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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler
wie beispielsweise einen schmalen Lautsprecher mit hoher Klangqualität.
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Mit
der zunehmenden Popularisierung von High Vision und Wide Vision
usw. werden weit verbreitet TV-Geräte mit breiten Bildschirmen
genutzt. In Japan gibt es jedoch eine steigende Nachfrage nach schmalen
und nicht so breiten TV-Geräten
und ebenso Klangkomponentensystemen aufgrund der relativ bescheidenen
japanischen Wohnverhältnisse.
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Lautsprechereinheiten
für TV-Geräte sind beispielsweise
einer der Gründe
dafür,
dass TV-Geräte
unvermeidlich breit werden, da Lautsprechereinheiten größtenteils
an beiden Seiten einer Kathodenstrahlröhre angeordnet werden. Somit
sind die meisten bekannten Lautsprechereinheiten nicht sehr breit,
beispielsweise rechteckig oder oval. Da jedoch die Kathodenstrahlröhren breit
werden, besteht eine starke Nachfrage nach schlanken Lautsprechereinheiten,
die so schmal wie möglich
sind, und nach einer hohen Klangqualität, die an die hohe Bildqualität bei High
Vision und Wide Vision angepasst ist.
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Bekannte
schmale Lautsprechertypen können
jedoch einer solchen Nachfrage nicht genügen, und zwar aufgrund der
verteilten Schwingung, die leicht in Richtung der Längsachse
auftritt, wegen einer Ansteuerung an einer einzigen Stelle im mittleren Abschnitt
einer schmalen Membran. Dies führt
zu einer Peakabsenkung in den Schalldruck-Frequenz-Wiedergabecharakteristika
in mittleren und hohen Tonbereichen, so dass die Klangqualität sinkt.
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Der
Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung hat in der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 10-192049 einen
elektroakustischen Wandler mit flachen Frequenzcharakteristika im
Hinblick auf eine hohe Klangqualität mit geringerer verteilter
Schwingung vorgeschlagen, obgleich dieser als schmale Struktur ausgebildet
ist.
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Dieser
elektroakustische Wandler wird mit Bezug auf die 5 bis 8 beschrieben.
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Ein
Verstärkungselement 40 ist
von oben in einen jeweiligen Schlitz 38 eingefügt, der
in einem in Längsrichtung
quasi mittigen Abschnitt einer Membran 31 und quasi senkrecht
zu dieser Längsrichtung ausgebildet
ist. Die Membran 31 wird durch das Verstärkungselement 40 gestützt. Als
das Element 40 zum Stützen
der Membran 31 können
verschiedene Materialien genutzt werden, beispielsweise Metall, Kunststoff
und Holz. Das Element 40 ist als langer Stab mit Einschnitten 41 ausgebildet,
die in konstanten Intervallen an der Unterseite vorgesehen sind. Durch
jeden Ausschnitt 41 wird eine Schwingspule 33 durchgeführt und
um jeden der Hauptschwingungsabschnitte 31a an dem Basisabschnitt
gewunden.
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Ein
Magnetfeld wird mit Hilfe von Magneten 35 um die Schwingspule 33 herum
erzeugt, um zu bewirken, dass ein Ansteuerstrom in der Spule 33 fließt, um eine
elektromagnetische Kraft zu erzeugen. Die Hauptschwingungsabschnitte 31a werden durch
die elektromagnetische Kraft in Schwingung versetzt und somit wird
die Membran 31 in Schwingung versetzt. Während dieser
Schwingung wird jedoch das Auftreten einer verteilten Schwingung
im in Längsrichtung
mittigen Abschnitt der Membran 31 verhindert, weil die
Schlitze 38 in dem Mittelabschnitt durch das Verstärkungselement 40 gestützt werden.
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Auf
der Oberseite jedes Hauptschwingungsabschnitts 31a sind
konvexe halbkreisförmige
Zylinderabschnitte 39a und konkave halbkreisförmige Zylinderabschnitte 39b ausgebildet,
die in Längsrichtung
abwechselnd angeordnet sind. Diese Struktur weist eine hohe mechanische
Festigkeit (Steifigkeit) gegenüber
einer Kraft, die in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung
ausgeübt
wird, auf. Ohne diese Struktur könnte
es passieren, dass ein Hauptschwingungsabschnitt 31a stärker oder
geringer zu schwingen beginnt als der benachbarte, und zwar ohne
Synchronität
der Schwingung zueinander an der Grenze zwischen den beiden Schwingungsabschnitten.
Durch Anwendung der vorstehend erklärten Struktur wird jedoch das
Auftreten solcher großen und
kleinen Schwingungskomponenten komplementär verhindert.
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9 stellt
die an der Membran 31 des vorstehend beschriebenen elektroakustischen
Wandlers auftretende Schwingung in einem Freischwingungsmodus dar.
Um die Schlitze 38 herum ist eine verteilte Schwingung
zu beobachten, die im Freischwingungsmodus eingeschränkt ist.
Die verteilte Schwingung, die im mittleren Abschnitt der Membran 31 in Längsrichtung
auftritt, ist ebenfalls eingeschränkt.
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10 stellt
ein Ergebnis einer numerischen Analyse bezüglich der Frequenzgangcharakteristik der
Schwingungsamplitude um den Mittelabschnitt der Membran
31 herum
dar. Die durchgezogene Linie "A" gibt das Ergebnis
für den
in der
Japanischen Patentanmeldung
Nr. 10-192048 offenbarten elektroakustischen Wandler an.
