DE959924C - Elektroakustischer Wandler, insbesondere Hoerkapsel in Fernsprechanlagen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. MÄRZ 1957

I 4800 VIIIa121 a*

In Fernsprechanlagen, werden zur Rückwandlung der Sprachfrequenzen in Schallwellen elektroakustische Wandler verwendet. Im allgemeinen kommen hier insbesondere Hörkapseln zur Anwendung, bei denen die eingespannte ferromagnetische Membran ein Teil des magnetischen Kreises ist. Damit eine solche Membran ihre Schwingungen der benachbarten Luft in wirksamer Weise mitteilen kann, muß sie äußerst leicht und dünn sein. Diese dünne Membran ist durch den magnetischen Gleichfluß praktisch gesättigt, und ihre Resonanzfrequenz wirkt störend auf den zu übertragenden Frequenzbereich. Infolge dieser Nachteile sind Lautstärke und Frequenzgang stark begrenzt.

Es sind daher elektroakustische Wandler bekanntgeworden, bei denen die Membran von dem eigentlichen Antriebssystem getrennt ist. Dieses System enthält einen länglichen Anker, der mittels seitlich angeordneter Torsionsarme über den Polschuhen angeordnet ist und an einem seiner äußersten Enden einen Verbindungsstift zur Membran besitzt. Zwischen beiden Polschuhen, auf denen die beiden Erregerspulen aufgesteckt sind, ist der Dauermagnet angeordnet. Das Antriebssystem ist somit E-förmig ausgebildet, dessen offene Seiten durch den Anker abgedeckt sind. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist der aus einer rechteckigen Platte bestehende Anker mit seitlichen zur

Längsachse parallel verlaufenden Einschnitten versehen, durch welche die beiden Torsionsarme gebildet werden. Die besonderen Einspannstellen dieser Arme müssen jedoch in ihren Abmessungen genau eingehalten werden, damit die vorbestimmten Arbeitsluftspalte zwischen Anker und Polschuh garantiert sind. Dieser besondere Sorgfalt erfordernde Arbeitsprozeß bedingt aber einen Zeitverlust, durch den insbesondere bei Massenfertigung

ίο derartiger elektroakustischer Wandler die Herstellungskosten wesentlich erhöht werden. Außerdem besteht die Gefahr, daß insbesondere bei der Montage des Wandlers ein Verbiegen der Torsionsarme des Ankers durch äußere mechanische Einflüsse eintritt, durch die der Arbeitsluftspalt verändert wird. Außerdem besitzen diese Wandler auch in magnetischer Hinsicht Nachteile, Bei der bekannten Ausbildung des Antriebssystems besteht die Aufgabe, den Anker leicht schwingfähig zu gestalten, d. h. die Torsionsarme sind dünn zu halten. Diese Aufgabe steht jedoch im Gegensatz zu der Erfindung, innerhalb des Ankers Sättigungserscheinungen durch den Gleichnuß zu vermeiden. Hierzu ist aber ein Anker mit großem Querschnitt erforderlich. Diesen Querschnitt durch Verbreiterung des Ankers zu erreichen, wirkt sich auf den Wirkungsgrad des Wandlers nachteilig aus. Bei Verwendung eines Ankers mit gleicher Stärke, wie es bei den bekannten Wandlern der Fall ist, wird somit eine leichte Schwingfähigkeit stets hohe Verzerrungen des Übertragungsmaßes durch Sättigungserscheinungen bewirken, oder es wird umgekehrt bei geringen Verzerrungen die Schwingfähigkeit des Ankers herabgesetzt, je nachdem, ob mehr Wert auf die Schwingfähigkeit oder auf geringe Verzerrungen gelegt worden ist.

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler der letztgenannten Art und bezweckt, dessen Nachteile zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, daß an der den Polschuhen zugekehrten Seite des Ankers in Richtung seiner Torsionsachse ein Stützglied, beispielsweise eine Drahtstütze, angeordnet ist, durch das der Anker auf dem Dauermagneten aufliegt, so daß sein Abstand von den Polschuhen genau definiert ist. Um die Sättigungserscheinungen zu vermeiden, wird gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, den Anker zur Verstärkung im Bereich des ihn durchfließenden Gleichflusses aus zwei aufeinander gehefteten Teilen aus magnetischem Material zu bilden.

Im folgenden wird die Erfindung an zwei prinzipiellen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Das erste Ausführungsbeispiel wird in den Fig. 1 bis 8 beschrieben: Es bedeutet

Fig. ι eine perspektivische Darstellung der Einzelteile der Kapsel;

Fig. 2 ist eine perspektivische Detailzeichnung des Magneten;

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Anordnung von Magnetkern und Polschuhen;

Fig. 4, 5, 6 zeigen die Herstellungsformen der Tragarme des Ankers; nur ein Arm ist perspektivisch dargestellt;

Fig. 7 ist ein Schnitt durch die Frontplatte der Kapsel und durch die Hörmuschel; gezeigt wird auch der Schallweg durch die Öffnungen;

Fig. 8 ist ein anderer Teilschnitt durch die in Fig. 7 gezeigte Anordnung; der Schnitt ist in Richtung A-A von Fig. 7 gelegt.

