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DE1167389B - Electromagnetic receiver - Google Patents

Electromagnetic receiver

Info

Publication number
DE1167389B
DE1167389B DEN19283A DEN0019283A DE1167389B DE 1167389 B DE1167389 B DE 1167389B DE N19283 A DEN19283 A DE N19283A DE N0019283 A DEN0019283 A DE N0019283A DE 1167389 B DE1167389 B DE 1167389B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
membrane
magnetic
curve
receiver
armature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEN19283A
Other languages
German (de)
Inventor
Toshio Hayasaka
Kenro Masuzawa
Ryozo Araki
Kiyoshi Tajima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Publication of DE1167389B publication Critical patent/DE1167389B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R11/00Transducers of moving-armature or moving-core type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)

Description

Elektromagnetischer Empfänger Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Empfänger mit einem Anker, der auf der der magnetischen Polfläche eines magnetischen Kreises abgewandten Seite einer Membran aus nichtmagnetischem Material liegt.Electromagnetic Receiver The invention relates to a electromagnetic receiver with an armature, which is on the magnetic pole face of a magnetic circuit facing away from a membrane made of non-magnetic Material lies.

Elektromagnetische Empfänger dieser Artsind bekannt.Electromagnetic receivers of this type are known.

Der erfindungsgemäße Empfänger ist dadurch gekennzeichnet, daß der Anker im Mittelteil der konkaven Oberflächenseite einer Membran angeordnet ist und daß der magnetische Kreis einen durch einen Luftspalt vorn Mittelteil der konvexen Oberflächenseite der Membran getrennten Innenpol und einen konzentrisch außen um den Innenpol herum angeordneten Außenpol aufweist.The receiver according to the invention is characterized in that the Anchor is arranged in the middle part of the concave surface side of a membrane and that the magnetic circuit passes through an air gap at the front of the central part of the convex Surface side of the membrane separate inner pole and a concentric outer pole has outer pole arranged around the inner pole.

Ein erfindungsgemäßer Empfänger ist stabil und hochempfindlich. Ferner wird der Einfluß einer Kriechdehnung der Membran auf den Empfänger auf Grund der magnetisch anziehenden Kräfte, die normalerweise auf die Membran einwirken, verringert. Schließlich haben in den Laftspalt eintretende Verunreinigungen, die sich zwischen die Membran und den Anker setzen, nur wenig Einfluß.A receiver according to the invention is stable and highly sensitive. Further is the influence of creep strain of the membrane on the receiver due to the magnetically attractive forces, which normally act on the membrane, are reduced. After all, impurities entering the air gap have between them the membrane and the anchor set, little influence.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Further details emerge from the following description with reference to the figures.

F i g. 1 zeigt ein Schnittbild eines magnetischen Kreises in einem üblichen Empfänger; F i g. 2 zeigt ein Schnittbild eines magnetischen Kreises eines Empfängers nach der Erfindung; F i g. 3 zeigt ein Charakteristikendiagramm eines üblichen Empfängers; F i g. 4, 5 und 6 zeigen Anordnungen der Membran und des Ankers; F i g. 7 zeigt ein Charakteristikendiagramm der Verschiebung der Membran in Abhängigkeit von der auf die Membran zusätzlich wirkenden Kraft; F i g. 8 zeigt den Zusammenhang zwischen der Kriechdehnung der Membran und der Zeit; F i g. 9 und 10 zeigen die Beziehungen zwischen dem Magnetspalt zwischen den Polstückflächen und dem Anker und der Kraft; F i g. 1 1 zeigt eine Ansicht der räumlichen Zuordnung zwischen Membran und Anker; F i g. 12 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung nach F i g. 11; F i g. 13 zeigt ein Schnittbild einer Verkörperung eines Empfängers nach der Erfindung; F i g. 14 zeigt ein Charakteristikendiagramm des Empfängers nach F i g. 13.F i g. 1 shows a sectional view of a magnetic circuit in one usual recipient; F i g. 2 shows a sectional view of a magnetic circuit of a Receiver according to the invention; F i g. 3 shows a characteristic diagram of a usual recipient; F i g. 4, 5 and 6 show arrangements of the membrane and the anchor; F i g. 7 shows a characteristic diagram of the displacement of the membrane as a function the additional force acting on the membrane; F i g. 8 shows the relationship between the creep of the membrane and time; F i g. 9 and 10 show the Relationships between the magnetic gap between the pole piece faces and the armature and the strength; F i g. 1 shows a view of the spatial association between the membrane and anchor; F i g. 12 shows a section through the arrangement according to FIG. 11; F i G. Figure 13 shows a cross-sectional view of an embodiment of a receiver according to the invention; F i g. 14 shows a characteristic diagram of the receiver of FIG. 13th

Für die Leistungsfähigkeit eines elektromagnetischen Telephonempfängers vom Nichtgleichgewichtstyp ist es am wichtigsten, daß die Empfindlichkeit groß über dem erforderlichen Frequenzbereich ist und daß er stabil arbeitet.For the performance of an electromagnetic telephone receiver of the non-equilibrium type, it is most important that the sensitivity be large over is the required frequency range and that it operates stably.

