DE1961018C - Lautsprecher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit einem in einem Gehäuse angeordneten Permanentmagneten, mit einer elastisch befestigten Membrane, mit einer im Magnetfeld liegenden und mit der Membrane verbundenen Schwingspule und mit Rückflußplatten für den magnetischen Fluß.

Es sind zahlreiche Lautsprecherkonstruktionen bekannt, bei denen die Membrane eben oder trichterförmig gestaltet und mittelbar oder unmittelbar mit der Schwingspule verbunden ist, die ihrerseits im Magnetfeld eines Permanenten liegt, der vielerlei Form haben kann. Bei der Konstruktion eines Lautsprechers müssen zahlreiche sich teilweise widersprechende Forderungen erfüllt werden. Die Membrane soll vorzugsweise eben und nicht trichterförmig gestaltet sein. Die Membran soll weiter eine möglichst große wirksame Fläche aufweisen, hohe Auslenkungen zulassen und trotz der hierfür erforderlichen Festigkeit nur mit geringem Gewichtsaufwand am Lautsprechergehäuse befestigt sein. Ebenso soll die Schwingspule, die das tote Gewicht der Membrane erhöht, möglichst leicht und klein, aber trotzdem in höchstmöglichem Maß in dis Magnetfeld des Permanentmagneten eintauchen. Die bekannten Lautsprecher erfüllen diese Forderungen in hohem Maße, jedoch unvollkommen.

Der Erfindung )^;egt nun die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher mit ebener Membrane und mit großer magnetischer Vetkettun_& zwischen der Schwingspule und dem Magnetfluß des Permanentmagneten zu schaffen. Bei einem Lautsprecher der eingangs genannten Gattung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Permanentmagnet auf dem Flansch einer U-förmigen Schiene aus magnetisierbarem Material angeordnet ist, ein U-förmiger Spulenträger auf der Innenseite der Membrane befestigt ist, die Stege des Spulenträgers unter Bildung von Luftspalten innerhalb der Stege der Schiene liegen und die Schwingspule in diesem Gebiet auf den Stegen des Spulenträgers befestigt sind.

Bei dieser Konstruktion tritt der Magnetfluß des Permanentmagneten in die U-förmige Schiene ein, verteilt sich in deren beide Stege und kann von dort über der gesamten Länge der Schiene und damit auf einer großen Fläche in die Schwingspule übertreten und diese durchlaufen, von deren Innenleite er dann in den Permanentmagneten zurücktritt, Ivomit der magnetische Kreis geschlossen ist. Wegen der hierdurch bedingten hohen Ausnutzung des Magnetfeldes des Permanentmagneten kann dieser klein und leicht gehalten werden. Weiter ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad und Verzerrungen sind gering.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß eine zweite U-förmige Schiene aus einem magnetisierbarcn Material auf dem Permanentmagneten befestigt ist. die Stege beider Schienen unter Bildung von Luftspaltcn paiallel verlaufen und sich die die Schwingspule tragenden Abschnitte der Stege des Spulenträgers in die Luftspalte erstrecken. Bei dieser Ausführungsform ist der Luftspalt, den der magnetische Fluß durchlaufen muß. schmaler, da die Schwingspule auf ihrer Innenwic auch auf ihrer Außtnseite von den metallischen Stcacn der beider. Schienen eingerahmt wird.

iiinc weitere Ausgestaltung sieht vor, daß die U-fiifmige Schiene mit ihrem Flansch tuf der Innenseite des Gehäuse befestigt ist und mit ihren Stegen zur Membrane zeigt, während der U-förmige Spulenträger mit seinem Flansch an der Innenseite der Membrane befestigt ist und mit seinen Stegen unter Belassung der Luftspalte zwischen die tege der U-förmigen Scniene greift. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Konstruktion, die sich mechanisch einfach beherrschen und trotz großer Festigkeit leicht herstellen läßt.

Für die Befestigung der zweiten U-förmigen

ίο Schiene sieht die Erfindung vor, daß diese mit ih'^rn Flansch auf dem Permanentmagneten befestigt ist und ihre Stege innerhalb der Stege des Spulenträgers liegen. Auf diese Weise ergibt sich eine hohe Verkürzung des Luftspaltes, da der Magnetfluß von den Stegen der einen U-förmigen Schiene über die Stege des Spulenträgers unmittelbar in die Stege der zweiten U-förmigen Schiene eintreten kann.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der Raum innerhalb der U-förmigen Schiene und innerhalb des Spulenträgers mit einem elastischen unmagnetischem Material gefüllt ist. Diese elastische unmagnetische Material kann sowohl zur Dämpfung als auch zur eigentlichen Befestigung der Membrane dienen. Das elastische unmagnetische Material erstreckt sich zwischen der U-förmigen Schiene und dem Spulenträger, der mit der Membrane verbunden ist. Damit erübrigt sich eine Einspannung des Randes dor Membrane, da diese durch das elastische unmagnetische Material ausreichend gehalten wird.

