EP0055841A1 - Electrodynamic loudspeaker with diaphragm in the form of a dome - Google Patents

Electrodynamic loudspeaker with diaphragm in the form of a dome Download PDF

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EP0055841A1
EP0055841A1 EP81110626A EP81110626A EP0055841A1 EP 0055841 A1 EP0055841 A1 EP 0055841A1 EP 81110626 A EP81110626 A EP 81110626A EP 81110626 A EP81110626 A EP 81110626A EP 0055841 A1 EP0055841 A1 EP 0055841A1
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voice coil
dome
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loudspeaker
membrane
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EP81110626A
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Karl-Heinz Dipl.-Phys. Thiele
Otto Ehmann
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Elektrotechnik Ehmann GmbH
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Elektrotechnik Ehmann GmbH
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    • H04R9/02—Details
    • H04R9/04—Construction, mounting, or centering of coil
    • H04R9/041—Centering

Definitions

  • the invention relates to a loudspeaker system with a dome-shaped membrane.
  • a voice coil former is usually attached to the outer edge of the dome.
  • a voice coil is wound onto the voice coil support and projects into a concentric air gap in a magnet system of the loudspeaker system.
  • the air gap is between a pole core of a magnetic body and a part surrounding the pole core, e.g. a pole plate. Accordingly, the pole core generally has a diameter which corresponds approximately to the diameter of the calotte. The volume of the magnetic body is thus large relative to the membrane dimensions.
  • the invention has for its object to provide an electrodynamic dome speaker system in which the magnetic body can be made smaller.
  • the voice coil former is longer in its axial direction than the voice coil former of conventional dome loudspeakers.
  • the voice coil former of conventional dome loudspeakers.
  • Fig. 1 shows a calotte membrane.
  • a vibrating bead is stamped on the outer edge, which merges into a fastening ring, on which the membrane is clamped in a loudspeaker system.
  • a concentric centering shoulder 2 is stamped into the calotte between the edge and the center of the calotte, in which a voice coil former 3 is fastened, for example glued.
  • the calotte divided into a dome-shaped central part 4, a cylindrical part that forms the centering shoulder, and a spherical ring-shaped outer part 5.
  • the properties of the spherical cap membrane e.g. the dimensional stability, favorably influenced. Since this measure reduces the diameter of the voice coil, a magnet system with significantly smaller dimensions can be used, as a result of which the costs for the production of the loudspeaker system are considerably reduced.
  • the outer diameter of the dome is designated 6 and the diameter of a pole core suitable for the voice coil shown is 7.
  • a calender diameter 6 of 37 mm and a pole core diameter 7 of 25 mm were selected.
  • Fig. 2 shows a further embodiment.
  • the calotte diameter is, for example, 50 mm and the pole core diameter is 30 mm.
  • the voice coil former 8 is inserted into an annular, concentric groove in the spherical cap diaphragm 9 and fastened there.
  • the magnet system has a pole core 10 and a pole plate 11.
  • a spacer ring 12 is placed on the pole plate 11, on which the dome membrane 9 is fastened with its edge. The spacer ring 12 ensures that the membrane 9 can perform a sufficient stroke.
  • the air gap of the magnet system 10, 411 is filled with magnetic liquid 13 on both sides of the voice coil bobbin in the exemplary embodiment in FIG. 2.
  • the membranes 4 and 9 in FIGS. 1 and 2 are advantageously stamped from plastic film.
  • a multilayer composite film (so-called sandwich technique) is advantageously used.
  • the dome loudspeaker described with reference to FIGS. 1 and 2 already has such a steep drop at the upper cut-off frequency that it is sufficient to determine the upper cut-off frequency of the emitted signals without additional circuit measures.
  • This property is illustrated in FIG. 7. It suffices accordingly, the system is only to be coupled to the signal source by means of a high-pass filter 15, 16 according to Fig. 8. The components 17 and 18 from Fig. 6 are thus saved.