Die Formel, die die Empfindlichkeit eines Empfängers darstellt, ist als Funktion der Frequenzsteifigkeit durch folgende Formel gegeben: In dieser Formel ist P = erzeugter Schalldruck, Z = Empfängerimpedanz, A = Kraftfaktor des Empfängers, K =räumlicher Elastizitätskoeffizient der Luft, So = Effektiver Bereich der Empfängermembran, Vc = Volumen der Kupplung und so = Steifigkeit des Empfängerschwingsystems. In der Formel (1) ist so gegeben durch 2 2 so=«) omo, wobei co, = 2,1rfo = Resonanzkreisfrequenz und m, = effektive Masse der Empfängermembran ist.The formula that represents the sensitivity of a receiver is given as a function of the frequency stiffness by the following formula: In this formula, P = generated sound pressure, Z = receiver impedance, A = force factor of the receiver, K = spatial coefficient of elasticity of the air, So = effective area of the receiver membrane, Vc = volume of the coupling and so = rigidity of the receiver oscillating system. In formula (1) is given by 2 2 so = «) omo, where co, = 2,1rfo = resonance angular frequency and m, = effective mass of the receiver membrane.

Wird die Steifigkeit der Luftkammern vor und rückwärts der Membran vernachlässigt, so ist s, in Formel (2) gegeben durch: So = Soo - Sia , (3) wobei soo = Steifigkeit der Empfängermembran und s". = negative Steifigkeit ist.If the stiffness of the air chambers in front and back of the membrane is neglected, s, in formula (2) is given by: So = Soo - Sia , (3) where soo = stiffness of the receiving membrane and s ". = Negative stiffness.

Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, kann die rechte Seite der Formel (1) größer gemacht werden. Haben die Abmessungen des Telephonempfängers den vorgeschriebenen Wert (S, wird nicht verändert) und ist Z für sich durch die Ausbildung des Tonkreises der anderen Seite bestimmt, so kann in der Anordnung des Empfängers noch geändert werden.In order to increase the sensitivity, the right side of the formula (1) can be made larger. If the dimensions of the telephone receiver have the prescribed value (S, is not changed) and if Z is determined by the formation of the tone circle on the other side, then the arrangement of the receiver can still be changed.

Wird die Beziehung der Formel (3) umgeschrieben zu So = Sn (f - 1) , (4) so ist Stabilitätsfaktor. Ist also s. durch die Ausbildung des magnetischen Kreises bestimmt, so ist es möglich, so kleiner zu machen, indem man den Stabilitätsfaktor ,u vermindert.When the relationship of the formula (3) is rewritten as So = Sn (f -1), (4) so is Stability factor. So if s is determined by the formation of the magnetic circuit, it is possible to make it smaller by reducing the stability factor u.

Das Verfahren zur Auslegung eines üblichen Empfängers wird unter Bezugnahme auf F i g. 3 erläutert. Bei der Auslegung üblicher Empfänger wird auf die Größen A und ,u gesondert Bezug genommen. Um A größer zu machen, wird der Magnetspalt g kleiner gemacht, so daß s, die kritische Stabilitätskraft,u"ii erreichen kann, die bei dem Wert s. in dem Magnetspalt angenommen wird. Wird dies in Betracht gezogen, so erkennt man, daß der kritische Wert der Empfindlichkeit, der - wie in F i g. 3 gezeigt - ist, größer und wirksamer wird, wenn der Magnetspalt kleiner wird. Dieses Verfahren hat jedoch einen Nachteil. Ist der normale Magnetspalt g6, so kann man erwarten, daß die Empfindlichkeit ansteigt, indem man ihn zu einem Magnetspalt ga verkleinert. Wird der Magnetspalt oder der Luftspalt enger, so führt dies jedoch zu folgenden Mängeln: Sofern nicht sehr enge Fertigungstoleranzen vorgeschrieben sind, ist es schwierig, g und damit die Empfindlichkeit in einem vorgegebenen Bereich zu begrenzen. Ferner verändert sich g auf Grund der stets vorhandenen Kriechdehnung der Membran eines elektromagnetischen Empfängers. Die Schwankungen der Empfindlichkeit werden daher groß. Schließlich kann, je enger der Luftspalt ist, desto leichter Staub oder Schmutz in den Luftspalt eintreten oder dort während der Herstellung oder des Gebrauchs erzeugt werden, der zufällige Kontakte leicht herbeiführt. Nach der Lehre der Erfindung wird eine nichtmagnetische Membran auf die Ankerseite des Magnetspalts gebracht, so daß der Magnetspalt größer gemacht werden kann, ohne daß hierdurch der Luftspalt verändert wird. Eine Steigerung der Empfindlichkeit ist dadurch möglich, ohne daß die obengenannten drei Mängel auftreten. Um die durch die Erfindung bewirkten Effekte nachzuweisen, wurden genaue Messungen der Beziehung zwischen der magnetischen Anziehungskraft und dem Magnetspalt gemacht und der Verschiebung der Membran durch die Kraft. Ferner wurde untersucht, ob der Einfluß von durch die Lehre der Erfindung bewirkten Wirbelströmen, die zu dem metallischen nichtmagnetischen Körper in dem Magnetspalt fließen, klein gemacht werden kann, so daß die durch die Erfindung gewonnenen Vorteile nicht zunichte gemacht wurden. Es wurde festgestellt, daß nach der Lehre der Erfindung stabile und hochempfindliche Empfänger konstruiert werden können.The method of designing a common receiver will be described with reference to FIG. 3 explained. When interpreting common receivers, separate reference is made to the sizes A and, u. In order to make A larger, the magnetic gap g is made smaller so that s, the critical stability force, u "ii, which is assumed at the value s. In the magnetic gap, can be made the critical value of the sensitivity, which - as shown in Fig. 3 - becomes larger and more effective as the magnetic gap becomes smaller. However, this method has a disadvantage. If the normal magnetic gap is g6, the sensitivity can be expected to increase by making it smaller to a magnetic gap ga. If the magnetic gap or the air gap becomes narrower, however, this leads to the following deficiencies: Unless very tight manufacturing tolerances are prescribed, it is difficult to limit g and thus the sensitivity in a given range. Furthermore, g changes due to the creep expansion of the membrane of an electromagnetic receiver that is always present. The fluctuations in sensitivity therefore become large. Finally, the narrower the air gap, the easier it is for dust or dirt to enter or be generated in the air gap during manufacture or use, which easily induces accidental contacts. According to the teaching of the invention, a non-magnetic membrane is placed on the armature side of the magnetic gap so that the magnetic gap can be made larger without the air gap being changed as a result. This enables the sensitivity to be increased without the above-mentioned three defects occurring. In order to demonstrate the effects produced by the invention, accurate measurements were made of the relationship between the magnetic attraction force and the magnetic gap and the displacement of the diaphragm by the force. Further, it was investigated whether the influence of eddy currents caused by the teaching of the invention, which flow to the metallic non-magnetic body in the magnetic gap, can be made small, so that the advantages obtained by the invention are not negated. It has been found that stable and highly sensitive receivers can be constructed using the teachings of the invention.