Bei dieser Ausgestaltung sieht die Erfindung für die Membrane vor, daß diese steif ist.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen,

daß die Membrane eine ungleichförmige Stärke hat.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß das Gehäuse aus massivem Materia, besteht und die elastisch ausgebildete Membrane mit ihrem Rand auf dem Gehäuse aufliegt und an diesem befestigt ist.

Bei einer weiteren Ausgestaltung, bei der die Membrane unter Bildung des Gehäuses nach innen eingebogen ist, kann das sonst übliche metallische Gehäuse weggelassen werden. Diese Ausführungsform wird angewendet, wenn der Lautsprecher in festen Gehäusen, wie Rundfunkgehäusen, untergebracht und keiner mechanischen Beanspruchung ausgesetzt ist.

Pei dieser Ausgestaltung, bei der die Membrane das Gehäuse bildet, sieht eine Abwandlung vor, daß die Seitenwände der Membrane entlang von längs verlaufenden Linien eingeknickt sind. Hierdurch wird die Membrane in einen festen und einen beweglichen Teil unterteilt, so daß der bewegliche Teil den Auslenkungen der Schwingspule ohne weiteres folgen kann.

Bei dieser Ausgestaltung hat sich als zweckmäßig herausgestellt, daß die Seitenwände der Membrane in Halbkreisform einwärts gebogen sind.

Schließlich sieht die Erfindung noch vor, daß Abstützelcmente zwischen einer Bodenplatte und der Innenseite der Membrane angeordnet sind.

Bei der Ausgestaltung, bei der die Seitenwände der Membrane das Gehäuse bilden, kann zur Erhöhung der Festigkeit elastisches Material zwischen den Seitenwänden der Membrane und den Stegen der U-förmigen Schiene angeordnet sein.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung nun weiter erläutert. In der Zeichnung ist

3 4

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, teilweise Papier, Kunststoff, bestimmten Metallteilen, metalli-

aufgebrochen, einer Ausführungsform des Laut- siertem Papier oder versteiftem Leinenpupiu.

Sprechers, F ig. 5 zeigt eine Anwendung des in F. _t 4 £-

Fig. 2 ein Schnitt durch eine Ausführungsform, zeigten und aus der eigentlichen Mf"¹⁰"¹"'

bei der sich die Membrane an Gehäusewanden 5 bildeten Gehäuses. Damit faßt l· ι g. 3 mc

abstützt, f ührungsformen von F i g 2.und 4 z»n.

Fig. 3 ein Schnitt durch eine Ausführungsfoim, F i g. 6 zeigt eine Ausfuhrungstorm, ^Dei ",'

bei der die Membrane vom Permanentmagneten den bisherigen Ausführungsformen bereits eninu.

gehalten ist, Elemente mit den gleichen B«u|^ichen un^

Fig. 4 die Darstellung einer das Gehäuse bilden- id Zusatz eines ' oder bezeichnet sind, z-usau.

den Membrane, sind bei dieser Ausführungsform F^erungselemuUc

Fig. 5 ein Schnitt durch eine Ausführungsform 25 aus einem elastischen Werkstott zwiscncn u

des Lautsprechers, bei der die Membrane das Ge- Seitenwänden 21" und den Stegen 7 und *

häuse bildet, U-förmigen Schiene 2 angeordnet. Diese Fedcrungs-

F i g. 6 ein Schnitt durch eine Ausführungsform, 15 elemente 25 dienen auch zur Ruckstellung der iwt.ni-

die von der Ausführungsforui nach Fig. 5 abge- brane 18" in ihre Ruhestr <ung.

|_eitet i_st Fi g. 7 zeigt in vergrößerten! Maßstab die magne-

Fig. 7 eine Teildarstellung mit Darstellung der tischen Kraftlinien 11, die aus dem ™™*™™-

magnftischen Feldlinien, magneten 4 austreten und den Luftspalt 10 wischen

F i g. 8 die schematische Darstellung, teilweise ao den Stegen der beiden U-formigen schienen uu.l.i

aufgebrochen, einer Ausführungsform, bei der die queren und dabei die Schwingspule 15 Kreuzen, waλ

Membrane das Gehäuse bildet, erkennt den relativ schmalen Luftspalt 10 und die

Fig. 9 die Darstellung einer von der Ausfüh- dichte Verkettung der magnetischen K.rarti.men

rungsform nach Fig. 8 abgeleiteten Ausführungs- mit der Schwingspule 15.