Das zweite Ausführungsbeispiel wird an Hand der Fig. 9 bis 19 beschrieben.

Fig. 9 ist eine Draufsicht eines elektroakustischen Übertragers der vorliegenden Erfindung; der Kapseldeckel ist entfernt;

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht des Grundrahmens des in Fig. 9 gezeigten Wandlers; Fig. 11 ist eine Seitenansicht von Fig. 9 entlang der Linie y-y in Richtung des Pfeiles mit den Ständern; bestimmte Teile des Rahmens sind weggelassen;

Fig. 12 ist eine weitere Seitenansicht in etwas verkleinertem Maßstab entlang der Linie x-x der Fig. 9 in Richtung des Pfeiles; bestimmte Teile des Rahmens sind weggelassen;

Fig. 13 ist eine Seitenansicht eines der Ständer mit den Spulenklemmen;

Fig. 14 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Ankerform;

Fig. 15 zeigt eine Draufsicht des Abschlußdeckels des Wandlers;

Fig. 16,17 und 18 zeigen Einzelheiten der Isolierstücke für die Spulenklemmen;

Fig. 19 ist eine Teilansicht im Schnitt eines als Hörer benutzten Übertragers.

Die Hörkapsel entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel enthält einen Rahmen 1, der gegossen oder geformt werden kann. Dieser Grundrahmen besteht aus einem Ring 2 mit den beiden Platten 3 und 4, die die Form von Kreissegmenten haben und einen kleineren Durchmesser als der Außendurchmesser des Ringes 2 besitzen und die von dem äußeren Rand des Ringes 2 abgesetzt sind. Die Segmentplatten3 und 4 werden durch eine BrückeS verbunden, in deren Mitte sich eine Verstärkung befindet. Diese Verstärkung 6 enthält einen Einschnitt, durch den der Kapseldeckel 7 später beim Zusammenbau lokalisiert wird. Auf den Segmentplatten 3 und 4 befinden sich zwei leichte Erhöhungen 8 und 9, die abgeflacht sind und zur Montage der einzelnen Teile der elektromagnetischen Einheit dienen. Auf diese Erhöhungen 8 und 9 wird das Ankerstück 10 gesetzt, das aus dem eigentlichen Anker 11 von annähernd rechteckiger Gestalt besteht und den dünnen, elastischen Tragarmen 12 und 13. Über den Halterungen 14 und 15 sitzen die Zwischenstücke 16 und 17 und auf diesen ruht der statisch magnetische Teil 18. Das Ganze wird durch die Schrauben 19 und 20 zusammengehalten, welche in die an der Unterseite der Segmentplatten3 und 4 befindlichen Nuten eingeschraubt werden (die iao Nuten sind nicht sichtbar). Dadurch werden die Einzelteile in axialer Richtung gehalten und eine Drehung verhindert.

Die Magnetplatte 18 ist aus magnetischem Material hergestellt, und die Polschuhe 21 und 22 werden im rechten Winkel nach unten abgebogen; diese

sind in der Figur nur gestrichelt angedeutet. Die Induktionsspulen 23 und 24 (nur die erste ist teilweise dargestellt) passen über die Polschuhe 21 und 22. In der Mitte der Magnetplatte zwischen den Polschuhen 21 und 22 befindet sich der permanente Magnet 25.

Der Anker 11 wird von dem genannten Magneten 25 angezogen. Die Tragarme 12 und 13 führen eine elastische Drehbewegung aus, die durch dieElektromagneten hervorgerufen wird.

Um einen stets gleichen Abstand zwischen 11 und 25 zu erhalten, wird ein dünner Draht 26 entlang der Bewegungsachse des Ankers gelegt und auf diesen angeschweißt. Dieser Draht kommt auf die Oberseite des genannten Magneten zu liegen und stellt eine Rolle dar, über die der Anker schaukelt. An dem einen Ende des Ankers 11 ist eine doppelte Aussparung 27, in der ein Verbindungsstift 28 befestigt ist, der die Membran 29 mit dem Anker verbindet.

Die Membran 29 ist ähnlich einem Kegel mit runden Seiten gestaltet, die konvex zur Achse liegen. Diese laufen in einem äußeren, flachen Flansch aus. Die Membran besteht aus Leichtmetall, z. B.

einer Aluminiumlegierung, oder Kunststoffolie.