Die Strichlinie "B" gibt das Ergebnis
für einen
anderen bekannten elektroakustischen Wandler an. In dieser Figur
ist zu beobachten, dass der bekannte Wandler an einem Amplitudenabfall
bei Frequenzen von etwa 13,5 kHz oder mehr leidet, wogegen die Frequenzcharakteristik
für den Wandler
der vorstehenden Patentanmeldung insofern verbessert ist, als die
Peaks bei einem hohen Frequenzbereich um 10 kHz herum abgesenkt
sind, während
der Abfall bei Frequenzen von etwa 13,5 kHz oder mehr nicht so stark
ist und sich dies bis 15 kHz fortsetzt.
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Diese
elektroakustischen Wandler weisen jedoch Nachteile auf, wie sie
nachstehend mit Bezug auf die 11 und 12 beschrieben
werden.
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Die
Membran 31 ist in ihrem in Längsrichtung mittleren Teil
vor einer verteilten Schwingung durch das Verstärkungselement 40 geschützt, das,
wie durch die Pfeile in 11 angegeben
ist, in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung von oben in die Schlitze 38 eingefügt wird.
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Als
Schlitze 38 müssen
beträchtlich
tiefe Schlitze auf einer Tiefe H ausgebildet werden, die in 11 gezeigt
ist, um das Verstärkungselement 40 stabil
zu stützen.
Ein solcher tiefer Schlitz bewirkt jedoch ein Problem dahingehend,
dass ein oberer Rand 34a eines Schwingspulenkörpers 34 einen
unteren Rand 38a jedes Schlitzes berührt, wenn der Spulenkörper mit
umwickelter Schwingspule 33 von der Unterseite der Membran 31 aus
eingefügt
wird, sodass der Spulenkörper
nicht in der vorgeschriebenen Stellung eingepasst werden kann.
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Andererseits
kann durch einen Schlitz 38, der nicht so tief ausgebildet
wird, um dieses Problem bezüglich
des Schwingspulenkörpers 34 zu
lösen, nicht
das Problem gelöst
werden, dass die Membran im Mittelabschnitt wie vorstehend diskutiert
nach innen fällt.
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Die
US-A-5 664 024 zeigt
einen länglichen Lautsprecher
mit Verstärkungsarme
(
5) in dem Schwingspulenkörper. Es ist jedoch kein Schlitz
in der Membran vorhanden.
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Die
US-A-5 862 242 zeigt
einen länglichen Lautsprecher
mit verstärkenden
Kopplungselementen (
16) in dem Schwingspulenkörper, welche über dem
Spulenkörper
bis zur Innenseite einer kalottenförmigen Membran vorstehen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen elektroakustischen
Wandler zur Verfügung
zu stellen, der eine neue Struktur für eine Membran und einen an
der Membran angebrachten Schwingspulenkörper mit einer geringeren anormalen
Schwingung aufweist, welche ansonsten in der Längsrichtung aufgrund der natürlichen
Frequenz der Membran entstehen könnte,
und zwar zur normalen Klangabstrahlung unter Ansprechen auf ein
starkes Eingangssignal.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein elektroakustischer Wandler zur Verfügung gestellt, welcher
umfasst: eine Membran mit einer asymmetrischen Gestalt, die flach
ist, wenn sie aus einer Richtung der Schwingung betrachtet wird,
mit einer Haupt- und einer Nebenachse, die kontinuierliche konkave
und konvexe Krümmungen
in einer Richtung der Tonausstrahlung aufweist, in welcher ein Schlitz
vorgesehen ist, der im Wesentlichen in einer Mitte der Membran in
einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der Membran ausgebildet
ist; einen Randabschnitt, der einen Außenrand der Membran umschließend ausgebildet
ist, wobei ein innerer Abschnitt des Randabschnitts mit dem Außenrand verbunden
ist, wobei der Randabschnitt die Membran zur Schwingung stützt; einen
Schwingspulenkörper
mit einem Windungsabschnitt, um welchen herum eine Schwingspule
gewickelt ist, welche in der Längsrichtung
der Membran in zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei der Spulenkörper an
der Rückseite der
Membran angebracht ist, während
die beiden Abschnitte miteinander verbunden sind, wobei die verbundenen
Abschnitte einen Verstärkungssteg
bilden, welcher bis zur Rückseite
eines Bodens des Schlitzes der Membran reicht; eine Magnetschaltung
zum Anlegen eines Flusses an die Schwingspule zur Schwingung; sowie
einen Rahmen zum Stützen
des Außenrands
des Randabschnitts.
