäler dargestellt sind.
Das Profil P4 weist eine Tiefe T auf, die wie eingangs beschrieben 0,5 mm bis 6 mm und bevorzugt von 3 mm betragen kann. Die Wellenberge und die Wellentäler weisen jeweils einen vorteilhaften Kreisabschnitt mit einem vorbestimmten Radius R auf, der wie eingangs beschrieben 0,25 mm bis 6 mm und bevorzugt etwa 0,5 mm bis 1 ,5 mm betragen kann.
Oberhalb dem Profil P4 sind drei jeweils benachbart zueinander in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnete Druckelemente 41 einer nicht dargestellten Vielzahl von Druckelementen 41 an einer für deren Einsatz bestimmungsgemäßen Position angeordnet, die jeweils mit einem Wellental des Profils P4 korrespondiert. Die Druckelemente 41 sind jeweils mittels einem Zylinder 41 bereitgestellt, dessen Radius mit dem Radius R des Profils P4 derart korrespondiert, dass die Wellentäler des Profils P4 formschlüssig mit den Druckelementen 41 korrespondieren. Die Druckelemente 41 sind wie der Profilblock 40 Einrichtungen der Vorrichtung 4.
Mittels dem Profilblock 40 mit dem Profil P4 und den Druckelementen 41 in der in Fig. 3B dargestellten Anordnung ist die Vorrichtung 4 geeignet, die Membran 1 von Fig. 3A mit einem Profil P zu versehen, das mit dem Profil P4 des Profilblocks 40 korrespondiert, und dabei die mit dem Profil P versehene Membran 1 von Fig. 4 auszubilden.
Fig. 3C zeigt hierzu die Membran 1 von Fig. 3A auf dem Profil P4 des Profilblocks 40 von Fig. 3B angeordnet. Für eine geeignete Positionierung der Membran 1 auf dem Profil P4 weist die Vorrichtung 4 eine geeignete Positionierungsvorrichtung auf, mittels der die Membran 1 mit einer vorbestimmten Zugkraft auf dem Profil P4 des Profilblocks 40 positioniert wird und gehalten wird. Die Membran wird dabei von der Positionierungseinrichtung in Richtung ihrer Längsachse A unter Zugkraft in Längsrichtung positioniert und gehalten. Die Positionierungseinrichtung ist in der Zeichnung nicht dargestellt und wirkt an den in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden der Membran 1 mit der Membran 1 zusammen.
Die in Fig. 3C dargestellte Anordnung der Membran 1 auf dem Profil P4 betrifft einen dritten Schritt S3 des Verfahrens zur Herstellung der Membran 1 , der an den zweiten Schritt S2 anschließt.
Die Membran 1 wird mittels der Vielzahl von Druckelemente 41 sukzessive aufeinanderfolgend in Längsrichtung der Membran 1 und korrespondierend mit dem Profil P4 angeordnet unter Beaufschlagung eines vorbestimmten Drucks derart in das Profil P4 gedrückt wird, dass das Profil P4 des Profilblocks 40 vollständig auf das Profil P der Membran 1 übertragen wird, während die Membran 1 mittels der Positionierungsvorrichtung auf dem Profil P4 des Profilblocks 40 positioniert und gehalten wird.
Das linke Druckelement 41 in Fig. 3C ist hierfür bestimmungsgemäß aus seiner Ruheposition in Richtung auf die Membran 1 versetzt und wird unter einem vorbestimmten Druck weiter in Richtung auf den Profilblock 40 verfahren, so dass die unter dem Druckelement 41 befindliche Membran 1 vollständig in ein Wellental gedrückt und sandwichartig unter Druck zwischen dem Wellental des Profils P4 und dem Druckelement 41 gehalten wird.
Während des vorstehenden Vorgangs bleiben die weiteren Druckelemente 41 an ihrer vorbestimmten Position, die eine Ruheposition oder eine erste Arbeitsposition in einem vorbestimmten Abstand über der Membran 1 angeordnet wie z.B. in Fig. 3C dargestellt sein kann.