Die Membran liegt an der Unterseite des Ringes 2, der eine ringförmige Nut enthält, um einen Dichtungsring 30 aus Filz oder anderem dämpfendem Material, z.B. Gummischwamm, aufzunehmen, so daß die Oberfläche des Dichtungsringes und der äußere untere Rand des Ringes 2 einen elastischen Sitz für die Membran 29 bilden.

Die Membran 29 wird mit dem Verbindungsstift 28 durch ein axial gelegenes Bolzenstück 31 befestigt. Verbindungsstift 28 wird an seinem Ende rechtwinklig zu einem Ring abgebogen, so· daß in Verbindung mit dem Bolzenstück 31 die Seiten zusammengehalten werden. Verbindungsstift 28 wird aus Draht hergestellt und ist so lang, daß die Elastizität in der normalen Richtung der Achse berücksichtigt wird. Hierdurch wird ein Nachteil vermieden, der bei anderen Übertragertypen allgemein anzutreffen ist und der durch die Tatsache entsteht, daß der Anker nicht in axialer Richtung der Membran bewegt wird, sondern nur der Drehpunkt in der Achse liegt. Dieser Nachteil wird wesentlich vermindert dadurch, daß der Verbindungsstift genügend federnd gemacht wird, um die transverse Komponente der Ankerbewegung zu absorbieren, damit diese nicht auf die Membran in merklichem Umfange übertragen wird.

Die Membran wird beim Zusammenbau der Kapsel gespannt und festgehalten durch das Abschlußstück 32, das über den Ring 2 eingeführt wird.

Abschlußstück 32 hat einen ringförmigen Teil 33 von größerer Stärke als der innere Teil 34. Dieser ringförmige Teil 33 liegt an dem äußeren Rand der Membran, Der dünnere innere Teil, etwas vertieft angeordnet, schließt den Trichter der Membran nach außen hin ab und läßt durch eine Öffnung in der Mitte die Schallwellen austreten, wie später beschrieben wird.

Der Rand von 32 hat eine nach innen gerichtete Verstärkung, welche die Nut 35, die sich im Rand der Membran befindet, und eine im Rand des Ringes 2 liegende Führungsnut 36 aufnimmt. Hierdurch wird eine eindeutige Lage der Membran gesichert, was sehr wichtig ist infolge der Tatsache, daß der Verbindungsstift 28 exzentrisch zur Membran angeordnet ist und sonst nicht in der Aussparung 27 des Ankers befestigt werden könnte. Vertiefungen oder halbrunde Kerben werden aus dem äußeren Rand des Ringes 2 an mehreren Stellen herausgeschnitten und das Abschlußstück 32 in diese Vertiefungen oder Kerben eingepreßt, um es während des Zusammenbaues der Kapsel eindeutig zu halten.

Auf die Segmentplatten 3 und 4 sind Ansätze 37 und 38 von beispielsweise sechseckigem Querschnitt angeordnet. Entsprechende Kappen (nur eine, 39, wird gezeigt) aus Isoliermaterial werden über die Ansätze 37 und 38 gesetzt und über diese Kappen wiederum metallische Hülsen (nur eine, 40, wird gezeigt). Diese Hülsen 40 besitzen einen unteren Teil, der sechseckig angefertigt wird, wenn die Erhöhungen 37 und 38 ebenfalls so ausgebildet sind. Diese Hülsen werden fest über die Kappen 39 gelegt. Der obere Teil der Hülsen 40 ist dünn und von zylindrischer Form mit einem gewölbten Ende. Diese zylindrischen Teile liegen in den Führungsscheiben (nur eine, 41, ist gezeigt) aus elastischem Isoliermaterial, z. B. Gummi, die in die Öffnungen 42 und 43 des Kapseldeckels 7 passen. Diese wiederum liegt auf dem Flansch der Führungsscheibe 41 und hält dadurch die Einzelteile 39, 40, 41 zusammen. Die gewölbten Enden der Hülsen40 ragen über der Oberseite von 7 hinaus und werden mit dem Kontaktsatz des Handapparates, in welchen die Hörkapsel eingebaut wird, verbunden.

Die Drahtenden der Spulen werden mit dem unteren Teil der Hülsen 40 verbunden.

Der Grundrahmen 1 wird mit der elektromagnetischen Einheit durch die Schrauben 19 und 20 fest verbunden, und die Membran, Dämpfungsring 30 und das Abschlußstück 32 werden an diese durch den Rand der Frontdecke 32 befestigt. Das Ganze wird sodann in den Kapseldeckel 7 eingefügt, teils durch die Vertiefung in 6, teils durch die an die Innenseite von 7 gedrückte Führungsscheiben 41 lokalisiert.

Der Kapseldeckel 7 ist erweitert und besteht aus einem Vorsprung oder Flansch 45, welcher auf dem Ring 2 aufliegt, und einen abschließenden Rand 46, der den Rand von 32 überspannt, um das Ganze fest zusammenzuhalten. Verbindungsstift 28 wird vorher mit der zweifachen Aussparung 27 fest verbunden.

Dies ist grundsätzlich nur eine Art zur Befestigung des Ganzen in dem Kapseldeckel 7. Zum Beispiel kann auch der Rand40 von 7 weggelassen und das Abschlußstück 32 erweitert werden und sich über den Flansch 45 des Kapseldeckels 7 spannen. Wird der Rand 46 fortgelassen, so kann ein Spannring über 45 und den tieferliegenden Rand von 32 gelegt werden.

Fig. 2 zeigt die statisch magnetische Verbindung eines Polschuhes mit der Spule im Detail. Ein Teil der Magnetplatte i8 ist dargestellt mit dem rechtwinklig nach unten, abgebogenen Polschuh 22. Die Magnetplatte i8 besitzt neben dem Polschuh die Kerben 47 und 48.

Die Induktionsspule 24 enthält einen Schlitz 49,

der über den Polschuh 22 paßt, und besitzt zwei Zapfen 50 und 51. Diese Zapfen kommen bei der Zusammensetzung der Spule mit dem Polschuh 22 in die Schlitze 47 und 48 zu liegen und ragen etwas über die Magnetplatte 18 hinaus. Sie werden dann mit der Magnetplatte 18 vernietet. Hierdurch wird eine sichere Befestigung der Spule mit dem PoI-schuh gewährleistet.

Fig. 3 zeigt die Magnetplatte 18 mit den Polschuhen und dem permanenten Magneten in der Ansicht von unten. Die Anordnung des permanenten Magneten und der Polschuhe wird dadurch deutlicher. Die Magnetplatte hat Ausdehnungen 52 und 53 und besitzt an seinen Enden die Durchführungen 54 und 55 für die in Fig. 1 dargestellten Schrauben 19 und 20. Die Polarität des permanenten Magneten 25 wird in der Fig. 3 mit den Buchstäben »N« und »S« bezeichnet und entsprechend angeordnet. Die Magnetplatte besteht aus magnetischem Weichmaterial, am besten geeignet ist eine 45%>ige Nickel-Eisen-Legierung mit Warmbehandlung. Die beiden Pole 21 und 22 haben gleiche Polarität, aber entgegengesetzt der Polarität der freien Oberfläche des Magneten 25. Der permanente Magnet25 wird am besten wie folgt an der Magnetplatte befestigt. Die Oberflächen, die miteinander befestigt werden sollen, werden mit einem schmelzbaren Metall bei einer niedrigen Temperatur überzogen, unter Druck aufeinandergelegt und auf die Schmelztemperatur des Metalls erhitzt, indem entweder ein Strom zwischen Magnet und Platte fließt oder mit Hilfe einer heißen Platte oder Eisen. Wird eine heiße Platte oder Eisen verwendet, so sind diese auf der Seite der Magnetplatte, die dem permanenten Magneten 25 entgegengesetzt liegt, anzulegen, damit nur eine minimale Erwärmung auf den Magneten wirkt.

Bei dem Zusammensetzen des Ankers mit dem statisch magnetischen System wird der Abstand zwischen Anker und permanentem Magneten 25 (die Größe des Abstandes wird bestimmt durch den Draht 26) mit einem Fett, bekannt als »Silicone«- Fett, ausgefüllt, welches wegen seiner Stabilität über einen großen Temperaturbereich und eine lange Zeitdauer gewählt wurde. Dieses Fett unterstützt die Dämpfung der mechanischen Resonanz des Vibrationssystems.

Das Ankerstück 10 wird hergestellt aus magnetischem Weichmaterial; 40% Nickel-Eisen ist zu bevorzugen.

Fig. 4, 5 und 6 zeigen eine gebräuchliche Methode, die gewünschte Form der elastischen Arme 12 und 13 herzustellen.

Die Bedingung der optimalen Steifheit wird durch eine Stärke in Abhängigkeit von der Stärke des eigentlichen Ankers 11 erhalten. Die Breite der elastischen Arme soll größer sein als die Stärke des Ankers. Die Forderung einer minimalen Breite, etwa dem ^Machen der Ankerstärke, kann in der Praxis nicht in einem einzelnen Stanzprozeß erreicht werden.

In einem ersten Arbeitsgang hierfür wird das Ankerstück aus einem Blech von der Stärke, die für den eigentlichen Anker maßgebend ist, ausgestanzt. Dabei haben die elastischen Arme eine bestimmte Breite, wie 56 in Fig. 4 zeigt. Die Arme werden sodann in Gesenken in ihrer Stärke reduziert, wie 57 in Fig. 5 zeigt. Die elastischen Arme können, wenn erforderlich, zu einer Breite vom iVzfachen ihrer Dicke reduziert werden. Sollen sie die für die optimale elastische Steifheit berechnete Breite erhalten, so beträgt diese etwas mehr als die 1¹MaCtLe reduzierte Stärke. Einer der so erhaltenen Arme 12 wird in Fig. 6 gezeigt.

