DE1240937B - Elektromagnetischer Wandler, insbesondere kleinster Abmessungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H04r

Deutsche KL: 21 a2-1/01

Nummer: 1240 937

Aktenzeichen: J 25926 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 3. September 1962

Auslegetag: 24. Mai 1967

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler, insbesondere kleinster Abmessungen, bei dem in einem Gehäuse ein im wesentlichen aus Permanentmagnet, Spule und blattförmigem Anker bestehendes Magnetsystem angeordnet ist, dessen langgestreckter Anker an einem Ende des Magnetsystems festgelegt ist und dessen anderes Ende in einem Arbeitsluftspalt am anderen Ende des Magnetsystem^ schwingt und der mit einer in dem Gehäuse, jedoch außerhalb des Magnetsystems angeordneten Membran antriebsmäßig verbunden ist.

Derartige Wandler sind in zahlreichen verschiedenen Ausführungsformen für Telefonapparate, aber auch in Miniaturausführungen für Schwerhörigengeräte, Tonabnehmer od. dgl. bekannt. In einigen Fällen ist die Membran selbst als Anker ausgebildet. In anderen Fällen, auf die sich die Erfindung bezieht, ist der im Inneren des Magnetsystems liegende zungenförmige Anker über einen senkrecht zu dem Anker verlaufenden Treibstift mit der Membran gekoppelt. Bei allen diesen Wandlern liegen Magnetsystem und die Membran mit den dieser zugeordneten Druckkammern in Richtung der Membranachse hintereinander. Dadurch werden die Abmessungen des Wandlers in Richtungen senkrecht zur Membran und senkrecht zur Ebene des Ankers relativ groß, was bei vielen Anwendungsfällen, insbesondere bei Miniaturgeräten zu erheblichen Schwierigkeiten führen kann. Hinzu kommt, daß die einseitig eingespannte Ankerzunge bei Stößen, z. B. beim Hinfallen eines mit dem Wandler ausgerüsteten Hörgeräts, sehr leicht aus ihrer genau einjustierten Lage bezüglich der Pole des Magnetsystems kommt, wodurch der ganze Kreis verstimmt und das Gerat unbrauchbar wird.

Es sind zwar Wandlersysteme bekannt, bei denen die Membran im Inneren des Magnetsystems untergebracht ist und zugleich den Anker dieses Systems bildet. Hierbei handelt es sich um kreisförmige Membranen, die über ihren ganzen Umfang zwischen ringförmigen Magneten oder Jochteilen fest eingespannt sind. Bezüglich der Bauhöhe des Wandlers in Richtung senkrecht zur Membranachse wird durch diese Anordnung gegenüber Wandlern mit außenliegender und zugleich als Anker wirksamer Membran gar nichts gewonnen. Dagegen ist eine Ankerscheibe, die allseitig fest eingespannt ist, relativ unempfindlich gegen Stöße. Sie besitzt aber auch nur eine geringe Ansprechempfindlichkeit, d. h., sie ist ebenso unempfindlich gegen gewollte Schwingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wandler der eingangs bezeichneten Gattung dahin Elektromagnetischer Wandler, insbesondere
kleinster Abmessungen

Anmelder:

Industrial Research Products Inc.,
Franklin Park, JU. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Thieleke, Dr.-Ing. R. Döring
und Dr. J. Fricke, Patentanwälte,
München 2, Josephspitalstr. 7

Als Erfinder benannt:

Eimer Victor Carlson, Prospect Heigths, JIl.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. September 1961
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weiterzubilden, daß seine Abmessungen entlang einer Linie senkrecht zu der Ebene des Ankers wesentlich kleiner als bei bekannten Wandlern dieser Gattung sind und zum schwingfähigen System, insbesondere der Anker, auch gegenüber starken Stoßbeanspruchungen ungewöhnlich zuverlässig geschützt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran bzw. ihr schwingfähiger Bereich nahe der Ebene der Oberfläche des blattförmigen Ankers angeordnet und mit dem durch den Arbeitsluftspalt aus dem Magnetsystem herausragenden Ende des Ankers verbunden ist.