Der vorstehende Vorgang wird nun sukzessive für alle Druckelemente 41 so lange wiederholt bis alle Druckelemente 41 bestimmungsgemäß die Membran 1 korrespondierend mit dem Profil P4 angeordnet unter Beaufschlagung eines vorbestimmten Drucks in jeweils ein Wellental des Profils P4 drücken. In diesem Zustand wird eine geeignete in der Zeichnung nicht dargestellte Haltevorrichtung der Vorrichtung 4 verwendet, mittels der die mit dem Profil P strukturierte Membran 1 auf dem Profilblock 40 und zwischen dem Profilblock 40 und den Druckelementen 41 gehalten wird, bis der Klebstoff vollständig ausgehärtet ist.
Auf diese Weise wird das Profil P4 des Profilblocks 40 vollständig auf das Profil P der Membran 1 übertragen, während die Membran 1 mittels der Positionierungsvorrichtung und/oder Haltevorrichtung auf dem Profil P4 des Profilblocks 40 positioniert und gehalten wird. Nachdem der Klebstoff der Membran 1 vollständig ausgehärtet ist, ist aus der Membran 1 von Fig. 3A und 3C die Membran 1 von Fig. 4 geformt.
Fig. 4 zeigt hierzu die Membran 1 von Fig. 3A und 3B mit dem Profil P aus einer anderen Perspektive, wobei aus Fig. 4 die vorteilhaften Eigenschaften der Membran 1 besonders deutlich wird, die auf den unterschiedlichen Materialeigenschaften der einzelnen Schichten 10, 11 und 12 beruhen.
Erfährt die Membran 1 nämlich eine Streckung in Längsrichtung der Achse A werden die außenliegenden Schichten der Wellentäler gestreckt, während die außenliegenden Schichten der Wellenberge gestaucht werden. Aufgrund der dauerhaft schub- und zugfesten Verklebung der einzelnen Schichten übt das Laminat der Membran 1 in diesem Fall eine Rückstellkraft aus, um den ursprünglichen spannungslosen Zustand wieder einzunehmen.
Zur Verstärkung des Effekts ist es vorteilhaft, wenn die mittlere Schicht 10 eine größere Härte und die beiden äußeren Schichten 11 und 12 eine größere Elastizität aufweisen. Für weitere Details zu den vorteilhaften mechanischen Eigenschaften und insbesondere Federeigenschaften der Membran 1 von Fig. 4 wird hier auf das eingangs Gesagte verwiesen.
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm der Schritte S1 , S2 und S3 eines Verfahrens zur Herstellung einer Membran 1 nach einer Ausführung der Erfindung.
In dem ersten Schritt S1 wird eine Aluminiumfolie für eine elektrisch leitende mittlere Schicht 10 der Membran 1 mit einer vorbestimmten Breite B, Länge L, Längsachse A und einer vorbestimmten Dicke bereitgestellt; und eine erste 11 und zweite 12 Deckschicht für die mittlere Schicht 10 jeweils mittels einer Kunststoffolie und/oder einer Papierschicht und/oder Gewebeschicht und/oder Biopolymerschicht mit der vorbestimmten Breite B und Länge L und einer vorbestimmten Dicke bereitgestellt.
In einem zweiten Schritt S2 wird unter Verwendung eines langsam aushärtenden Klebstoffs mit geringen Kriecheigenschaften die Aluminiumfolie 10 derart mit der ersten 11 und zweiten 12 Schicht verklebt, dass ein flaches und planes Laminat bereitgestellt ist, in dem die Aluminiumfolie 10 sandwichartig zwischen der ersten 11 und zweiten 12 Schicht angeordnet ist, wobei die Schichten 11, 10, 12 jeweils in einer Ebene benachbart zueinander angeordnet sind, und wobei Schritt S2 über einen vorbestimmten Zeitraum durchgeführt wird, bis der Klebstoff zu einem vorbestimmten Grad ausgehärtet ist. Für weitere Details zu Schritt S2 wird hier auf das eingangs Gesagte und das vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3A Gesagte verwiesen.