Ein Vorteil dieses Wandlertyps ist, daß die Membran nicht einen Teil des Magnetkreises bildet. Darüber hinaus hat eine solche Membran die Möglichkeit, sich in einer mechanischen Resonanz zu erregen, die oberhalb der Frequenzen liegt, auf die der Übertrager ansprechen soll. Eine Membran, die einen Teil des magnetischen Systems bildet, muß eine minimale Abmessung besitzen, um die magnetischen Eigenschaften zu erfüllen, und dieses wird nur bei einer relativ kleinen mechanischen Resonanz erreicht, wie eingangs schon erwähnt.

Die Resonanz der beschriebenen Anordnung beträgt etwa 1900 Hz, und das System ist bis zu dieser Frequenz von stabiler Steifheit und relativ linear in ihrer Reaktion. Die Resonanz wird gedämpft teils durch die Verwendung des Siliconefettes zwischen dem Anker und dem permanenten Magneten und teils durch den Dämpfungsring 30, welcher größtenteils zur Resonanzdämpfung eingefügt wird, die sonst eine restliche radiale Schwingung zur Membran infolge der seitlichen Komponente der Ankerbewegung überträgt, da die seitliche Federung des Verbindungsstiftes diese radiale Schwingung nicht vollkommen eliminiert.

Oberhalb der Resonanz von etwa 1900 Hz besteht die Möglichkeit, daß der Wandler nicht mehr anspricht. Dies wird durch die Proportionierung des Resonanzhohlraumes verhindert, der gebildet wird durch den Luftspalt zwischen der Membran und dem Abschlußstück 32 in Verbindung mit der Schallöffnung in der Mitte von 32. Dieser Resonanzhohlraum muß eine Resonanzfrequenz besitzen, die oberhalb des Frequenzbandes liegt, in dem der Wandler ansprechen soll und bis zu einer Frequenz von etwa 3500 Hz reicht, die z. B. für die beschriebene Anordnung gewählt wurde. Die aus dem Kapsel deckel hervorragende Schallöffnung stellt einen definierten Hohlraum dar, der als Filter wirkt und zur Verbesserung des Frequenzganges oberhalb des Frequenzbereiches dient.

Die Schallöffnung in der Mitte des Abschlußstückes 32 wird im Schnitt in den Fig. 7 und 8 gezeigt.

Ein runder hutförmiger Ansatz 58 ragt aus dem Abschlußstück in entgegengesetzter Richtung zur

Membran heraus. In der Seite dieses hutförmigen Teiles befinden sich drei Schlitze, wie 59 in Fig. 7 und 8 zeigt, die noch in den scheibenähnlichen Teil des Deckels 32 übergehen, so daß der Deckel gegössen oder geformt werden kann, ohne daß Schwierigkeiten auftreten.

Die Frontkappe 60 der Hörmuschel hat eine Öffnung, die einen relativ weiten Zwischenraum an den Seiten des hutförmigen Ansatzes 58 läßt. Diese Öffnung besitzt eine Rundung 61, so daß ihr Innendurchmesser etwas kleiner ist als der äußere Durchmesser von 58.

Der gesamte Schall nimmt den durch den Pfeil 62 bezeichneten Weg. Weite und schmale Schall-Öffnungen neigen dazu, die Resonanzfrequenz des eingeschlossenen Luftraumes hervorzurufen. In diesem Fall hilft der Ausgleich der Größe des Luftraumes durch Veränderung der runden Membranseiten.

Ein Vorteil der geschlitzten Schallöffnung ergibt sich daraus, daß es unmöglich ist, durch sie, z. B. mit einem geraden Stift, hindurchzufahren und dadurch eine Beschädigung der Membran hervorzurufen. Dies ist meistens die Ursache einer Stö^a5 rung bei den Wandlern verschiedener Typen.

Die Rille 44 in der Seitenwand des Kapseldeckels 7 stellt eine Führung des Deckels dar. Hierfür ist ebenfalls eine nach innen gerichtete Rille in der Verstärkung 6 vorhanden. Durch diese Rille wird der Deckel auf dem Gehäuse lokalisiert. Die Rille 44 kann auch fortgelassen werden und andere Hilfsmittel zur Lokalisierung des Kapseldeckels verwendet werden, z. B. wurde eine grundsätzliche Methode der Befestigung des Gehäuses mit dem Kapseldeckel bereits schon erwähnt, in welcher der Abschluß 46 fortgelassen wird, der Rand 45 aber so ausgeschnitten wird, daß er den halbkreisförmigen Kerben im äußeren Rand des Ringes 2 entspricht und eine Lokalisierung durch Einpressen des Randes vom Abschlußstück 32 in die Kerben erreicht wird. Bei dieser Befestigungsart können die gezeichnete Brücke 5 und die Erhöhung 6 fortgelassen werden.

Das Abschlußstück 32 kann plastisch geformt werden. Wird es aus thermoplastischem Material angefertigt, so kann man es durch Löten sichern. Die beschriebene Anordnung wurde hauptsächlich für die Verwendung als Telefonhörer gezeichnet. Aber die gleiche Anordnung kann ebenso für einen anderen Wandler verwendet werden, z. B. als Sprechkapsel. In diesem Fall betätigt die Membran den Anker 10, um eine Flußänderung im magnetischen System zu erreichen, und dadurch wird in den Schwachstromspulen 34 und 24 eine Tonfrequenz erzeugt. Bei der Verwendung als Hör- 0 kapsel erzeugt die auf die Spulen 23 und 24 gegebene Tonfrequenz eine Flußänderung in dem statisch magnetischen Teil, die eine Schwingung des Ankers hervorruft, und dieser überträgt die Schwingungen auf die Membran über den Verbindungsstift 28. Um die Hörkapsel auch als Sprechkapsel verwenden zu können, müssen bestimmte Abänderungen in den Proportionen der akustischen | Elemente gemacht werden (Schallöffnung und Luftspalt in der Membran z. B.) und den mechanischen Abmessungen des Schwingungssystems. Werden diese Änderungen gemacht, so geht man stets von dem Prinzip dieser Erfindung aus.

Der in den Fig. 9 bis 19 dargestellte Wandler, entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel, enthält einen ringförmigen Doppelrahmen (Fig. 10), bestehend aus zwei ringförmigen Teilen i' und 2' mit verschiedenem Durchmesser. Die Kapsel ist abgeschlossen mit einem Deckel 3' (Fig. 15) und besitzt einen umgebogenen zylindrischen Rand $'_A, welcher über den Grundrahmen 1' gespannt ist (4' in Fig. 11). Ein Ständerpaars' (Fig. 10) ist auf dem Teil 2' des Grundrahmens für die Aufnahme des Ankerstückes 6' ausgebildet. Diese Ständer besitzen ferner Ansätze zur Aufnahme der Spulenklemmen 7' in der Halterung 8'.

Ein Ring 9' aus vorzugsweise Polyvinylchlorid oder ähnlichem wird zwischen den überspannenden Rahmen 4' des Deckels 3' und den Grundrahmen 1' gelegt.

Ein permanenter Magnet 10' (Fig. 12) wird am Joch 11' befestigt, dessen Arme 12' die Spulen 13' tragen. Das Joch 11' ist mit dem Grundrahmen durch Schrauben fest verbunden, welche von unten durch die Öffnungen 14' des Grundrahmens (Fig. 10) in das Joch 11' geschraubt werden. Die Spulen 13' werden normalerweise in Reihe geschaltet.

Das Ankerstück 6' (Fig. 14) besteht aus den beiden Teilen 15' und 16' aus magnetischem Eisen mit hoher Permeabilität, z. B. 45 %> Nickel-Eisen, die mittels einer Schmelzschicht zusammengehalten werden und den eigentlichen Anker bilden. Der Teil 15' wird mit zwei elastischen Armen 17' versehen, die an ihren Enden die Halterungen 18' besitzen, um das Ankerstück mit den Schrauben 20' an den Ständern 5' zu befestigen.

Mit der Verstärkung der Anker durch Teil 16' wird erreicht, daß ein zusätzlicher Flußpfad zu dem Fluß durch Ankerteil 15' und den Polschuhen entsteht, so daß eine magnetische Sättigung des Ankers und damit eine Verminderung der ■ Leistungsfähigkeit vermieden wird. Die Forderung der Ankersteifheit macht es schwierig, den Anker aus einem Stück gleicher Materialstärke herzustellen, aber die Zusammensetzung des Ankers aus zwei gleichen Teilen 15', die prinzipiell durch die Schrauben 20' ohne Schmelzschicht zusammengehalten werden, ist nicht ausführbar, da gerade eine dünne Beschaffenheit der Arme 17' notwendig ist, um die elastischen Forderungen zu erfüllen. Die Ankerarme 17' müssen so dimensioniert werden, daß die erforderliche elastische Steifheit erreicht werden kann, wird aber in vernünftigen Grenzen gehalten, um einen einfachen Herstellungsprozeß einschließlich der Glättung zu ermöglichen. Eine solche Steifheit könnte nicht verhindern, daß der Anker sowohl an den permanenten Magneten als auch an die Polschuhe gezogen wird. Hierdurch kann der Anker nicht die geforderte normale Funktion der elastischen Schwingung um die Arme 17' ausführen. Um dies zu erreichen, wird eine Draht-

stütze 2ΐ' (Fig. 9> υ und 12) um den Anker durch die Öffnungen 22' im Teil 15' und den beiden Schlitzen 23' in den Seiten des Teiles 16' geführt (wenn gleiche Ankerteile für 15' und 16' gebraucht werden, dann werden die Schlitze 23' wie die Öffnungen22' ausgebildet). Dieser Draht wird durch Verdrillen der Enden oberhalb des Teiles 16' in seiner Lage gehalten. Der Draht 21' ist aus hartem Stahl hergestellt und stützt den Anker 6' an dem Magneten 10'. Die Verwendung des Drahtes 21' ergibt einen sehr schmalen und konstanten Zwischenraum, dessen Größe von dem Durchmesser des Drahtes abhängt. Dadurch dreht sich der Anker in Richtung der Arme und wird ohne übermäßige Reibung an dem permanenten Magneten festgehalten. Da der Anker elastische Schwingungen ausführt, wird die Drahtstütze entlang eines kurzen Weges über den permanenten Magneten abgerollt. Der zwischen dem Magneten und der Drahtstütze auftretende Reibungswiderstand wird durch die notwendige Dämpfung zum Ausgleich des Frequenzbandes bestimmt.

Die Verwendung eines Drahtes, so wie 21', ist nur eine Art der Abstützung, den Anker von dem permanenten Magneten zu distanzieren. Andere Möglichkeiten, den Anker von dem Magneten (oder am zentralen Polschuh) entlang einer Linie abzustützen, können verwendet werden, z. B. ein Keil oder eine Reihe von Kugeln, die entlang der Berührungslinie in Abständen angeordnet sind und entweder mit dem Anker oder dem Magneten fest verbunden sind. Die Ständer 5' des Grundrahmens, die die festen Halterungen 18' enthalten, können niedriger sein als die Oberfläche des permanenten Magneten 10', wonach das Ankerstück bei der Befestigung an die Drahtstütze 21' und an den Magneten io' angezogen wird. Dies verhindert eine nachteilige Beeinflussung des Frequenzganges, die entstehen würde, wenn der Anker eine zu übertragende Schwingung aufnehmen würde, ohne mit der Drahtstütze den Magneten zu berühren. Der Teil 15' des Ankerstückes 6' wird mit einer Zunge 24' versehen, die an ihrem Ende eine Nut 25' besitzt, in die ein Verbindungsstift 26' (Fig. 11) gelötet wird. Am unteren Ende des Verbindungsstiftes ist ein Kegel 27' aus Leichtmetall befestigt, der auf einer Membran 28' aus biegsamem Material, z. B. Polythen, ruht. Hinter dieser und den Kegel gegen die Membran haltend, liegt eine Ringscheibe 29' aus Leichtmetall, z. B. Polystyren. Kegel und Membran werden gleichzeitig bewegt. Die Membran 28' wird von einer Messingscheibe 30' abgestützt, die vor dem Abschluß deckel 3' liegt.
Der Klemmenteil wird beschrieben an Hand der Fig. 9 bis 13. Der Ständer 5' hat, wie vorher erwähnt, eine aus der Oberfläche ausgeschnittene Halterung 8', um den Klemmenteil 7' aufzunehmen. Unnötiges Material an der Unterseite des Ständers kann entfernt werden, bezeichnet als 31'. Der Isolierteil (Fig. 16, 17 und 18) besteht aus drei Isolierstücken, z. B. Paxalin, und besitzt übereinanderpassende Löcher 32'. Durch diese Löcher werden die Schrauben zugeführt, die die aufeinandergelegten Isolierstücke mittels der Gewindebohrungen 33' an den Ständern 5' festhalten. Das oberste Stück 35' (Fig. 16) hat eine einzelne rechteckige Öffnung 34', um die lose Klemme 39' aufzunehmen. Das zweite Stück 36' (Fig. 17) besitzt einen rechteckigen Ausschnitt 37' zur Aufnähme des langen Teiles der Klemme, während das dritte Stück 38' (Fig. 18) dazu dient, die Klemme von dem Grundrahmen, an welchem sie befestigt wird, zu isolieren. Der ganze Klemmenteil wird in der Halterung 8' des Ständers 5' durch eine Anzahl nach innen gerichteter Zähne 40' an der Innenseite der Halterung 8' gehalten, die in das Isoliermaterial greifen. Diese Zähne bilden eine vertikale Auszackung an der inneren Seite der Halterung 8'. Der Klemmenteil wird so in die Führung gedruckt, daß die Auszackung in den Rand der drei Isolierstücke greift.

Der Wandler ist auch bei dieser Ausführung für den Gebrauch entweder als Sprechkapsel oder als Hörer geeignet. Die beste Charakteristik des Resonators ist verschieden in beiden Fällen. Die Charakteristik des Resonators kann durch Öffnungen in dem Abschluß deckel (Fig. 15) geändert werden. In dieser Figur werden die Öffnungen in solcher Anordnung gezeigt, daß eine Öffnung in der Mitte und zwei konzentrische Lochringe um diese liegen. Wird der Wandler als Sprechkapsel verwendet, so ist die Anordnung der Löcher wie in der Figur gezeigt. Für den Gebrauch als Hörer erweist sich der äußere Ring als unwirksam, wie in Fig. 19 gezeigt. Diese Figur zeigt die Verbindung des Kapseldeckels 41' mit der Hörmuschel 42. Die Lage der Öffnungen in der Frontplatte ist durch die gestrichelten Linien 43' angedeutet. Die Öffnungen 44 befinden sich in der Hörmuschel, und zwar in Verlängerung der zentralen Öffnung und des inneren Lochringes des Abschlußdeckels. Ein erhöhter ringförmiger Teil 45' befindet sich an der inneren Seite der Hörmuschel und blockiert den äußeren Lochring. Eine ringförmige Scheibe 46' aus weichem Material, z. B. Polyvinylchlorid, wird zwischen die Hörmuschel und der Kapsel 41' gelegt. Wenn die Hörmuschel 42' auf den Handapparat 47', angedeutet durch die strichpunktierte Linie, aufgeschraubt wird, entsteht ein schmaler Zwischenraum zwischen dem erhöhten Teil 45' und dem Abschlußdeckel 3'. Nur die zentrale öffnung und der innere Ringteil sind wirksam.

Die Scheibe 46' stellt in diesem Fall nur ein Polster zwischen der Hörmuschel und der Kapsel dar. Die Polsterung 46' kann aber auch auf den erhöhten ringförmigen Teil 45' gelegt werden. Dies ergibt einen wirksameren Verschluß des äußeren Lochringes.

Die vor der Membran 28' angeordnete Lochscheibe 3' (Fig. 19) bildet mit dem Luftraum, der durch die Aussparung in der Hörmuschel 42' zwischen der Lochscheibe und den Öffnungen 44' der Hörmuschel entsteht, ein Filter, das auf eine oberhalb der Resonanzfrequenz des Schwingungs-

systems (Anker und Membran) liegende Eigenfrequenz abgestimmt ist. Dieses Filter bewirkt eine Verbesserung des Frequenzganges oberhalb des Frequenzbereiches.
5

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Elektroakustischer Wandler, dessen Anker mittels zweier Torsionsarme über den die

   ίο Magnetspulen tragenden und den Dauermagneten zwischen sich aufnehmenden Polschuhen des E-förmigen polarisierten Magnetsystems angeordnet und über einen an seinem weitesten ausschwingenden Ende befestigten Verbindungsstift mit der Membran gekoppelt ist, insbesondere Hörkapseln in Fernsprechapparaten, dadurch gekennzeichnet, daß an der den Polschuhen (21, 22 und 12') zugekehrten Seite des Ankers (11, 15') in Richtung seiner Torsionsachse ein Stützglied (26, 21'), beispielsweise eine Drahtstütze, angeordnet ist, durch das der Anker (11, 15') auf dem Dauermagneten (25, 10') aufliegt, so daß sein Abstand von den Polschuhen genau definiert ist.
2. 2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (11, 15') im Bereich des ihn durchfließenden Gleichflusses aus zwei aufeinandergehefteten Teilen (15', i6') aus magnetischem Material besteht.
3. 3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Anker (11) und permanentem Magneten (25) mit einem Dämpfungsmittel, z. B. Silicone-Fett, ausgefüllt ist.
4. 4. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem aus einer Grundplatte (i8) besteht, an deren Längsseiten je ein als Polschuh dienender Lappen rechtwinklig abgebogen ist und der permanente Magnet zwischen den beiden Polschuhen mit dem Joch, z. B. mittels einer Schmelzschicht, fest verbunden ist.
5. 5. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (29 und 27') sehr geringe Masse besitzt und z. B. aus dünnem Leichtmetall hergestellt ist.
6. 6. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch ι und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsstift (28) exzentrisch an dem Kopf der Membran (29) befestigt ist.
7. 7. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hörkapsel abschließende und vor der Membran liegende Frontdeckel (32) in seiner Mitte einen runden vorstehenden Ansatz (38) mit seitlichen Schallöffnungen (59) besitzt und dieser Ansatz einen der Resonanzfrequenz des gesamten Hohlraumes der Membran entsprechend definierten Luftraum einschließt.
8. 8. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Membran (28') eine Lochscheibe (3') angeordnet ist, die mit dem zwischen dieser und der Hörmuschel (42') befindlichen Luftraum ein Filter bildet, welches auf eine oberhalb der Resonanzfrequenz des schwingenden Systems (Anker und Membran) liegende Frequenz abgestimmt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 454 275, 562 835; britische Patentschriften Nr. 396 990, 606 012.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen