DE2003950A1

DE2003950A1 - Akustischer Wandler

Info

Publication number: DE2003950A1
Application number: DE19702003950
Authority: DE
Inventors: Oskar Heil
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-02-19
Filing date: 1970-01-29
Publication date: 1970-09-10
Also published as: JPS5547517B1; CH524943A; FR2031517B1; GB1305456A; FR2031517A1; US3636278A; DE2003950B2

Description

DIPL-ING. HORST RUSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gendereheim, 27. J'Λ 11"J^^r Hohenhöfen 5 Telefon: (05382)2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Ganderehelm Unsere Akten-Nr.: 2643/1

Oskar Heil

Patentgesuch vom 27.1 . ; \>ΊΟ

Oskar Heil

1775 Parrott Drive
LSan Hateo, California Y.St.A.

Aicustischer V/andler

Die Erfindung "betrifft einen akustischen Wandler, vorzugsweise einen elektroakustischen Wandler, mit einer i-iembrananordnung. öle "betrifft in einem spezielleren Sinn aie Ausbilaung der Membrananordnung und deren Verwendung für bchallfonster, Mikrofone, Kopfhörer, Lautsprecaer und dergleichen.

hjoll 'ichall von einem Kaum in einen davon getrennten Kaum gelangen, so muß ein ochallfenntGr benutzt weruen; eine leichte, dünne Membran erfüllt diese Aufgabe am beaten.

üoll Jchall in einem Mikrofon in elektrische btrö'me umgewandelt oder aus elektrischen utrömen in einem Lautsprecher reproduziert werden, so ergeben gleichermaßen die leichtesten Membrananordnungen die ge treuesten und leistungsfähigsten Wiedergaben.

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Luft hat eine spezifische Dichte von 1,2 mg/cm und ist damit 1OOO bis 1OOOO mal leichter als feste körper. Dies ist der Grund, warum Membranen bei den erwähnten vier Vorrichtungen kaum dünn genug gemacht werden können, um die wirksame spezifische Masse der Membran zu reduzieren.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Membran zur Verwendung in Schallfenstern, Mikrofonen oder Lautsprechern zu schaffen, bei der die wirksame spezifische Masse der Membran (Gramm pro QuadratZentimeter) bei Hörfrequenz um einen beträchtlichen Paktor vermindert werden kann, ohne die Membrandicke zu vermindern, wobei insbesondere die Wiedergabe des Schalls außerordentlich originalgetreu sein soll.

^ Erfindungsgemäß wird dies bei einem eingangs genannten

^ Wandler dadurch erreicht, daß die Membrananordnung mehrere mindestens teilweise schwingungsfähige Membranteile aufweist, die zwischen sich benachbarte, sich nach gegenüberliegenden leiten öffnende, enge Lufttaschen bilden, und daß die schwingungsfähigen Teile in geeigneter Weise miteinander verbunden sind, so daß benachbarte Lufttaschen an diesen gegenüberliegenden Enden abwechselnd geschlossen und geöffnet sind. Hierdurch läßt sich eine Verminderung der wirksamen spezifischen Masse der Membran um den Faktor 10 im genannten Frequenzbereich ohne weiteres realisieren.

Mit Vorteil wird dabei der erfindungsgemäße Schallwandler so ausgebildet, uaß die sehwingungsfähi^en Membranteile mit ™ einer geeigneten Vorrichtung in Wirkverbindung stehen, die die von Schallwellen den iMembranteilen beaufschlagten Schwingungen in elektrische Energie umwandelt, und umgekehrt, hierbei wird zweckmäßig mindestens ein Leiter mit den schwingun^sfähigen Membranteilen verbunden, und eine mit üiesem Leiter zusammenwirkende Vorrichtung zur Erzeu^un^ eines starken magnetischen oder elektrostatischen Felds wird vorgesehen, um beim Anlegen von hörfrequenten Wechselstromsignalen Schwingungen in den Membranteilen zu erzeugen, und umgekehrt.

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Die Lufträume oder -taschen, die sich abwechselnd nach entgegengesetzten oeiten öffnen, können dadurch gebildet werden, daß man eine dünne Membran zu einer Mäanderform biegt; hierbei werden die schwingungsfälligen Meinbranteile von im wesentlichen parallelen, im Abstand voneinander gebildeten Teilen des Bandes gebildet. Me schwingungsfähigen Membranteile können auch aus mehreren getrennten dünnen flächenförmigen Elementen gebildet sein, die im Abstand voneinander und etwa parallel zueinander gehalten werden, und zwar von mit ihnen verbundenen Distanzstücken, welche offene Enden aufweisen, die abwechselnd nach entgegengesetzten Richtungen weisen.

Bei elektroakustischen Wandlern, bei denen !Schallwellen in elektrische Signale umgewandelt werden oder umgekehrt, "

können die schwingungsfähigen Teile der kiernbrananordnung direkt oder indirekt angetrieben werden. Im ersteren Pail ist wie zuvor erwähnt, mindestens ein leiter an den schwingungsfähigen Teilen der Membran gehaltert, und dieser Leiter ist so angeoro.net, daß er sich in einem magnetischen oder elektrostatischen PeId bewegt; im zweiten Fall ist eine getrennte elektromagnetische Vorrichtung, z.B. eine oder zwei Lautsprecherspulen, vorgesehen, die mechanisch mit den schwingungsfähigen Teilen der Membrananoranung verbunden ist, um zu bewirken, daß sich diese bei Schwingungen der Lautsprecherspulen (Schallspulen) zueinander und voneinander weg bewegen.

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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen.

Es zeigen

Fig.1 eine schematische, erläuternde Darstellung einer Membran nach dem Stand der Technik,

Fig.2 eine schematische, erläuternde Darstellung einer erfindungsgemäßen Membran,

Fig.3 eine schematische, raumbildliche Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membran,

Fig.4 eine schematische, raumbildliche Darstellung einer Abwandlung der Membran-Anordnung der Fig.3,

Fig.5 eine schematische, raumbildliche Darstellung einer weiteren Abwandlung einer erfindungsgemäßen Membran,

Fig.6 eine schematische Seitenansicht, welche eine Membrankonstruktion gemäß Fig.3 und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes zeigt,

Fig.7 eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Lautsprecher,

Fig.7a eine teilweise, vergrößerte Darstellung ähnlich Fig.7»

Fig.8 eine Seitenansicht des in Fig.7 dargestellten Lautsprechers,

Fig.9 einen Schnitt, gesehen längs der Linie IX-IX der Fig.8,

Fig.10 einen Querschnitt, gesehen längs der Linie X-X der Fig.11 durch ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lautsprechers,

Fig.11 einen Querschnitt, gesehen längs der Linie XI-XI der Fig.10,

Fig.12a und raumbildliche Darstellungen zur Erläuterung des

12b Herstellungsvorgangs der im Lautsprecher gemäß den Fig.10 und 11 verwendeten Membran,

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Fig.13a eine teilweise Draufsicht auf ein dünnes Band aus Plastikmaterial mit aufgebrachten Drähten, und zwar vor der Verformung dieses Bandes zu einer Mäanderform, wie sie z.B. in Fig.11 dargestellt ist,

Fig.13b eine teilweise Darstellung, die das Band der Fig.13a im gefalteten Zustand zeigt,

Fig.14 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lautsprechers, gesehen längs der Linie XIV-XIV der Fig.15,

Fig.15 eine teilweise Draufsicht auf den Lautsprecher der Fig.14,

Fig.16 einen teilweisen Querschnitt durch eine Abwandlung der Anordnung gemäß Fig.14,

Fig.17 einen schematischen Querschnitt durch einen indirekt angetriebenen, erfindungsgemäßen Lautsprecher,

Fig.18 eine auseinandergezogene Darstellung des Lautsprechers der Fig.17 in vereinfachter Darstellungsweise, und

Fig.19 eine vereinfachte, auseinandergezogene Darstellung eines Kopfhörers oder Mikrophons nach der Erfindung.