In einem dritten Schritt S3 wird das Laminat mittels Formung derart strukturiert, dass mittels dem geformten Laminat eine Membran 1 beispielsweise der Ausführung von Fig. 4 mit dem Profil P bereitgestellt ist, wobei Schritt S3 im Anschluss an Schritt S2 begonnen wird, wenn der Klebstoff zu dem vorbestimmten Grad ausgehärtet ist, und durchgeführt wird bis der Klebstoff vollständig ausgehärtet ist. Für weitere Details zu Schritt S3 wird hier auf das eingangs Gesagte und das vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3C und Fig. 4 Gesagte verwiesen.
Fig. 6A, B und C zeigen jeweils einen Lautsprecher 3 nach einer Ausführung der Erfindung mit einem Bändchenmagnetostaten 2, wobei der Bändchenmagnetostat 2 jeweils derart ausgebildet und ausgelegt ist und als Einbauteil in einem Gehäuse oder einer Box des Lautsprechers 3 angeordnet ist, dass ein Lautsprecher einer vorbestimmten Anwendung bereitgestellt ist.
Fig. 6A zeigt hierzu einen beispielsweise für die Anwendung eines als Linienschallquelle mit breitbandigem Frequenzspektrum ausgelegten Lautsprechers 3 geeigneten Bändchenmagnetostaten 2, dessen Membran 1 eine Breite im Bereich von 25 mm bis 30mm und eine Länge im Bereich von 1 m bis 2 m aufweist und dabei für einen Betrieb in einem Frequenzbereich von 170 bis 20.000 Hz ausgelegt sein kann.
Ein beispielsweise für einen in Fig. 6B schematisch dargestellten Kompakt- oder Regal-Lautsprecher 3 geeigneter Bändchenmagnetostat kann eine sich von der Membran 1 des Lautsprechers 3 von Fig. 6A in der Länge deutlich unterscheidende Membran 1 mit einer Breite im Bereich von 20 mm bis 30 mm und einer Länge im Bereich von 50 mm bis 300 mm und mit einem Frequenzbereich von 300 bis 20.000 Hz aufweisen. Schließlich kann beispielsweise ein in Fig. 6C schematisch dargestellter Mittel- und Hochton-Lautsprecher 3 zwei Bändchenmagnetostaten 2 mit jeweils einer Membran 1 mit einer Breite von 10 mm bis 20 mm und einer Länge von 30 mm bis 80 mm aufweisen, wobei der Lautsprecher 3 für einen Betrieb in einem Frequenzbereich von 800 bis 20.000 Hz geeignet ist.
Zu den vorstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Fig. 6A bis Fig. 6C beispielhaft beschriebenen Ausführungen der Erfindung sei hier erwähnt, dass es sich bei den Lautsprechern von Fig. 6A bis Fig. 6C um vorteilhafte Anwendungsbeispiele handelt. Natürlich kann ein eine erfindungsgemäße Membran aufweisender Bändchenmagnetostat insbesondere vorteilhaft auch zusammen mit insbesondere auf verschiedene Frequenzbereiche ausgelegte Lautsprecher in einer gemeinsamen Lautsprecherbox oder einem gemeinsamen Lautsprechergehäuse eingebaut sein.
Zu den vorstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 6 beschriebenen Ausführungen der Erfindung sei hier erwähnt, dass insbesondere zu Materialangaben und Maßangaben der beschriebenen Ausführungen außerdem auf das diesbezüglich eingangs Gesagte verwiesen wird, das jeweils für einen interessierten Leser geeignet sein kann, die Zeichnungsbeschreibungen hilfreich zu vervollständigen oder zu ergänzen.
Auch wenn in den Zeichnungen verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden. Membran für Bändchenmagnetostat
Bezugszeichenliste
1 Membran, Laminat, Streifen
10 mittlere Schicht, Metallschicht
10.1 Streifen
11, 12 erste, zweite Schicht, Deckschicht
2 Bändchenmagnetostat
20 Permanentmagnet
3 Lautsprecher
4 Vorrichtung
40 Profilform, Profilblock
41 Druckelement, Zylinder
Achse, Längsachse
Breite
Länge
Profil
Radius
S1, S2, S3 Schritt T Tiefe

Claims

Membran für Bändchenmaqnetostat Ansprüche
1. Membran (1 ) für einen Bändchenmagnetostaten (2) eines
Lautsprechers (3) zur Erzeugung von akustischen Schallwellen insbesondere zur Wiedergabe von Sprache und Musik mit den Merkmalen: die Membran (1 ) besteht aus einem mindestens drei Schichten (10, 11, 12) aufweisenden Laminat, wobei eine als Metallschicht ausgebildete elektrisch leitfähige mittlere Schicht (10) sandwichartig zwischen einer ersten (11) und zweiten (12) Schicht angeordnet ist, wobei mittels der ersten (11) und zweiten (12) Schicht jeweils eine Deckschicht (11, 12) der Metallschicht (10) bereitgestellt ist; die Membran (1 ) ist als ein Streifen mit einer Breite (B) und einer Länge (L) und einer Längsachse (A) ausgebildet ist, wobei die mittlere Schicht (10) in zwei oder mehr parallel zur Längsachse (A) angeordnete Streifen (10.1) geteilt sein kann; die in Längsrichtung der Achse (A) gegenüberliegenden Enden der Membran (1) sind zum Anschluss der Metallschicht (10) an eine elektrische Signalquelle vorgesehen; die als Metallschicht ausgebildete mittlere Schicht (10) weist eine gegenüber der ersten (11) und zweiten (12) Schicht vergleichsweise geringere Elastizität und eine größere Festigkeit auf, wobei die mittlere Schicht (10) insbesondere ein größeres Elastizitätsmodul und ein größeres Kompressionsmodul aufweist.
2. Membran nach Anspruch 1 , wobei die Membran (1) derart strukturiert ist, dass die Membran (1) einen Längsschnitt mit einem zahnartigen und/oder W-förmigen und/oder bevorzugt S-förmigen und/oder besonders bevorzugt wellenförmigen Profil (P) mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgend in einer Reihe angeordneten Wellenbergen und Wellentälern aufweist, wobei das Profil eine Tiefe (T) von 0,5 mm bis 6 mm und bevorzugt von 1 ,5 bis 3 mm aufweist, und wobei die Wellenberge und die Wellentäler bevorzugt jeweils einen Kreisabschnitt mit einem vorbestimmten Radius (R) von 0,25 mm bis 6 mm und bevorzugt von 0,5 bis 1 ,5 mm aufweisen.
3. Membran (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mittlere Schicht (10) eine Dicke von kleiner oder gleich 12 Mikrometer aufweist und die erste (11) und/oder zweite (12) Schicht eine Dicke von kleiner oder gleich 12 Mikrometer aufweist; und die als Metallfolie ausgebildete mittlere Schicht (10) mittels einer Aluminiumfolie bereitgestellt ist; und die erste (11) und/oder zweite (12) Schicht jeweils mittels einer Kunststoffolie bereitgestellt ist, wobei die Kunststoffolie der ersten (11) und/oder zweiten (12) Schicht mittels einer biaxial orientierten Polypropylenfolie und/oder einer biaxial orientierten Polyethylenfolie und/oder bevorzugt mittels einer biaxial orientierten Polyesterfolie und/oder einer Polyethylennaphthalatfolie und/oder einer Polymidfolie bereitgestellt sein kann, und wobei die erste (11) und/oder zweite (12) Schicht ein Flächengewicht von 25 g/m2 oder weniger aufweisen kann; und/oder die erste (11) und/oder zweite (12) Schicht mittels einer Papierschicht und/oder einer Celluloseschicht und/oder aus Regeneratfasern bereitgestellt ist, wobei die erste (11) und/oder zweite (12) Schicht ein Flächengewicht von 25 g/m2 oder weniger und insbesondere von 10 g/m2 oder weniger aufweisen kann; und/oder die erste (11) und/oder zweite (12) Schicht mittels einer Gewebeschicht bereitgestellt ist, wobei die Gewebeschicht aus Glasfasern, Kevlarfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern bestehen kann, wobei die erste (11) und/oder zweite (12) Schicht ein Flächengewicht von kleiner oder gleich 25 g/m2 aufweisen kann.
4. Membran (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste (11) und zweite (12) Schicht mittels eines Klebstoffs auf die mittlere Schicht (10) geklebt ist, der derart ausgewählt ist, dass der Klebstoff dauerhaft geringe Kriecheigenschaften in Verbindung mit der ersten (11), mittleren (10) und zweiten (12) Schicht aufweist, wobei der Klebstoff insbesondere ein Epoxyd-Klebstoff oder ein Polyurethan-Klebstoff sein kann.
5. Membran (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Membran (1) mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 hergestellt ist und insbesondere als Laminat mit der ersten (11), mittleren (10) und zweiten (12) Schicht mit dem Profil (P) ausgebildet ist.
6. Bändchenmagnetostat (2) mit wenigstens einer Membran (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Permanentmagneten (20) quer zur Längsachse (A) der Membran (1) einander gegenüberliegend angeordnet sind.
7. Lautsprecher (3) mit wenigstens einem Bändchenmagnetostaten (2) nach Anspruch 6, wobei der Bändchenmagnetostat (2) derart ausgebildet und ausgelegt ist und als Einbauteil in einem Gehäuse des Lautsprechers (3) angeordnet ist, dass ein Hochfrequenz- Lautsprecher einer vorbestimmten Anwendung bereitgestellt ist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Membran (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit den Schritten: in einem ersten Schritt (S1 ) wird eine Aluminiumfolie für eine elektrisch leitende mittlere Schicht (10) der Membran mit einer vorbestimmten Breite (B), Länge (L), Längsachse (A) und einer vorbestimmten Dicke bereitgestellt; und eine erste (11) und zweite (12) Deckschicht für die mittlere Schicht (10) jeweils mittels einer Kunststoffolie und/oder einer Papierschicht und/oder Gewebeschicht und/oder Biopolymerschicht mit der vorbestimmten Breite (B) und Länge (L) und einer vorbestimmten Dicke bereitgestellt; in einem zweiten Schritt (S2) wird unter Verwendung eines langsam aushärtenden Klebstoffs mit geringen Kriecheigenschaften die Aluminiumfolie (10) derart mit der ersten (11) und zweiten (12) Schicht verklebt, dass ein flaches und planes Laminat bereitgestellt ist, in dem die Aluminiumfolie (10) sandwichartig zwischen der ersten (11) und zweiten (12) Schicht angeordnet ist, wobei die Schichten (11, 10, 12) jeweils in einer Ebene benachbart zueinander angeordnet sind, und wobei
Schritt (S2) über einen vorbestimmten Zeitraum durchgeführt wird, bis der Klebstoff zu einem vorbestimmten Grad ausgehärtet ist; in einem dritten Schritt (S3) wird das Laminat derart strukturiert, dass mittels dem strukturierten Laminat die Membran (1) mit dem Profil (P) bereitgestellt ist, wobei Schritt (S3) im Anschluss an Schritt (S2) begonnen wird, wenn der Klebstoff zu dem vorbestimmten Grad ausgehärtet ist, und durchgeführt wird bis der Klebstoff vollständig ausgehärtet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei in dem ersten Schritt (S1 ) als erste (11) und/oder zweite (12) Schicht eine Kunststofffolie oder Papierschicht oder Gewebeschicht oder Biopolymerschicht ausgewählt wird; in dem zweiten Schritt (S2) als Klebstoff ein Epoxyd-Klebstoff oder ein Polyurethan-Klebstoff verwendet wird, und die erste Schicht (11) auf eine erste ebene Oberfläche der mittleren Schicht (10) geklebt wird, und hieran anschließend die zweite Schicht (12) auf eine zweite ebene Oberfläche der mittleren Schicht geklebt wird, wobei jeweils eine erste Oberfläche der ersten (11) und zweiten (12) Schicht vollständig mit einem sehr dünnen Klebstoffilm bedeckt wird und jeweils mit der ersten und zweiten Oberfläche der mittleren Schicht (10) in Kontakt gebracht wird, und der das Laminat bildende Schichtenverbund (11, 10, 12) in einem Rahmen gehalten wird und dabei mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt wird; in dem dritten Schritt (S3) ein Profilblock (40) mit einem Profil (P4) und eine Vielzahl von mit dem Profil (P4) korrespondierende Druckelementen (41) zur Strukturierung eines Profils (P) der Membran (1) verwendet werden, wobei das Profil (P4) mit dem Profil (P) formschlüssig korrespondiert, und ebenfalls zahnartig und/oder W-förmig und/oder bevorzugt S- förmig und/oder besonders bevorzugt wellenförmig ausgebildet sein kann.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei in dem dritten Schritt (S3) eine Positionierungsvorrichtung verwendet wird, mittels der die Membran (1) mittels einer vorbestimmten Zugkraft auf dem Profil (P4) des Profilblocks (40) positioniert wird und gehalten wird; und die Membran (1) mittels der Vielzahl von Druckelementen (41) sukzessive aufeinanderfolgend in Längsrichtung der Membran (1) und korrespondierend mit dem Profil (P4) angeordnet, unter Beaufschlagung eines vorbestimmten Drucks, derart sukzessive aufeinanderfolgend in das Profil (P4) gedrückt wird, dass das Profil (P4) vollständig auf das Profil (P) der Membran (1) übertragen wird, während die Membran (1) mittels der Positionierungsvorrichtung auf dem Profil (P4) des Profilblocks (40) positioniert und gehalten wird; und eine geeignete Haltevorrichtung verwendet wird, mittels der die mit dem Profil (P) strukturierte Membran (1) auf dem Profilblock (4) und zwischen dem Profilblock (40) und den Druckelementen (41) gehalten wird, bis der Klebstoff vollständig ausgehärtet ist; und wobei die Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 11 oder 12 verwendet wird.
11. Vorrichtung (4) zur Herstellung einer Membran (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit den Merkmalen: die Vorrichtung ist eingerichtet zur Strukturierung eines vorbestimmten Profils (P) einer mehr als eine Schicht (11, 10, 12) aufweisenden Membran (1), deren Schichten (11, 10, 12) mittels eines Klebstoffs miteinander verklebt sind, wobei der Klebstoff bis zu einem vorbestimmten Grad ausgehärtet ist. ein Profilblock (40) weist zur Strukturierung eines Profils (P) der Membran (1) ein Profil (P4) auf, das mit dem Profil (P) korrespondiert; eine Vielzahl von formschlüssig mit dem Profil (P4) korrespondierende Druckelemente (41) sind zur Druckbeaufschlagung einer auf dem Profil (P4) angeordneten Membran (1) mit einem vorbestimmten Druck vorgesehen; die Druckelemente (41 ) sind benachbart zueinander in einer Reihe aufeinanderfolgend korrespondierend mit dem Profil (P4) angeordnet; die Druckelemente (41 ) sind derart ausgebildet und eingerichtet, dass mittels den Druckelementen (41) die auf dem Profil (P4) angeordnete Membran (1) derart in das Profil (P4) gedrückt wird, dass mittels dem Profil (P4) und den Druckelementen (41) das Profil (P) der Membran (1) ausgebildet wird, wobei die Membran (1) von den Druckelementen (41) sukzessive aufeinanderfolgend mit dem vorbestimmten Druck beaufschlagt wird, und wobei das Profil (P4) als das Profil (P) auf die Membran (1) übertragen wird; eine Positionierungsvorrichtung ist zur Positionierung der Membran (1) auf dem Profilblock (40) während der Druckbeaufschlagung der Membran (1) mittels den Druckelementen (41) vorgesehen; eine Haltevorrichtung ist zum Halten der von allen Druckelementen (41) mit Druck beaufschlagten Membran (1) auf dem Profil (P4) vorgesehen, wobei die Haltevorrichtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass das Profil (P) der Membran (1) und das Profil (P4) des Profilblocks (40) vollständig in Berührungskontakt stehen.
12. Vorrichtung (4) nach Anspruch 11 , wobei das Profil (P4) ein wellenförmiges Profil (P4) mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgend in einer Reihe angeordneten Wellenbergen und Wellentälern aufweist, wobei das Profil (P4) eine vorbestimmte Tiefe (T) aufweist, und wobei die Wellenberge und die Wellentäler bevorzugt jeweils einen Kreisabschnitt mit einem vorbestimmten Radius (R) aufweisen, und wobei die Druckelemente (41) zylindrisch mit dem Radius (R) ausgebildet sind.
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