DE68921924T2

DE68921924T2 - Elektroakustischer Wandler und Lautsprecher.

Info

Publication number: DE68921924T2
Application number: DE68921924T
Authority: DE
Inventors: Boaz Elieli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-02
Filing date: 1989-05-25
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2009-05-26
Also published as: ES2072903T5; DK268489A; ATE112127T1; EP0344974A3; JP2566823B2; JP2543765B2; EP0344975B2; DE68921924T3; DE68921924D1; JPH0231599A; DE68918332T2; AU616270B2; DK268489D0; AU3581489A; AU621370B2; EP0344975A2; EP0344975A3; DK169395B1; US4965839A; EP0344975B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischen Wandler, zum Beispiel zur Benutzung in einem Lautsprecher oder einer Einrichtung zur Wiedergabe von Audiofrequenztönen, und auf einen Lautsprecher oder eine Einrichtung zur Wiedergabe von Audiofrequenztönen wie ein Wandler.
In einem induktiv gekoppelten System des Types, das in der GB 545 712 und der GB 2 118 398 gezeigt ist, weist ein elektroakustischer Wandler mit einer Drehspule eine Spule auf, die eine strahlende Oberfläche antreibt. Die Spule, die zum Schwingen frei ist, ist innerhalb einer magnetischen Lücke angeordnet. Eine kurz geschlossene Windung zum Antreiben einer strahlenden Kuppel ist innerhalb der Spule und der gleichen magnetischen Lücke angeordnet. Die kurzgeschlossene Windung ist mechanisch unabhängig von der Spule und induktiv mit der Spule gekoppelt.
"Mechanisch unabhängig" bedeutet, daß es keine Impulskopplung zwischen der Spule und der kurzgeschlossenen Windung gibt mit der Ausnahme des verbleibenden Impulsübertrages zwischen der Spule und der kurzgeschlossenen Windung, der zum Beispiel durch die Luft oder irgend ein anderes zwischenliegendes Fluid geht, das sich in der Lücke zwischen der Spule und der kurzgeschlossenen Windung befindet.
Die kurzgeschlossene Windung und die strahlende Kuppel können eine einstückige Komponente in der Form eines dünnen zylindrischen Bechers sein, der aus einem geeigneten elektrisch leitenden Material, im allgemeinen Metall, gemacht ist. Der dünne zylindrische Becher, der im folgenden als Kuppel kurzgeschlossener Schleife bezeichnet wird, wird durch Aufhängemittel auf einem Polstück einer Magnetanordnung aufgehängt.
Wenn im Betrieb ein elektrisches Signal an die Spule über ihre Eingangsanschlüsse angelegt wird, empfängt die kurzgeschlossene Schleife elektrische erregende Signale ausschließlich von der Spule mittels der elektrischen Transformatorwirkung. Die Transformatorwirkung sieht ein Hochpaßfilter vor, das mit der kurzgeschlossenen Schleife gekoppelt ist.
Bei dem in der GB 545 712 gezeigten Wandler ist die Kuppel kurzgeschlossener Schleife mit einer Aufhängung an ihrer Einfassung versehen. Insbesondere ist in Fig. 2 der GB 545 712 die Einfassung der Kuppel von dem Polstück getragen und in einem Abstand davon vorgesehen durch ein Gummirohr oder ein ähnlich nachgiebiges Material. Wenn somit die Kuppel kurzgeschlossener Schleife angetrieben wird, ermöglicht die Scherungsnachgiebigkeit der Aufhängung der Kuppel sich zu bewegen. Damit eine ausreichend nachgiebige Aufhängung vorgesehen wird, muß das nachgiebige Rohr relativ dick sein, was wiederum einen relativ großen Luftspalt benötigt. Wenn der Luftspalt vergrößert wird, verringert sich die Gesamteffektivität des Wandlers zu dem Punkt, an dem es nicht länger ein lebensfähiger Entwurf ist.
Weiterhin übt das Vorsehen der Aufhängung an der Einfassung der Kuppel unausweichlich Spannung auf die Kupplung aus wegen der Nachgiebigkeit der Aufhängung. Die effektive Masse der Kuppel wird ebenfalls wesentlich von ihrer tatsächlichen Masse erhöht, was in der Größenordnung von 0,1 Gramm für Kuppeln eines Durchmessers von 2,54 cm (1 Zoll) sein kann, da sich ein wesentlicher Abschnitt der Aufhängung tatsächlich mit der Kuppel bewegt. Schließlich ist der Zusammenbau des Wandlers und insbesondere der Kuppel relativ kompliziert und teuer, wobei die Benutzung von Spannvorrichtungen nötig ist, so daß sichergestellt wird, daß die Kuppel kurzgeschlossener Schleife genau positioniert ist und in den Luftspalt über dem Polstück und der Aufhängung eingeführt wird.
Zum Maximieren der akustischen Ausgabe von der Kuppel kurzgeschlossener Schleife und zum Verbessern der Produktionssteuerung und des Zusammenbaus eines induktiv gekoppelten Systemes sollte die Freilücke zwischen der kurzgeschlossenen Schleife und des Polstückes der Magnetanordnung minimiert werden. Jeder Kontakt zwischen der Kuppel kurzgeschlossener Schleife und des Polstückes der Magnetanordnung verursacht jedoch einen elektrischen Kurzschluß, der einen nachteiligen Effekt auf die akustische Ausgabe der Kuppel kurzgeschlossener Schleife ausübt.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein elektroakustischer Wandler vorgesehen, wie er in dem beigefügten Anspruch 1 definiert ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den anderen beigefügten Ansprüchen definiert.
Das Vorsehen einer elektrisch isolierenden Schicht ermöglicht es, daß die freie Lücke zwischen der kurzgeschlossenen Schleife und dem Polstück der Magnetanordnung wesentlich reduziert wird, wodurch die akustische Ausgabe von der Kuppel kurzgeschlossener Schleife maximiert wird und die Produktionssteuerung und die Leichtigkeit des Zusammenbaues des Wandlers verbessert wird. Zur gleichen Zeit wird jegliche Möglichkeit des Kurzschlusses zwischen dem Polstück und der Kuppel kurzgeschlossener Schleife ausgeschlossen.