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Darüber hinaus
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein elektroakustischer Wandler zur Verfügung gestellt,
welcher umfasst: eine Membran mit einer asymmetrischen Gestalt,
die flach ist, wenn sie aus einer Richtung der Schwingung betrachtet wird,
mit einer Haupt- und einer Nebenachse, die kontinuierliche konkave
und konvexe Krümmungen in
einer Richtung der Tonausstrahlung aufweist, in welcher ein Schlitz
vorgesehen ist, der im Wesentlichen in einer Mitte der Membran in
einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der Membran ausgebildet
ist, wobei der Schlitz Wandungen am Boden des Schlitzes aufweist,
und zwar an beiden Enden des Schlitzes in einer Richtung der Hauptachse
und an beiden Enden des Schlitzes in einer Richtung der Nebenachse,
wobei der Schlitz in einer Richtung einer Rückseite der Membran vorsteht,
sodass er einen Vorsprung bildet; einen Randabschnitt der einen Außenrand
der Membran umschließend
ausgebildet ist, wobei ein innerer Abschnitt des Randabschnitts mit
dem Außenrand
verbunden ist, wobei der Randabschnitt die Membran zur Schwingung
stützt; einen
Schwingspulenkörper,
der an der Rückseite der
Membran angebracht ist, wobei ein Innenmaß des Spulenkörpers quasi
in der Mitte der Längsrichtung
größer als
ein Außenmaß des Vorsprungs
in der Richtung der Nebenachse ist, wobei der Vorsprung in den Spulenkörper eingefügt ist,
wobei eine Lücke zwischen
einer Innenwand des Spulenkörpers
und dem Vorsprung mit einem Klebstoff ausgefüllt ist, sodass der Vorsprung
und der Spulenkörper
miteinander verbunden sind; eine Schwingspule, die um den Schwingspulenkörper herum
gewickelt ist; eine Magnetschaltung zum Anlegen eines Flusses an
die Schwingspule zur Schwingung; sowie einen Rahmen zum Stützen des
Außenrands
des Randabschnitts.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
einen elektroakustischen Wandler, eine Basiskonfiguration der vorliegenden
Erfindung;
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2 zeigt
einen Schwingspulenkörper,
der für
den in 1 gezeigten elektroakustischen Wandler genutzt
wird;
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3 veranschaulicht,
dass eine Membran, die für
den in 1 gezeigten elektroakustischen Wandler genutzt
wird, im Mittelabschnitt nach innen gefallen ist;
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4 ist
eine grafische Darstellung, welche die Frequenzcharakteristika des
in 1 gezeigten elektroakustischen Wandlers angibt;
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5 zeigt
eine Membran, die für
einen bekannten elektroakustischen Wandler genutzt wird;
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6 stellt
eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der Membran und
weiterer Bestandteile dar, die für
den anderen bekannten elektroakustischen Wandler genutzt werden;
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7 stellt
eine perspektivische Ansicht der Hauptbestandteile der Membran dar,
die für
den bekannten elektroakustischen Wandler genutzt wird;
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8 stellt
eine partielle Schnittansicht der Membran dar, die für den bekannten
elektroakustischen Wandler genutzt wird;
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9 stellt
eine Schwingung dar, die an der für den bekannten elektroakustischen
Wandler genutzten Membran in einem Freischwingungsmodus auftritt;
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10 ist
eine grafische Darstellung, die ein Ergebnis einer numerischen Analyse
zu den Frequenzgangcharakteristika der Schwingungsamplitude um den
Mittelabschnitt der für
den bekannten elektroakustischen Wandler genutzten Membran herum
angibt;
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11 stellt
eine Schnittansicht dar, welche die Beziehung zwischen der Membran
und dem Schwingspulenkörper
veranschaulicht, die für
den bekannten elektroakustischen Wandler genutzt werden;
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12 stellt
eine Querschnittsansicht dar, welche die Beziehung zwischen der
Membran und dem Schwingspulenkörper
veranschaulicht, die für den
bekannten elektroakustischen Wandler genutzt werden, und zwar an
dem Abschnitt des mittleren Schlitzes;
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13 zeigt
eine Ausführungsform
eines elektroakustischen Wandlers entsprechend der vorliegenden
Erfindung;
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14 ist
eine perspektivische Ansicht einer Membran als einem der Hauptbestandteile
des in 13 gezeigten elektroakustischen
Wandlers;
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15 ist
eine perspektivische Ansicht eines Schwingspulenkörpers, um
welchen herum eine Schwingspule gewickelt wird, als einem weiteren
der Hauptbestandteile des in 13 gezeigten
elektroakustischen Wandlers;
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16 stellt
eine Querschnittsansicht der Membran des in 13 gezeigten
elektroakustischen Wandlers in dem in Längsrichtung mittigen Abschnitt
dar;
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17 ist
eine Querschnittsansicht, welche den Eingriff des Schwingspulenkörpers und
der Membran des in 13 gezeigten elektroakustischen
Wandlers in dem in Längsrichtung
mittigen Abschnitt zeigt;
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18 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine an dem Schwingspulenkörper aufgetretene
Verformung zeigt;
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19 ist
eine weitere perspektivische Ansicht, die eine an dem Schwingspulenkörper aufgetretene
Verformung zeigt;
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20 ist
ein grafische Darstellung, welche die Frequenzcharakteristika des
in 13 gezeigten elektroakustischen Wandlers angibt;
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21 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines
elektroakustischen Wandlers entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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22 stellt
eine perspektivische Ansicht einer Membran als einem der Hauptbestandteile
des in 21 gezeigten elektroakustischen
Wandlers dar;
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23 stellt
eine perspektivische Ansicht eines Schwingspulenkbrpers, um den
eine Schwingspule gewickelt wird, als einem weiteren der Hauptbestandteile
des in 21 gezeigten elektroakustischen
Wandlers dar;
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24 stellt
eine Querschnittsansicht der Membran des in 21 gezeigten
elektroakustischen Wandlers in dem in Längsrichtung mittigen Abschnitt
dar;
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25 ist
eine Querschnittsansicht, welche den Eingriff des Schwingspulenkbrpers
und der Membran des in 21 gezeigten elektroakustischen
Wandlers in dem in Längsrichtung
mittigen Abschnitt darstellt;
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26 ist
eine grafische Darstellung, welche die Frequenzcharakteristika des
in 21 gezeigten elektroakustischen Wandlers angibt;
und
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27 ist
eine grafische Darstellung, welche die Frequenzcharakteristika eines
beispielhaften elektroakustischen Wandlers ohne verwendeten Klebstoff
angibt.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
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1 zeigt
eine Frontansicht (FRONT) sowie eine entlang einer Linie A-A aufgenommene Querschnittsansicht
(QUERSCHNITT) eines schmalen elektroakustischen Wandlers 20 in
einer Basiskonfiguration der vorliegenden Erfindung.