!orm und *5 Die in Fig. 8 gezeigte Ausfuhrungsform stellt

Fig 10 ein Schaubild mit der Wiedergabecharak- eine weitere praktische Anwendung der in rig.·*

ieristik eines erfindungsgemäßen und eines nach dem gezeigten Gehäuseform dar. Die bei enwafloe t

Stand der Technik aus gebildeten Lautsprechers. sind nach innen gewölbt und haben ha bzylindr.scm.

Fi σ 1 zeigt eine Ausführungsform mit einer Form. Vorzugsweise bestehen sie aus Leinenpapier,

ersieh U-förmigen Schiene 2, die einen Flansch 8 30 während der Mittelabschnitt 20 der Membrane 18

.„nd Stege 7 und 9 aufweist. Auf dem Flansche vorzugsweise aus einem Polycarbonat bestem, ts

und zwischen den beiden Stegen 7 und 9 befindet wurde gefunden, daß diese Ausfuhningsforin cme

,ich der Permanentmagnet 4 mit dem Magnetkern 12. Querverschiebung des Mittelabscnnr.es ZU vernin-

Auf dosem sitzt die zweite U-förmige Schiene 6 dert. Damit werden Verzerrungen und die Bildung

,uf die einen Flansche und Stege 9 aufweist. Über 35 von Oberwellen weitgehend vermieden.

der zweiten U-förmigen Schiene 6 befindet sich der Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform bei der aucn

•benfalls U-förmig ausgebildete Spulenträger 5. an den Stirnseiten Abstützelemente 26 angeordnet

Dieser weist einen Flansch 13 und Stege 14 auf, sind. Auch diese Abstützelemenie 26 haben halb-

die die Schwingspule 15 tragen. Damk befindet sich zylindrische Form und befinden sich zwischen einem

die Schwingspule 15 im Luftspalt 10 zwischen den 4° Bodenabschnitt 27 und der Membrane 18, an aie

Stegen 9 und 14. Die Membrane 3 sitzt ihrerseits sie z.B. angeklebt sind. Die Abstutzelemente 26

auf dem Flansch 13 des Spulenträgers 5 und ist mit unterstützen die Rückführung der Membrane 18 in

diesem verbunden. ihre Ruhestellung. Ebenso verhindern sie Quer-

Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist der eben verschiebungen der Membrane 18

beschriebenen Ausführungsform ähnlich. Zusätzlich 45 Diese in Fig. 9 dargestellte ^Α«^8ί

werden jedoch die Wände eines Gehäuses 16 gezeigt, elektroakustischer, Wandlers wurde

zwischen denen die Schienen, der Magnet usw. Gleichzeitig wurde ein »^bhc*« }%£

angeordnet ist und auf denen sich die Membranes einer konusformigen Membrane S^essen ts

-_h*_til,_7t ergaben sich die in Fig. 10 gezeigten Kurven A

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 füllt ein so und B für den Wandler gemäß Fig. 9 ^der

elastisches, unmagnetisches Material 17, wie z.B. bekannten Lautsprecher mit konusform.ger Mem-

Gummi oder Kunststoffschaum, den Raum zwischen brane. -,„unrerhei

den beiden U-förmigen Schienen und dem Spulen- Im einzelnen wurde ein **^Λ™™^*%£™

träeer 5 aus. Dieses elastische Material verbindet nut einem Durchmesser von 200 mm durchgemessen

sämtliche Teile miteinander. Gleichzog verhindert 55 der bewegliche Elemente mit einem.Gewicht vm

es eine Querverschiebung des Spulenträgers S. Damit 10 g, einen ALNICO-Magneten mit einem Gewch

wird eine konstante Breite der Luftspa.te 10 sicher- ^«^fftÄ^S

Bei der Ausfl'hrungsform nach Fig. 4 stellt die Wandler hatte eine Membran mit einem Durdv

Membrane 18 selbst das Gehäuse da?. Die Mem- 60 messer von 150 mm und eine 'M™^¹**

brane 18 setzt sich aus einem die eigentliche Antriebseinrichtung mit einem Durchmesser jο

Membranfläche beenden Mittelabschnitt 20 zusam- 125 mm. eine bewegliche bmheit mit einem Gewch

men, Seitenwänden 21 und einer Unterseite 24. Der von 18 g, einen Ferritmagneten mit t nun_Oevv u

