DE102006002875A1

DE102006002875A1 - Schallwandler-Magnetsystem und Magnetsystem für einen Schallwandler

Info

Publication number: DE102006002875A1
Application number: DE200610002875
Authority: DE
Inventors: Stefan Marschall
Original assignee: Beyer Dynamic & Co KG GmbH
Current assignee: Beyer Dynamic & Co KG GmbH
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: DE102006002875B4

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Schallwandler-Magnetsystem (30), bei welchem wenigstens ein in einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial herausgebildeter Magnet (33; 43, 44) vorgesehen ist, der ein Magnetfeld (16) für eine Schwingspule (18) bereitstellt. Vorgesehen ist ein äußeres und/oder inneres aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestelltes Teilvolumen (32, 40, 42), in welchem zumindest ein Magnet (33; 43, 44) mit einer vorgegebenen Polung herausgebildet ist. Vorgeschlagen wird weiterhin ein für einen Schallwandler geeignetes Magnetsystem (50), welches ein Magnetfeld (56) für eine Schwingspule (57) bereitstellt. Das Magnetsystem (50) enthält ein äußeres Teilvolumen (51, 60) und ein inneres Teilvolumen (52, 61). Beide Teilvolumen (51, 52; 60, 61) begrenzen einen Luftspalt (17) zur Aufnahme der Schwingspule (57). Zumindest ein Teilvolumen (51, 52; 60, 61) ist aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt, in welchem zumindest ein Magnet (53, 54; 63) mit einer vorgegebenen Polung herausgebildet ist. Vorzugsweise sind beide Teilvolumina (51, 52; 60, 61) einstückig aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt und bilden ein Volumen (62), in welchem wenigstens ein Magnet (53, 54; 63) herausgebildet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Schallwandler-Magnetsystem nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Magnet für einen Schallwandler.

In der DE 28 21 663 A ist ein Kopfhörer als ein Beispiel eines Schallwandlers beschrieben, welcher eine Membran aufweist, der eine Schwingspule zugeordnet ist, die in einem Luftspalt eines Magnets schwingt. Zur Erzielung einer hohen Dynamik und einer guten Linearität zwischen dem Eingangssignal und dem Schalldruck werden ein Magnetfeld mit hoher magnetischer Flussdichte und ein homogenes Magnetfeld im Bereich der Schwingspule benötigt. Zum Einsatz gelangen Sintermagnete, die insbesondere Seltene Erden wie beispielsweise Samarium enthalten.

Die Herstellung eines solchen Sintermagnets ist beispielsweise in der DE 698 26 631 T2 beschrieben. Der vorbekannte Sintermagnet aus hexagonalem Ferrit stellt ein Magnetfeld mit einer hohen magnetischen Flussdichte bereit und weist eine hohe Koerzitivkraft auf. Der vorbekannte Sintermagnet kann in einem Lautsprecher oder in einem Kopfhörer eingesetzt werden. Konkrete Angaben zur Ausgestaltung des Magnetsystems eines solchen Schallwandlers sind nicht vorhanden.

In der DE 691 04 858 T2 ist ein anisotroper Verbundmagnet und ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmagnets beschrieben, der ein Magnetpulver basierend auf einem anisotopen Neodym-Eisen-Bor-System enthält. Das Magnetpulver mit den magnetisierbaren Magnetpartikeln wird in einen Kunststoff eingebracht, der als Binder vorgesehen ist. Die Magnetpartikel können während der Herstellung des Magnets im Kunststoff einerseits gezielt positioniert und andererseits durch ein externes Magnetfeld gezielt ausgerichtet werden. Die Aufmagnetisierung der Magnetpartikel kann nach dem Aushärten des Kunststoffs erfolgen. Derartig hergestellte Magnete werden als kunststoffgebundene Magnete bezeichnet, die in den unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt werden, bei denen ein Magnetfeld benötigt wird. In dem Dokument sind Lautsprecher erwähnt, ohne dass konkrete Angaben zur Ausgestaltung des Magnetsystems eines derartigen Lautsprechers angegeben sind.

Kunststoffgebundene Magnete in unterschiedlichen Bauformen werden beispielsweise von der Magnetfabrik Schrammberg GmbH & Co. KG, Max-Planck-Str. 15, D-78713 Schramberg-Sulgen angeboten. Magnetpulver kann beispielsweise von der BARLOG plastics GmbH, Overather Str. 37, D-51766 Engelskirchen bezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schallwandler-Magnetsystem sowie ein Magnetsystem, welches insbesondere für einen Schallwandler geeignet ist, anzugeben, die einfach herzustellen und rationell zu montieren sind.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.

Das erfindungsgemäße Schallwandler-Magnetsystem sowie das erfindungsgemäße, speziell für einen Schallwandler geeignete Magnetsystem ermöglichen insbesondere eine rationelle Fertigung durch die Vereinfachung oder den vollständigen Wegfall von einzelnen Montageschritten. Einsparungen werden dadurch insbesondere in der Serienfertigung von Schallwandler-Magnetsystemen oder Magnetsystemen für Schallwandler erzielt.

Die einfache Herstellung des kunststoffgebundenen Magnets, der im erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystem und im erfindungsgemäßen Magnetsystem für einen Schallwandler enthalten ist, reduziert weiterhin die Kosten.

Die bei der Fertigung eines aus dem Stand der Technik bekannten Schallwandler-Magnetsystems anfallenden Metallspäne stellen bei Anwesenheit von magnetischem Material stets ein Problem dar und erhöhen den Aufwand für Reinigung und Qualitätssicherung, der zur Sicherstellung erforderlich ist, dass insbesondere in einem Luftspalt keine Späne zurückbleiben. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems sowie des erfindungsgemäßen Magnetsystems für einen Schallwandler ergibt sich durch eine Reduzierung oder den möglichen vollständigen Wegfall von spanabhebenden Metall-Bearbeitungsschritten in der Fertigung. Dadurch ergeben sich weitere Kostenvorteile in der Serienfertigung.

Das erfindungsgemäße Schallwandler-Magnetsystem sowie das erfindungsgemäße Magnetsystem für einen Schallwandler ermöglichen eine gezielte Bereitstellung eines Magnetfelds, in welchem eine Schwingspule schwingen kann. Die gezielte Bereitstellung des Magnetfelds kann durch entsprechende Vorgaben bei der Fertigung eines aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellten Teilvolumens oder Volumens beeinflusst werden. Die Konzentrationen der Magnetpartikel im kunststoffgebundenen Magnet kann positionsabhängig vorgegeben werden. Ebenso kann die Ausrichtung der Magnetpartikel während der Fertigung vorgegeben werden.

Das erfindungsgemäße Schallwandler-Magnetsystem sowie das erfindungsgemäße Magnetsystem für einen Schallwandler ermöglichen die Bereitstellung eines Magnetfelds mit einer hohen Flussdichte. Bei einem gegebenen Strom in einem Leiter oder in einer Spule, wobei diese Bauteile im Folgenden allgemein als Schwingspule bezeichnet werden, wird mit einer hohen Flussdichte des Magnetfelds eine hohe Kraft erzielt, die eine entsprechend hohe Dynamik des Schallwandlers ermöglicht.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems sowie des erfindungsgemäßen Magnetsystems für einen Schallwandler ergibt sich durch eine Gewichtsreduzierung aufgrund der hohen erzielbaren Flussdichte bei vergleichbar kleinerem Magnetvolumen. Der Vorteil einer Gewichtsreduzierung macht sich insbesondere bemerkbar, wenn als Schallwandler ein Kopfhörer vorgesehen ist.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems sowie des erfindungsgemäßen Magnetsystems für einen Schallwandler ergibt sich durch die Bereitstellung eines homogenen Magnetfelds über einen vorgebbaren Bereich, beispielsweise in einem Luftspalt, welcher die Schwingspule aufnimmt. Dadurch schwingt die Schwingspule auch bei großen Auslenkungen innerhalb eines homogenen Magnetfelds. Erzielt wird dadurch eine sehr hohe Linearität des Schallwandlers.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems sowie des erfindungsgemäßen Magnetsystems, das insbesondere für einen Schallwandler geeignet ist, ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems sieht vor, dass ein inneres Teilvolumen, welches aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt ist, ringförmig ausgestaltet ist. Alternativ kann das innere Teilvolumen scheibenförmig realisiert sein. Durch diese Ausgestaltung wird eine kreisförmige Anordnung zum Zusammenwirken mit einer entsprechenden kreisförmigen Schwingspule vorgegeben. Die rotationssymmetrische Anordnung eignet sich insbesondere für die Schallaufnahme oder die Schallabstrahlung mit einer Membran, welcher die Schwingspule zugeordnet ist.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems sieht vor, dass der wenigstens eine im kunststoffgebundenen Magnetmaterial herausgebildeter Magnet in eine Querrichtung oder Längsrichtung des Schallwandlers ausgerichtet ist. Aufgrund der gezielt wählbaren Herausbildung des wenigstens einen Magnets im kunststoffgebundenen Magnetmaterial während Herstellung kann das resultierende Magnetfeld der gewünschten Feldlinien-Geometrie angepasst werden. Bei einer rotationssymmetrischen Ausgestaltung des Schallwandler-Magnetsystems und des Magnetsystems für einen Schallwandler entsprechen die Querrichtung einer radialen Ausrichtung und die Längsrichtung einer axialen Ausrichtung.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems und des erfindungsgemäßen Magnetsystems für einen Schallwandler sieht vor, das abschnittsweise wenigstens zwei Magnete im Teilvolumen herausgebildet sind, die hinsichtlich der Polung gleich ausgerichtet sind. Die Herausbildung von wenigstens zwei Magneten anstelle eines einzigen Magnets ermöglicht eine Anpassung des gesamten magnetischen Flusses bei einer gegebenen Geometrie.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems sieht vor, dass ein äußeres Teilvolumen auf einem unmagnetischen Träger angeordnet ist. Das äußere Teilvolumen bezieht sich auf einen vorzugsweise rotationssymmetrischen Aufbau. Das beispielsweise ringförmig ausgestaltete äußere Teilvolumen kann in einem einfachen Montageschritt auf den unmagnetischen Träger aufgepresst oder aufgeklebt werden. Entsprechend sieht eine Ausgestaltung mit den gleichen Vorteilen vor, dass das äußere und das innere Teilvolumen auf einem unmagnetischen Träger angeordnet sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems und des erfindungsgemäßen Magnetsystems für einen Schallwandler sieht vor, dass das äußere Teilvolumen und das innere Teilvolumen einen Luftspalt zur Aufnahme der Schwingspule begrenzen und dass sich am Luftspalt gleichnamige Magnetpole gegenüberstehen. Dadurch kann ein Luftspalt zur Aufnahme der Schwingspule bereitgestellt werden, in welchem ein starkes und homogenes Magnetfeld auftritt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das äußere Teilvolumen und das innere Teilvolumen einen Luftspalt zur Aufnahme der Schwingspule begrenzen, dass sich am Luftspalt ungleichnamige Magnetpole gegenüberstehen und dass die beiden Teilvolumina auf einer den Luftspalt begrenzenden Unterseite unmittelbar aneinander grenzen und damit ein einziges Volumen bilden. Mit dieser Maßnahme kann das erfindungsgemäße Schallwandler-Magnetsystem und das erfindungsgemäße Magnetsystem für einen Schallwandler als ein einziges U-förmiges Bauteil realisiert werden, bei dem zumindest ein Teilvolumen aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial gefertigt ist, in welchem ein Magnet herausgebildet ist.

Eine ganz besonders vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass beide Teilvolumina aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt sind und zumindest in einem Teilvolumen zumindest abschnittsweise ein Magnet herausgebildet ist. Vorzugsweise ist in dem gesamten Volumen zumindest abschnittsweise ein Magnet herausgebildet. Dadurch kann das einzige zu fertigende Bauteil vollständig in einem Fertigungsschritt hergestellt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass beide Teilvolumina ringförmig sind. Der damit erzielte rotationssymmetrische Aufbau und der ringförmige Luftspalt eignen sich insbesondere für die Aufnahme einer kreisförmigen Schwingspule, die einer Membran zur Schallaufnahme oder Schallwiedergabe zugeordnet ist.

Ein ganz besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung wird erzielt, wenn beide Teilvolumina wenigstens näherungsweise den gleichen Rauminhalt aufweisen. Mit dieser Maßnahme wird ein möglichst homogenes Magnetfeld mit einer maximalen Flussdichte bei gegebenem Rauminhalt des Schallwandler-Magnetsystems und des Magnetsystems für einen Schallwandler erreicht, wobei das Magnetsystem jeweils mit einem einzigen Bauteil realisierbar ist.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems und des erfindungsgemäßen Magnetsystems für einen Schallwandler ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Schnittbild eines Schallwandler-Magnetsystems gemäß dem Stand der Technik,
2 ein Schnittbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems,
3 ein Schnittbild eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems,
4 eine Draufsicht auf eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems,
5 eine Draufsicht auf eine andere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems,
6 ein Schnittbild einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems,
7 ein Schnittbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetsystems,
8 ein Schnittbild eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetsystems,
9 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Magnetsystems,
10 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Magnetsystem und
11 eine Draufsicht auf die Unterseite des erfindungsgemäßen Magnetsystems.
1 zeigt ein Schnittbild eines Schallwandler-Magnetsystems 10 gemäß dem Stand der Technik. Zwischen einer Stahlplatte 11 und einer Polplatte 12 ist ein Permanentmagnet 13 angeordnet. Die Polplatte 12 führt das Magnetfeld des Permanentmagnets 13 zu einem Magnettopf 14.
Der Magnettopf 14 ist in einem Kunststoffgehäuse 15 angeordnet, an welchem weiterhin die Polplatte 12 angrenzt, die während der Fertigung von der Unterseite in das Kunststoffgehäuse 15 eingepresst wird.
Aufgrund des geringen magnetischen Widerstands der Stahlplatte 11, der Polplatte 12 und des Magnettopfs 14 tritt der überwiegende Teil des Magnetfelds 16 in einem Luftspalt 17 auf, welchen die Stahlplatte 11 und der Magnettopf 14 begrenzen.
Der Luftspalt 17 ist zur Aufnahme zumindest eines elektrischen Leiters, im gezeigten Ausführungsbeispiel einer Schwingspule 18 vorgesehen. Im Folgenden wird nur noch auf die Schwingspule 18 Bezug genommen. Die Schwingspule 18 ist einer Membran 19 zugeordnet.
Sofern die Schwingspule 18 von einem elektrischen Strom durchflossen wird, wirkt in Verbindung mit dem Magnetfeld 16 eine Lorentzkraft auf die Schwingspule 18. Sofern die Schwingspule 18 von einem Wechselstrom durchflossen wird, wird die Membran von der Schwingspule 18 in eine hin- und hergehende Bewegung 20 versetzt. Wenn die Frequenz des Wechselstroms im Audio-Frequenzbereich liegt, findet eine hörbare Schallabstrahlung statt. Diese Anordnung entspricht einem Lautsprecher oder einem Kopfhörer.
Sofern die Membran 19 von einer Schallwelle beaufschlagt und in die hin- und hergehende Bewegung 20 versetzt wird, tritt bei vorhandenem Magnetfeld 16 eine Induktionsspannung in der Schwingspule 18 auf. Diese Anordnung entspricht einem Mikrofon.
Das Schallwandler-Magnetsystem 10 kann sowohl rotationssymmetrisch als auch beispielsweise rechteckförmig realisiert werden.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems 30. Diejenigen in 2 gezeigten Teile, die mit den in 1 gezeigten Teilen übereinstimmen, tragen jeweils dieselben Bezugszeichen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel entfällt der Permanentmagnet 13 zwischen der Stahlplatte 11 und der Polplatte 12. Stattdessen ist ein Magnetleitstück 31 an dieser Stelle vorgesehen. Die Stahlplatte 11, das Magnetleitstück 31 sowie die Polplatte 12 haben die Aufgabe, das Magnetfeld eines äußeren, aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellten Teilvolumens 32 zu führen. Das Magnetfeld 16 tritt überwiegend im Luftspalt 17 auf, den das äußere Teilvolumen 32 sowie die Stahlplatte 11 begrenzen.
Durch den Wegfall der für die Anordnung des bislang erforderlichen Permanentmagnets 13 benötigten Montageschritte ergibt sich bereits eine Vereinfachung und somit Kostenreduzierung gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Magnetsystem. Anstelle des ohnehin im Stand der Technik erforderlichen Magnettopfs 14 wird nunmehr das äußere Teilvolumen 32 montiert, das aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt ist.
Im äußeren Teilvolumen 32 ist schematisch ein im kunststoffgebundenen Magnetmaterial herausgebildeter Magnet 33 eingetragen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel grenzt der magnetische Nordpol des Magnets 33 an den Luftspalt 17 an, während der magnetische Südpol über die Polplatte 12, das Magnetleitstück 31 sowie über die Stahlplatte 11 an den Luftspalt 17 geführt wird.
3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems 30. Diejenigen in 3 gezeigten Teile, die mit den in den vorhergehenden Figuren gezeigten Teilen übereinstimmen, tragen wieder jeweils dieselben Bezugszeichen.
Gegenüber dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entfallen die Polplatte 12 sowie das Magnetleitstück 31. Vorgesehen ist ein äußeres Teilvolumen 40, das aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt ist. Das äußere Teilvolumen 40 ist an einem unmagnetischen Träger 41 angeordnet. Vorgesehen ist weiterhin ein inneres Teilvolumen 42, das ebenfalls aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt ist.
In beiden Teilvolumina 40, 42 ist jeweils wenigstens ein Magnet 43, 44 herausgebildet. Das Magnetfeld 16 tritt insbesondere im Luftspalt 17 auf, welchen das erste und zweite Teilvolumen 40, 42 begrenzen. Außerhalb des Luftspalts 17, insbesondere im Bereich des Kunststoffträgers 41, tritt ein Streumagnetfeld auf. Das Schallwandler-Magnetsystem 40 kann besonders einfach hergestellt werden beispielsweise durch einen Aufkleben oder Einpressen der beiden Teilvolumina 40, 42 auf den unmagnetischen Träger 41.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Magnet 43 im äußeren Teilvolumen 40 in Querrichtung herausgebildet. Sofern das Schallwandler-Magnetsystem 30 rotationssymmetrisch ist, entspricht die Querrichtung einer radialen Ausrichtung. Weiterhin ist der Magnet 44 im inneren Teilvolumen 42 in Längsrichtung herausgebildet. Sofern das Schallwandler-Magnetsystem 30 rotationssymmetrisch ist, entspricht die Längsrichtung einer axialen Ausrichtung. Prinzipiell können die Magnete 43, 44 wahlweise in Querrichtung oder Längsrichtung angeordnet werden, solange sichergestellt ist, dass am Luftspalt 17 ungleichnamige Magnetpole gegenüberstehen.
Die 4 und 5 zeigen spezielle Ausgestaltungen des inneren und äußeren Teilvolumens 40, 42. In 4 wird von einer ringförmigen Ausgestaltung des inneren Teilvolumens 42 ausgegangen, während 5 von einer scheibenförmigen Ausgestaltung des inneren Teilvolumens 42 ausgeht.
Eine weitere Ausgestaltung betrifft die gezielt herausgebildete abschnittsweise Anordnung der Magnete 43, 44. Ausgegangen wird bei beiden Volumina 40, 42 von einer Herausbildung der Magnete 43, 44 im kunststoffgebundenen Magnetmaterial in radialer Richtung. Vorgesehen sind jeweils mehrere nebeneinander angeordnete Magnete 43, 44, die hinsichtlich der Polung im inneren und im äußeren Teilvolumen 40, 42 jeweils gleich ausgerichtet sind.
Bei den in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen wird davon ausgegangen, dass im äußeren Teilvolumen 40 nur magnetische Nordpole und im inneren Teilvolumen 42 nur magnetische Südpole an den Luftspalt 17 grenzen. Die abschnittsweise Anordnung der Magnete 43, 44 ermöglicht eine variable Ausgestaltung des gesamten im Luftspalt 17 auftretenden magnetischen Flusses bei gegebenen geometrischen Verhältnissen.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems 30, welches gegenüber dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel auf das inneren Teilvolumen 42 verzichtet. Vorgesehen ist deshalb nur das äußere Teilvolumen 40, das auf dem unmagnetischen Träger 41 angeordnet ist. Ein Luftspalt im eigentlichen Sinn tritt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 nicht auf. Stattdessen ist die Schwingspule 18 in der Nähe eines Magnetpols des Magneten 43 angeordnet.
Das äußere Teilvolumen 40, das aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt ist, kann sich in Längsrichtung des Schallwandler- Magnetsystems 30 erstrecken oder ringförmig ausgestaltet sein. Aufgrund der mit dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial erzielbaren hohen Flussdichte des Magnetfelds 16 und der vorgebbaren Positionierung der Magnetpartikel im kunststoffgebundenen Magnetmaterial, kann auch bei der in 6 gezeigten Anordnung ein vergleichsweise homogenes Feld in unmittelbarer Nähe des Magnets 43 erhalten werden, in welchem die Schwingspule 18 angeordnet werden kann.
7 zeigt ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Magnetsystems 50 gemäß einer ersten Ausgestaltung. Das Magnetsystem 50 ist insbesondere geeignet zur Verwendung bei einem Schallwandler. Das Magnetsystem 50 enthält zwei Teilvolumina 51, 52, wobei ein erstes Teilvolumen als äußeres Teilvolumen 51 und ein zweites Teilvolumen als inneres Teilvolumen 52 bezeichnet sein soll. Zumindest eines der beiden Teilvolumina 51, 52 ist aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt in welchem zumindest abschnittsweise ein Magnet 53, 54 herausgebildet ist. Die beiden Teilvolumina 51, 52 entsprechen prinzipiell den in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems 30 gezeigten Teilvolumina 30; 40, 42.
Beide Teilvolumina 51, 52 begrenzen einen Luftspalt 55, in welchem ein Magnetfeld 56 auftritt. Der Luftspalt 55 ist für das Eintauchen einer Schwingspule 57 vorgesehen, die auf einer nicht näher gezeigten Membran angeordnet ist. Auch der Luftspalt 55, das Magnetfeld 56 sowie die Schwingspule 57 entsprechen prinzipiell dem in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems 30 gezeigten Luftspalt 17, dem Magnetfeld 16 sowie der Schwingspule 18.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass im Magnet 53 im ersten Teilvolumen 51 auf der den Luftspalt 55 begrenzenden Seite ein magnetischer Nordpol und im Magnet 54 im zweiten Teilvolumen 52 auf der den Luftspalt 55 begrenzenden Seite ein magnetischer Südpol herausgebildet ist. Die Magnetpartikel können während der Herstellung des erfindungsgemäßen Magnetsystems 50 in wenigstens einem Teilvolumen 51, 52, vorzugsweise jedoch in beiden Teilvolumina 51, 52 mit dem Ziel positioniert ausgerichtet werden, dass in nahezu dem gesamten Luftspalt 55 ein homogenes Magnetfeld 56 auftritt. Die erforderliche Positionierung und Ausrichtung der Magnetpartikel im kunststoffgebundenen Magnetmaterial kann experimentell ermittelt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung, die im Ausführungsbeispiel gemäß 7 dargestellt ist, sieht vor, dass die beiden Teilvolumina 51, 52 auf einer Unterseite 58, welche den Luftspalt 55 auf einer Seite begrenzt, aneinander grenzen. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße Magnetsystem 50 in besonders vorteilhafter Weise als ein einziges U-förmiges Bauteil hergestellt werden, bei welchem zumindest ein Teilvolumen 51, 52 aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt ist.
8 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetsystems 50 für einen Schallwandler, bei welchem ein äußeres Teilvolumen 60 und ein inneres Teilvolumen 61 aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt sind und zusammen ein Volumen 62 bilden. Im Volumen 62 ist ein Magnet 63 herausgebildet, dessen Nordpol und Südpol jeweils am Spalt 17 auftreten.
Der Magnet 63 ist im gesamten kunststoffgebundenen Magnetmaterial herausgebildet. Das erfindungsgemäße Magnetsystem 50 gemäß dieser Ausgestaltung kann wieder in besonders vorteilhafter Weise als ein einziges U-förmiges Bauteil hergestellt werden. Die Positionierung des Magnetmaterials sowie die Ausrichtung der Magnetpartikel im kunststoffgebundenen Magnetmaterial kann für das gesamte Volumen 62 in einem Arbeitsgang während der Herstellung des erfindungsgemäßen Magnetsystems 50 vorgenommen werden.
Der Magnet 63 des erfindungsgemäßen Magnetsystems 50 für einen Schallwandler kann gemäß den in den 4 und 5 gezeigten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems 30 abschnittsweise herausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Magnetsystem 50 kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass sich der Luftspalt 55 linear über eine vorgegebene Distanz erstreckt. Alternativ kann eine rotationssymmetrische Ausgestaltung vorgesehen sein.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines derartigen rotationssymmetrisch ausgestalteten erfindungsgemäßen Magnetsystems 50. Vorzugsweise ist das Magnetsystem 50 entsprechend der in 7 oder insbesondere der in 8 mit dem Volumen 62 gezeigten Ausgestaltung als ein einziges Bauteil realisiert.
Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass das in 9 gezeigte der Magnetsystem 50 gemäß 8 mit dem äußeren und inneren Teilvolumen 60, 61 realisiert ist, die zusammen das Volumen 62 bilden. Das in 9 gezeigte Magnetsystem 50 kann jedoch auch auf der in 7 gezeigten Grundlage ausgestaltet sein. Die beiden Teilvolumina 60, 61 begrenzen den Luftspalt 55, in welchen eine kreisförmig ausgestaltete, nicht näher gezeigte Schwingspule eintauchen kann.
In 9 ist grafisch angedeutet, dass das äußere Teilvolumen 60 eine geringere Radiendifferenz als das innere Teilvolumen 61 aufweist. Damit wird optisch darauf aufmerksam gemacht, dass gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetsystems 50 das äußere und inneren Teilvolumen 60, 61 zumindest näherungsweise denselben Rauminhalt aufweisen. Mit dieser Maßnahme kann die höchstmögliche Flussdichte im Luftspalt 55 bei vollständiger Ausnutzung des kunststoffgebundenen Magnetmaterials erzielt werden. Neben der höchstmöglichen Flussdichte im Luftspalt 55 wird mit dieser Maßnahme ein homogenes Magnetfeld 56 nahezu im gesamten Luftspalt 55 erzielt.
10 zeigt eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Magnetsystem 50. Die Draufsicht ermöglicht einen Blick auf wenigstens eine Öffnung 64, die auf der Unterseite 58 des Luftspalts 55 vorgesehen ist. Die wenigstens eine Öffnung 64 ermöglicht beispielsweise einen Druckausgleich bei einer hin- und hergehenden Bewegung der Schwingspule 57 im Luftspalt 55, der insbesondere erforderlich ist, wenn der Durchmesser des elektrischen Leiters der Schwingspule 57 nahezu der Breite des Luftspalts 55 entspricht und somit den Luftspalt 55 daher nahezu abdichtet. Die Öffnung 64 kann weiterhin mit einem Gewinde versehen werden.
11 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite 58 des erfindungsgemäßen Magnetsystems 50. Die wenigstens eine Öffnung 64 kann, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, durch eine Bohrung im kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt werden.
Die in 7 gezeigte Trennlinie 65 zwischen dem äußeren und inneren Teilvolumen 60, 61 sowie die in 11 eingezeichnete, die wenigstens eine Öffnung 64 verbindende Trennlinie 65 zwischen den Teilvolumina 60, 61 dient nur zur Orientierung. Eine derartige Trennlinie 65 ist nur vorhanden, wenn nur ein Teilvolumen 51, 52 entsprechend der Ausgestaltung gemäß 7 aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt ist. Die Trennlinie 65 ist nicht vorhanden, wenn beide Teilvolumina 60, 61 gemäß der in 8 gezeigten Ausgestaltung einstückig als Volumen 60 hergestellt sind.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetsystems 50 kann die nicht näher gezeigte abschnittsweise Herausbildung von Magneten 53, 54 vorsehen, die der in 4 gezeigten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schallwandler-Magnetsystems 30 entspricht. Wesentlich ist auch hier, dass sämtliche einzeln herausgebildete Magnete 53, 54 in einem Teilvolumen 60, 61 hinsichtlich der magnetischen Polung gleich ausgerichtet sind.

Claims

Schallwandler-Magnetsystem, bei welchem wenigstens ein in einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial herausgebildeter Magnet (33; 43, 44) vorgesehen ist, der ein Magnetfeld (16) für eine Schwingspule (18) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußeres und/oder inneres aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestelltes Teilvolumen (32; 40, 42) vorgesehen ist, in welchem zumindest ein Magnet (33; 43, 44) mit einer vorgegebenen Polung herausgebildet ist.
Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Teilvolumen (42) ringförmig ist.
Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Teilvolumen (42) scheibenförmig ist.
Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Magnet (33; 43, 44) in Querrichtung oder Längsrichtung des Schallwandler-Magnetsystems (30) ausgerichtet ist.
Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im äußeren und/oder inneren Teilvolumen (30; 40, 42) abschnittsweise wenigstens zwei Magnete (33; 43, 44) herausgebildet sind, die hinsichtlich der Polung gleich ausgerichtet sind.
Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Teilvolumen (40) auf einem unmagnetischen Träger (41) angeordnet ist.
Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Teilvolumen (40) und das innere Teilvolumen (42) auf einem unmagnetischen Träger (41) angeordnet sind.
Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Teilvolumen (40) und das innere Teilvolumen (42) einen Luftspalt (17) zur Aufnahme der Schwingspule (18) begrenzen und dass sich am Luftspalt (17) ungleichnamige Magnetpole gegenüberstehen.
Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Teilvolumen (40) und das innere Teilvolumen (42) einen Luftspalt (17) zur Aufnahme der Schwingspule (18) begrenzen, dass sich am Luftspalt (17) ungleichnamige Magnetpole gegenüberstehen und dass die beiden Teilvolumina (40, 42) auf einer den Luftspalt (17) begrenzenden Unterseite unmittelbar aneinander grenzen.
Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilvolumina (40, 42) in einem Stück aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt sind.
Magnetsystem für einen Schallwandler, welches ein Magnetfeld (56) für eine Schwingspule (57) bereitstellt, welches ein äußeres Teilvolumen (51, 60) und ein inneres Teilvolumen (52, 61) enthält, wobei die Teilvolumina (51, 52; 60, 61) einen Luftspalt (17) zur Aufnahme der Schwingspule (57) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilvolumen (51, 52; 60, 61) aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt ist, in welchem zumindest ein Magnet (53, 54; 63) mit einer vorgegebenen Polung herausgebildet ist.
Magnetsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass abschnittsweise in wenigstens einem Teilvolumen (51, 52; 60, 61) wenigstens zwei Magnete (53, 54; 63) herausgebildet sind, die hinsichtlich der Polung gleich ausgerichtet sind.
Magnetsystem nach Anspruch 11, dass beide Teilvolumina (60, 61) aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt sind.
Magnetsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilvolumina (60, 61) auf einer den Lufspalt (55) begrenzenden Unterseite (58) unmittelbar aneinander grenzen und ein Volumen (62) bilden.
Magnetsystem nach einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilvolumina (51, 52) in einem Stück aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt sind und ein Volumen bilden.
Magnetsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen (62) in einem Stück aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial hergestellt ist.
Magnetsystem nach Anspruch 11 oder Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beide Teilvolumina (40, 42; 51, 52; 60, 61) ringförmig sind.
Magnetsystem nach einem der Ansprüche 11–17 oder Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beide Teilvolumina (40, 42; 51, 52; 60, 61) wenigstens näherungsweise den gleichen Rauminhalt aufweisen.
Magnetsystem nach Anspruch 11 oder Schallwandler-Magnetsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpartikel des Brennstoff gebundenen Magnetmaterial in dem wenigstens einen Teilvolumen (30; 40, 42; 51, 52, 60, 61) gezielt derart positioniert und ausgerichtet sind, dass nahezu im gesamten Luftspalt (17, 55) ein homogenes Magnetfeld (16, 56) auftritt.