Die oder jede elektrisch isolierende Schicht kann mittels Beschichten, Teiloberflächenbearbeitung oder irgendeinen anderen geeigneten Prozeß aufgebracht werden. Ein Beispiel eines geeigneten Metalloberflächenbearbeitungsprozesses ist Anodisieren, und ein Beispiel eines geeigneten Beschichtungsprozesses ist Dampfabscheiden.
Die Erfindung wird weiter als Beispiel unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben in denen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines bekannten induktiv gekoppelten elektroakustischen Wandlers des Types ist, der in der GB 2 118 398 offenbart ist;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines induktiv gekoppelten elektroakustischen Wandlers ist, der eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Fig. 3 eine Einzelheit des Wandlers von Fig. 2 auf vergrößertem Maßstab zeigt.
Der in Fig. 1 gezeigte Wandler ist eine Lautsprechertreibereinheit zur Benutzung in einem Tonreproduktionslautsprechersystem. Der Wandler weist einen Permanentmagneten 1 auf, der mit einem ringförmigen Polstück 2 und einem Mittelpolstück 4 versehen ist, die zwischen sich einen magnetischen Spalt definieren. Der Spalt kann ein Luftspalt sein oder ein Ferrofluid enthalten. Eine Spule 5 ist in dem magnetischen Spalt angeordnet und auf einen Spulenkern 6 gewickelt, der geeignet durch eine Aufhängung 7 angeordnet ist, die an einem Chassis 8 angebracht ist. Das vordere Ende des Spulenkernes 6 ist mit der Mitte eines akustischen Strahlungskegels 9 verbunden, dessen äußere Kante mit dem Chassis 8 durch eine Rolleinfassung 10 verbunden ist. Eine Metallkuppel 11 ist auf dem Polstück 4 durch eine Aufhängung 12 getragen und weist eine Einfassung 13 auf, die sich den magnetischen Spalt innerhalb der Spule 5 und des Spulenkernes 6 erstreckt. Die Masse der Kuppel beträgt typischerweise 0,1 Gramm für eine Kuppel von 2,54 cm (1 Zoll) Durchmesser.
Der von der Spule 5 angetriebene Kegel 9 sieht eine akustische Ausgabe bei relativ niedrigen Frequenzen vor, während die Kuppel 11 eine akustische Ausgabe bei relativ hohen Frequenzen vorsieht. Die Einfassung 13 der Kuppel 11 dient als Sekundärwindung einer kurzgeschlossenen Schleife eines Transformators, dessen Primärwindung durch die Spule 5 vorgesehen wird. Somit wird ein wiederzugebendes Signal an die Spule 5 angelegt und treibt sowohl den Kegel 9 als auch die Kuppel 11. Die Transformatorwirkung sieht eine Hochpaßfilterwirkung vor, und durch geeignete Auslegung der verschiedenen Teile des Wandlers ist eine konzentrische Zweiwegantriebseinheit vorgesehen, ohne daß ein externes Kreuzungsfilter zum Teilen des Frequenzbereiches nötig ist.
Der Freiraum zwischen der Kuppel 11 und dem Polstück 4 ist bei 14 gezeigt. Dieser Freiraum muß ausreichend groß sein, damit jede Möglichkeit eines elektrischen Kurzschlusses vermieden wird, was nachteilig die akustische Ausgabe der Kuppel beeinflussen würde.
Fig. 2 zeigt einen elektroakustischen Wandler des Types ähnlich zu dem in Fig. 1 gezeigten, der jedoch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt. Entsprechende Bezugszeichen beziehen sich auf entsprechende Teile und werden nicht wieder beschrieben.
Das Polstück 4 ist mit einer Schicht 16 aus nicht nachgiebigem, elektrisch isolierendem Material gemacht. Die gesamte innere Oberfläche der Kuppel 11 (einschließlich der Einfassung 13) ist ebenfalls mit einer nicht nachgiebigen Schicht 18 aus elektrisch isolierendem Material versehen. Die Schichten 16 und 18 können durch jede geeignete Technik wie Beschichten oder Metalloberflächenbearbeitung gebildet werden, so daß sehr dünne aber robuste elektrisch isolierende Schichten vorgesehen werden. Im Falle der Beschichtung weisen die Schichten 16 und 18 bevorzugt eine Dicke in der Größenordnung einiger Mikrometer auf.
Obwohl die elektrisch isolierenden Schichten 16 und 18 auf dem Polstück 4 als auch auf der inneren Oberfläche der Kuppel 11 gezeigt sind, ist es möglich, nur eine solche Schicht vorzusehen.
Diese Anordnung ermöglicht es der freien Lücke 14 zwischen der Einfassung 13 und dem Polstück 4, daß sie minimiert wird, während jedes Risiko eines elektrischen Kurzschlusses zwischen der Kuppel 11 und dem Polstück ausgeschlossen wird. Die akustische Ausgabe der Kuppel 11 kann somit erhöht werden, und es gibt vorteilhafte Wirkungen zum Verbessern der Produktionssteuerung und der Leichtigkeit des Zusammenbaues. Zum Beispiel ist keine Spannvorrichtung zum Zusammenbau der Kuppel 11 mit dem Wandler notwendig.
Fig. 3 zeigt das Mittelpolstück 4 und die Kuppel 11 im einzelnen. Die Aufhängung 12 weist einen Ring aus einem federnden Material mit einem quadratischen oder recheckigen Querschnitt auf. Die Aufhängung 12 haftet an einer Endfläche des Polstückes 4 an, und die Kuppel 11 haftet an der Aufhängung 12 entlang deren kreisförmigen äußeren Kante an. Es gibt somit effektiv einen Linienkontakt 20 zwischen der Kuppel und der Aufhängung. Somit bewegt sich relativ wenig der Aufhängung zusammen mit der Kuppel, und die effektive Masse der Kuppel wird nicht wesentlich durch den Kontakt mit der Aufhängung erhöht.
Obwohl eine konzentrische Zweiwegantriebseinheit beschrieben worden ist, sieht eine andere Ausführungsform eine einzelne Antriebseinheit für hohe Frequenzen (eine "Hochtöner") vor. Bei dieser Ausführungsform ist die Spule fest und treibt keine strahlende Oberfläche, sondern sie erregt nur die Kuppel kurzgeschlossener Schleife, die die einzige strahlende Oberfläche vorsieht.

Claims

1. Elektroakustischer Wandler mit:

einem Magnetkreis mit einem Polstück (4) innerhalb eines magnetischen Spaltes;

einer Spule (5) zum Aufnehmen elektrischer Leistung zum Treiben des Wandlers, wobei die Spule mindestens teilweise in dem magnetischen Spalt angeordnet ist; und einem akustischen Hochfrequenzkuppelstrahlungselement, das aus einem elektrisch leitenden Material gemacht ist und ein Diaphagma, das auf einer Fläche des Polstückes (4), die dem Diaphagma zugewandt ist, durch eine Aufhängung (12) angebracht ist, und einer Einfassung (13), die eine kurzgeschlossene Schleife bildet, die sich in den magnetischen Spalt zwischen der Spule (5) und dem Polstück (4) erstreckt und von der Spule (5) und dem Polstück (4) durch ein Fluid getrennt ist, aufweist, wobei das Kuppelstrahlungselement (11) mechanisch unabhängig von der Spule (5) ist, die kurzgeschlossene Schleife induktiv mit der Spule (5) gekoppelt ist,

gekennzeichnet durch mindestens eine nichtnachgiebige elektrisch isolierende Schicht (16, 18), die zwischen dem akustischen Kuppelstrahlungselement (11) und dem Polstück (4) angeordnet ist, und weiter dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine isolierende Schicht (16, 18) eine isolierende Schicht (18) aufweist, die auf der inneren Oberfläche des akustischen Kuppelstrahlungselementes (11) vorgesehen ist.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine isolierende Schicht (16, 18) eine weitere isolierende Schicht (16) aufweist, die auf dem Polstück (4) vorgesehen ist.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (5) mechnisch mit einem weiteren akustischen Strahlungselement (9) verbunden ist.

4. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (5) fest ist.

5. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede elektrisch isolierende Schicht (16, 18) eine Oberflächenbeschichtung aus einem elektrisch isolierenden Material ist.

6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede elektrisch isolierende Schicht (16, 18) durch eine Metalloberflächenbearbeitung vorgesehen ist.

7. Lautsprecher, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.