Bei dieser Anordnung wird vermieden, daß die Membran und die Kammer, in der die Membran schwingt, zu den Abmessungen des Wandlers in Richtung senkrecht zur Ankerebene beitragen. Dadurch, daß das schwingfähige Ende des Ankers mit dem schwingfähigen Bereich der Membran direkt verbunden ist, wird zwischen diesen ein Kopplungselement, wie es bisher üblich und notwendig war, vollständig entbehrlich. Durch diese direkte Verbindung vereinfacht sich aber nicht nur der Aufbau. Vielmehr erfolgt eine wesentlich bessere, weil direkte, Abstützung des Ankerendes durch die Membran. Die

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Membran trägt damit dazu bei, das frei schwingende Stückstapel vorgesehen, der Stabmagneten 56 und 58

Ende des Ankers gegen Stöße und gegen bleibende aufweist. Um den Weg für den alternierenden oder

Auswanderungen aus der einjustierten Lage zu fluktuierenden Fluß zu verbessern, sind Polstücke 52

schützen. und 54 vorgesehen, die durch Ansätze 61 und 63 im

Vorteilhafterweise ist ein langgestrecktes Gehäuse 5 Abstand gehalten werden, die ihrerseits an Elemenvorgesehen, an dessen einem Ende das Magnetsystem ten 60 und 62 befestigt sind. Die Elemente 60 und 62 und an dessen anderem Ende die Membran angeord- bestehen aus einem Material von niedriger Flußleitnet sind. eigenschaft. Die Stabmagneten besitzen in bezug auf

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schema- die Achse ihrer Magnetisierung eine Längsausdeh-

tischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbei- io nung. Ihre Form bzw. Gestalt hängt jedoch von

spielen näher erläutert. der besonderen Gestaltung des Gehäuses ab. Die

F i g. 1 ist ein Längsschnitt des Wandlers senkrecht Magneten sind so angeordnet, daß das Maximum

zur Ebene des Ankers entlang der Linie I-I nach der Potentialdifferenz an dem Spalt 64 zwischen

F i g. 2; den Polstücken 52 und 54 auftritt. Die Polstücke

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie H-II in *5 52 und 54 besitzen Verlängerungen 82 und 80, die

Fig. 1; sich in Richtung auf die benachbarte Bodenwand

Fig.'3 ist eine auseinandergezogene Darstellung ^oder Deckenwand 32 bzw. 26 des Gehäuses erder Komponenten des Wandlers und zeigt die Korn- strecken.

ponenten in einer Lage, die sie für den Einbau ein- Die Hauptkammer 25 ist im wesentlichen von einer

nehmen; ²⁰ Membran 68 und einer vorderen Schallkammer 72

Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer eingenommen. Diese Schallkammer 72 wird von

Kombination von Anker und Membran mit einem ^einem selbständigen Behälter od. dgl. gebildet, der

Thurasrohr, das auf der Membran angeordnet ist, ^aus einem Gefäß 70 besteht, das durch eine vibrie-

wobei sich die Teile in einer gegenseitigen Lage ent- rende oder schwingende Membran 68 geschlossen ist,

sprechend F i g. 1 befinden, und ²5 auf deren Oberfläche eine im wesentlichen starre

Fi g. 5 ist eine Draufsicht auf die Membran, die in Watte 66 befestigt ist. Zwei öffnungen sind in der