Wie eingangs erläutert, betrifft die vorliegende Erfindung Membranen, bei denen die wirksame spezifische Masse (Gramm pro Quadratzentimeter) für akustische Frequenzen um mindestens " einen Faktor 10 reduziert werden kann, ohne dabei die Membrandicke zu vermindern; sie betrifft ferner die Anwendung einer solchen Membran für Schallfenster, Mikrophone und Lautsprecher.

Das Prinzip der erfindungsgemäßen Membran mit reduzierter wirksamer Masse wird im folgenden anhand der Fig.1 und 2 erläutert. Fig.1 zeigt schematisch eine flache Membran D, die entlang ihrer Umfangskanten mit Wandungen W verbunden ist, welche eine öffnung der Breite 2 na definieren, so daß die Membran den Luftraum zu ihrer linken Seite von dem Luftraum zu ihrer rechten Seite trennt. Fig.2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße

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Membran, die sich ebenfalls über eine öffnung der Breite 2 na erstreckt, in der jedoch die Membran D¹ zu einer Mäanderform gefaltet ist. In Fig.2 ist die Breite jeder Faltung mit _a und ihre Tiefe mit b_ bezeichnet. Das Verhältnis von Breite zu Tiefe der gefalteten Membran stellt den effektiven Massenreduktionsfaktor f dar.

Werden Schallwellen in Richtung des Pfeiles A (Fig.1) zugeführt, so wird die Membran D um einen Betrag _c_ in Pfeilrichtung ausgelenkt; vereinfachend wird dabei angenommen, daß sich die Membran D über ihre volle Breite parallel zu sich selbst verschiebt.

- Bei der gefalteten Membran nach Fig.2 werden - unter der Annahme, daß die Membransektionen a_ ohne jede Bewegung starr verbleiben - die Membransektionen b_ in Richtungen verschoben, die quer zur Pfeilrichtung A verlaufen, und zwar um den Abstand d_ ; auch hier wird zur Vereinfachung angenommen, daß sich die Membransektionen b_ in ihrer gesamten Breite verschieben. Diese Annahmen erleichtern die Auswertung, ohne das Endresultat wesentlich zu beeinträchtigen.

Obwohl die gesamte Masse der in Fig.2 dargestellten gefalteten Membran um den Faktor 1/f größer ist als die gesamte Masse der in Fig.1 gezeigten flachen Membran, kann gezeigt werden, daß die gesamte kinetiscne Energie der sich bewegenden Membranmasse, die dazu notwendig ist, eine bestimmte Luftverschiebung pro Zeiteinheit über die Membran zu bewirken, im Falle der in Fig.2 gezeigten gefalteten Membran um den Reduktionsfaktor ,f kleiner ist als diejenige bei der flachen Membran der Fig.1. Es wird angenommen, daß die Dicke beider Membranen D und D¹ dieselbe ist und die Breite bei beiden 2 na beträgt. Die relativen verschobenen Luftvolumina werden in den beiden Figuren durch die beiden Flächen 2 nac und 2 nbd repräsentiert. Für dieselbe Luftbewegung müssen diese Flächen gleich sein, d.h.

2 nac » 2 nbd woraus folgt, daß

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f « f - f. oder c - f

Bei den in derselben Zeiteinheit stattfindenden Luftverschie bungen müssen die Verschiebungsgeschwindigkeiten v^ und V₂ dasselbe Verhältnis aufweisen, d.h.

— ■ f
^V

Das Massenverhältnis der bewegten Teile beider Membranen ist

■m

2 na

" ^x * 3£

2 na _{m f}
2 nb *

unter der gemachten Voraussetzung, daß beide Membranen gleich dick sind.

Das Verhältnis der kinetischen Energien der beiden Membranen ist

»I-,² f . 1

m₂ . v₂

Pur dieselbe kinetische Energie der Luft hat deshalb die gefaltete Membran nach Pig.2 eine um den Paktor f geringere kinetische Energie als die in Pig.1 dargestellte flache Membran, oder mit anderen Worten, die gefaltete Membran entspricht einer flachen Membran,.deren Dicke oder Masse um den Paktor f vermindert ist. Die wirksame Masse ist

2 naf oder 2n .

Die tatsächliche Masse der in Pig.2 dargestellten gefalteten Membran ist

2 η ( a + b).

Das Verhältnis zwischen tatsächlicher Maese und wirksamer Masse ist deshalb

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Ein Verhältnis zwischen Länge und Breite der Falten in der Größenordnung von 10 ist leicht ausführbar und ergibt ein Verhältnis von tatsächlicher zu wirksamer Masse von 110:1. Dies macht ein Schallfenster im physikalischen Aufbau sehr stark. Bei elektroakustischen Wandlern macht eine Zunahme der tatsächlichen Masse die stromführenden Teile stärker, die ohmschen Verluste relativ niedrig, bewahrt aber immer noch eine gute Anpassung an die Luftmasse. Bei einem Verhältnis von b:a » 10 entspricht die tatsächliche Masse einer 0,025 nun - Aluminiummembran eines Lautsprechers dieser Art einem wirksamen Luftäquivalent von 5»7 mm Dicke, was niedrig genug ist für die höchsten hörbaren Frequenzen. Die von der bewegten Luft auf die bewegte Membran ausgeübten Gegenkräfte haben andererseits eine sehr geringe Bewegungswirkung auf die Membran, und zwar wegen des hohen Verhältnisses von wirksamer zu tatsächlicher Masse von 1:110. Die Membran benötigt daher keine mechanische Stütze für ihre akustische Steifigkeit. Bei Mikrophonen sind Luftäquivalente von 1 mm leicht zu erreichen, da nur niedrige Leistungen umgewandelt werden müssen und dünnere Membranen verwendet werden können.

Bei elektroakustisehen Wandlern, in denen die oben beschriebenen Membranen verwendet werden, erreicht man einen guten Wirkungsgrad, und zwar aus zwei Gründen:

1. Die verminderte wirksame Membranmasse (Luftäquivalent von

1 ... 5 πιπί) garantiert kleine Blindenergien (positive und negative Beschleunigung der Masse), und die kinetische Energie der Membran wird direkt in Luftschwingungen umgesetzt, oder umgekehrt ; und

2. Die tatsächliche Gesamtmasse der Antriebsmembran kann relativ groß sein. Da diese Masse der Masse des leitenden Metalls

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entspricht, sind die ohmschen Verluste niedrig.

Bei elektroakustischen Wandlern können die schwingungsfähigen Teile der Membram - diese können z.B. aus einer die hörfrequenten Ströme führenden Metallfolie oder aus einer isolierenden Folie gebildet sein, an der parallele, die hörfrequenten Ströme führende Metallstreifen oder Drähte befestigt sind - in zwei verschiedenen Arten angeordnet sein, wie sie in den j'ig« 3 bzw. 5 dargestellt sind. Die beiden in diesen Figuren dargestellten Anordnungen unterscheiden sich hauptsächlich durch die Richtung voneinander, in der der Schall abgestrahlt wird. Bei der Anordnung nach Fig. 3 wird die erfindungsgemäße Membran von einer dünnen Metallfolie 2 gebildet, die zu einer Mäanderform gebogen ist, wie das in Fig. 3 dargestellt ist, um mehrere enge, einander benachbarte ™ Lufttaschen zu bilden, die abwechselnd oben bzw. unten geschlossen sind. Dünne Plastiufoiien 4 sind in geeigneter Weise mit den vorderen und hinteren Kanten der mäanderförmigen Folie 2 verbunden, um die erwähnten Lufttaschen vorne und hinten zu schließen. Die Membran oder i-ietalifolie ist in einem starken magnetischen FeIa angeordnet. Der Deutlichkeit halber sind die aas Magnetfeld erzeugenden magnetischen Pole in Fig. 3 nicht dargestellt, sondern es ist nur die Richtung dieses Magnetfelds durch die Pfeile 6 dargestellt. Bei dieser Anordnung werden beim Durchgang eines hörfrequenten Stromes durch die Membran oder Metallfolie 2 die im wesentlichen parallelen Teile der Membran 2 dazu gebracht, zueinander und | voneinander weg zu scnwirigen, und Schall wird in der von den Pfeilen 8 angedeuteten Richtung aus den Lufttaschen abgestrahlt, d.h. Schallwellen werden px'aktiach senkrecht zur Richtung des magnetischen Feldes abgestrahlt.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 wird die Membran oder Metalifolie 10 zu der in dleoer Figur gezeigten wellenförmigen Anordnung gebogen, um eine waben- oder zellenartige Struktur zu bilden, und benachbarte Band tülle v/erden mechanisch miteinander verbunden, z.B. durch Kleben, aber an den Stellen 10', wo sie gegeneinander anliegen, voneinander isoliert, in dieser Welse werden mehrere Reihen von Lufttaschen

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geformt, die abwechselnd oben und unten durch dünne Plastikbahnen 12 verschlossen sind, die in geeigneter Weise mit den oberen und unteren Kanten der Folie 10 verbunden sind. In Fig. 5 sind nur die oberen Bahnen 12 gezeigt, aber selbstverständlich sind die in Fig. 5 oben offen dargestellten Lufttaschen an ihrer Unterseite durch entsprechende Bahnen 12 verschlossen.

Die Richtung des Magnetfeldes ist in' Fig. 5 durch den Pfeil 14 angedeutet, d.h. das Magnetfeld verläuft senkrecht zu der Richtung, in der ein hörfrequenter Strom durch den F_olienstreifen 10 geschickt wird. Bei dieser Anordnung wird beim Durchgang eines hörfrequenten Stromes durch die Folie 10 der Schall in Richtung des Pfeiles 16 abgestrahlt, d.h. die ächallabstrahlung erfolgt in Richtung des magnetischen Felds. - Auch in Fig. 5 sind die das magnetische Feld erzeugenden Magnetpole nicht dargestellt; diese müssen aus unterteilten Eisenlaminaten aus perforierten Blechen hergestellt werden, um für den Schall transparent zu sein.

Die Tiefe der von den Membranteilen gebildeten Lufttaschen steht in einer Beziehung zu den höchsten Frequenzen, die wirksam übertragbar sind. Eine Tiefe von 10 bis 15 mm ergibt ein einwandfreies Arbeiten bis zu 10 bis 15 kHz. Die Membran kann aus einem dünnen Metallband gebildet werden; Bänder aua Aluminium, Magnesium, Kupfer oder Silber mit einer Dicke von 0,05 bis 0,005 mm (0,002 bis 0,0002 Zoll) ergeben ein einwandfreies Arbeiten bis zu den höchsten Hörfrequenzen. Anstelle von Metallbändern können auch dünne Mylarbänder verwendet werden, die mit einem der erwähnten Metalle beschichtet sind.

Ein Nachteil der in den Fig. 3 und 5 gezeigten Anordnungen, bei denen dünne Plastikfolien, die sich jeweils in einer Ebene erstrecken, mit den Kanten des Metallbandes verbunden sind, ist, daß die Teile des Metallbandea nahe bei dessen Kanten, die fest mit den Plastikfolien verbunden sind, am Schwingen gehindert sind, so daß in diesen Teilen eine niedrige Gegenspannung aufgebaut wird und ein größerer, die ohmschen Verluste erhöhender Strom durch das Band fließt *

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Verschiedene Anordnungen sind möglich, um diesen Nachteil mindestens teilweise zu beheben. Wird z.B. metallbeschichtetes Plastikband zur Herstellung der Membran verwandt, so können Längsstreifen dieses Bandes längs seiner gegenüberliegenden Längskanten unbeschichtet gelassen werden, um dem Band im Gebiet seiner gegenüberliegenden Längskanten, die mit den die Lufttaschen abschließenden Plastikfolien 12 verbunden sind, größere Flexibilität zu verleihen. Andererseits können bei einer Anordnung nach Pig. 5 im wesentlichen becherförmige Plastikteile anstelle der parallelen Bahn-Teile 12 zum Verschließen der Lufttaschen zwischen den miteinander verbundenen Banateilen 10· verwendet werden.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung ist in Fig. 4 ge- f zeigt, die eine Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Anordnung darstellt. Bei der Anordnung nach Fig. 4^?'ΐη die von dem mäanderförmigen Metallband 2 gebildeten Lufttaschen nicht wie in i'ig. 3 durch dünne, mit den sich in Längsrichtung erstreckenden gegenüberliegenden Kanten des Bandes verbundene dünne Plastikfolien verschlossen, sondern hülsenartige zylindrische Teile 18 (nach Art von Schlauchabschnitten), üie aus dünner Plastikfolie, z.b. Mylar, gebildet sind, sind in der in Fig. 4 dargestellten Weise jeweils in den von dem Metallband 2 gebildeten Lufttaschen angeordnet, wobei diese Hülsen 18 im wesentlichen die Lufttaschen an gegenüberliegenden Seiten abschließen und sich üabei etwas über die gegen- g überliegenden Kanten des Bandes 2 hinaus erstrecken; diese Hülsen 18 können an ihren Außenkanten 18' mit einer (in Fig. 4 nicht dargestellten) Trageanordnung verbunden werden, um das Metallband 2 elastisch zu halten, ihm jeuoch ein richtiges Schwingen im wesentlichen in seiner gesamten Breite zu ermöglichen, wenn es von einem hörfrequenten Strom durchflossen wird. Selbstverständlich ist das Metallband 2 der Fig. 4 ebenfalls in einem magnetischen Feld angeordnet, wie es durch den Pfeil 6 der Fig. 3 angedeutet ist.

Die erfindungsgemäße Membran mit geringer wirksamer Mas.se kann mit Vorteil auch bei elektroakustischen Energiewandlern eingesetzt werden, bei denen anstelle eines magnetischen,

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insbesondere elektromagnetischen Feldes eines elektrostatisches Feld verwendet wird. Solen eine Anordnung ist Qchematisch in Fi₁H'. 6 dargestellt. Die leitende i4embran 20 ist zu einer l'iäanaerf orm gefaltet dargestellt, um so benachbarte Lufttascnen zu schaffen, die abwechselnd nach gegenüberliegenden Seiten ..;eöffnet und geschlossen sind and entgegengesetzt geladene elektroden 2.2 erstrecken sich von entgegengesetzten Seiten in die Lufttaschsn, wie das in Fig. 6 ücnematisch dargestellt ist. Zum .Beispiel können bei aer Anordnung nach Fig» 6 die Elektroden 'i.2, uie von links in die Lufttaschen ragen, positiv geladen sein, und die von recht« in die Lufttaschen ragenden Elektroden können negativ geladen sein, so daß die im wesentlichen parallelen Teile aer gefalteten Membranen in aen starken elektrostatischen Feldern liegen, die von aen entgegengesetzt geladenen .elektroden gebildet werden. Wird nun in an sich bekannter Weise ein hörfrequcnter Strom durch die liembran 20 geschickt, so werden die parallelen '•Teile aer Membran zum Schwingen gebracht, um so Schall aus den offenen Enden uer von der Membran gebildeten Lufttascaen abzustrahlen, oder, falls ^schallwellen auf die !membran auftreffen, um Schwingungen ihrer parallelen Teile anzuregen, wird ein hörirequentes elektrisches Signal in aer Membran erzeugt. Anstelle der Fig. 3 entsprechenden mäanderförmigen Ausbildung der Membram 20 der Fig. 6 kann diese selbstver_ stänalich auch in der in Fig. 5 dargestellten Weise ausgebildet werden. Der Abstand zwischen den Elektroden 22 kann sehr klein sein, z. B. in der Größenordnung 0,5 nun. Eine Vorspannung von etwa + 1000 V kann verwendet werden. Für die Tiefe der Falten sind dieselben Überlegungen zur Frequenzgrenze gültig wie für die magnetische Vorrichtung, und eine Tiefe von 10 bis 1b mm ergibt ein einwandfreies Arbeiten. Die Anordnung kann für elektrostatische Lautsprecher ebenso verwendet v/erden wie für elektrostatische fükrofone.

Die Fi/;. 7 bis 9 zeigen schomatisch eine flache Lautsprecheranordnun,·,, bei der eine erfinuungsgemäße heinbran in einem elektromagnetischen Feld angeordnet ist. Diese Anordnung weist mehrere flache Streifen aus permanentmagnetischen

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Gerriten 24 auf, die parallel und mit Abstand voneinander angeordnet sind, sowie zwei Sätze von Weicheisen-Polstücken 26, von denen jedes mehrere unterteilte Streifen in einer Anordnung aufweist, wie sie aiii besten aus j?ig. 8 hervorgeht und die jeweils gegen die gegenüberliegenden Pole der Permanentmagnete 24 anliegen und sich teilweise in den kaum zwischen den Permanentmagneten 24 erstreckten, um mit diesen offene Räume zu bilden, in denen jeweils die nembranen angeordnet sind. Die leitenden i-iembränstreifen sind in der in rig. 5 dargestellten Weise in aen erwähnten Räumen angeordnet, um Reihen von Luftxaschen zwischen den gewellten otreifenteilen zu bilden, die sich in der Läncsricrrtung der Permanentmagnete 24 erstrecken und in Pig. 7 in vereinfacnter V/eise dargestellt sina, wobei diese g Lufttascnen atv/eoaselnd, wie in .<?!<';. 5 beschrieben, durch dünne Piastikbahnen 12 an der Ober- bzw. Unterseite abwechselnd geschlossen sind. Die leitenden i-Iemoranr; breif en 10, die jeweils in den Räumen zwischen benachbarten i^jermanentruagrieten 24 angeordnet sind, i-cönnen an ijuren .tinOen in üerie oder parallel geschaltet sein. Wird ein h/irfrequenter Strom durch die leitenden streifen 10 geschickt, so weraon diese zum bahwia^en gebracht und LichaiIw; 11 en v/erden auroli die Zv/iactienräume zv/ischen den unterteilen, streif enf örrni.^on v/^r i'jheiseii-Polblechpakien 26 ab_:estrahlb, a.a. in Richtung de& erüeu^ten irici^netischen Feldes. Die- in den i'ifi. 7 bis 9 dargestollto Anordnung kann in einem ^chalLhorn un^oorunet v/orden, das jich über den Lautsprec^:'ioi' hiii'-.ur; orütx'fcCiCt and die Schallabutrahlunf-j an der f Yordor- und Rückseite des Lautsprechers voneinander trennt.

6iae rotationssymmetrirjcüo Lautsprocheranordnung mit einer erfinaun,;ijgemäßeri gefalteten Hembran ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Lie Vorteile dieser Anordnung sind ihre einfache Konstruktion, die i'iöglichkeit der Vex'wendung einer langgestreckten Kombro.n auf engem Raum und die Anpassung.'jfäuigkeit der Anordnung zur Verwendung eines akustischen horns zur drstr(:'jirun£ des Frequenzbereiehw bis zu den nio'iuraten .Frequenz en.

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-H-

Bei der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Anordnung wird zwischen zwei permanentmagnetisch^]! Ferritringen 28 und 30, die koaxial und im Abstand voneinander angeordnet sind, ein zirkuläres magnetisches PeId erzeugt; jeder dieser Magnete kann an seiner dem anderen Ring gegenüberliegenden oeite mit einem Polschuh 28' baw. 30· aus Y/eicheisen versehen sein« Lie im Raum zwischen den x'olschuhen 28' und 30' angeordnete gefaltete I-iembran hat vorzugsweise die oben im Zusammenhang mit ü'ig. 4 erläuterte Form und die Anordnung kann eine mä&nuerförmi&e leitende Folie 2 aufweisen, deren parallele Teile sich im wesentlichen radial erstrecken, wie das am besten Fig. 11 zeigt, um zv/Iscrien sioii buii^chbarte Lufttascuen zu bilden, aie sich abwechselnd radial nach au^en bzw. ui.cii innen öunen. l'iylarnulsen 18 sind auch u.ier, ebenso wie oben im Susam ienhang mit Fit;. 4 dargestellt und beschrieben, in den Lufttaschen angeordnet, wobei sich diese Mylarhillsen in axialer Ricntung etwas ubex· die leiteiiue Folie 2 aincuü erstrecken und die zwischen den parallelen Folieteiien gebildeten Lufttaschen gegen die Polütücke 28' und 30' hin im wesentlichen abschließen. Wie oben erläutert, stellt diese Anordnung eine gröiSere Flexibilität der sich radial erstreckenden 'feile der Membran sicher.

Die so gebildete, bal^enähnliche konstruktion kann leicht zu einer Ringform gebogen werden, wobei jeweils ein gleicher Abstand zwischen den im wesentlichen parallelen 'feilen der gefalteten Membran aufrechterhalten wird. Die tiembran kann zwischen den Polstücken 28', 30' der Magnete durch koaxiale Ringe 34 gehaltert werden, die aus ixumtni- oder Plastikmaterial gebildet sind, jeweils in geeigneter Weise mit den Polstücken 28' bzw, 30' verbunden sind und mit Atidflachen gegen aie radial innersten und .Uußersten feile der gefalteten Membran 2 anliegen und dabei gleichzeibig die kleinen verbleibenden üf i.hungen der gefalteten Membran verschließen, die sich über die Mylarhülsen 18 hinaus erstrecken. Der magnetische kreis kann durch (nicht dargestellte) EisenbrUcken auf der Iniien- oder Außenseite der Ringanordnung magnetisch geschlossen werden, um die Feldstärke zu erhöhen. Wegen der hohen

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Koerzitiykraft des J?err±tmatex"iälS) aus dem die Magnete hergestellt sind, ist dies, jedoch nicht erforderlich.

Die Enden des"Bandes:2 sind mit einer (nicht dargestellten) - ■_ Vorrichtung, zur Erzeugung eines hörfrequenten Stromes verbunden, -um eine Schwingung der im wesentlichen parallelen Teile . ■ . der Membran, zu. erzeugen-.und damit .Schallwellen, radial, nach außen und innen abzustrahlen. Torzugsweise wird "ein· schallreflektierender. Kegel 32' in.-der Offnung des Magnetringes.-50 und koaxial zu diesem angeordnet, um die aus den von der Membran 2 gebildeten Ijufttaschen radial, nach innen austretenden 'Schall-, wellen in axialer Richtung; abzulenken; ein-entsprechendes, nach außen ragendes Horn 36 kann mit dem Magnet ring. 28 verbunden ""■"'" werden. ", ■ . - . ■... ■". ■ . '"■". '■■..-.-."■"■ . . I

Anstelle einer aus einem dünnen Metallband gebildeten Mem- bran kann wie oben erwähnt .auch ein dünnes Plastikband VeT-Wendung, finden,; an dem schmale Metallbänder oder Drähte befestigt sind,, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Solch eine Reihenschaltung erhält man z.B», indem man ein schmales Metallband oder Draht 4-Ö in einer engen Spirale um "einen Bandring 38 -herumWickelt, wie.das in Pig. 12a dargestellt ist, ■ "' und dann diesen Ring 38 zu einer Mäanderform 38^f faltet, wie sie in Hg. 12b dargestellt ist. Zur Erleichterung des Haltens des in Fig.. 12a dargestellten. Rings 38 zur Mäanderform, der Pig. t2b können Ausnehmungen 39 (Pig. 13a) an im Iiängsabstand voneinander gelegenen Stellen längs gegenüberliegender Langs- d kanten des Plastikkandes 58 und an den Stellen gebildet werden, wo das Plastikband zur Mäanderform gebogen werden soll, wie es in einer Abwicklung dieses Bandes in Pig„ 13a dargestellt ist, und die Drähte40 können im Gebiet zwischen den gegenüberliegenden Ausnehmungen 39 abgeflacht werden, wie es in Pig. 13a bei 4-0' dargestellt ist, xm so das Biegen der Drähte 40 in diesen G-ebieten zu erleichtern. Die Drähte 40 können entweder ♦ · in geeigneter Weise mit dem tragenden Plastikband 38 verbunden werden, oder sie können zwischen zwei dünne Plastikbänder eingelagert werden, die miteinander durch Heißsiegeln verbunden werden* Nachdem, wie in Fig. 12b dargestellt, das Band 38 zu einer Mäanderform gefaltet worden ist, werden die

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Randstücke 38a (Pige 13a) zwischen den Ausnehmungen 39 in der in Pig. 13b dargestellten Weise umgebogen, um die Zellen an gegenüberliegenden Enden zu schließen.

Statt wie in Pig. 12a dargestellt, einen Draht in einer fortlaufenden, engen Spirale auf das ringförmige Plastikband aufzuwickeln, ist es auch möglich, auf einem Trageband aus Plastik mehrere parallele Drähte oder parallele schmale Ketallbänder geringen Abstands aufzubringen, ehe dieses Band wie in Pig. 12a dargestellt, zu einem Ring geformt wird, dann die Enden des Plastikbandes aus der Ebene des .Ringes herauszubiegen und dann diese Enden, leicht gegeneinander versetzt, miteinander zu verbinden, so daß ein Ende eines Drahtes an einem der miteinander verbundenen Bandenden mit dem entsprechenden Ende des benachbarten Drahtes am anderen Bandende verbunden wird, so daß die parallelen Drähte an den miteinander verbundenen Enden des Plastikbandes zu einer fortlaufenden Spirale verbunden sind. Der so gebildete Ring mit den darauf angeordneten, in Reihe geschalteten Drahtstucken wird dann weiter in die in Pig. 12b dargestellte Waanderform gebracht. Diese Anordnung ist von besonderem Vorteil, wenn die leitenden Teile der Membran als schmale, parallele, einen Abstand voneinander aufweisende leitende Teile ausgebildet sind, die durch Aufdampfen auf das Trageband aufgrbacht wurden.

Die Pig. 14 und 15 zeigen eine weitere erfindungsgemäl3e Lautsprecheranordnung. Hier werden die mäanderförmigen Hembranteile in einer quer zu ihrer Längsrichtung verlaufenden Richtung unter einer mechanischen Spannung gehalten, wie das im folgenden im einzelnen beschrieben wird. Die Anordnung nach den Pig. 14 und 15 weist zwei Permanentmagnete 42 auf, die parallel und im Abstand voneinander angeordnet sind, wie des am besten auf Pig. 14 hervorgeht, sowie ein Paar Endplatten 46 und 50, die sich jeweils quer zur Längsrichtung, der Magnete 42 erstrecken, gegen gegenüberliegende Enden der Permanentmagnete 42 anliegen und mit diesen in ereei{;neter Weise verbunden sind. Dieae Endplatten 46 und bO bestehen aus Weicheisen; Platten 44 aus nichtma^iiotischciu π-τ teriul sind jeweils ■vuf den einander ■'.vvMÜi'berlitj .'Maun ocilen der lv t'i;janent;-

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magnete 42 angeordnet und mit diesen in geeigneter Weise verbunden, um zwischen ihren Innenseiten und den Innenseiten der Endplatten 46 und 50 einen prismatischen Raum zu bilden. Jede der Endplatten v/eist mehrere etwa rechteckfÖrmige Öffnungen 48 auf, wie das am besten die Platte 46 der Mg. 15 zeigt, und durch diese Öffnungen 48 steht der erwähnte prismatische Raum in Verbindung mit der Außenseite der Lautsprecheranordnungo Zwei Reihen im Abstand voneinander angeordneter Polstück-Laminate 54 und 54' ragen jeweils von den Innenseiten der Endplatten 46 und 50. gegeneinander vor, .und jedes der Polstück-Laminate 54 ist aus zwei äußeren Flacheisenstreif en 56 und einem Eisenstreifen 58 gebildet, welch letzterer dünner aber breiter 1st als die äußeren Streifen 56-, ."um über die inneren Enden der letzteren hinaus nach innen zu ragen. Die g die geblätterten Pole bildenden !'lacheisenstreffen,können in geeigneter Weise miteinander verbunden sein.- Die mäanderför- inige Membran ist im Raum zwischen den geblätterten Polstüeken 54 und 54' angeordnet.'Sie weist ein dünnes Trageband 60 aus Plas.tik auf, das mäanderförmig gebogen ist und längs Längskanten, z.B. durch Jileben, mit den. äußeren Streifen 56 der Polstücke verbunden ist, sowie einen mittleren, leitenden Teil 62, der ζ.B₀ aus einer dünnen Metallfolie bestehen kann, die auf das Plastik-l'rageband 60 aufgebracht ist oder aus einer Metallschicht, die z.B. durch Aufaampfen auf dem Trageband aufgebracht iüt. Die inneren Enden der dünnen Polstück-Laminate 58 erstreckten sich bis zu den Längske.hten des •leitenden Teils 62 der Membran, Me. Laminate 58 müssen dünn genug " sein, um beim ;.Je awing en. der Membran nicht mit .den. leitenden Teilen 68 in Berührung .zu kommen, v/ie in !''ig. 14 dargestellt, sind die' Poleuück-Laminate 54 in Querrichtung bezüglich der PolstücK-Laminate 54' versetzt, so daü die Laminate 54 bzw. 54' jeweils aufeinanderfolgende, zwischen den parallelen Teilen der maanderfb'rmigen Membran gobildete Lufttaschen an ihren oberen bzw. unteren Enden verschließen. Wie in !''ig. 14 weiter dargestellt, liegen die Laminate 54 mit ihren oberen Inden gegen^die Innenseite der Platte 46 an und sind mit dieser in geeigneter Weise verbunden, während diο Laminate 54' an ihren unteren Enden einen geringen Abstand von aer Innenseite

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der Platte 50 haben, um zwischen den unteren Enden der Laminate 54' und der Innenseite der Platte 50 einen Luftspalt 53 zu bilden. Die in diesem Luftspalt erzeugte magnetische Kraft zieht die lamellierten Polstücke 54' in Richtung auf die Platte 50 und erzeugt so im Trageband 68 eine kontinuierliche mechanische Spannung in einer quer zu dessen Längsrichtung verlaufenden Richtung, so daß ein Nachlassen der Spannung des Bandes in Querrichtung sicher verhindert wird. Die Abschlußplatte 50 ist vorzugsweise , wie in Fig. 14 dargestellt, mit mehreren im Abstand voneinander angeordneten Einkerbungen 52 versehen, um den magnetischen Fluß zwisciien der Platte 50 und den Polstücken 54' im Gebiet der unteren Enden derselben zu konzentrieren und dadurch die Laminate 54' in perfektem, ausgerichtetem Abstand voneinander zu halten.

Eine Abwandlung ist in Fig. 16 dargestellt, v/o die Polstücklaminate 54, die jeweils gleich ausgebildet sind, wie das bei den Fig. 14 und 15 beschrieben ist, jeweils an ihren oberen bzw. unteren Enden mit den Abschlußplatten 46 bzw. 50 verbunden sind,, Die Membran ist wiederum aus einem Plastik-Trageband 60' geformt, das wie oben beschrieben in eine.Mäanderform gebogen·ist, aber die parallelen Teile des mäanderförmigen Tragebands 60' sind, wie in Fig. 16 dargestellt, gewellt. Sich in Längsrichtung erstreckende Metallstreifen 62' sind mit den im wesentlichen flachen Teilen dieser Wellen verbunden, und diese Streifen 62' können miteinander in Reihe oder parallel geschaltet sein.

Die Membranteile in den Fig. 14 und 15 sind im wesentlichen parallel zueinander dargestellt. Eine Abweichung von der Parallelität in der Weise, daß die Membranteile an ihren offenen Enden einen weiteren und an ihren geschlossenen Enden einen geringeren Abstand haben, erleichtert eine leichtere .und geschmeidigere Bewegung der Luft in die Taschen und aus diesen heraus, besonders bei hohen Schallenergieniveaus.

Bei Wandlern für niedrige Energieniveaus mit geringer Membranamplitude, z.B. Mikrofonen und Kopfhörern, kann man durch die Verwendung dünner ferromagnetischer Schichten auf

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den Membranen sehr enge parallele Membranabstände erhalten. Die in" diesen Schichten durch die ρermanentmagnetischen Felder induzierte magnetische Polarisation richtet die -Membranen parallel zueinander in Richtung der Kraftlinien'aus und hält" sie durch die gleichförmigen Ahstoßungskräfte zwischen den induzierten gleichen Polen in benachbarten Schichten in gleichen Abständen voneinander. Werden diese ferromagnetischen •Schichten asymmetrisch zwischen den.Permanentmagneten angeordnet, in-dem sie näher bei dem einen Pol als bei dem anderen, liegen, so hat eine einseitige Kraft das Bestreben, sie zu dem nähergelegenen Pol zu ziehen. Wird die Membran auf der anderen Seite festgehalten, so wird sie von einer konstanten, definier- ' ten Kraft gestreckt, die niemals nachläßt. Diese Kraft ist - ä

zuverlässiger als die Kraft in einer elastisch gestreckten Membran, die einer Ermüdung ausgesetzt ist. Diese einseitige magnetische Kraft ist ein Ergebnis der Inhomogenität des Magnetfeldes nahe den Polstücken. Die durch das ferromagnetische Material der Membran zugefügte zusätzliche Masse ist gering.

lautsprecher mit Membranen der beschriebenen 'Art haben an der Schallabstrahlöffnung, in der Torwarts- und Rückwärtsrichtung einen tatsächlichen Luftquerschnitt, der die Hälfte des Querschnitts der Membranpackung betragt,- weil die Hälfte des Querschnitts aus geöffneten und die Hälfte aus -geschlossenen Lufttaschen besteht. Die allmähliche Zunahme ' ■ dieses halben Querschnitts zu seinem vollen Wert kann dadurch ' erreicht werden, daß man die Schließelemente der Taschen in 3?orm von Keilen in den Luftraum erstreckt. An den Enden dieser Teile erhält man den vollem Luftquerschnitt.. Dieser Übergang ist leichter zu erreichen mit einer kleineren Anzahl größerer Keile, die mit den Lufttaschen im Abstand nicht koordiniert und vorzugsweise senkrecht zu den Taschen angeordnet sind. Ein noch praktischerer Weg zur Erzielung 'dieses Übergangs ist gekennzeichnet durch gekrümmte flächenförmige Teile von gleichbleibender Dicke, die keilförmige gekrümmte Lüfträume bilden, welche dem gleichen Zweck der allmählichen Zunahme des Luft-Querschnitts dienen,,. Die gekrümmten flachen-

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förmigen Teile sind sehr starr. Die Anordnung erfordert weniger Raum und ist kürzer als die mit den Keilen.

Der hier "beschriebene kontinuierliche Übergang ist wichtig, Falls er fehlt, zeigt der Wandler eine Luftresonanz bei der Frequenz, bei der die Tiefe des Luftraums zwischen den Membranen gleich einem Yiertel der Wellenlänge des abgestrahlten Schalles ist.

Die bisher beschriebenen Lautsprecher sind direkt angetrieben, cUh. die Leiter, durch die ein hörfrequenter Strom geschickt wird und die dem Einfluß eines magnetischen oder elektrostatischen Feldes ausgesetzt v/erden, werden entweder von der Membran selbst gebildet oder von Leitern, die sich längs der Membran erstrecken und an dieser befestigt sind. Die erfindun^sgemäße Membran kann jedoch auch bei einem Schailwandler Verwendung finden, bei dem die Membranteile indirekt angetrieben werden, d.h. bei einer Anordnung, bei der Leiter, durch die ein hörfrequenter Strom geschickt wird, um ihr Schwingen in einem magnetischen Feld zu bewirken, nicht selbst an den Membranteilen befestigt, sondern mechanisch mit den Membranteilen verbunden sind, um eine Schwingung derselben zu bewirken.

Eine solche Lautsprecheranordnung ist im Schnitt und in einer vereinfachten auseinandergezogenen Darstellung in den Fig. 17 und 18 dargestellt. Wie in diesen beiden Figuren gezeigt, weist der indirekt angetriebene Lautsprecher ein Paar übliche, mit Permanentmagneten versehene Schallspulen-Antriebseinheiten 64 auf, die koaxial zueinander und mit axialem Abstand voneinander angeordnet sind und jeweils einen Permanentmagneten 66 und ein Paar Polstücke 68 und 70 aufweisen, die zwischen sich einen ringförmigen Spalt 72 bilden, in dem eine Schallspule 74 üblicher konstruktion so angeordnet ist, daß sie schwingen kann, wenn ein hörfrequenter btroni durch sie geschickt wird. Nichtma^netisclie Di^tanzs Lücke 76 ,liegen gegen die i'olstücke 70 an und sind mit diesen verbunden, und im axialen Raum zwischen den Distanzs ;,ii.eken 76 sind mehrere Mßmbranseheiben 78 angeordnet, die vorsii: cwoitie ο in π Form haben, wie sie am besten au υ Fig. 18 lr>rwr;,eiil, sowie uieiuvre

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etwa U-förmige Distanzstücke, die am; besten in Fig. 18 dargestellt sind und die- zwischen Randteilen der Membranscheiben 78 angeordnet und mit diesen in geeigneter Weise verbunden sind, a.B-. durch Kleben. Die U-förmigen Distanzstücke 80 sind so angeordnet, daß ihre offenen Enden abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen weisen, um mit den mit ihnen verbundenen / Membranscheiben 78 Lufttaschen zu bilden, die sich abwechselnd nach entgegengesetzten Seiten.des Lautsprechers öffnen.

Lie Schallspulen 74 sind jeweils abwechselnd mit aufeinanderfolgenden l'iembranscheiben 7.8 über mehrere' .Antriebsstäbe 82 verbunden, d.h_o die obere Schallspule 74 (bezogen auf Fig. 17) kann z.h. curch mehrere Stäbe 82 mit der obersten Kembrahs-Cheibe 7-8 verbunden sein," und diese Stäbe gehen dann J 'durch Öffnungen 84 der zweiten kembranscheibe von- oben nach unten una sind wieaer mit eier dritten Membranscheibe verbunden, u.s.v/.j währenu die untere Schallspule 74 über entsprechende stüoe 82-mit den nicht, von αer oberen Schallspule angetriebenen i-iembranscneioen verbunden ist» Die Schall spulen sinu. in an -: sich bekannter Weise so angeordnet, aai3'sie beim Durchgang eines hörfrequenten Stroms zueinander und voneinander weg schwingen, so daß die .jeweils- in der oberen und unteren Schallspule 74 verbundenen Membranscheiben 78 beim Durchgang eines hörfrequenten Stroms durch die Schallspulen zueinander und voneinanoer weg schwingen, um hierdurch. Schallwellen zu erzeugen, die aus den Luft taschen zwischen benachbarten Membranscheiben durch die offenen jjjnden 81. der U-i'örrnigen Distanz- " glieder 80 austreten,'" wie das in Fig. 18 durch die Pfeile 86 angedeutet ist* In Fig. 18 sind aus Gründen der Anschaulichkeit nur zwei U-förmige Distanzstücke 80 und zwei Membranen 78 dargestellt. Falls gewünscht, kann ein Horn an einer der schallabstrahlenden Öffnungen des in Fig. 17" dargestellten Schallwandlers angeordnet werden*

Es ist auch möglich, nur eine einzige Schallspule 74 vorzusehen, die über Stäbe 82 mit jeder zweiten Membranscheibe verbunden ist, während die anderen Membranscheiben nicht mechanisch angetrieben werden. Diese nicht angetriebenen Sätze iron Scheiben können in diesem Fall schwer ausgebildet werden,

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damit sie praktisch ortsfest bleibt. Anstatt jede der !Membranen, wie in den Fig. 17 und 18 dargestellt, als Doppelkegel auszubilden, ist es auch möglich, anders geformte Membranscheiben zu verwenden, und diese Membranscheiben können halbkugelförmig oder in sonstiger Weise gekrümmte Flüchen aufweisen,

l''ift·. 19 zeigt schematisch in auseinandergezogener Darstellung einen Kopfhörer oder ein Mikrofon mit einer erfindungsgemäßen Membran. Wie in der Darstellung der Fig. 19 gezeigt, kann das dort dargestellte Mikrofon ein Paar kreisförmige Deckplatten 88 aus Weicheisen aufweisen, die an einer zentralen Stelle mit mehreren parallelen Schallabstrahlschlitzen 90 versehen sind, sowie einen Permanentmagnetring 92, der bei der fertigen Anordnung mit seiner Ober- und Unterseite zwischen den Deckplatten liegt und mit die,gen in geeigneter Weise verbunden ist. Eine Schallblende 94 aus nichtmagnetischem Material mit einer zylindrischen Mantelfläche, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Magnetrings 92 etwa entspricht, ist in dessen Innerem angeordnet und mit einer Mittelöffnung von quadratischem Querschnitt versehen, die im Inneren der Schallblende einen prismatischen Raum 94' bildet. In diesem .Raum 94* sind zwei Sätze von Polstücken angeordnet, die sich mit Abstand voneinander quer durch diesen Kaum erstrecken und jeweils in Anlage mit der oberen und unteren Deckplatte 88 sowie in geeigneter Weise mit diesen verbunden sind. Eine mäanderförmige Membran, die ein dünnes Trageband 98 sowie damit in der oben beschriebenen Weise verbundene Drähte 100 aufweisen kann, bildet zwischen den parallelen Teilen des mäanderförmigen Bandes mehrere Lufttaschen, die abwechselnd oben und unten durch die Polstücke $6 geschlossen sind; diese Membran ist zwischen den Polstücken 96 angeordnet. Das mäanderformige Trageband 98 ist, z.B. durch Kleben, an seinen oberen und unteren Längskanten mit den jeweiligen Polstücken verbunden. Anstatt ein mäanderförmiges Trageband zu verwenden, ist es auch möglich, mehrere flache Hülsen (nach Art von Schlauchabschnitten) zu verwenden, die parallel und im Abstand voneinander angeordnet sind und jeweils mit

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einer eng gewickelten Drahtspirale versehen sind. Die Drahtspiralen auf {jeder Hülse werden dann miteinander in Reihe oder parallel geschaltet und ein Paar Leiter werden in bekannter, in EIg. 19 nicht dargestellter Weise mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines hörfrequenten Stromes verbunden« Bei solch einer Anordnung können die Polstücke 96 des oberen Satzes die oberen Enden der Hülsen verschließen, während die Polstücke 96 des unteren Satzes so angeordnet werden können, daß sie die Zwischenräume zwischen benachbarten Hülsen an den unteren Enden derselben verschließen. Beim.Durchgang eines hörfrequenten Stromes durch die von der Membran getragenen Leiter schwingen die parallelen Teile der mäanderförmigen Membranen oder die parallelen Teile der flachen Hülsen gegeneinander und voneinander weg, so daß Schallwellen durch die Schlitze 90 in der oberen und unteren Deckplatte. 88 abgestrahlt werden.