Mitt labschnitt 20 ist entlang von Kanten 22 nach von 28,35 g. eine Lautsprecherwick η t «πtr

unten abgeknickt und bildet dort die Seitenwände 21. 65 Länge von 60 m und Luftspalte m«™^c^

Entlang von Linien 23 sind diese nach innen ein- von .,35 mm. Die Leistung der bei

geknick«. Die Membrane 18 besteht aus einem wurde bei einer im ^^^J^

unmaenetischen. faltbaren Werkstoff, wie z. B. lastung der Lautsprecherwicklung

und der gleichen Mikrophonanordnung gemessen. Die gemessenen Empfindlichkeitskurven, die für den Wandler gemäß Fig. 9 um f 19,1 db verschoben wurden, um Unterschiede in den wichtigen Parametern zu kompensieren, sind in Fig. 10 dargestellt. Ils zeigt sich:

1. Die Lautstärke des konischen Lautsprechers sinkt unterhalb 100 Hz stark ab, während der Wandler gemäß F i g. 9 bei diesen niedrigen Frequenzen ein verhältnismäßig lineares Ver- to halten beibehält.

2. Der Abfall in der Frequenz beträgt für den Wandler gemäß Fig. 9 nur etwa 6 db Oktave im Vergleich zu einem Abfall von 12db/Oktave für den Lautsprecher mit konisch ausgebildeter Membrane.

Es ist ferner zu bemerken, daß das Frequenzverhalten beim erfindungsgemäßen Wandler bei etwa 3000 Hz unstabil wird. Um ihn gegenüber hohen Frequenzen von mehr als 3000 Hz empfindlich ao auszubilden, wird das Gewicht der beweglichen Einheit auf 1.5 g und die Breite der Luftspalte auf etwa 0.025 mm verringert.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Lautsprecher mit einem in einem Gehäuse angeordneten Permanentmagneten, mit einer elastisch befestigten Membrane, mit einer im Magnetfeld liegenden und mit der Membrane verbundenen Schwingspule und mit Rückflußplatten für den magnetischen Fluß, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (4) auf dem Flansch (8) einer U-förmigen Schiene (2) aus magnetisierbaren Material angeordnet ist. ein U-förmiger Spulenträger (5) auf der Innenseite der Membrane (3) befestigt ist. die Stege (14) des Spulenträgers (5) unter Bildung von Luftspalten (10) innerhalb der Stege (9) der Schiene (2) liegen und die Schwingspule (15) in diesem Gebiet auf den Stegen (14) des Spulenträgers (5) befestigt sind.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite U-förmige Schiene (6) aus einem magnetisierbaren Material auf dem Permanentmagneten (4) befestigt ist. die Stege (9. 9) beider Schienen (2, 6) unter Bildung von Luftspalten (10) parallel verlaufen und sich die die Schwingspule (15) tragenden Abschnitte der Stege (9) des Spulenträgers (5) in die Luftspalte (10) erstrecken.

3. Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmige Schiene (2) mit ihrem Flansch (8) auf der Innenseite des Gehäuses (16) befestigt ist und mit ihren Stegen (9) zur Membrane (3) zeigt, während der U-förmige Spulenträger (5) mit seinem Flansch (13) an der Innenseite der Membrane (3) befestigt ist und mit seinen Stegen (14) unter Belassung der Luftspalte (10) zwischen die Stege (9) der U-förmigen Schiene (2) greift.

4. Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite U-förmige Schiene (6) mit ihrem Flansch (8) auf dem Permanentmagneten (4) befestigt ist und ihre Stege (9) innerhalb der Stege (14) des Spulenträger (5) liegen.

5. Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 4. dagekennzeichnet, daß der Raum innerhalb der U-förmigen Schiene (2) und innerhalb des Spulenträgers (5) mit einem elastischen unmagnetisclicn Material (17) gefüllt ist.

6. Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (3) steif ist.

7. Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daü die Membrane (3) eine ungleichförmige Stärka hat.

8. Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) aus massivem Material besteht und die elastisch ausgebildete Membrane (3) mit ihrem Rand auf dem Gehäuse aufliegt und an diesem befestigt ist.

9. Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (18) unter Bildung des Gehäuses (21, 24) nach innen eingebogen ist.

in. Lautsprecher nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (21) der Membrane entlang von längs verlaufenden Linien (23) eingeknickt sind.

11. Lautsprecher nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (21) in Halbkreisform einwärts gebogen sind.

12. Lautsprecher nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Abstützelemente (26) zwischen einer Bodenplatte (27) und der Innenseite der Membrane(18) angeordnet sind.

13. Lautsprecher nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß elastisches Material (25) zwischen den Seitenwänden (21") und den Steeen (9") der U-förmigen Schiene (2) angeordnet im.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen