DE1038115B - Elektroakustischer Wandler - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist ein elektroakustischer Wandler aus einem mit einem Luftspalt versehenen, aus Spule und Joch bestehenden ferromagnetischen Kreis und einem mit den mechanisch schwingenden Elementen verbundenen, parallel zu den den Luftspalt begrenzenden Polflächen schwingbeweglich angeordneten Dauermagnet.

Die meisten, heute als Lautsprecher benutzten Vorrichtungen arbeiten nach dem Prinzip, daß ein stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld je nach Richtung von Strom bzw. Feld eine Auslenkung erfährt und seine Bewegungsenergie über eine Membran abstrahlt. Nach dem gleichen Verfahren lassen sich auch Mikrophone, Tonabnehmer und ähnliche Einrichtungen aufbauen, bei denen in Spulen, die durch Schallschwingungen bewegt werden, durch das Magnetfeld eine Spannung induziert wird. Dieses Verfahren setzt voraus, daß die zur Anwendung kommenden Magnetfelder eine beträchtliche Stärke aufweisen. Die Erzeugung derart starker Felder bedingt jedoch einen sehr erheblichen Aufwand an hochwertigem Dauermagnetwerkstoff. Die Folge hiervon ist nicht nur ein beträchtliches Gewicht dieser Anordnungen, sondern auch ein hoher Preis. Trotzdem hat sich dieses System weitgehend durchgesetzt, da es vor allem in bezug auf die naturgetreue Wiedergabe am ehesten zu einer befriedigenden Lösung führt.

Es sind auch schon Anordnungen bekannt, bei welchen ein Dauermagnet, der an den schwingbeweglichen Teilen eines Lautsprechers befestigt ist, in einen durch ein Magnetjoch gebildeten Luftspalt eintaucht. Der dauermagnetische Anker ist dabei derart angeordnet, daß sein einer Pol in voller Überdeckung dem einen Jochpol gegenübersteht, während sein anderer sich auf Abstand vor dem anderen Jochpol befindet, so daß er unter der Einwirkung der wechselnden Erregung des Joches in eine in Richtung seiner Magnetisierung verlaufende Schwingbewegung versetzt wird. In der Ruhelage bewirkt dabei natürlich der Dauermagnet eine ständige Vorspannung der Membran.

Die Erfindung beschreitet nun zur Lösung des gleichen Problems einen völlig neuen Weg, indem sie von der mechanischen Kraftwirkung zwischen magnetischen Dipolen, die unter bestimmten räumlichen Bedingungen einander gegenüberstehen, Gebrauch macht. Sie besteht in einer derartigen vierpoligen Ausbildung des ferromagnetischen Kreises einerseits und zweipoligen Ausbildung des quer zu seiner Bewegungsrichtung magnetisierten Dauermagnets andererseits bzw. umgekehrt, daß jeweils dem einen Pol des zweipoligen Systemteiles zwei durch Wicklungssinn bzw. Magnetisierungsrichtung untereinander entgegengesetzt polarisierte Pole des vierpoligen

Elektroakustischer Wandler

Anmelder:

Max Baermann,

Bensberg-Wulfshof (Bez. Köln)

Max Baermann, Bensberg-Wulfshof (Bez. Köln),
ist als Erfinder genannt worden

Systemteiles in der Weise gegenüberstehen, daß eine kräftefreie Ruhelage in Richtung der Schwingbewegung bewirkt wird.

Wird bei einer solchen Anordnung die Spule" des ferromagnetischen Kreises bei Anwendung des neuen Prinzips, z. B. als Lautsprecher, von einem in seiner Größe einer Schallschwingung proportionalen Strom

as durchflossen, so werden sich bei geeigneter Dimensionierung am Luftspalt Pole ausbilden, die ihrerseits in ihrer Stärke jeweils dem die Spule durchfließenden Strom proportional sind. Unter der Einwirkung dieser elektromagnetisch gebildeten Pole wird sich der im Luftspalt schwingbeweglich angeordnete Dauermagnet, der mit der Membran des Lautsprechers verbunden ist, im Rhythmus der Stromschwankungen bewegen.

Erfindungsgemäß muß dabei der Dauermagnet in seiner Ruhelage gegenüber dem Luftspalt des ferromagnetischen Kreises, in Bewegungsrichtung gesehen, so weit verschoben werden, daß sich seine Polflächen und die Begrenzungsflächen des Luftspaltes nur teilweise überdecken. Bei geeigneter Wahl der Abmessungen und des Überdeckungsverhältnisses kann hierdurch eine naturgetreue Wiedergabe erreicht werden. In einer besonderen Ausführungsform gemäß der Erfindung hat der schwingbewegliche Teil bei zweipoligem Aufbau des Dauermagnets würfel- oder stabförmige Gestalt und ist quer zu seiner Längsachse magnetisiert. Diese Formgebung ist besonders geeignet für Großflächenlautsprecher, bei denen mehrere Antriebssysteme gleichzeitig auf dieselbe Membran wirken. Aber auch für Mikrophone kann diese An-Ordnung vorteilhaft Anwendung finden.

Erfindungsgemäß können aber auch die schwingbeweglichen Teile bei vierpoligem Aufbau des Dauermagnets ringförmige Gestalt haben und radial magnetisiert sein. Diese Bauform ermöglicht es, auf kleinst» 600/336

stem Raum ein Größtmaß an aufeinanderwirkenden Polflächen unterzubringen. Auch in mechanisch konstruktiver Hinsicht bietet sie viele Vorteile, wie z. B. die einfache und leichte zentrale Befestigung der elastischen Lagerungsteile, die Verbindung mit einer konusförmigen Membran, ähnlich wie bei der heute üblichen dynamischen Lautsprecherbauweise, sowie auch die Befestigung des Gerätes in Gehäusen oder an anderen Apparateteilen.

sehen Kreises anziehend auf den Ring 5 und abstoßend auf den Ring 4. Die Größe dieser anziehenden Kraft ist neben den Gerätekonstanten allein von der Stärke der durch den Magnetisierungsstrom gebildeten Pole am ferromagnetischen Kreis abhängig. Auf diese Weise wird die Membran 10 in Schwingung versetzt, die den Schwankungen des Erregerstromes entsprechen.

Die gleiche Anordnung, jedoch mit Vormagnetisie-

AIs Werkstoff für die Dauermagnete ist ein solcher io rung durch den Magnet 11, ist in Fig. 2 dargestellt, mit einer Koerzitivkraft von mindestens 1000 Oersted Der Magnet 11 wird durch den magnetischen Nebenbesonders geeignet. Grundsätzlich ist eine große Ko- Schluß 12 aus ferromagnetischem Werkstoff, der auf erzitivkraft die Voraussetzung dafür, daß ein Dauer- dem Gewindestift 13 axial verschieblich angeordnet magnet in einem Fremdfeld bestimmter Größe nicht und durch die Mutter 14 in seiner Lage gesichert ist, entmagnetisiert wird. Je größer die Koerzitivkraft 15 so weit geregelt, daß der durch ihn erzeugte Fluß im ist, um so höher wird der Wandlungswirkungsgrad ferromagnetischen Kreis gerade gleich und entgegender Anordnung getrieben werden können. Besonders
geeignet sind dauermagnetische Werkstoffe, wie
Mangan-Wismut, Eisen-Barium-Oxyd gegebenenfalls
mit Vorzugsrichtung u. dgl.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der ferromagnetische Kreis durch einen Dauergesetzt dem durch den Anodengleichstrom, der durch die Spule fließt, erzeugten Fluß ist. Im übrigen ist die Wirkungsweise der in Fig. 2 beschriebenen Anordnung genau gleich der bei der Beschreibung von Fig. 1 angegebenen.

In Fig. 3 ist der Schwingmagnet 15 als prismatisches Gebilde auf einem aus spezifisch leichtem unmagnetischem Werkstoff bestehenden rohrförmigen daß z. B. bei Verwendung der erfindungsgemäßen An- 25 Körper 16 befestigt. Dieser rohrförmige Körper

magnet gegebenenfalls einstellbar vormagnetisiert sein. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden,

Ordnung als Lautsprecher sich die Einschaltung eines Ausgangstransformators zwischen dem Endrohr des Verstärkers und dem Lautsprecher erübrigt. Voraussetzung dafür ist, daß diese Vormagnetisierung auf

auf den ferromagnetischen Kreis entgegengesetzt gleich ist.

Die Erfindung gewährleistet somit bei naturge-

trägt an seinen Enden Federn 17 und 18, die mit den Fassungsbolzen 19 und 20 bzw. zwei weiteren durch die Schnittdarstellung nicht gezeichneten Bolzen verschraubt sind. Gleichzeitig trägt der

einen solchen Wert eingestellt wird, daß sie der 30 rohrförmige Körper 16 an seinem einen Ende die magnetisierenden Wirkung des Anodengleichstromes Membran 21. Mittels der Fassungsbolzen 19,20 sowie den beiden nicht gezeichneten sind durch Abstandshülsen 22 auf Abstand fixiert, zwei ferromagnetische Kreise 23 und 24 gehaltert. Diese rahmenför-

treuer Tonwiedergabe wesentlich leichtere Bauweisen 35 mig ausgebildeten ferromagnetischen Kreise tragen bei geringeren Kosten. nach innen abgewinkelte Polschuhlappen 25, 26, 27

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von und 28, auf denen je eine Spule 29, 30, 31 und 32 beVorrichtungen gemäß der Erfindung veranschaulicht, festigt ist. Unter Einwirkung des umzuwandelnden, und zwar zeigt schwankenden Stromes, der die dementsprechend ge-

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Lautsprecher- 40 polten Spulen durchfließt, bilden sich an den zugehösystem mit Doppelring-Schwingmagnet, rigen Polschuhlappen abwechselnd Nord- bzw. Süd-

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Anordnung pole aus. Diese elektromagnetisch gebildeten Pole gemäß Fig. 1, jedoch mit Vormagnetisierung, haben am ferromagnetischen Kreis 24 in der Darstel-

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Lautsprecher- lung der Fig. 3 das Bestreben, den schwingenden system mit Doppelanordnung des ferromagnetischen 45 Magnet 15 anzuziehen, während sie am ferromagneti-Kreises, der auf einen Schwingungsmagnet wirkt. sehen Kreis 23 das Bestreben haben, den schwingen-In Fig. 1 ist der aus unterteilten Eisenblechen auf- den Magnet abzustoßen. Auf diese Weise wird der gebaute ferromagnetische Kreis 1, der die Spule 2 Magnet 15 und somit die Membran 21 in Schwingunträgt, durch den Luftspalt 3 unterbrochen. Im Luft- gen versetzt, die den Schwankungen des magnetisiespalt 3 sind die dauermagnetischen Ringe 4 und 5, die 50 renden Stromes entsprechen, durch einen Ring 6 aus unmagnetischem, spezifisch
leichtem Werkstoff, wie z. B. Polystyrol, miteinander
verbunden sind, mittels einer in bekannter Weise geformten Feder 7 durch die Schraube 8 am Kern des
ferromagnetischen Kreises 1 schwingbeweglich befe- 55
stigt. Das leichte Verbindungsstück 9, mit dessen
Hilfe die Feder 7 am Magneten 4 befestigt ist, dient
gleichzeitig zur Halterung der Membran 10. Fließt
durch die Spule 2 ein schwankender Strom, so werden
sich an den Polflächen des ferromagnetfschen Kreises, 60
die den Luftspalt 3 begrenzen, im Rhythmus der
Stromschwankungen mehr oder minder starke Nordbzw. Südpole ausbilden, z. B. in einem bestimmten
Augenblick außen ein Nordpol und innen ein Südpol.
Infolge der nicht vollen Überdeckung zwischen den 65
entgegengesetzt gerichteten, radial magnetisierten
Dauermagnetringen 4 und 5 und den mit Λ^Γ bzw. S
bezeichneten, den Luftspalt begrenzenden Polflächen
des ferromagnetischen Kreises 1 wirken die elektromagnetisch erzeugten Magnetpole des ferromagneti- 70

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektroakustischer Wandler aus einem mit einem Luftspalt versehenen, aus Spule und Joch bestehenden ferromagnetischen Kreis und einem mit den mechanisch schwingenden Elementen verbundenen, parallel zu den den Luftspalt begrenzenden Polflächen schwingbeweglich angeordneten Dauermagnet, gekennzeichnet durch eine derartige vierpolige Ausbildung des ferromagnetischen Kreises einerseits und durch zweipolige Ausbildung des quer zu seiner Bewegungsrichtung magnetisierten Dauermagnets andererseits bzw. umgekehrt, daß jeweils dem einen Pol des zweipoligen Systemteiles zwei durch Wicklungssirin bzw. Magnetisierungsrichtung untereinander entgegengesetzt polarisierte Pole des vierpoligen System-

teiles in der Weise gegenüberstehen, daß eine kräftefreie Ruhelage in Richtung der Schwingbewegung bewirkt wird.

2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingbewegliehen Teile bei vierpoligem Aufbau des Dauermagnets ringförmig ausgebildet und radial magnetisiert sind.

3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingbewegliehe Teil bei zweipoligem Aufbau des Dauermagnets stab- oder würfelförmig ausgebildet und quer zu seiner Bewegungsachse magnetisiert ist.

4. Elektroakustischer Wandler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der

Dauermagnet in seiner Ruhelage gegenüber dem Luftspalt des ferromagnetischen Kreises, in Bewegungsrichtung gesehen, so weit verschoben ist, daß sich seine Polflächen und die Begrenzungsflächen des Luftspaltes nur teilweise überdecken.

5. Elektroakustischer Wandler nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Kreis durch einen Dauermagnet vorzugsweise einstellbar zum Zweck der Kompensation einer eventuellen Gleichstrommagnetisierung vormagnetisiert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 586 455;
USA.-Patentschrift Nr. 2 492 255.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 600/336

9. S3