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Abstract

A dome loudspeaker in which, in order to reduce the size of the magnetic body (10,11) of the loudspeaker system, the diameter of the voice coil carrier (8) is selected to be smaller than the outside diameter of the dome (9). This results in an advantageous frequency response of the system when the ratio between dome diameter and pole core diameter is kept within a range of 1.4 to 1.8. By placing the voice coil carrier (8) closer to the centre of the dome (9) the voice coil carrier (8) is provided with a greater constructional length. To avoid tumbling movements of the voice coil carrier (8), the latter is advantageously centred in the air gap of the system by means of magnetic fluid (13). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lautsprechersystem mit einer kalottenförmigen Membran. Bei Kalotten-Lautsprechersystemen wird üblicherweise ein Schwingspulenträger am äußeren Rand der Kalotte befestigt. Auf den Schwingspulenträger ist eine Schwingspule aufgewickelt, die in einen konzentrischen Luftspalt eines Magnetsystems des Lautsprechersystems ragt. Der Luftspalt ist zwischen einem Polkern eines Magnetkörpers und einem den Polkern umgebenden Teil, z.B. einer Polplatte, ausgebildet. Dementsprechend hat im allgemeinen der Polkern einen Durchmesser, der dem Durchmesser der Kalotte in etwa entspricht. Das Volumen des Magnetkörpers ist somit relativ zu den Membranabmessungen groß.The invention relates to a loudspeaker system with a dome-shaped membrane. In dome speaker systems, a voice coil former is usually attached to the outer edge of the dome. A voice coil is wound onto the voice coil support and projects into a concentric air gap in a magnet system of the loudspeaker system. The air gap is between a pole core of a magnetic body and a part surrounding the pole core, e.g. a pole plate. Accordingly, the pole core generally has a diameter which corresponds approximately to the diameter of the calotte. The volume of the magnetic body is thus large relative to the membrane dimensions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrodynamisches Kalotten-Lautsprechersystem zu schaffen, bei dem der Magnetkörper kleiner ausgebildet werden kann.The invention has for its object to provide an electrodynamic dome speaker system in which the magnetic body can be made smaller.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in claim 1.

Es hat sich gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Lautsprechersystem ein besonderer Vorteil erhalten wird, wenn für das Verhältnis des Durchmessers der Kalotte zum Durchmesser des Schwingspulenträgers ein Wert zwischen 1,4 und 1,8 eingehalten wird. Dann ist nämlich ein überraschend steiler Abfall der Schalldruckkurve des Systems bei der oberen Grenzfrequenz zu beobachten.It has been shown that a particular advantage is obtained in the loudspeaker system according to the invention if a value between 1.4 and 1.8 is maintained for the ratio of the diameter of the spherical cap to the diameter of the voice coil former. Then a surprisingly steep drop in the sound pressure curve of the system can be observed at the upper cutoff frequency.

Bei dem erfindungsgemäßen Lautsprechersystem ergibt sich, daß der Schwingspulenträger in seiner Axialrichtung länger ist als die Schwingspulenträger von herkömmlichen Kalotten-Lautsprechern. Damit bei dem Schwingspulenträger keine Taumeleffekte auftreten, wird dieser mit Vorteil in dem Luftspalt des Lautsprechersystems mittels magnetischer Flüssigkeit axial geführt.In the loudspeaker system according to the invention it follows that the voice coil former is longer in its axial direction than the voice coil former of conventional dome loudspeakers. Thus occur in the S c hwingspulenträger no wobble effects, it is advantageously conducted in the air gap of the loudspeaker system by means of magnetic fluid axially.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 eine Kalottenmembran mit daran befestigtem Schwingspulenträger,
  • Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lautsprechersystems mit einem Teil des Magnetkörpgers,
  • Fig. 3 Schalldruckkurven für einen erfindungsgemäßen Lautsprecher im Vergleich zu einem herkömmlichen Kalottenlautsprecher,
  • Fig. 4 und Fig. 5 Maßnahmen zur Ankopplung eines herkömmlichen Kalottenlautsprechers und
  • Fig. 6 und 7 Vereinfachungen in der Ankopplung, die bei der Erfindung erreicht werden können.
The invention is explained below using exemplary embodiments. Show it:
  • 1 shows a spherical cap membrane with a voice coil former attached to it,
  • 2 shows another embodiment of the loudspeaker system according to the invention with part of the magnetic body,
  • 3 sound pressure curves for a loudspeaker according to the invention in comparison to a conventional dome loudspeaker,
  • Fig. 4 and Fig. 5 measures for coupling a conventional dome speaker and
  • 6 and 7 simplifications in the coupling that can be achieved with the invention.

Fig. 1 zeigt eine Kalottenmembran. Am äußeren Rand ist eine Schwingsicke angeprägt, die in einen Befestigungsring übergeht, an dem die Membran in einem Lautsprechersystem eingespannt ist. In die Kalotte ist zwischen dem Rand und dem Zentrum der Kalotte ein konzentrischer Zentrierabsatz 2 eingeprägt, in dem ein Schwingspulenträger 3 befestigt, z.B. eingeklebt ist. Durch den Zentrierabsatz 2 wird die Kalotte in einen kalottenförmigen Mittelteil 4, einen zylindrischen Teil, der den Zentrierabsatz bildet, und einen kugelringförmigen Außenteil 5 aufgeteilt.Fig. 1 shows a calotte membrane. A vibrating bead is stamped on the outer edge, which merges into a fastening ring, on which the membrane is clamped in a loudspeaker system. A concentric centering shoulder 2 is stamped into the calotte between the edge and the center of the calotte, in which a voice coil former 3 is fastened, for example glued. Through the centering paragraph 2 the calotte divided into a dome-shaped central part 4, a cylindrical part that forms the centering shoulder, and a spherical ring-shaped outer part 5.

Durch die Verlegung des Schwingspulenträgers vom Außenrand der Kalotte (herkömmliches System) in Richtung zum Zentrum der Kalotte und durch die Ausprägung einer Zentriernut, bzw. eines Zentrierabsatzes oder dergleichen, werden die Eigenschaften der Kalottenmembran, z.B. die Formstabilität, günstig beeinflußt. Da durch diese Maßnahme der Durchmesser der Schwingspule verkleinert wird, kann ein Magnetsystem mit wesentlich kleineren Abmessungen verwendet werden, wodurch die Kosten für die Herstellung des Lautsprechersystems erheblich gesenkt werden.By moving the voice coil bobbin from the outer edge of the spherical cap (conventional system) towards the center of the spherical cap and by designing a centering groove or centering shoulder or the like, the properties of the spherical cap membrane, e.g. the dimensional stability, favorably influenced. Since this measure reduces the diameter of the voice coil, a magnet system with significantly smaller dimensions can be used, as a result of which the costs for the production of the loudspeaker system are considerably reduced.

In Fig. 1 ist der Außendurchmesser der Kalotte mit 6 bezeichnet und der Durchmesser eines für die gezeichnete Schwingspule geeigneten Polkerns mit 7. In einem realisierten Beispiel wurde ein Kalattendurchmesser 6 von 37 mm und ein Polkern-Durchmesser 7 von 25 mm gewählt.In Fig. 1, the outer diameter of the dome is designated 6 and the diameter of a pole core suitable for the voice coil shown is 7. In a realized example, a calender diameter 6 of 37 mm and a pole core diameter 7 of 25 mm were selected.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Der Kalotendurchmesser beträgt beispielsweise 50 mm und der PolkernDurchmesser 30 mm. Der Schwingspulenträger 8 ist in eine ringförmige, konzentrische Nut der Kalottenmembran 9 eingesetzt und dort befestigt. Das Magnetsystem weist einen Polkern 10 und eine Polplatte 11 auf. Auf die Polplatte 11 ist ein Abstandsring 12 aufgesetzt, auf dem die Kalottenmembran 9 mit ihrem Rand befestigt ist. Der Abstandsring 12 gewährleistet, daß die Membran 9 einen ausreichenden Hub ausführen kann.Fig. 2 shows a further embodiment. The calotte diameter is, for example, 50 mm and the pole core diameter is 30 mm. The voice coil former 8 is inserted into an annular, concentric groove in the spherical cap diaphragm 9 and fastened there. The magnet system has a pole core 10 and a pole plate 11. A spacer ring 12 is placed on the pole plate 11, on which the dome membrane 9 is fastened with its edge. The spacer ring 12 ensures that the membrane 9 can perform a sufficient stroke.

Damit der Schwingspulenträger 9 im Betrieb keine Taumelbewgungen ausführen kann, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 der Luftspalt des Magnetsystems 10,411 beidseitig des Schwingspulenträgers mit magnetischer Flüssigkeit 13 gefüllt.So that the voice coil bobbin 9 cannot perform any wobble movements during operation, the air gap of the magnet system 10, 411 is filled with magnetic liquid 13 on both sides of the voice coil bobbin in the exemplary embodiment in FIG. 2.

Die Verwendung von magnetischer Flüssigkeit im Luftspalt von Lautsprechersystemen ist an sich bekannt. Im vorliegenden Fall ergibt die Verwendung der magnetischen Flüssigkeit in Verbindung mit den übrigen beschriebenen, neuen Merkmalen eine besonders vorteilhafte Gesamtanordnung des Lautsprechersystems. Bei der beschriebenen Anordnung Kalotte/Schwingspulenträger ergibt sich ein deutlich längerer Schwingspulenträger als bei bekannten Kalottensystemen. Der Schwingspulenträger neigt infolge vergrößerter Hebelwirkung leichter zu Bewegungen in radialer Richtung am unteren Ende. Dieser mit "Taumelneigung" bezeichnete Eigenschaft wird durch die Einbringung der magnetischen Flüssigkeit entgegengetreten. Die magnetische Flüssigkeit führt den Schwingspulenträger 8 in axialer Richtung.The use of magnetic liquid in the air gap of speaker systems is known per se. In the present case, the use of the magnetic liquid in conjunction with the other new features described results in a particularly advantageous overall arrangement of the loudspeaker system. With the described dome / voice coil former arrangement, a significantly longer voice coil former results than with known dome systems. The voice coil former tends to move more radially at the lower end due to increased leverage. This property, called "tendency to wobble", is countered by the introduction of the magnetic liquid. The magnetic liquid guides the voice coil bobbin 8 in the axial direction.

Die Membranen 4 und 9 in den Fig. 1 und 2 werden mit Vorteil aus Kunststoffolie geprägt. Dabei wird vorteilhaft eine Mehrschicht-Verbundfolie (sogenannte Sandwich-Technik) verwendet.The membranes 4 and 9 in FIGS. 1 and 2 are advantageously stamped from plastic film. A multilayer composite film (so-called sandwich technique) is advantageously used.

Es hat sich gezeigt, daß bei den beschriebenen Anordnungen ein überraschender Vorteil auftritt, wenn ein gewisses Verhältnis des Kalottendurchmessers zum Durnhmesser des Schwingspulenträgers eingehalten wird: Wenn dieses Verhältnis zwischen 1,4 und 1,8 liegt, so weist die Schalldruckkurve des Systems im Bereich ihrer oberen Grenzfrequenz einen steilen Abfall von etwa 24 bis 30 dN pro Oktave auf. In Fig. 3 und Fig. 4 sind die Schalldruckkurven eines herkömmlichen Systems (Fig. 3) und eines Systems mit dem beschriebenen Aufbau einander gegenübergestellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß im durch Bezugszeichen 14 gekennzeichneten Frequenzbereich in Fig. 4 ein wesentlich steilerer Abfall an der oberen Grenzfrequenz vorliegt.It has been shown that a surprising advantage occurs in the arrangements described if a certain ratio of the calotte diameter to the diameter of the voice coil former is maintained: If this ratio is between 1.4 and 1.8, the sound pressure curve of the system points in the range of it a steep drop of about 24 to 30 dN per octave. In Fig. 3 and Fig. 4, the sound pressure curves of a conventional system (Fig. 3) and a system with the structure described are compared. It can be clearly seen that in the frequency range identified by reference numeral 14 in FIG. 4 there is a much steeper drop at the upper limit frequency.

Durch diese besondere Eigenschaft des beschriebenen Lautsprechersystems können bei der Verwendung des Systems in einer Lautsprecherbox in der Ankopplungsschaltung für dieses System Bauteile eingespart werden. In Fig. 5 ist gestrichelt der Frequenzgang eines herkömmlichen Kalottensystems skizziert. Um mit diesem Kalottensystem den mit einer durchgezogenen Linie skizzierten Frequenzgang zu erhalten, sind in der Ankopplungsschaltung, wie in Fig. 6 dargestellt, ein Hochpaß 15,16 und ein nachgeschalteter Tiefpaß 17,18 erforderlich.Due to this special property of the speaker system described, when using the system in a Speakers can be saved in the coupling circuit for this system components. The frequency response of a conventional dome system is sketched in dashed lines in FIG. 5. In order to obtain the frequency response sketched with a solid line with this dome system, a high-pass filter 15, 16 and a downstream low-pass filter 17, 18 are required in the coupling circuit, as shown in FIG. 6.

Der anhand von Fig. 1 und 2 beschriebene Kalottenlautsprecher hat bereits für"sich einen so steilen Abfall an der oberen Grenzfrequenz, daß dieser ohne zusätzliche Schaltungsmaßnahmen zur Festlegung der oberen Grenzfrequenz der abgestrahlten Signale ausreicht. Diese Eigenschaft ist in Fig. 7 verdeutlicht. Es genügt dementsprechend, das System lediglich mittels eines Hochpasses 15,16 gemäß Fig. 8 an die Signalquelle anzukoppeln. Es werden somit die Bauteile 17 und 18 aus Fig. 6 eingespart.The dome loudspeaker described with reference to FIGS. 1 and 2 already has such a steep drop at the upper cut-off frequency that it is sufficient to determine the upper cut-off frequency of the emitted signals without additional circuit measures. This property is illustrated in FIG. 7. It suffices accordingly, the system is only to be coupled to the signal source by means of a high-pass filter 15, 16 according to Fig. 8. The components 17 and 18 from Fig. 6 are thus saved.

Claims (8)

1. Elektrodynamisches Lautsprechersystem mit kalottenförmiger Membran (1,2,4,5) und einem an der Membran (1,2,4,5) be* festigten Schwingspulenträger (3) für eine in einem Luftspalt des Lautsprechersystems bewegte Schwingspule, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Schwingspulenträgers (3) deutlich geringer gewählt ist als der Durchmesser (6) der Kalotte (2,4,5).1. Electrodynamic loudspeaker system with a dome-shaped membrane (1,2,4,5) and a voice coil support (3) fastened to the membrane (1,2,4,5) for a voice coil moved in an air gap of the speaker system, characterized in that that the diameter of the voice coil bobbin (3) is chosen significantly smaller than the diameter (6) of the calotte (2,4,5). 2. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Kalottendurchmessers (6) zum Durchmesser des Schwingspulenträgers (3) im Bereich 1,4 bis 1,8 liegt.2. Loudspeaker system according to claim 1, characterized in that the ratio of the calotte diameter (6) to the diameter of the voice coil former (3) is in the range 1.4 to 1.8. 3. Lautsprechersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingspulenträger (3;8) in eine in die Kalottenmembran (1,4,5;9) eingeprägte, konzentrische Zentriernut (19), einen Zentrierabsatz (2) oder dergleichen eingesetzt ist.3. A loudspeaker system according to claim 1 or 2, characterized in that the voice coil former (3; 8) is inserted into a concentric centering groove (19), a centering shoulder (2) or the like which is stamped into the spherical cap membrane (1, 4, 5; 9) is. 4. Lautsprechersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalottenmembran (1,2,4,5;9) aus einem Stück Folienmaterial so geformt ist, daß sie einen kalottenförmigen Mittelteil (4), einen zylindrischen Teil (2) zur Zentrierung des Schwingspulenträgers (3) und einen kugelringförmigen Außenteil (5) mit einer sich anschließenden Schwingsicke (1) aufweist.4. Loudspeaker system according to claim 3, characterized in that the dome membrane (1,2,4,5; 9) is formed from a piece of film material so that it has a dome-shaped central part (4), a cylindrical part (2) for centering the Voice coil bobbin (3) and a spherical ring-shaped outer part (5) with a subsequent vibrating bead (1). 5. Lautsprechersystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt des Lautsprechersystems (10,11) wenigstens einseitig des Schwingspulenträgers (8) mit magnetischer Flüssigkeit (13) gefüllt ist.5. Speaker system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the air gap of the speaker system (10, 11) is filled at least on one side of the voice coil former (8) with magnetic liquid (13). 6. Lautsprechersystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser für einen Frequenzbereich zwischen 500 Hz und 10KHz ausgelegt ist.6. Speaker system according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is designed for a frequency range between 500 Hz and 10KHz. 7. Lautsprecher nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß als Membranmaterial eine Kunststoffolie, insbesondere eine Mehrschicht - Verbundfolie, verwendet ist.7. Loudspeaker according to claim 4, characterized in that a plastic film, in particular a multilayer composite film, is used as the membrane material. 8. Lautsprecher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrschichtfolie mit einer Metallschicht verwendet ist.8. Loudspeaker according to claim 7, characterized in that a multilayer film with a metal layer is used.
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Inventor name: THIELE, KARL-HEINZ, DIPL.-PHYS.

Inventor name: EHMANN, OTTO