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Elektromagnetische Schwingvorrichtung.
Die Erfindung bezieht sich auf elektrisch betriebene Schwingvorrichtungen, beispielsweise für das Aufzeichnen oder Wiedergeben von Tönen, insbesondere auf eine Schwingvorrichtung derjenigen Gattung, bei welcher die Schwingbewegung wenigstens teilweise eine Drehbewegung um eine wirkliche oder gedachte Achse ist und bei welcher die Länge der zusammenwirkenden Oberflächen an dem schwingenden Anker und am Magnetpol in der Richtung senkrecht zu der Achse wenigstens so gross ist wie der Abstand des der Achse nähergelegenen Endes der zusammenwirkenden Oberflächen von der Achse.
Das Wort Anker" soU denjenigen Teil des schwingenden Gliedes bezeichnen, welcher nach der Magnetpolfläche weist und mit ihr zusammenwirkt. wobei das der Drehachse nähergelegene Ankerende die" Wurzel" des Ankers. das gegenüberliegende Ende die, Spitze" genannt werden soll.
Hat das schwingende Glied die Form einer einfachen Zunge, wie man sie bisher gewöhnlich verwendet hat, so ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, eine hinreichend steife Zunge zu schaffen, die auch dann nicht überbeansprucht wird, wenn die Schwingung mit verhältnismässig grossen Schwingungsweiten erfolgt, bei dennoch hinreichender Biegsamkeit des Ankers.
Es wurde bereits vorgeschlagen, den Anker auf einem Quersteg zu befestigen, welcher an beiden Enden festgeklemmt und so ausgebildet ist, dass er sich dreht, wenn der Anker schwingt, und auf diese Weise die notwendige Rückstellkraft liefert. Hiebei ist der Anker vom Quersteg bis zu seiner Spitze keilförmig ausgebildet, wobei der Querschnitt dieses Teiles gegen die Spitze zu gleichmässig abnimmt. Durch diese Ausbildung wird eine weitgehende Versteifung der Schwingvorrichtung vom Quersteg bis zur Spitze des Ankers herbeigeführt, und sämtliche Vorteile eines biegsamen Ankers sind natürlich dadurch nicht erzielbar. Wenn ferner an dem Anker eine Kraft ausgeübt wird, so kann die Deformation, die der vom Quersteg abzweigende Teil erleidet, auf keine Weise stets auf den Ankerteil beschränkt werden.
Gemäss der Erfindung besteht das schwingende Glied der Schwingvorrichtung aus einem federnden Anker von magnetischem Stoff und aus einem sich zwischen der Ankerwurzel und der Drehachse erstreckenden steifen Stück für den Anker, derart, dass die Formänderung jenes Teiles der Schwingvorrichtung, der zwischen der Drehachse und der Spitze des Ankers liegt, im wesentlichen auf den Anker selbst beschränkt ist und die durch Torsion einer Querstange oder auf andere Weise gewonnene Rückstellkraft so wirkt, als griffe sie an der Ankerwurzel unmittelbar an.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise in Verbindung mit dem Treibteil eines Lautsprechers veranschaulicht ; es sind :
Fig. 1 und 2 schaubildliche Ansicht und Draufsicht einer Ausführungsform ;
Fig. 3 und 4 schaubildliche Ansichten weiterer Ausführungsformen.
Nach Fig. 1 und 2 besteht das schwingende Glied aus einer Querstange b, die sich an ihren beiden Enden durch Schrauben d an Säulen e festklemmen lässt. Die Säulen e sind an der Grundplatte des nicht dargestellten Instrumentes festgeschraubt. Rechtwinkelig von der Querstange b und vorzugsweise aus einem Stück damit springt ein Anker a von rechtwinkeligem
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Querschnitt vor, wobei zwischen der Querstange b und dem Anker a ein Stücke liegt, welches zum Unterschiede von dem Anker selbst steif ist. Die Querstange b vermag sich zu verdrehen, wenn der Anker schwingt, und liefert dadurch die erforderliche Rückstellkraft. Der Anker lässt sich als um eine mit der Mittellinie der Querstange b zusammenfallende Achse i schwingend ansehen.
Die Versteifung kann durch Streifen erfolgen, oder, da eine zusätzliche Masse dicht an der Schwingungsachse oft ziemlich belanglos ist, kann man die zusätzliche Steifigkeit auch, wie dargestellt, einfach durch Verwendung einer grösseren Metalldicke erreichen.
Das beschriebene schwingende Glied lässt sich für eine elektromagnetische Schwingvorrichtung, etwa den Antriebsteil von Lautsprechern, benutzen, bei denen der Anker gegenüber zwei beiderseits von ihm gelegenen Magnetpolen auf-und abschwingt. Der Ankerteil der Schwingvorrichtung erstreckt sich von der Spitze f bis zur Wurzel, und dieser Teil ist es, der über den Magnetpolen liegt und damit zusammenwirkt. Die Richtung des ständigen Magnetzuges ist durch den Pfeil A angedeutet.
Gewöhnlich ist es wünschenswert, dass die Querstange b keiner grossen Biegung unterliegt ; ihre Ausdehnung ist daher vorzugsweise in senkrechter Richtung vergrössert, wie dargestellt, also in der Richtung des magnetischen Zuges. Zur leichteren Herstellung sind die Unterfläche der Querstange und die Unterfläche, d. h. die Arbeitsfläche, des Ankers vorzugsweise in derselben Ebene gelegen, wie gezeichnet.
Die Wirkung des versteiften Teiles an dem oben im Detail beschriebenen schwingenden Gliede liegt darin, dass die Rückstellkraft infolge der Torsion der Querstange im wesentlichen so wirkt, als griffe sie an der Wurzel des Ankers an.
Bei einer andern Ausführungsform der Erfindung geht der Umriss des versteiften Teiles, statt an der Ankerwurzel g zu enden und den Anker gleichmässig dick zu lassen, vielmehr in einer sanften Kurve in die obere Fläche des Ankers über, so dass sich die Dicke des Ankers gegen seine Spitze hin etwas verringert und sich sie gekrümmte Umrisslinie von der Oberseite der Querstange aus ein gewisses Stück längs des Ankers oder sogar bis zur Ankerspitze erstreckt.
Auf diese Weise'lässt sich die natürliche Resonanzschwingung des schwingenden Gliedes selbst weniger scharf gestalten, als sie bei einem unvermittelten Wechsel der Dicke sein würde.
Ein Verbindungsstift m oder eine sonstige geeignete Vorrichtung kann vorhanden sein, um den Anker mit dem anzutreibenden Teil oder einem seinerseits den Anker antreibenden Teil zu verbinden, z. B. mit einer Membran. Die Verbindungsstelle zwischen dem Stift od. dgl. und dem Anker liegt vorzugsweise zwischen der Mitte und der Basis des Ankers ; als geeigneter Ort dafür hat sich eine Lage zwischen einem Drittel und zwei Fünftel der Ankerlänge, gemessen von der Wurzel aus, ergeben.
Es leuchtet ein, dass man in vielen Fällen gleichwertige Ergebnisse erzielen kann, wenn man den Anker in einem Gelenk lagert und die erforderliche Rückstellkraft auf beliebige Weise gewinnt.
Eine solche Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Der Anker a ist in entsprechenden nicht gezeichneten Gelenken gelagert und schwingt um die Achse i, wobei der Teilj zwischen der Ankerwurzel g und der Achse i wie in dem obigen Ausführungsbeispiel versteift ist. Ein bieg-
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Schraube l an. Das durch die magnetische Kraft in Spannung versetzte Stück & liefert die Rückstellkraft, und man kann, indem man die Schraube l dreht, den Luftspalt zwischen dem Anker a und den nicht dargestellten Polstücken darunter einstellen.
Es ist also klar, dass sich das biegsame Stück k in jeder beliebigen Richtung erstrecken kann, beispielsweise auch entgegengesetzt zur Richtung des Ankers a,
In gewissen Fällen haben sich bei der Anordnung nach Fig. 3 daraus Schwierigkeiten ergeben, dass das biegsame Stück k an der Stellschraube I klappert. Dies lässt sich durch eine Anordnung gemäss Fig. 4 überwinden, woraus sich auch noch gewisse weitere Vorteile ergeben.
Bei dieser Anordnung sind die beiden Tragsäulen e durch ein Joch mit einem Vorsprung n vereinigt. Das Schwingglied besitzt die Form gemäss Fig. f. und 2, nur dass jetzt der versteifte Teil j mit gradliniger Begrenzung ausgebildet ist. Am oberen Ende des Teiles j ist eine dünne Schraube p befestigt, die den Vorsprung n durchsetzt und mit einem aufgeschraubten Stellknopf q versehen ist. Das Loch im Vorsprung n liegt etwas unterhalb der oberen Begrenzungs-
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die wirksame Schwingungsachse des Ankers etwas höher liegt, als wenn die Schraube nicht vorhanden wäre. Durch Anziehen des Knopfes q verdreht man die Querstange b und stellt dadurch den Luftspalt zwischen dem Anker a und den Magnetpolen ein.
Da eine gewisse Biegungsbeanspruchung in der Schraube p stets aufrechterhalten bleibt, auch wenn man die Mutter q entfernt, kann die Schraube in den Seitenwänden des Loches, das sie durchsetzt, nicht klappern.
In gewissen Fällen mag es vorkommen, dass man die Ankerdicke, um einen genügend biegsamen Anker zu erzielen, stärker vermindern muss, als es aus andern Gründen wünschenswert
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ist. Beispielsweise ist eine gewisse Dicke erforderlich, um eine Sättigung des Ankers zu verhindern. In solchen Fällen kann der Anker Nuten, Sägezähne oder Wellen erhalten, u. zw. wesentlich parallel zur Richtung des magnetischen Flusses im Anker. Bei den dargestellten Anordnungen würden die Nuten auch parallel zur Drehachse des Ankers laufen. Der Erfolg solcher Nuten oder Wellen besteht darin, dass die Biegsamkeit des Ankers wächst, ohne dass der Querschnitt für den Weg des magnetischen Flusses durch den Anker wesentlich beeinflusst wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetische Schwingvorrichtung mit einem schwingenden Gliede, das um eine Achse drehbar gelagert ist und mit einem Magnetpol zusammenwirkt, wobei die Länge der zusammenwirkenden Oberflächen an dem schwingenden Gliede und am Magnetpol in der Richtung senkrecht zur Achse mindestens so gross ist wie der Abstand des der Achse nähergelegenen Endes der zusammenwirkenden Oberflächen von der Achse, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingende Glied der Schwingvorrichtung aus einem federnden Anker (a) von magnetischem Stoff und aus einem sich zwischen der Ankerwurzel (g) und der Drehachse (i) erstreckenden steifen Stück (i) für den Anker besteht, derart, dass die Formänderung jenes Teiles der Schwingvorrichtung, der zwischen der Achse (i) und der Spitze (f) des Ankers liegt,
im wesentlichen auf den Anker selbst beschränkt ist und die durch Torsion einer Querstange (b) oder auf andere Weise gewonnene Rückstellkraft für den Anker so wirkt, als griffe sie an der Ankerwurzel (g) unmittelbar an, wobei mit dem federnden Teile (a) des schwingenden Gliedes eine akustische Membram verbunden ist.
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Electromagnetic vibrating device.
The invention relates to electrically operated vibrating devices, for example for recording or playing back sounds, in particular to a vibrating device of the type in which the vibrating movement is at least partially a rotary movement around a real or imaginary axis and in which the length of the interacting surfaces on the oscillating armature and on the magnetic pole in the direction perpendicular to the axis is at least as great as the distance of the end of the cooperating surfaces closer to the axis from the axis.
The word armature "soU" denotes that part of the oscillating member which points to the magnetic pole face and interacts with it. The armature end closer to the axis of rotation is called the "root" of the armature. The opposite end is called the "tip".
If the vibrating member is in the form of a simple tongue, as has been commonly used up to now, however, difficulties arise in creating a sufficiently stiff tongue that is not overstrained even if the vibration occurs with relatively large amplitudes, but still sufficient Flexibility of the anchor.
It has already been proposed to fasten the armature on a transverse web which is clamped at both ends and is designed so that it rotates when the armature vibrates and in this way provides the necessary restoring force. The armature is wedge-shaped from the crosspiece to its tip, the cross section of this part decreasing too evenly towards the tip. This design results in a substantial stiffening of the oscillating device from the crosspiece to the tip of the armature, and all the advantages of a flexible armature cannot of course be achieved thereby. Furthermore, if a force is exerted on the anchor, the deformation suffered by the part branching off from the transverse web can in no way always be limited to the anchor part.
According to the invention, the oscillating member of the oscillating device consists of a resilient armature made of magnetic material and a rigid piece for the armature that extends between the anchor root and the axis of rotation, so that the change in shape of that part of the oscillating device that is between the axis of rotation and the tip of the armature is essentially limited to the armature itself and the restoring force obtained by torsion of a transverse rod or in some other way acts as if it were attacking the armature root directly.
In the drawing, the invention is illustrated, for example, in connection with the driving part of a loudspeaker; there are :
FIGS. 1 and 2 are perspective views and plan views of an embodiment;
3 and 4 are perspective views of further embodiments.
According to FIGS. 1 and 2, the vibrating member consists of a crossbar b, which can be clamped at both ends by screws d to columns e. The columns e are screwed to the base plate of the instrument, not shown. At right angles from the cross bar b and preferably in one piece with it, an anchor a jumps from a right angle
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Cross-section before, with a piece lying between the cross bar b and the anchor a, which is stiff to the difference from the anchor itself. The cross rod b is able to twist when the armature vibrates, and thereby provides the necessary restoring force. The anchor can be viewed as swinging about an axis i coinciding with the center line of the crossbar b.
The stiffening can be done by strips, or, since an additional mass close to the vibration axis is often quite irrelevant, the additional rigidity can also be achieved, as shown, simply by using a greater metal thickness.
The oscillating member described can be used for an electromagnetic oscillating device, for example the drive part of loudspeakers, in which the armature swings up and down opposite two magnetic poles located on either side of it. The armature part of the vibrating device extends from the tip f to the root, and it is this part which lies over and interacts with the magnetic poles. The direction of the permanent magnet train is indicated by the arrow A.
Usually, it is desirable that the cross bar b does not bend too much; its extent is therefore preferably increased in the vertical direction, as shown, that is, in the direction of the magnetic pull. For ease of manufacture, the lower surface of the crossbar and the lower surface, i. H. the working surface of the anchor is preferably located in the same plane as drawn.
The effect of the stiffened part on the oscillating member described in detail above is that the restoring force as a result of the torsion of the crossbar acts essentially as if it were attacking the root of the anchor.
In another embodiment of the invention, instead of ending at the anchor root g and leaving the anchor uniformly thick, the outline of the stiffened part merges into the upper surface of the anchor in a gentle curve, so that the thickness of the anchor is against its Tip slightly reduced and it extends the curved outline from the top of the crossbar from a certain distance along the anchor or even to the anchor point.
In this way, the natural resonance vibration of the vibrating member itself can be made less sharp than it would be if the thickness were suddenly changed.
A connecting pin m or some other suitable device may be present to connect the armature to the part to be driven or to a part which in turn drives the armature, e.g. B. with a membrane. The connection point between the pin or the like and the anchor is preferably between the center and the base of the anchor; a location between a third and two fifths of the anchor length, measured from the root, has proven to be a suitable location for this.
It goes without saying that in many cases equivalent results can be achieved if the armature is mounted in a joint and the required restoring force is obtained in any way.
Such an arrangement is shown in FIG. The armature a is mounted in corresponding joints, not shown, and swings about the axis i, the part j between the anchor root g and the axis i being stiffened as in the above embodiment. A flexible
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Screw l. The piece & placed in tension by the magnetic force provides the restoring force and, by turning the screw 1, you can adjust the air gap between the armature a and the pole pieces underneath, not shown.
It is therefore clear that the flexible piece k can extend in any direction, for example also opposite to the direction of the armature a,
In certain cases, with the arrangement according to FIG. 3, difficulties have arisen from the fact that the flexible piece k rattles on the adjusting screw I. This can be overcome by an arrangement according to FIG. 4, which also results in certain further advantages.
In this arrangement, the two support columns e are united by a yoke with a projection n. The oscillating member has the shape according to FIG. F. and 2, only that now the stiffened part j is designed with a straight boundary. At the upper end of the part j a thin screw p is attached, which penetrates the projection n and is provided with a screwed adjusting knob q. The hole in the projection n is slightly below the upper limit
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the effective axis of oscillation of the anchor is slightly higher than if the screw were not present. Tightening the button q rotates the cross bar b and thereby sets the air gap between the armature a and the magnetic poles.
Since a certain bending stress is always maintained in the screw p, even if the nut q is removed, the screw cannot rattle in the side walls of the hole through which it passes.
In certain cases it may happen that the anchor thickness has to be reduced more than is desirable for other reasons in order to achieve a sufficiently flexible anchor
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is. For example, a certain thickness is required to prevent saturation of the armature. In such cases, the anchor can have grooves, saw teeth or waves, u. between essentially parallel to the direction of the magnetic flux in the armature. In the illustrated arrangements, the grooves would also run parallel to the axis of rotation of the armature. The success of such grooves or waves is that the flexibility of the armature increases without the cross-section for the path of the magnetic flux through the armature being significantly affected.
PATENT CLAIMS:
1. Electromagnetic oscillating device with a vibrating member that is rotatably mounted about an axis and cooperates with a magnetic pole, the length of the interacting surfaces on the vibrating member and on the magnetic pole in the direction perpendicular to the axis is at least as large as the distance between the Axis closer to the end of the cooperating surfaces from the axis, characterized in that the oscillating member of the oscillating device consists of a resilient armature (a) made of magnetic material and of a rigid piece (i) extending between the armature root (g) and the axis of rotation (i) ) for the armature in such a way that the change in shape of that part of the oscillating device which lies between the axis (i) and the tip (f) of the armature,
is essentially limited to the armature itself and the restoring force for the armature, obtained by torsion of a cross rod (b) or in some other way, acts as if it were attacking the armature root (g) directly, with the resilient part (a) of the vibrating member is connected to an acoustic membrane.