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Eine
Membran 21 weist eine asymmetrische Gestalt auf, die flach
ist, wenn sie aus einer Richtung der Schwingung betrachtet wird,
mit einer Haupt- und einer Nebenachse, die kontinuierliche konkave
und konvexe Krümmungen
in der Richtung der Tonausstrahlung aufweist. Ein Rand 22 ist
mit der Membran 21 an deren Umfangsrand verbunden und wird
durch einen Rahmen 23 gehalten.
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Ein
schienenartiger Schwingspulenkörper 24,
der in 2 gezeigt ist, wird an der Membran 21 an
der Rückseite
des Spulenkörpers
angebracht, beispielsweise mit Hilfe von Klebstoff, wobei um die
unteren Ränder
des Außenrands
des Spulenkörpers eine
Schwingspule 25 gewickelt ist. Der Schwingspulenkörper 24 hängt in einem
Magnetspalt G einer Magnetschaltung, die später beschrieben wird, um aus Schwingsignalströmen und
-flössen
eine Ansteuerleistung zu erzeugen.
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Der
Rahmen 23 ähnelt
einem Kasten, der an den Seitenflächenabschnitten zur Richtung
des Randes 22 hin abgebogen ist. Die vorstehend beschriebene
Magnetschaltung ist auf dem Innenboden des Rahmens 23 montiert.
Ein Eisenjoch 26, ein Magnet 27 und ein Polstück 28 stellen
die Magnetschaltung dar, welche an den jeweiligen Stellen mittels
eines (nicht gezeigten) Werkzeugs befestigt ist. Insbesondere sind
der Magnet 27 und das Polstück 28 an Stellen befestigt,
die einem Hauptschwingungsabschnitt der Membran 21 entsprechen.
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Die
Membran 21 soll detailliert beschrieben werden. Sie weist
eine asymmetrische Gestalt auf, die flach ist, wenn sie aus einer
Richtung der Schwingung betrachtet wird, mit einer Haupt- und einer
Nebenachse, wobei sie kontinuierliche konkave und konvexe Krümmungen
in der Richtung der Tonausstrahlung aufweist, wie bereits erwähnt wurde.
Abschnitte 29a sind konvex ausgebildet, wogegen Abschnitte 29b konkav
ausgebildet sind. Die konvexen Abschnitte 29a und die konkaven
Abschnitte 29b sind abwechselnd derart vorgesehen, dass
sie kontinuierliche Krümmungen
bilden. Die konkaven Abschnitte 29b weisen quasi die gleiche
Tiefe D auf. Die Membran 21 besteht aus einer Polyimid(PI)-Folie, welche
wärmebeständig gegenüber der
Schwingspule 25 ist und exzellente mechanische Eigenschaften aufweist.
Die Membran 21 weist außerdem einen konkaven Schlitz 29c auf,
der quasi im Mittelabschnitt ausgebildet ist. Die konvexen Abschnitte 29a, die
konkaven Abschnitte 29b und der konkave Schlitz 29c sind
mit einer PI-Folie derart ausgebildet, dass sie integral zueinander
vorgesehen sind.
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Eine
Membran, die für
einen Lautsprecher genutzt wird, wird vorzugsweise so dünn wie möglich ausgebildet,
da sie umso schwerer ist, je dicker sie ist und daher eine leistungsstarke
Magnetschaltung erfordert. Die Membran 21 weist jedoch
ein Problem insofern auf, als sie ihre mechanische Festigkeit verliert,
wenn sie als eine dünne
Membran ausgebildet wird, was dazu führt, dass sie im Mittelteil
wie in 3 dargestellt nach innen fällt.
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Diese
Verformung bewirkt außerdem
eine ähnliche
Verformung an dem Schwingspulenkörper 24.
Im Einzelnen drückt
die deformierte Membran 21 den in Längsrichtung mittigen Teil des
Körpers 24 derart,
dass er das Polstück 28 berührt, sodass
ein anormaler Klang erzeugt wird. Es wird außerdem eine Verzerrung (beispielsweise
sekundäre
und tertiäre
harmonische Verzerrung), wie sie in 4 gezeigt
ist, in den Schalldruck-Frequenz-Charakteristika in mittleren und
hohen Tonbereichen bewirkt. Die Deformation des Spulenkörpers 24,
die im Mittelteil in der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung
auftritt, erreicht bei 2 V Eingang 0,5 mm.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
entsprechend der vorliegenden Erfindung sollen nun mit Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen offenbart werden.
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13 zeigt
eine Frontansicht (FRONT) sowie eine an der Linie A-A aufgenommene
Querschnittsansicht (QUERSCHNITT) einer bevorzugten Ausführungsform
eines elektroakustischen Wandlers 10 entsprechend der vorliegenden
Erfindung.