Das Übertragungsband der Empfindlichkeit des Empfängers wird durch die Resonanzfrequenz f, bestimmt. Die obere Grenzfrequenz des Obertragungsbandes muß den durch die Konstruktionsbedingungen gegebenen Wert aufweisen. Beispielsweise ist bei einem Empfänger mit einem in drei Freiheitsgraden schwingenden System bei vorgegebener Abweichung von etwa 3 db im Bereich um 300 bis 3600 Hz von der Empfindlichkeitsfrequenzcharakteristik die Resonanzfrequenz f, etwa 1700 Hz. Um die Empfindlichkeit zu steigern, kann daher zugleich so und m, kleiner gemacht werden, wobei diese Werte der Formel (2) genügen.The transmission band of the sensitivity of the receiver is through the resonance frequency f determined. The upper limit frequency of the transmission band must have the value given by the design conditions. For example is at a receiver with a system oscillating in three degrees of freedom specified deviation of about 3 db in the range of 300 to 3600 Hz from the sensitivity frequency characteristic the resonance frequency f, about 1700 Hz. To increase the sensitivity, therefore at the same time so and m, are made smaller, these values satisfying the formula (2).

Ein hochempfindlicher und stabiler Empfänger wird erhalten, indem man größer macht, wozu man die Membran derart ausbildet und anordnet, wie oben beschrieben, und sie, wie ebenfalls oben beschrieben, in Schwingungen versetzt.A highly sensitive and stable receiver is obtained by makes it larger, for which purpose the membrane is designed and arranged as described above, and it is made to vibrate, as also described above.

In F i g. 1 ist ein magnetischer Kreis für einen üblichen Empfänger dargestellt. In F i g. 2 ist ein magnetischer Kreis für einen Empfänger nach der Erfindung dargestellt. 1 ist ein Anker, 2 ist ein Außenpol, 3 ist ein Innenpol, 4 ist eine Spule, 5 ist ein Spulenträger. In den F i g. 1 und 2 ist der Innenpol 3 zylindrisch. Die Spule 4 ist auf den Spulenträger 5 gewickelt, und der Spulenträger 5 ist auf die Außenseite des Innenpols 3 aufgepaßt. Bei der Anordnung nach F i g. 1 ist der Außenpol 2 konzentrisch und zylindrisch auf die Außenseite der Spule 4 gewickelt. Der Anker liegt gegenüber der oberen Begrenzungsfläche des inneren Pols 3 und des äußeren Pols z. Bei der Anordnung nach F i g. 2 ist hingegen der Außenpol 2 nach innen gebogen, der Anker 1 ist kleiner, und der gegenüberliegende Bereich des Ankers 1 und des Außenpols 2 ist der gleiche wie vordem. Dennoch hat die Spule 4 die gleiche Größe.In Fig. 1 is a magnetic circuit for a common receiver shown. In Fig. 2 is a magnetic circuit for a receiver according to the Invention shown. 1 is an armature, 2 is an outer pole, 3 is an inner pole, 4 is a bobbin, 5 is a bobbin. In the F i g. 1 and 2 is the inner pole 3 cylindrical. The coil 4 is wound on the coil carrier 5, and the coil carrier 5 is fitted to the outside of the inner pole 3. In the arrangement according to FIG. 1, the outer pole 2 is concentric and cylindrical on the outside of the coil 4 wrapped. The armature lies opposite the upper boundary surface of the inner pole 3 and the outer pole z. In the arrangement according to FIG. 2, however, is the outer pole 2 bent inwards, the anchor 1 is smaller, and the opposite area of the armature 1 and the outer pole 2 is the same as before. Still has the coil 4 the same size.

Werden der Außendurchmesser des Innenpols 3, die Dicke des Außenpols 2, die Abmessungen der Spule 4 und die Dicke des Ankers 1 der Anordnung nach F i g. 2 genauso bemessen wie bei der Anordnung nach F i g. 1, wird hingegen bei der Anordnung nach F i g. 2 der Außenpol 2 nach innen gebogen und der Außendurchmesser des Ankers 1 kleiner gemacht, so ergeben sich für die elektrische Leistungsfähigkeit, das ist der Wert - in der Formel (1), bei Messung die gleichen Werte wie in F i g. 1. Ohne Verringerung der treibenden Kräfte kann also die Masse des Ankers kleiner gemacht werden.If the outer diameter of the inner pole 3, the thickness of the outer pole 2, the dimensions of the coil 4 and the thickness of the armature 1 of the arrangement according to FIG. 2 dimensioned in the same way as in the arrangement according to FIG. 1, on the other hand, in the arrangement according to FIG. 2 the outer pole 2 is bent inwards and the outer diameter of the armature 1 is made smaller, this results in the electrical performance, that is the value - in the formula (1), when measured, the same values as in FIG. 1. Without reducing the driving forces, the mass of the armature can be made smaller.

Andererseits ist mo = Aa + ma, (5) wobei md = effektive Masse des nichtmagnetischen Körperteils der Membran und m" = Masse des Ankers. md steht in einer so engen Beziehung mit soo und der Kriechbeständigkeit der Membran, daß es nicht hinreichend klein gemacht werden kann. Daher kann m, nur kleiner gemacht werden, indem man, wie aus F i g. 2 erkennbar, m" kleiner macht.On the other hand, mo = Aa + ma, (5) where md = effective mass of the non-magnetic body part of the membrane and m " = mass of the armature. Md is so closely related to soo and the creep resistance of the membrane that it is not made sufficiently small Therefore, m ″ can only be made smaller by making m ″ smaller, as can be seen from FIG.

Als nächstes wird die Membran betrachtet. Es ist bekannt, daß bei Membrangebilden nach den F i g. 4, 5 und 6, bei denen ein flexibler Teil 6 innerhalb der Klemmfläche am Umfang vorgesehen ist und deren Innenteil sphärisch, konisch oder hornförmig ist, bei denen also der flexible Teil und der Innenteil gemeinsam schwingen, So in Formel (1) groß gemacht werden kann. Werden jedoch die Charakteristiken der Kraft und der Verschiebung bei einer solchen Membran, die, wie in den F i g. 5 und 6 dargestellt ist, eingeklemmt ist, gemessen, so ergeben sich die in F i g. 7 dargestellten Zusammenhänge. Die Kurven 7,8 und 9 beziehen sich auf Membranen mit der Dicke 0,06, 0,08 und 0,1 mm. Die Verschiebung unter der Wirkung einer auf die Membran wirkenden Kraft ist daher klein, wenn die Kraft klein ist oder wenn die Dicke der Membran groß ist oder, in anderen Worten, wenn die auf das Material der Membran ausgeübte Spannung klein ist. Wird jedoch die Dicke der Membran kleiner, so weicht die Verschiebung von der Linearität selbst bei kleiner Kraft ab.Next, consider the membrane. It is known that in membrane structures according to FIGS. 4, 5 and 6, in which a flexible part 6 is provided within the clamping surface on the circumference and whose inner part is spherical, conical or horn-shaped, i.e. in which the flexible part and the inner part swing together, so in formula (1) are made large can. However, if the characteristics of force and displacement in such a membrane, as shown in Figs. 5 and 6 is shown, clamped, measured, the result in FIG. 7 relationships shown. Curves 7 , 8 and 9 relate to membranes with a thickness of 0.06, 0.08 and 0.1 mm. The displacement under the action of a force acting on the diaphragm is therefore small when the force is small, or when the thickness of the diaphragm is large or, in other words, when the stress exerted on the material of the diaphragm is small. However, when the thickness of the diaphragm becomes smaller, the displacement deviates from linearity even with a small force.

Die Abweichung ist ferner nicht symmetrisch, wenn die Kraftrichtung gewechselt wird. Vielmehr wird - wie aus F i g. 7 erkennbar - die Verschiebung kleiner, wenn die Membran in Richtung ihrer konvexen Oberfläche gestoßen wird, als wenn sie in die entgegengesetzte Richtung gestoßen wird.The deviation is also not symmetrical if the direction of force is changed. Rather, as shown in FIG. 7 recognizable - the shift is smaller, when the diaphragm is pushed towards its convex surface as if it were is pushed in the opposite direction.

Im Fall der Verwendung einer Membran bei einem elektromagnetischen Empfänger wirkt eine magnetische Anziehungskraft statisch auf die Membran und ferner eine durch die Deformation der Membran erzeugte Rückstellkraft in entgegengesetzter Richtung zur magnetischen Anziehungskraft. Beide Kräfte halten einander das Gleichgewicht. Wird eine Membran von 0,06 mm Dicke benutzt, so wird sie in eine Gleichgewichtslage gebracht, die den Punkten A oder B in F i g. 7 entspricht. Um soo und m, zu verringern - das sind die Bedingungen, um, wie oben beschrieben, eine hohe Empfindlichkeit zu erhalten -,ist es notwendig, eine Membran zu verwenden, die dünner als 0,1 mm ist und sich daher nicht linear verschiebt. Es ist ein Unterschied, ob eine solche Membran um den Arbeitspunkt A oder um den Arbeitspunkt B arbeitet. Der erstere Fall - das ist also der Fall, bei dem der magnetische Kreis auf der Seite der konvexen Oberfläche der Membran liegt - ist vorteilhafter. Insbesondere ergeben sich zwei Stabilitätsvorteile, wie weiter unten beschrieben wird.In the case of using a membrane in an electromagnetic receiver, a magnetic attraction force acts statically on the membrane and, furthermore, a restoring force generated by the deformation of the membrane acts in the opposite direction to the magnetic attraction force. Both forces keep each other in balance. If a membrane 0.06 mm thick is used, it is brought into an equilibrium position which corresponds to points A or B in FIG. 7 corresponds. In order to reduce soo and m, - these are the conditions for obtaining high sensitivity, as described above - it is necessary to use a membrane that is thinner than 0.1 mm and therefore does not shift linearly. It makes a difference whether such a membrane works around working point A or around working point B. The former case - that is, the case where the magnetic circuit is on the side of the convex surface of the diaphragm - is more advantageous. In particular, there are two stability advantages, as will be described below.

Der erste Vorteil bezieht sich auf die Kriechfestigkeit der Membran. Wird eine Membran in einem elektromagnetischen Empfänger benutzt, so wird der Magnetspalt des Empfängers im Laufe der Zeit durch das Kriechen der Membran kleiner. Dies liegt an den magnetischen Anziehungskräften, die ständig auf die Membran einwirken. Wird dieser Effekt groß, so verändern sich die Empfindlichkeit und andere Kenndaten des Empfängers so lange, bis er nicht mehr brauchbar ist.The first benefit relates to the creep resistance of the membrane. If a membrane is used in an electromagnetic receiver, the magnetic gap becomes of the receiver becomes smaller over time due to the creeping of the membrane. This lies the magnetic forces of attraction that constantly act on the membrane. Will If this effect is large, the sensitivity and other characteristics of the Until it is no longer usable.

Das Kriechen der gleichen Membran im Fall des Betriebs beim Arbeitspunkt A in F i g. 7 und beim Arbeitspunkt B wurde gemessen. Ein Beispiel der Meßergebnisse zeigt F i g. B. Die Kurve A zeigt das Kriechen, wenn allein der konkave Oberflächenteil belastet wurde und wenn eine Kraft in Richtung der konvexen Oberfläche wirkte. Die Kurve B kennzeichnet das Kriechen der Membran, wenn eine Kraft in umgekehrter Richtung zu der der Kurve A wirkte. Der Kriechbetrag ist im ersten Fall etwa die Hälfte von dem im zweiten Fall. Es ergibt sich also, daß im Fall A besonders stabile Empfänger gebildet werden.The creep of the same membrane in the case of operating at the working point A in Fig. 7 and at working point B was measured. An example of the measurement results shows Fig. B. Curve A shows creep when the concave surface part alone was loaded and when a force was acting in the direction of the convex surface. the Curve B indicates the creep of the diaphragm when a force is applied in the opposite direction to which the curve A worked. The amount of creep is about half of in the first case that in the second case. It follows that in case A, the receiver is particularly stable are formed.

Ein zweiter Vorteil bezüglich der Stabilität ergibt sich aus der Betrachtung von ,u. Hierzu wird auf das Diagramm in F ig. 9 verwiesen, in dem die Abszisse den Magnetspalt zwischen den Polstückoberflächen und dem Anker wiedergibt und die Ordinate die Kraft. DieKurve a in F i g. 9 stellt die magnetischeAnziehungskraft, die auf den Anker wirkt, dar. Die Kurven b bis d stellen die Rückstellkräfte auf Grund der Verschiebung der Membran dar. Die Kurve b gilt für den Fall, bei dem der magnetische Kreis auf der Seite der konkaven Oberfläche der Membran liegt. Sie zeigt, daß der Magnetspalt g3 dann, wenn die Anziehungskräfte des magnetischen Kreises nicht wirksam sind, zum Spaltg, verändert wird, wenn diese Anziehungskräfte einsetzen und mit der Rückstellkraft F, ins Gleichgewicht treten. g, zeigt also den Gleichgewichtszustand an. Wie in F i g. 7 ist die Kurve b in F i g. 9 nach unten gekrümmt. Ist nun ein nichtmagnetischer Körper einer dem Magnetspalt 92 entsprechenden Dicke in dem Luftspalt beispielsweise auf der Oberfläche des Ankers oder des Polstücks und ist der Minimumwert des Magnetspalts g2 (der Luftspalt ist Null), so liegt die Kurve b stets oberhalb der Kruve a, und die Rückstellkraft der Membran ist stets stärker als die magnetische Anziehungskraft. Diese Verhältnisse sind aus den Kurven a und b in F i g. 9 in bezug auf die Magnetspalte g2 und g, ersichtlich. Sobald der Anker in Berührung mit der Oberfläche des Polstücks bei irgendeiner Schwingung tritt, wird er daher in die ursprüngliche Stellung durch die Rückstellkraft der Membran zurückgeführt, und es ergibt sich daher ein stabil arbeitender Empfänger. Der Stabilitätsfaktor ,u ergibt sich aus dem Verhältnis der Tangente soo der Kurve b am Punkt P zur Tangente s" der Kurve a am Punkt P. Wird nun die Gleichgewichtsstellung am Punkt P durch Veränderung der Steifigkeit der Membran durch Veränderung der Dicke oder irgendwelcher anderer Abmessungen der Membran ausgewählt, so ergibt sich eine der Kurve b entsprechende Kurve durch Drehung der Kurve b um den Punkt P; beispielsweise wird eine Kurve wie die Kurve b' für die Rückstellkraft erhalten. Wie oben beschrieben, ist es erforderlich für die Stabilität des Empfängers, daß diese Kurven nicht die Kurve a zwischen den Magnetspalten g2 und g, schneiden. Um ,u am kleinsten in dem dieser Forderung genügenden Bereich zu machen, muß offensichtlich die Kurve b ausgewählt werden. Im Fall der Kurve b ist die kritische Stabilitätskraft, die vermindert werden kann.A second advantage in terms of stability results from the consideration of u. To do this, refer to the diagram in Fig. 9, in which the abscissa represents the magnetic gap between the pole piece surfaces and the armature and the ordinate represents the force. The curve a in FIG. 9 represents the magnetic attraction force acting on the armature. Curves b to d represent the restoring forces due to the displacement of the diaphragm. Curve b applies to the case where the magnetic circuit is on the side of the concave surface of the diaphragm lies. It shows that when the forces of attraction of the magnetic circuit are not effective, the magnetic gap g3 is changed to the gap g, when these forces of attraction set in and come into equilibrium with the restoring force F. g, thus indicates the state of equilibrium. As in Fig. 7 is curve b in FIG. 9 curved downwards. If a non-magnetic body of a thickness corresponding to the magnetic gap 92 is in the air gap, for example on the surface of the armature or the pole piece and the minimum value of the magnetic gap is g2 (the air gap is zero), curve b is always above curve a, and the The restoring force of the membrane is always stronger than the magnetic force of attraction. These relationships are shown in curves a and b in FIG. 9 in relation to the magnetic gaps g2 and g, can be seen. As soon as the armature comes into contact with the surface of the pole piece with any vibration, it is therefore returned to the original position by the restoring force of the membrane, and a stably operating receiver is therefore obtained. The stability factor, u results from the ratio the tangent soo of curve b at point P to tangent s "of curve a at point P. If the equilibrium position at point P is selected by changing the stiffness of the membrane by changing the thickness or any other dimensions of the membrane, one of the results is obtained Curve corresponding to curve b by rotating curve b about point P. For example, a curve such as curve b 'is obtained for the restoring force As described above, it is necessary for the stability of the receiver that these curves not correspond to curve a between magnetic gaps g2 and g, cut. in order to make, and the smallest in the range satisfying this requirement, obviously, the curve of the curve must be selected b. in the case b the critical stability force that can be reduced.

Liegt der Magnetkreis auf der Seite der konvexen Oberfläche der Membran, so ergibt sich aus der Kurve in F i g. 7 die Rückstellkraft beispielsweise als Kurve e. Soll eine solche Kurve durch Verringerung der Steifigkeit der Membran in gleicher Weise wie in dem vordem beschriebenen Fall zur kritischen Stabilitätskraft führen, so wird die Kurve d erhalten. Der Stabilitätsfaktor,ua in diesem Fall hat offensichtlich einen geringeren Wert als der Wert ,ub, der vordem erhalten wurde. Es wurde gefunden, daß sich der demnach erwartete Anstieg der Empfindlichkeit tatsächlich ergab. Die Kurve c hat ferner die Eigenschaft, daß ihre Tangente soo am Punkt P gleich derjenigen der oben beschriebenen Kurve b ist. Die Stabilität ,u und die Empfindlichkeit sind daher in beiden Fällen gleich. Jedoch ist der Unterschied zwischen der Rückstellkraft der Membran und der magnetischen Anziehungskraft bei der Kurve c so viel größer als bei der Kurve b, daß die Kurve c als stabiler angesehen werden kann.If the magnetic circuit is on the side of the convex surface of the membrane, the curve in FIG. 7 the restoring force, for example as a curve e. If such a curve is to lead to the critical stability force by reducing the stiffness of the membrane in the same way as in the case described above, curve d is obtained. The stability factor, among others in this case, obviously has a lower value than the value, ub, which was previously obtained. It was found that the expected increase in sensitivity actually occurred. The curve c also has the property that its tangent soo at point P is equal to that of the curve b described above. The stability, u and the sensitivity are therefore the same in both cases. However, the difference between the restoring force of the diaphragm and the magnetic attraction force in curve c is so much larger than in curve b that curve c can be considered to be more stable.

Nunmehr wird der Effekt des nichtmagnetischen Körpers in dem Luftspalt beschrieben. Es wurde bereits bei der Erläuterung der F i g. 9 hervorgehoben, daß eine nichtmagnetische Platte einer Dicke, die g2 entspricht, in den Luftspalt eingefügt wird. Da der Magnetspalt in F i g. 9 auch Null statt g" sein kann, ist ohne weiteres zu verstehen, daß selbst, wenn eine nichtmagnetische Platte eingefügt wird, der gleiche Effekt auftritt und in diesem Zusammenhang die gleiche Erläuterung des Effektes zutrifft. Die nichtmagnetische Platte ist jedoch wirksam, um den Stabilitätsfaktor ,u zu vermindern. Magnetspalt s" Kritische A A Stabilitätskraft - mm 108dyn/cm p. dyn/amp so Betrieb im Punkt P2 auf Kurve d . . . . . . . . . . 0,20 0,185 0,320 1,73 1,0-106 0,19 Betrieb im Punkt Pl auf Kurve b . . . . . . . . . . 0,15 0,242 0,627 2,59 1,1 - 108 0,14 Wie aus der Tabelle ersichtlich, ist der Effekt der Verminderung der Stabilität li durch eine nichtmagnetische Platte größer als die Verminderung des Kraftfaktors auf Grund der Notwendigkeit der Vergrößerung des Luftspalts. Der Wert für ist um das etwa 1,36fache größer. Wird dieser Wert in der Formel (1) verwendet, so zeigt sich, daß die Empfindlichkeit um etwa 2,6 db ansteigt. Im Rahmen dieser Versuche wurden andere Größen als A und so in Formel (1) nicht verändert.The effect of the non-magnetic body in the air gap will now be described. It has already been explained in the explanation of FIG. 9 emphasizes that a non-magnetic plate of a thickness corresponding to g2 is inserted into the air gap. Since the magnetic gap in FIG. 9 may also be zero instead of g ", it is readily understood that even if a non-magnetic plate is inserted, the same effect occurs and the same explanation of the effect applies in this connection. The non-magnetic plate, however, is effective to increase the stability factor to lessen u. Magnetic gap s "Critical AA Stability force - mm 108 dynes / cm p. dyn / amp so Operation at point P2 on curve d. . . . . . . . . . 0.20 0.185 0.320 1.73 1.0-106 0.19 Operation at point Pl on curve b. . . . . . . . . . 0.15 0.242 0.627 2.59 1.1 - 108 0.14 As can be seen from the table, the effect of lowering the stability li due to a non-magnetic plate is greater than the lowering of the force factor due to the necessity of increasing the air gap. The value for is about 1.36 times larger. Will this value When used in the formula (1), it is found that the sensitivity increases by about 2.6 db. In the course of these tests, quantities other than A and so in formula (1) were not changed.

Die F i g. 11 und 12 zeigen eine Verkörperung der Erfindung, bei der eine nichtmagnetische Platte vorgesehen ist. Ein Anker 1, an dem einige Preßkörper befestigt sind (16), liegt in der Mitte einer konischen Membran 10. Der magnetische Kreis liegt in Richtung der konvexen Oberfläche der Membran 10 (unten in F i g. 12) und wird auch von dieser Seite aus betrieben. Zur Erläuterung dieses Sachverhalts wird auf F i g.10 Bezug genommen, in der die Kurve a die magnetischen Anziehungskräfte wiedergibt und die Kurven b bis d Rückstellkräfte der Membran wiedergeben. Die Kurven sind wie die oben erläuterten Kurven gekrümmt. (In F i g. 10 sind die Kurven vereinfacht geradlinig dargestellt, um Komplikationen zu vermeiden, die dadurch entstehen, daß Kurven in beiden Richtungen und gerade Linien in ihrer Gesamtheit dargestellt werden mußten. Genau die gleiche Erläuterung wie zu F i g. 9 trifft für alle Kurven nach F i g. 10 zu.) Der kritische Wert, auf den die Steifigkeit der Membran im vorliegenden Fall vermindert werden kann, wenn ein Magnetspalt g1 benutzt wird, und ohne daß die nichtmagnetische Platte, die in einem üblichen Empfänger angeordnet wird, ist durch die Karve b gegeben, die den Punkt P3 schneidet. Die kritische Stabilitätskraft am Punkt P1 ist in diesem Fall ,ub. Wird die nichtmagnetische Platte g2 eingefügt, so ergibt sich der kritische Wert der Rückstellkraft der Membran aus der Kurve c, und die kritische Stabilitätskraft ,uc wird offensichtlich kleiner als ,ub. Die Breite des Luftspalts ist in diesem Fall jedoch g,-g2 und geringer als die Luftspaltbreite g1 im Fall der Kurve b. Dringen zufällig Staub oder Schmutz oder andere Verunreinigungen in den Luftspalt aus irgendeinem Grund ein, so arbeitet der Empfänger schlecht. Aus diesem Grund sind die bis jetzt beschriebenen Maßnahmen nicht stets empfehlenswert. Wird daher die nichtmagnetische Platte g2 eingebracht und wird der magnetische Kreis dadurch um die Dicke der Platte länger und wird er ferner mit g1' betrieben, so ist die kritische Steifigkeit wie bei der Kurve d, und der Stabilitätsfaktor ist in diesem Fall lid.The F i g. 11 and 12 show an embodiment of the invention in which a non-magnetic plate is provided. An armature 1, to which some compression bodies are attached (16), lies in the middle of a conical membrane 10. The magnetic circuit lies in the direction of the convex surface of the membrane 10 (at the bottom in FIG. 12) and is also from this side operated out. To explain this, reference is made to FIG. 10, in which curve a represents the magnetic forces of attraction and curves b to d represent restoring forces of the membrane. The curves are curved like the curves explained above. (In FIG. 10, the curves are shown in a simplified straight line in order to avoid complications which arise from the fact that curves in both directions and straight lines had to be shown in their entirety. Exactly the same explanation as for FIG. 9 applies for all curves according to FIG. 10.) The critical value to which the stiffness of the membrane can be reduced in the present case if a magnetic gap g1 is used and without the non-magnetic plate, which is arranged in a conventional receiver , is given by the karve b, which intersects the point P3. The critical stability force at point P1 is in this case, ub. If the non-magnetic plate g2 is inserted, the critical value of the restoring force of the diaphragm is obtained from curve c, and the critical stability force, uc, becomes obviously smaller than, ub. In this case, however, the width of the air gap is g, -g2 and less than the air gap width g1 in the case of curve b. If dust or dirt or other impurities accidentally enter the air gap for any reason, the receiver will work poorly. For this reason, the measures described so far are not always recommended. Therefore, if the non-magnetic plate g2 is inserted and the magnetic circuit becomes longer by the thickness of the plate and it is further operated at g1 ', the critical rigidity is as in the curve d, and the stability factor is lid in this case.

Im folgenden werden nun Meßergebnisse bezüglich des Stabilitätsfaktors und anderer Kennwerte für den Fall, daß die Membran der Kurve d am Punkt P2 benutzt wurde, verglichen mit Meßwerten für die Kurve b am Punkt P1. In der folgenden Tabelle sind die Meßwerte für den Fall einer Dicke der nichtmagnetischen Platte von 0,05 mm angegeben. Die Dicke des Membranmaterials entspricht g2 in F i g. 9 und 10. Es ergibt sich daraus ein Vorteil, daß selbst dann, wenn die Festigkeit der Verbindung zwischen Membran und Anker schwächer ist als bei einem üblichen Empfänger, in dem der Anker direkt der magnetischen Polfläche gegenübersteht, der Anker durch die magnetische Anziehungskraft nicht abgelöst wird. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß die magnetische Anziehungskraft am Punkt g1' in F i g. 10 um so viel geringer ist als bei g, daß die Gefahr des Kriechens der Membran geringer ist.Measurement results relating to the stability factor will now be given below and other characteristics in the event that the membrane uses curve d at point P2 was compared with measured values for curve b at point P1. In the following table are the measured values in the case of a thickness of the non-magnetic plate of 0.05 mm specified. The thickness of the membrane material corresponds to g2 in FIG. 9 and 10. It there is an advantage that even if the strength of the connection between membrane and anchor is weaker than with a conventional receiver in which the armature is directly opposite the magnetic pole face, the armature through the magnetic attraction is not released. There is also the advantage that the magnetic attraction force at point g1 'in F i g. 10 so much lower is than in g that the risk of the membrane creeping is less.

F i g. 13 zeigt eine Verkörperung eines elektromagnetischen Empfängers nach der Erfindung. Eine Spule 4 ist auf einen Spulenkörper 5 gewickelt, der auf die Außenseite eines zylindrischen Innenpols aufgepaßt ist. Ein Außenpol 2 liegt auf der Außenseite der Spule 4. Das vordere Ende des Außenpols 2 ist nach innen gebogen. Ein Magnet 12 liegt außerhalb des Spulenkörpers 5. Aus diesen Teilen ist ein magnetischer Kreis gebildet. Der Innenpol, der Spulenkörper, der Außenpol, ein Ring 11 und ein Joch 13 sind von einem Rahmen 14 derart umfaßt, daß sie sich zu dem magnetischen Kreis zusammenschließen. Ein Anker 1 ist in der Mitte einer Membran 10, die aus einem nichtmagnetischen Körper besteht, angeklebt. Der Anker ist .mit einigen Preßkörpern 16 belegt. Nachdem der Anker 1 auf der dem magnetischen Kreis abgewandten Seite der Membran angeordnet ist, wird die Membran mittels eines Gehäuses 15 und einer Abdeckung 17 befestigt.F i g. 13 shows an embodiment of an electromagnetic receiver according to the invention. A coil 4 is wound on a bobbin 5 which is fitted on the outside of a cylindrical inner pole. An outer pole 2 lies on the outside of the coil 4. The front end of the outer pole 2 is bent inward. A magnet 12 is located outside of the bobbin 5. A magnetic circuit is formed from these parts. The inner pole, the bobbin, the outer pole, a ring 11 and a yoke 13 are encompassed by a frame 14 in such a way that they combine to form the magnetic circuit. An armature 1 is glued to the center of a membrane 10 made of a non-magnetic body. The anchor is .mit some compression bodies 16 occupied. After the armature 1 is arranged on the side of the membrane facing away from the magnetic circuit, the membrane is fastened by means of a housing 15 and a cover 17.

F i g. 14 zeigt die Frequenzcharakteristik des Empfängers nach der Erfindung, wie er in F i g. 13 dargestellt ist.F i g. 14 shows the frequency characteristic of the receiver according to FIG Invention as shown in FIG. 13 is shown.

Claims (6)

Patentansprüche: 1. Elektromagnetischer Empfänger mit einem Anker, der auf der der magnetischen Polfläche eines magnetischen Kreises abgewandten Seite einer Membran aus nichtmagnetischem Material liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) im Mittelteil der konkaven Oberflächenseite einer Membran (10) angeordnet ist und daß der magnetische Kreis einen durch einen Luftspalt vom Mittelteil der konvexen Oberflächenseite der Membran getrennten Innenpol (3) und einen konzentrisch außen um den Innenpol herum angeordneten Außenpol (2) aufweist. Claims: 1. Electromagnetic receiver with an armature, the side facing away from the magnetic pole face of a magnetic circuit a membrane made of non-magnetic material, characterized in that the armature (1) is arranged in the central part of the concave surface side of a membrane (10) and that the magnetic circuit is one through an air gap from the central part of the convex surface side of the membrane separate inner pole (3) and one concentric has outer pole (2) arranged around the inner pole on the outside. 2. Elektromagnetischer Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) in die konkave Oberflächenseite einer konischen Membran (10) eingepaßt ist und daß ein magnetischer Kreis (2, 11, 13, 3) mit einem Luftspalt auf der Seite der konvexen Oberfläche der konischen Membran liegt. 2. Electromagnetic receiver according to claim 1, characterized in that the armature (1) is fitted into the concave surface side of a conical membrane (10) and that a magnetic circuit (2, 11, 13, 3) with an air gap on the side of the convex surface of the conical membrane lies. 3. Elektromagnetischer Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) auf der konkaven Oberflächenseite der konischen Membran (10) mit Preßkörpern (16) belegt ist. 3. Electromagnetic receiver according to claim 2, characterized characterized in that the anchor (1) on the concave surface side of the conical Membrane (10) is covered with pressed bodies (16). 4. Elektromagnetischer Empfänger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis (2, 11, 13, 3) einen einwärts gebogenen Außenpol (2) aufweist. 4. Electromagnetic receiver according to claim 1 to 3, characterized in that the magnetic circuit (2, 11, 13, 3) has an inwardly curved outer pole (2). 5. Elektromagnetischer Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen magnetischen Kreis mit einem inneren Pol (3), einer Spule (4) und einem nach innen gebogenen äußeren Pol (2). 5. Electromagnetic receiver according to one of claims 1 to 4, characterized by a magnetic circuit with an inner pole (3), a coil (4) and an inwardly bent outer pole (2). 6. Elektromagnetischer Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenpol (2) nach innen gebogen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 535 757.6. Electromagnetic receiver according to one of the preceding Claims, characterized in that the outer pole (2) is bent inwards. References considered: U.S. Patent No. 2,535,757.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1218520B (en) * 1962-10-15 1966-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Small electro-acoustic converter

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2535757A (en) * 1946-06-25 1950-12-26 John J Root Peripherally driven electroacoustical transducer

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