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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.
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Lautsprecher sind in vielen Bauformen bekannt. Sie besitzen beispielsweise eine bewegte Spule (Schwingspule), die sich in einem festen Magnetfeld befindet, das durch Permanentmagnete erzeugt wird. Die zugehörige Membran ist meistens steif ausgebildet und befindet sich in einer elastischen Aufhängung.
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Ein Lautsprecher mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 ist aus der
US 1 682 505 A bekannt. Bei diesem bekannten Lautsprecher sind zwei gegenüberliegende Spulen vorgesehen, zwischen denen sich eine elastische Membran befindet. Diese Membran befindet sich im von den Spulen erzeugten Magnetfeld und besteht aus magnetischem Material.
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Aus der
DE 968 605 B ist ein Lautsprecher bekannt, der eine dreidimensionale Membran umfasst, die magnetisches Material aufweist, das sich zwischen den Polen zweier feststehender Spulen elastisch bewegen kann.
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Aus der
GB 2 224 908 A ist ein Lautsprecher bekannt, der in diese eingearbeitete oder auf dieser angeordnete magnetische Elemente oder Partikel enthält.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher zu schaffen, der sich durch ein besonders gutes räumliches Klangbild (Rundstrahlverhalten) auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Lautsprecher der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.
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Im Gegensatz zu dem eingangs erwähnten Stand der Technik findet bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Lautsprecher eine feststehende Spule Verwendung. Wird die Spule über entsprechende elektrische Signale angesteuert, wird ein starkes wechselndes Magnetfeld aufgebaut. Dieses Magnetfeld übt entsprechende Kräfte auf das magnetische Material der elastischen Membran aus und versetzt auf diese Weise die Membran in Schwingungen. Das Volumen der Membran wird abwechselnd vergrößert und verkleinert und auf diese Weise ein Ton erzeugt.
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Die elastische Membran ist dreidimensional ausgebildet und als Kugel, Teilkugel, Zylinder, Ring oder Torus geformt, so dass auf diese Weise ein besonders gutes räumliches Klangbild erzeugt wird. Als „Rundstrahler” besitzt der Lautsprecher ein punktförmiges Schallabstrahlverhalten.
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Ferner sind der erste und zweite Magnetpol von käfigförmig angeordneten Metallstreifen gebildet, die innerhalb und außerhalb der Membran angeordnet sind. Die Elemente erstrecken sich vorzugsweise in radialer Richtung in Bezug auf die zentrisch angeordnete Membran, so dass sie der Membran ihre Schmalseite zuwenden.
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Die zwischen den beiden Magnetpolen angeordnete elastische Membran ist mit magnetischem Material versehen. Das von der Spule aufgebaute wechselnde Magnetfeld übt entsprechende Kräfte auf dieses magnetische Material aus, wodurch die Membran in Schwingungen versetzt wird. Mit „magnetischem Material” ist hiermit ein Material gemeint, dass über ein Magnetfeld verfügt, beispielsweise als Dauer- oder Permanentmagnet. Das magnetische Material ist in der Membran enthalten, beispielsweise in diese eingearbeitet, oder auf der Oberfläche der Membran angeordnet. Bei dem magnetischen Material kann es sich beispielsweise um magnetische Elemente oder Partikel handeln. Insbesondere kann beispielsweise ein magnetisches Pulver in die Membran eingearbeitet sein, oder auf der Oberfläche der Membran können magnetische Elemente in Form von kleinen Plättchen etc. angeordnet sein. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls möglich.
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Aufgrund Ihrer dreidimensionalen Form wirkt die Membran als „Rundstrahler”.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Membran mit gepolten Neodymmagneten bestückt.
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Der erste und zweite Magnetpol werden von Polschuhen gebildet, die vorzugsweise innere und äußere, an die Form der Membran angepasste Elemente umfassen. Zwischen diesen Elementen sind ausreichend große Freiräume vorhanden.
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Die Membran kann als geschlossener oder offener Körper ausgebildet sein. Sie weist zweckmäßigerweise eine geeignete Halterung auf, mit der sie zwischen den entsprechenden Polschuhen gehalten wird, und zwar derart, dass sie zwischen dem inneren Polschuh und dem äußeren Polschuh frei beweglich ist und die entsprechenden Schwingungen zur Tonerzeugung ausführen kann.
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Wenn die Membran als geschlossener Körper ausgebildet ist, beispielsweise als Kugel, kann sie in ihrem Inneren unter Gasdruck stehen, um auf diese Weise die Form der Membran, beispielsweise die Kugelform aufrechtzuerhalten.
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Was das Material der Membran anbetrifft, so muss dieses die geforderten elastischen Eigenschaften aufweisen, um ein entsprechendes Schwingungsverhalten zu ermöglichen. Bevorzugte Materialien sind beispielsweise Latexmaterialien.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine Längsschnittdarstellung, die den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform eines Lautsprechers zeigt; und
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2 einen Längsschnitt und eine räumliche Ansicht, die den schematischen Aufbau einer zweiten Ausführungsform eines Lautsprechers zeigen.
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Der in 1 schematisch im Längsschnitt dargestellte Lautsprecher besitzt eine ringförmige Kupferspule 1, die einen inneren Polschuh 3 und einen äußeren Polschuh 2 aufweist. Die Polschuhe sind in der Form von Metallstreifen ausgebildet, die sich in radialer Richtung von der ringförmigen Spule 1 nach innen und außen erstrecken. Bei Ansteuerung der Spule 1 über ein elektrisches Signal wird mit Hilfe der Polschuhe 2 und 3 ein magnetisches Wechselfeld erzeugt.
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Innerhalb dieses erzeugten magnetischen Wechselfeldes ist eine ringförmig bzw. zylinderförmig ausgebildete Latexmembran 4 angeordnet, deren Oberfläche mit einer Vielzahl von Neodym-Permanentmagneten 5 in der Form von kleinen Plättchen bestückt ist. In 1 sind schematisch nur zwei Magneten 5 gezeigt. Die Membran 4 erstreckt sich in Vertikalrichtung in 1 und ist zwischen einer oberen Aufnahme 6 und einer unteren Halterung 7 auf der Kupferspule 1 angeordnet.
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Das über die Kupferspule 1 aufgebaute starke wechselnde Magnetfeld übt über die inneren Polschuhe 3 und die äußeren Polschuhe 2, die aus weichmagnetischen Material bestehen, Kräfte auf die Neodymmagneten 5 der Membran 4 aus und versetzt die Membran 4 somit in Schwingungen. Das innerhalb der zylinderförmigen Membran 4 vorhandene Volumen wird auf diese Weise verkleinert und vergrößert, was zur Erzeugung von entsprechenden Tönen führt.
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2 zeigt einen Lautsprecher einer anderen Ausführungsform, der hier als Kugelmembranlautsprecher ausgebildet ist. Die linke Darstellung in 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den Kugelmembranlautsprecher, während die rechte Darstellung eine räumliche Ansicht des Kugellautsprechers ist. Eine feststehende Spule 1 ist mit äußeren Polschuhen 2 und inneren Polschuhen 3 aus weichmagnetischem Material versehen. Die Polschuhe 2, 3 sind über einen Metallkern 10 verbunden, definieren einen ersten und einen zweiten Magnetpol und sind käfigförmig angeordnet. Sie setzen sich aus einzelnen bogenförmig ausgebildeten Metallstreifen zusammen, welche von innen und außen an eine kugelförmig ausgebildete Membran 4 aus geeignetem elastischem Material (Latex) angepasst sind. Bei Beaufschlagung der Kupferspule 1 mit elektrischen Signalen wird zwischen den Polschuhen 2 und 3 ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, in dem die Kugelmembran 4 angeordnet ist. Die Membran 4 wird in geeigneter Weise gehaltert, wobei die entsprechende Halterung nicht im Einzelnen dargestellt ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist in die Latexmembran 4 eine Vielzahl von polarisierten magnetischen Partikeln eingearbeitet. Dadurch, dass die Membran 4 mit dem magnetischen Material versehen ist, reagiert sie auf das Magnetfeld zwischen den beiden von den inneren und äußeren Polschuhen 3, 2 gebildeten Magnetpolen. Sie zieht sich je nach Polung entweder zusammen oder dehnt sich aus und erzeugt auf diese Weise Tonsignale.
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Der in 2 gezeigte Lautsprecher ist domförmig ausgebildet und besitzt einen unteren zylindrischen Abschnitt, an den sich ein oberer halbkugelförmiger Abschnitt anschließt. Diese Form wird durch die äußeren Polschuhe 2 festgelegt, die sich geradlinig vom unteren Ende nach oben erstrecken und dann in einen kreisbogenförmigen Abschnitt übergehen, wobei sich diese bogenförmigen Abschnitte am oberen Ende treffen. Die Spule 1 besitzt einen zentralen Eisenkern, auf dessen Oberseite die kreisbogenförmig ausgebildeten inneren Polschuhe 3 käfig- bzw. fächerförmig angeordnet sind.
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Es versteht sich, dass die in den 1 und 2 dargestellten Lautsprecher nur schematisch dargestellt sind. So wurde jegliche Verkleidung weggelassen. Auch die entsprechenden Anschlüsse wurden nicht dargestellt.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform eines Lautsprechers kann die Membran 4 unter Gasdruck stehen. Dies dient zur Formgebung und zu Verbesserung des Schallabstrahlverhaltens.