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Eine
Membran 1 weist eine asymmetrische Gestalt auf, die flach
ist, wenn sie aus einer Richtung der Schwingung betrachtet wird,
mit einer Haupt- und einer Nebenachse, wobei sie kontinuierliche
konkave und konvexe Krümmungen
in Richtung der Tonausstrahlung aufweist. Ein Rand 2 ist
mit der Membran 1 am Umfangsrand verbunden und wird durch
einen Rahmen 3 gehalten.
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Ein
schienenartiger Schwingspulenkörper 4, der
in 15 gezeigt ist, ist an der Membran 1 an
der Rückseite
des Spulenkörpers
angebracht, beispielsweise mittels eines Klebstoffs, wobei um die
unteren Ränder
des Außenumfangs
des Spulenkörpers
eine Schwingspule 5 gewickelt ist. Der Schwingspulenkörper 4 hängt in einem
Magnetspalt G einer Magnetschaltung, welche später beschrieben wird, um aus Schwingsignalströmen und
-flössen
eine Ansteuerenergie zu erzeugen.
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Der
Rahmen 3 ähnelt
einem Kasten, der an den Seitenflächenabschnitten zur Richtung
des Randes 2 hin abgebogen ist. Die vorstehend beschriebene
Magnetschaltung ist auf dem Innenboden des Rahmens 3 montiert.
Ein Eisenjoch 6, ein Magnet 7 und ein Polstück 8 stellen
die Magnetschaltung dar, welche an entsprechenden Stellen durch
ein (nicht gezeigtes) Werkzeug befestigt wird. Insbesondere sind
der Magnet 7 und das Polstück 8 an den Stellen befestigt,
die einem Hauptschwingungsabschnitt der Membran 1 entsprechen.
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Die
Membran 1 soll detailliert beschrieben werden. Sie weist
eine asymmetrische Gestalt auf, die flach ist, wenn sie aus der
Richtung der Schwingung betrachtet wird, mit einer Haupt- und einer Nebenachse,
wobei sie kontinuierliche konkave und konvexe Krümmungen in der Richtung der
Tonausstrahlung aufweist, wie bereits erwähnt wurde. Die Abschnitte 11a, 11b, 11c, 11d, 11e und 11f sind
konvex ausgebildet, wogegen die Abschnitt 12a, 12b, 12c und 12d konkav
ausgebildet sind. Diese konvexen und konkaven Abschnitte sind abwechselnd
angeordnet, sodass sie kontinuierliche Krümmungen bilden. Die konkaven
Abschnitte weisen quasi die gleiche Tiefe D auf, außer im Mittelteil.
Die Membran 1 ist aus einer Polyimid(PI)-Folie hergestellt,
die gegenüber
der Schwingspule 5 wärmebeständig ist
und die exzellente mechanische Eigenschaften aufweist.
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Die
Membran 1 weist außerdem
einen Schlitz 9 auf, der im Wesentlichen in der Mitte in
Richtung senkrecht zu der Längsrichtung
der Membran ausgebildet ist. Der Schlitz 9 weist eine Tiefe
F auf, die größer als
die Tiefe D der konkaven Abschnitte und nahezu gleich groß wie die
Höhe C
einer Schulter 14 der Membran 1 ist. Die Schulter
ist als ansteigender Abschnitt des konvexen Abschnitts ausgebildet.
Die konvexen Abschnitte 11a bis 11f, die konkaven
Abschnitte 12a bis 12d und der Schlitz 9 sind
als PI-Folie derart ausgebildet, dass sie integral zueinander sind.
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Als
nächstes
wird detailliert der Schwingspulenkörper 4 offenbart,
der an den unteren Rändern der
Membran 1 um den Umfangsrand herum befestigt ist.
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Wie
in 15 gezeigt ist, weist der Schwingspulenkörper 4 eine
asymmetrische Gestalt auf, die eben ist, mit einer Haupt- und einer
Nebenachse, wenn er aus der Richtung der Schwingung für die Membran 1 betrachtet
wird, wobei Abschnitte des Spulenkörpers geradlinig und parallel
zueinander in der Richtung bezogen auf die Hauptachse der Membran 1 ausgebildet
sind.
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Darüber hinaus
weist der Schwingspulenkörper 4 einen
die Schwingspule bildenden Abschnitt auf, um welchen herum die Schwingspule
gewickelt ist, wobei er in der Richtung der Hauptachse der Membran 1 halbiert
ist. Die geteilten Abschnitte sind in solcher Weise miteinander
verbunden, dass sie in der Richtung der Nebenachse der Membran 1 parallel
zueinander angeordnet sind, sodass sie einen Verstärkungssteg 13 bilden.
Um den Außenrand
des Spulenkörpers 4 ist
als verstärkendes
Papier ein Band 15 aus Kraftpapier gewickelt. Dieses verstärkende Papier
stellt einen der wesentlichen Bestandteile der Membran 1 dar,
und zwar weil der Spulenkörper 4 ohne
das Band 15 deformiert wird, wie in 18 dargestellt
ist, sodass er nicht mehr brauchbar ist.
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Der
die Schwingspule bildende Abschnitt sollte mit Sorgfalt ausgebildet
werden, wenn er mit einem Kraftpapier ausgebildet wird. Im Einzelnen
wird ein Kraftpapier als Band genutzt, das mit dem restlichen Teil
(um den keine Spule gewickelt ist) des die Schwingspule bildenden
Abschnitts verbunden wird, nachdem die Spule gewickelt ist, und
es wird ein weiteres Kraftpapier genutzt, da der Formungsabschnitt derart
ausgebildet werden muss, dass die Zellstoffharze der Papiere derart
angeordnet sind, dass sie einander auf 90° überkreuzen. Ansonsten wird
der Schwingspulenkörper 4 derart
deformiert, wie es in 19 dargestellt wird, sodass
er nicht mehr brauchbar ist. Dies könnte aufgrund des Feuchtigkeitsgehalts
der Kraftpapiere passieren, falls diese nicht in solcher Weise angeordnet
werden.