Fi g. 4 gezeigt ist. Schallkammer gezeigt. Jedoch wird lediglich eine für

Der Wandler gemäß der Erfindung weist ein Ge- ^eine vorbestimmte Anwendung benötigt. Wenn eine häuse 16 aus einem den Fluß leitenden Material auf, Öffnung am Stirnende gewünscht wird, ist eine Ausdas so ausgewählt ist, daß es geeignet ist, sowohl 3<> nehmung 20 in der Stirnwand 18 des Gehäuses 16 einen starken konstanten Magnetfluß und einen über- vorgesehen, in die man ein Röhrchen 24 einsetzen lagerten fluktuierenden oder alternierenden Fluß zu ^kann- Um den Zugang zu der äußeren Schallkammer leiten. Das Gehäuse ist annähernd birnenförmig aus- ^{72 2}^ ermöglichen, ist eine Öffnung 76 in der Wand gebildet, wie dies Fig. 3 zeigt, und besitzt eine des Gefäßes 70 vorgesehen. Wenn eine seitliche öff-Membran und eine den Magneten aufnehmende oder 35 nung gewünscht wird, können in Fluchtung befind-Hauptkammer 25 und eine die Spule aufnehmende liehe Öffnungen 71 in dem Gefäß 70 und in der GeKammer 27. Die Hauptkammer 25 besitzt eine Stirn- häusebodenwand 32 vorgesehen sein.
wand 18, eine obere Wand 26 und eine Bodenwand Der Anker 48 ragt von dem Magnetstapel 49 aus 32. Das Gehäuse ist mit der Spulenkammer 27 durch nach links um einen Abschnitt hinaus, der ausreicht, Schultern 28 und 30 verbunden, die zu der oberen 4<> um den Anker bis zu der Platte 66 der Membran zu Wand 38 und der Bodenwand 40 führen. Das Ende verlängern. Das Ende des Ankers ist mit dieser Platte 29 des Gehäuses 16 besitzt zwei Flansche 34 und 36, beispielsweise durch einen Klebstoffpunkt 69 verbunzwischen denen das eine Ende des Ankers 48 ange- den. Das Ende des Ankers könnte auch weiter nach ordnet ist. Die Flansche und der Anker sind durch ünks geführt und über der Mitte der rechteckförmi-Schweißen oder Hartlöten od. dgl. fest miteinander 45 gen Platte 66 angeordnet sein. Die Platte 66 und der verbunden. Zwei Seiten des Gehäuses, nämlich die Anker könnten in einer gemeinsamen Ebene mit Seiten 94 und 96, sind an den Enden mit der Boden- Hilfe eines Klebstoffes zwischen der Kante der Platte wand und der Deckenwand verbunden. Das Gehäuse 66 und dem Ende des Ankers 48 miteinander verist abgedichtet. Öffnungen 90 und 92 sind an den bunden sein. Unter bestimmten Verhältnissen können Flanschen vorgesehen, um Leitungen durchtreten zu 50 die Platte und der Anker auch aus einem einzigen lassen. Stück bestehen.

Eine Spule 42 ist um den Anker 48 herum ange- Dadurch, daß die Membran im wesentlichen in der ordnet und kann in ihrer Lage entweder durch Ein- Ebene des Ankers montiert wird, werden die üblichen kapseln der Spule in eine Form gehalten werden, die Verbindungselemente, die normalerweise in solchen genau zwischen die Wände 38, 40, 94 und 96 paßt, 55 Wandlern benötigt werden, eliminiert. Außerdem oder dadurch, daß man die Spule auf dem Anker bildet die Membran gleichzeitig eine begrenzte Unterselbst anordnet oder abstützt. Bei dieser Anordnung Stützung für das freie Ende des Ankers. Wenn ein umgibt die zentrale Öffnung der Spule die Anker- Wandler fallen gelassen wird und sich der Stoß entfläche mit einem Abstand, der ausreicht, um dem lang des Vektors fortsetzt, der unter einem Winkel Anker eine freie Schwingbewegung innerhalb vorbe- 60 zu der flachen Seite des Ankers verläuft, kann das stimmter Grenzen zu ermöglichen. In einigen An- auf das Ankerende wirkende Moment das Ankerende Wendungsfällen kann die Spule auf dem Anker mon- verbiegen oder z. B. gegen die Kante 83 der oberen tiert werden. Hierbei ist ein entsprechendes Spiel Kante des Polstückes 54 pressen. Durch die Anordzwischen den äußeren Wänden oder Flächen der nung gemäß der Erfindung wird jedoch der Anker an Spule und den Innenwänden des Gehäuses vorge- 65 einem Ende fest oder starr und an seinem anderen sehen. Ende flexibel unterstützt, wobei der dazwischen-

An demjenigen Ende der Hauptkammer 25, die liegende Abschnitt in einem Arbeitsspalt schwingen

der Spule 42 am nächsten liegt, ist ein Magnetpol- kann.

Claims (5)

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2. Im Betrieb folgt der Polarisations- oder konstante können angebracht werden, oder es kann eine Seiten-Fluß den strichpunktierten Linien 84, wenn sich der wandanordnung 98 verwendet werden, die eine Anker 48 an einer magnetisch neutralen Stelle des Schutzendwand 100 mit in Fluchtung befindlichen Luftspaltes 64 befindet.
3. Wenn der Anker nach oben Öffnungen aufweist.
4. oder nach unten abgelenkt wird, fließt ein fluktuie-
5. 5 Die oben angegebene Reihenfolge des Zusammen-

   render Fluß durch den Anker. Dieser Magnetfluß bans kann geändert werden. So kann die obere Wand

   fließt in einem geschlossenen Kreis teilweise durch zurückgebogen und es können die Einheiten 70, 49,

   die Polstückverlängerungen oder Lappen 80 und den 48, 42 auf dem Boden 32 angeordnet und dann die

   angrenzenden Raum, sowie teilweise durch den Ma- obere Wand 36 wieder herumgelegt werden,

   gneten 56 entlang der gestrichelten Linie 85 oder 10 Die Einheit 98 weist beide Seitenwände und die

   durch die Polstückverlängerung 82 und den angren- Endwand auf und besitzt eine Abschirmung 100 mit

   zenden Raum sowie durch den Magneten 58 entlang Öffnungen 101 und 103, die mit den Öffnungen 90

   der gestrichelten Linie 87. und 92 in Fluchtung stehen. Diese Abschirmung kann

   Der gezeigte Wandler kann sowohl als Mikrophon über das Ende des an den Seiten offenen Gehäuses

   als auch als Empfänger verwendet werden. Bei der 15 geschoben und durch geeignete Mittel, z. B. durch

   Verwendung als Mikrophon kann er mit einem Thu- Widerstandsschweißen, mit dem Gehäuse verbunden

   rasrohr versehen sein, das auf der Membran ange- und abgedichtet werden.

   ordnet ist und in der Platte 66 ausgebildet ist. Dieses In den F i g. 4 und 5 ist eine zweite Ausführungs-Thurasrohr kann ähnlich ausgebildet sein, wie das form der Erfindung gezeigt, in der der Anker und die Rohr in der Patentanmeldung K33116 VIIIa/21a2. 20 Membran aus einem einzigen Stück bestehen und Es besteht aus zwei Rohren 77 und 79, die beide als das Thurasrohr in diesem einstückigen Element einNuten in der Platte 66 ausgebildet sind. Unter Be- geformt ist. Der Anker ist mit 120 bezeichnet, und zugnahme auf F i g. 2 mündet das Rohr 79 auf der sein festes Ende 122 wird zwischen den Flanschen Oberseite der Platte 66 bei 91 (s. auch F i g. 1) sowie 34 und 36 ähnlich wie in der ersten Ausführungsdurch ein Loch 81 in der Membran in der vorderen 25 form festgehalten. Die Polstücke 52 und 54 sowie die oder äußeren Schallkammer 72. Das andere Rohr 77 Magneten 56 und 58 nehmen die gleiche gegenseitige mündet ähnlich auf den entgegengesetzten Seiten der Lage wie in F i g. 1 ein. Der zweite Querarm 124 Membran. Die Rohre sind auf der Membran dyna- des T-förmigen Elementes bildet jedoch den Mittelmisch ausbalanciert, so daß sie die Schwingungen der abschnitt der Membran und ersetzt daher die Platte Membran beeinträchtigen. 30 66 von Fig. 1. Das Querelement des Ankers ist zu-

   Während der vorhergehend beschriebene Wandler sammen mit der Membran schwingfähig,
   in verschiedener Weise hergestellt werden kann, ist Um die genaue Lage des Ankers 48 in dem Argemäß der Erfindung vorgesehen, daß zunächst beitsluftspalt 64 einstellen zu können, ist es in beiden Untereinheiten hergestellt werden, welche ein Ein- Ausführungsbeispielen des Wandlers gemäß der Erhalten der der vorbestimmten gegenseitigen Lage 35 findung lediglich erforderlich, das Gehäuse 16 in seizwischen den einzelnen Teilen besser gewährleisten. ner Lage festzuhalten und auf die mit dem einge-Unter Bezugnahme auf Fig. 3 gehören der Boden, spannten Ankerende fest verbundenen Endflansche der Deckel und die Enden zu einem einzigen Preß- 34, 36 der Gehäuseschalen eine Kraft in Richtung des oder Stanzteil, der sich ergänzende Nuten zur BiI- Pfeiles 102 oder in Richtung des Pfeiles 104 aufzudung der Ausnehmungen 90 und 92 für die An- 40 bringen. Die Kraft kann so bemessen werden, daß die schlußenden der Spulenleitungen aufweist. Die Spule Flansche um ein gewünschtes Ausmaß aus der 42 ist eingekapselt oder mit einer Umhüllung ver- Längsmittelebene des Wandlers nach der einen oder sehen, und zwar so, daß deren äußere Abmessungen der anderen Seite ausgebogen werden. Der Anker 48, und ihre senkrechte Dicke ausreichen, um die Spule, der fest zwischen den Flanschen eingespannt ist, wenn diese zwischen die Wände 38 und 40 einge- 45 stellt sich dabei automatisch in die durch die Winkelbracht und der Anker in die zentrale Ausnehmung lage der Flansche bestimmte neue Ebene ein, ohne 50 der Spule 42 eingeführt sind, an den Teilen abzu- dabei selbst gebogen zu werden. Man erkennt, daß stützen, wobei sich die T-förmigen Ansätze des An- man bereits mit sehr kleinen Verbiegungen der kers zwischen den Flanschen 34 und 36 befinden. Flansche eine sehr genaue Einstellung der Lage des Darauf können die Flansche mit dem Anker und den so schwingenden Ankerteils in den Arbeitsluftspalt erWänden 38 und 40 verschweißt, verlötet oder hart- reichen kann, ohne daß dabei der Anker selbst begelötet werden, so daß der Anker mit Spiel gegen- rührt oder verbogen wird. Vor allem ist diese Einüber den Wänden der Ausnehmung 50 gehalten wird. stellung nach vollständigem Zusammenbau von

   Die Elemente des Magnetstapels 49 werden eben- außen möglich, ohne daß dazu ein Zugang zum Innefalls vormontiert und mit Hilfe eines Klebmittels 55 ^ren des Wandlers notwendig ist.
   zusammengehalten. Dann wird der Stapel von der Patentansprüche-Seite her in die Schale 16, und zwar bei der Darstel- ^
   lung in Fig. 1 links vom Ende des Ankers, einge- 1. Elektromagnetischer Wandler, insbesondere schoben. Der Stapel wird dann nach rechts bewegt, kleinster Abmessungen, bei dem in einem Geso daß der Arbeitsluftspalt 64 über den Anker glei- 60 häuse ein im wesentlichen aus Permanentmagnet, tet. Anschließend wird unter Anwendung von Druck Spule und blattförmigem Anker bestehendes auf der Oberseite und am Boden des Gehäuses die Magnetsystem angeordnet ist, dessen lang-Anordnung in der in F i g. 1 gezeigten Stellung gestreckter Anker an seinem Ende des Magnetfestzementiert. Das Gefäß mit der darauf montierten systems festgelegt ist und dessen anderes Ende in Membran wird dann in die Ausnehmung 75 einge- 65 einem Arbeitsluftspalt am anderen Ende des schoben und das Ende des Ankers 48 mit der Mem- Magnetsystems schwingt und der mit einer in branplatte66 beispielsweise durch einen Klebstoff- dem Gehäuse, jedoch außerhalb des Magnetpunkt 69 verbunden. Gesonderte Seiten 94 und 96 systems angeordneten Membran antriebsmäßig