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Der
wie vorstehend angegeben ausgebildete Schwingspulenkörper 4 weist
ein Tiefe F für
den Schlitz 9 auf, die größer als die Tiefe D der konkaven Abschnitte
ist und nahezu genauso lang ist wie die Höhe C der Schulter 14 der
Membran 1, wie bereits offenbart worden ist. Daher kann
der Spulenkörper von
der Unterseite der Membran 1 aus problemlos eingefügt werden
und direkt unter dem Schlitz 9 an der vorgegebenen Stelle
befestigt werden, wie in den 13 (QUERSCHNITT), 16 und 17 gezeigt
ist.
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Als
nächstes
wird eine Funktionsweise des elektroakustischen Wandlers 10 mit
dem zuvor beschrieben Aufbau offenbart.
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Ein
Magnetfeld wird um die Schwingspule 5 herum durch Magnete 7 erzeugt,
um zu bewirken, dass ein Ansteuerstrom in der Spule 5 fließt, um eine elektromagnetische
Kraft zu erzeugen. Die Hauptschwingungsabschnitte 1a werden
durch die elektromagnetische Kraft in Schwingung versetzt, und somit wird
die Membran 1 in Schwingung versetzt. Während dieser Schwingung wird
jedoch das Auftreten einer verteilten Schwingung in dem in Längsrichtung mittigen
Teil der Membran 1 verhindert, weil der Schlitz 9 im
Mitteil durch den Verstärkungssteg 13 derart
gestützt
wird, dass die Membran 1 in dem in Längsrichtung mittigen Teil nicht
nach innen fällt.
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Die
Oberseite der Membran 1 ist derart geformt, dass die halbkreisförmigen Zylinderabschnitte 11a, 11b, 11c, 11d, 11e und 11f,
die in Richtung der Tonabstrahlung nach außen gekrümmt sind, und die halbkreisförmigen Zylinderabschnitte 12a, 12b, 12c und 12d,
die nach innen gekrümmt
sind, in der Längsrichtung
abwechselnd angeordnet sind, sodass ein Auftreten von großen und
kleinen Schwingungskomponenten wie bereits diskutiert komplementär verhindert
wird.
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20 zeigt
die Schalldruck-Frequenz-Charakteristika und die Charakteristika
der harmonischen Verzerrung des elektroakustischen Wandlers entsprechend
der vorliegenden Erfindung.
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Diese
Figur zeigt eine drastische Verminderung der sekundären und
tertiären
harmonischen Verzerrung bei Frequenzen von 500 Hz bis 1 kHz für den Wandler 10,
welche für
den bekannten elektroakustischen Wandler aufgrund der Schwingung
in dem konkaven Mittelteil der Membran auftreten, wie bereits diskutiert
worden ist. Die Deformation des Schwingspulenkörpers 4, die im Mittelteil
in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung
auftritt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform auf 0,06 mm vermindert,
von 0,5 mm für
den bekannten Wandler bei einem Eingang von 2 V.
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Als
nächstes
wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines elektroakustischen
Wandlers 50 entsprechend der vorliegenden Erfindung offenbart.
Die Elemente in dieser Ausführungsform,
welche den Elementen in der vorherigen Ausführungsform gleichen oder analog
diesen sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Wie
in den 21 und 22 gezeigt
ist, weist eine Membran 1 eine asymmetrische Gestalt auf,
die flach ist, wenn sie aus einer Richtung der Schwingung betrachtet
wird, mit einer Haupt- und einer Nebenachse, wobei sie kontinuierliche
konkave und konvexe Krümmungen
in Richtung der Tonausstrahlung aufweist. Ein Rand 2 ist
mit der Membran 1 am Umfangsrand verbunden und wird durch
einen Rahmen 3 gehalten.
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Ein
schienenartiger Schwingspulenkörper 4, der
in 23 gezeigt ist, ist an der Membran 1 an
der Rückseite
des Spulenkörpers
angebracht, beispielsweise mittels eines Klebstoffs, wobei um die
unteren Ränder
des Außenumfangs
des Spulenkörpers
eine Schwingspule 5 gewickelt ist. Der Schwingspulenkörper 4 hängt in einem
Magnetspalt G einer Magnetschaltung, welche später beschrieben wird, um aus Schwingsignalströmen und
-flössen
eine Ansteuerenergie zu erzeugen.
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Der
Rahmen 3 ähnelt
einem Kasten, der an den Seitenflächenabschnitten zur Richtung
des Randes 2 hin abgebogen ist. Die vorstehend beschriebene
Magnetschaltung ist auf dem Innen boden des Rahmens 3 montiert.
Ein Eisenjoch 6, ein Magnet 7 und ein Polstück 8 stellen
die Magnetschaltung dar, welche an entsprechenden Stellen durch
ein (nicht gezeigtes) Werkzeug befestigt wird. Insbesondere sind
der Magnet 7 und das Polstück 8 an den Stellen befestigt,
die einem Hauptschwingungsabschnitt der Membran 1 entsprechen.
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Die
Membran 1 soll detailliert beschrieben werden. Sie weist
eine asymmetrische Gestalt auf, die flach ist, wenn sie aus der
Richtung der Schwingung betrachtet wird, mit einer Haupt- und einer Nebenachse,
wobei sie kontinuierliche konkave und konvexe Krümmungen in der Richtung der
Tonausstrahlung aufweist, wie bereits erwähnt wurde. Die Abschnitte 11a, 11b, 11c, 11d, 11e und 11f sind
konvex ausgebildet, wogegen die Abschnitt 12a, 12b, 12c und 12d konkav
ausgebildet sind. Diese konvexen und konkaven Abschnitte sind abwechselnd
angeordnet, sodass sie kontinuierliche Krümmungen bilden. Die konkaven
Abschnitte weisen quasi die gleiche Tiefe D auf, außer im Mittelteil.
Die Membran 1 ist aus einer Polyimid(PI)Folie hergestellt,
die gegenüber
der Schwingspule 5 wärmebeständig ist
und die exzellente mechanische Eigenschaften aufweist.
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Die
Membran 1 weist außerdem
einen Schlitz 9 auf, der im Wesentlichen in der Mitte in
Richtung senkrecht zu der Längsrichtung
der Membran ausgebildet ist. Wie in 24 gezeigt
ist, steht der Schlitz 9 deutlich vor, sodass er einen
Vorsprung in der Richtung der Rückseite
der Membran bildet. Der Vorsprung weist Wandungen an beiden Enden
in der Richtung der Hauptachse und ebenfalls Wandungen an beiden
Enden in der Richtung der Nebenachse auf. Das Außenmaß des Vorsprungs in Richtung
der Nebenachse ist ein wenig kleiner ausgebildet als das Innenmaß (in Richtung
der Nebenachse) des Schwingspulenkörpers 4 in ungefähr der Mitte
auf der Hauptachse. Der Vorsprung wird in den Spulenkörper 4 eingefügt, wie
später
offenbart wird. Die konvexen Abschnitte 11a bis 11f,
die konkaven Abschnitte 12a bis 12d und der Schlitz 9 sind
integral miteinander als PI-Folie ausgebildet.
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Wie
in 25 gezeigt ist, wird der Vorsprung in den Schwingspulenkörper 4 eingefügt, wenn
der Spulenkörper
an der Rückseite
der Membran 1 befestigt wird. Der untere Rand des Vorsprungs
(ein unterer Rand 9a des Schlitzes 9) reicht bis
zu dem Mittelteil des Spulenkörpers 4 in
Richtung der Tiefe. Die beiden Enden des Vorsprungs sind in Richtung
der Nebenachse mit der inneren Wandung des Spulenkörpers 4 mittels
eines Klebstoffs 16 verbunden.
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Eine
solche Lagebeziehung zu dem Schwingspulenkörper 4 wird durch
einen einfachen Vorgang mit Hilfe beispielsweise eines Klebstoffs
bereitgestellt, da die Größe des Schlitzes 9 mit
Hilfe einer Metallform im Hinblick auf eine präzise Positionierung des Schlitzes
exakt bestimmt wird.
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Der
Schwingspulenkörper 4 weist
eine asymmetrische Gestalt auf, welche flach ist, wenn sie aus einer
Richtung der Schwingung der Membran 1 betrachtet wird,
mit einer Haupt- und
einer Nebenachse, wobei Abschnitte des Spulenkörpers geradlinig und parallel
zueinander in der auf die Hauptachse der Membran 1 bezogenen
Richtung ausgebildet sind.
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Obgleich
nicht gezeigt, ist ein Band aus Kraftpapier als verstärkendes
Papier um den Außenrand
des Schwingspulenkörpers 4 gewickelt.
Dieses verstärkende
Papier stellt einen der wesentlichen Bestandteile der Membran 1 dar,
da der Spulenkörper 4 ohne
ein solches Band wie in 18 gezeigt
verformt wird, sodass er nicht mehr brauchbar ist. Das Kraftpapier
sollte ebenso wie bei der vorhergehenden Ausführungsform diskutiert mit Sorgfalt
verwendet werden.
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Ein
Magnetfeld wird durch Magnete 7 um die Schwingspule 5 herum
erzeugt, um zu bewirken, dass ein Ansteuerstrom in der Spule 5 fließt, um eine elektromagnetische
Kraft zu erzeugen. Die Hauptschwingungsabschnitte 1a werden
durch die elektromagnetische Kraft in Schwingung versetzt, und somit wird
die Membran 1 in Schwingung versetzt. Während dieser Schwingung wird
jedoch das Auftreten einer verteilten Schwingung in dem in Längsrichtung mittigen
Teil der Membran 1 verhindert. Dies ist der Fall, weil
beide Enden des Vorsprungs auf der Nebenachse mit der Innenwand
des Schwingspulenkörpers 4 verbunden
sind.
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Die
Oberseite der Membran 1 ist derart geformt, dass die halbkreisförmigen Zylinderabschnitte 11a, 11b, 11c, 11d, 11e und 11f,
die in Richtung der Tonabstrahlung nach außen gekrümmt sind, und die halbkreisförmigen Zylinderabschnitte 12a, 12b, 12c und 12d,
die nach innen gekrümmt
sind, in der Längsrichtung
abwechselnd angeordnet sind, sodass ein Auftreten von großen und
kleinen Schwingungskomponenten wie bereits diskutiert komplementär verhindert
wird.
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26 zeigt
die Schalldruck-Frequenz-Charakteristika und die Charakteristika
der harmonischen Verzerrung für
den elektroakustischen Wandler 50 bei dieser Ausführungsform
entsprechend der vorliegenden Erfindung, wobei der Vorsprung und der
Schwingspulenkörper 4 mittels
Klebstoff 16 miteinander verbunden sind.
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Zum
Vergleich zeigt 27 die Schalldruck-Frequenz-Charakteristika und
die Charakteristika der harmonischen Verzerrung eines beispielhaften
elektroakustischen Wandlers, bei dem sich zwischen dem Vorsprung
und der Schwingspule 4 kein Klebstoff befindet.
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Die 26 und 27 zeigen
eine drastische Verminderung der sekundären und tertiären harmonischen
Verzerrung bei Frequenzen von 500 Hz bis 1 kHz für den Wandler 50,
welche für
den beispielhaften elektroakustischen Wandler aufgrund einer Schwingung
in dem mittleren konkaven Teil der Membran auftritt, wie bereits
diskutiert worden ist.
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Die
Deformation des Schwingspulenkörpers 4,
die in dem Mittelteil in der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung
auftritt, oder eine Schwingungsamplitude, die quasi in der Mitte
der Membran 1 auftritt, senkrecht zu der Längsrichtung
der Membran, ist bei dieser Ausführungsform
auf 0,06 mm vermindert, von 0,5 mm für den bekannten Wandler bei
einem Eingang von 2 V.
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Wie
vorstehend offenbart, stellt die vorliegende Erfindung einen elektroakustischen
Wandler mit einer Membran zur Verfügung, die eine asymmetrische
Gestalt aufweist, welche aus einer Richtung der Schwingung betrachtet
flach ist, mit einer Haupt- und einer Nebenachse, wobei sie kontinuierliche konkave
und konvexe Krümmungen
in Richtung der Tonabstrahlung aufweist, wobei in dieser ein Schlitz vorgesehen
ist, der im Wesentlichen in der Mitte der Membran in einer Richtung
senkrecht zu einer Längsrichtung
der Membran ausgebildet ist. Ein Randabschnitt ist den Außenrand
der Membran umschließend,
ausgebildet wobei ein innerer Abschnitt des Randabschnitts mit dem
Außenrand
verbunden ist, wobei der Randabschnitt die Membran hält, sodass
diese schwingen kann. Ein Schwingspulenkörper weist einen Windungsabschnitt
auf, um welchen herum eine Schwingspule gewickelt ist, wobei dieser in
der Längsrichtung
der Membran in zwei Abschnitte unterteilt ist. An die Schwingspule
wird durch eine Magnetschaltung ein Fluss angelegt, im Hinblick
auf eine Schwingung. Der Außenrand
des Randabschnitts und die Magnetschaltung werden durch einen Rahmen
gehalten.
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Der
Spulenkörper
ist an einer Rückseite
der Membran angebracht, während
die beiden Abschnitte miteinander verbunden sind, wobei die verbundenen
Abschnitte einen Verstärkungssteg
bilden, der bis zu einer Rückseite
eines Bodens des Schlitzes der Membran reicht, sodass eine akustische
Wiedergabe ohne harmonische Verzerrung erreicht wird, die ansonsten
aufgrund einer Schwingung in der mittleren Konkavität auftreten
könnte.
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Darüber hinaus
stellt die vorliegende Erfindung einen elektroakustischer Wandler
zur Verfügung,
welcher eine Membran umfasst, die eine asymmetrische Gestalt aufweist,
die aus einer Richtung der Schwingung betrachtet flach ist, mit
einer Haupt- und einer Nebenachse, wobei sie kontinuierliche konkave
und konvexe Krümmungen
in einer Richtung der Tonausstrahlung aufweist, wobei in dieser ein
Schlitz vorgesehen ist, der im Wesentlichen in einer Mitte der Membran
in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der Membran ausgebildet
ist, wobei der Schlitz Wandungen am Boden des Schlitzes aufweist,
und zwar an beiden Enden des Schlitzes in einer Richtung der Hauptachse
und an beiden Enden des Schlitzes in einer Richtung der Nebenachse,
wobei der Schlitz in einer Richtung einer Rückseite der Membran vorsteht,
sodass er einen Vorsprung bildet. Ein Randabschnitt ist einen Außenrand
der Membran umschließend
ausgebildet, wobei ein innerer Abschnitt des Randabschnitts mit
dem Außenrand
verbunden ist, wobei der Randabschnitt die Membran hält, sodass
diese schwingen kann. Eine Schwingspule ist um den Schwingspulenkörper gewickelt.
An die Schwingspule wird mittels einer Magnetschaltung ein Fluss
angelegt, zur Schwingung. Der Außenrand des Randabschnitts
und die Magnetschaltung werden durch einen Rahmen gehalten.
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Der
Schwingspulenkörper
ist an der Rückseite
der Membran angebracht, wobei ein Innenmaß des Spulenkörpers im
Wesentlichen in der Mitte der Längsrichtung
größer als
ein Außenmaß des Vorsprungs
in der Richtung der Nebenachse ist, wobei der Vorsprung in den Spulenkörper eingefügt ist,
wobei eine Lücke
zwischen einer Innenwand des Spulenkörpers und dem Vorsprung mit
einem Klebstoff ausgefüllt
ist, sodass der Vorsprung und der Spulenkörper miteinander verbunden
sind, sodass eine akustische Wiedergabe ohne harmonische Verzerrung
erreicht wird, die ansonsten aufgrund einer Schwingung an der mittleren
Konkavität
auftreten könnte.