Selbstverständlich können die vorstehend beschriebenen Wandlerkonstruktionen und ihre verschiedenen Merkmale, einzeln oder, in Kombination, auch bei anderen Bauarten von Lautsprechern, Mikrofonen o.dgl. mit Vorteil Verwendung finden.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Koset

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Claims

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Telegramm-Adresse: Siedpatent Ganderehelm

Unsere Akten-Nr.: 2643/1

Oskar Heil

Patentgesuch vom 27.1.1970

Pat ent ans prüche

Akustischer Wandler, vorzugsweise elektroakustischer Wandler, mit einer Membrananordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung (2) mehrere mindestens teilweise schwingungsfähige Membranteile aufweist, die zwischen sich benachbarte, sich nach gegenüberliegenden beiten öffnende, enge Lufttaschen bilden, und daß die schwingungsfähigen Teile in geeigneter Weise miteinander verbunden sind, so daß,benachbarte Lufttaschen an diesen gegenüberliegenden unden abwechselnd geschlossen und geöffnet sind.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung eine einzige Membran auf v/eist, in der die schwingungsfähigen Teile im Abstand voneinander in etwa parallelen Ebenen angeordnet sind und jeweils on einer Kante mit dem schwingungsfähigen Teil auf ihrer einen beite und an der anderen Kante mit dem sehwingungsfahigen Teil auf ihrer anderen Seite durch bogenförmige Verbindungsstücke vollständig verbunden sind, so daß sie eine mäanderförmige Membran bilden.

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3.-. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die "bogenförmigen Verbindungsteile im wesentlichen- in zv/ei parallelen libenen angeordnet sind, die sictuetwa senkrecht zu den schwingungsfähigen Teilen erstrecken.
4-. Wandler nach Anspruch. 2 oder 3, dadurch-gekennzeichnet., daß die bogenförmigen Verbindungsteile im wesentlichen in · zwei 'konzentrischen Kreisen angeordnet sind.
5. 'Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufttaschen in geeigneter Weise an gegenüberliegenden Längskanten der Membran verschlossen sind. ■ ■ .
6. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-- (| durch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung mehrere schwingungsfähige Membranen (78) aufweist, die im Abstand voneinander und mindestens nahezu parallel zueinander angeordnet sind, und daß je v/ei Is- Distanz stücke (80) zwischen den Membranen angeordnet und mit Kantenteilen derselben in der Weise.verbunden sind, daß benachbarte, zwischen benachbarten Membranen (78) gebildete Lufttaschen und die jeweils mit.ihnen verbundenen Distanzstücke (80) sich abwechselnd zu entgegengesetzten. Seiten dar¹ Membrananordnung hin öffnen. "
7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Di s tanz stücke (80) etv/a U-förmig ausgebildet sind und daß die offenen Enden (81) benachbarter U-förmiger Distanzstücke (J in entgegengesetzte Richtungen .weisen.
8. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung endlose Membranglieder aufweist, die ein Paar längliche, etwa parallele und im Abstand voneinander angeordnete schwingungsfähige Teile aufweisen, die über kurze Verbindungsstücke vollständig miteinander verbunden sind, um im Inneren jedes G-lieds eine dieser Lufttaschen zu bilden, daß die Glieder mit Abstand voneinander in einer Reihe angeordnet sind, um zwischen jedem Paar benachbarter Glieder eine andere dieser Lufttaschen zu bilden, und daß die einen· Lufttaschen jeweils am einem Ende jedes G-Iie.ds und die anderen Lufttaschen jeweils am anderen Ende jedes

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■benachbarten Paares von Gliedern in geeigneter V/eise verschlossen sind.
9» Wandler nach einem der vorhergehenden Änsprücne, dadurch gekennzeichnet, daß die sehwingungsfähigen i-embranteile mit einer geeigneten Vorrichtung (z.B. 72, 74) in V/irkverbindung stehen, die die von Schallwellen den kembranteilen beaufschlagten Suiiwingungen in elektrische energie umwandelt, und umgekehrt.
10. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dai3 aie Vorrichtung mindestens einen Leiter (40, 40'; 74) , der mit den schwingungsfähigen Membranteilen verbunden ist, sowie

^ eine mit dem Leiter zusammenwirkende Vorrichtung zur Jiir- ^ zeugung eines Flusses aufweist, um beim Anlegen von wecnsels troinsignalen an diesen Leiter schallwellenerzeugende Schwingungen dieser Membranteile zu erzeugen und umgekehrt.
11. Wandler nach- Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur .Urzeugung eines Flusses als Vorrichtung (24, 26; 28, 30; 42, 46, 50; 64, 66, 68; 92) zur Urzeugung eines magnetischen Feldes ausgebildet ist, so daß beim Durchschicken eines hörfrequenten Stromes durch den Leiter schallwellenerzeugende Schwingungen von den schwingungsfähigen Membranteilen erzeugt werden, und umgekehrt.
12. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß fe die Verrichtung zur Erzeugung eines Flusses als Vorrichtung

(22) zur Urzeugung eines elektrostatischen Feldes ausgebildet ist, so daß beim Anlegen eines hörfrequenten Spannung an den Leiter (20) schallwellenerzeugende Schwingungen von den schwingungsfähigen Membranteilen erzeugt werden, und umgekehrt,
13. Wandler nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter als Drähte (40) ausgebildet ■sind, die sich längs der Membrananordnung erstrecken und von dieser getragen sind.
14. Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (4oO miteinander zur Bildung einer Spule verbunden sind.

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,^:
15. Wandler nach Anspruch" 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, -daß die Drähte zur Bildung mehrerer in Reihe geschalteter Spulen (74) miteinander verbunden sind.

16. Wandler nach einem der Ansprüche.10 bis 12, dadurch gekennzeichnet,, daß der Leiter ein dünnes Band aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, das mindestens teilweise, mit den schwingungsfähigen Teilen der Membrananordnung Verbunden* ist.

17o Wandler nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung ein dünnes, aus elektrisch leitfähigem Material gebildetesJ3and 'aufweist, das den Leiter bildet. , ■ ■ d

18. Wandler nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung aus Plastikmaterial gebildet ist und daß der Leiter eine auf mindestens einen Teil des Plästikmaterials aufgebrachte:. Schicht aus elektrisch leitfähigem Material aufweist.

19. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den schwingung«fähigen Mem-. branteilen verbundene Vorrichtung vorgesehen 1st, um diese in Schwingungen zu versetzen und so. aus den offenen Enden der Lufttaschen pustretende Schallwellen zu erzeugen.

20. Wandler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß

M die genannte Vorrichtung zum Erzeugen von Schwingungen eine f elektromagnetische. Anordnung aufweist, die mechanisch mit den schwingungsfähigen Teilen verbunden ist. .

21. Wandler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet·, daß die elektromagnetische Anordnung eine in einem Magnetfeld (66; 92) bewegliche Schallspule (74; 100) aufweist.

22. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines magnetischen Feldes eine Permanentmagnetanordnung vorgesehen ist, die einen mit der Außenatmosphäre in Verbindung stehenden Raum definiert, daß die Membrananordnung in diesem Raum angeordnet ist ■ und benachbarte, mindestens teilweise, schwingungsfiähige Teile

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^: aufweist, die zwischen sicii en^e, benachbarte Lufttasclien "bilden, welche an .gegenüberliegenden Seiten offen sind, daß die schwingungsfähigen Teile in geeigneter Weise so verbunden sind, daß benachbarte Lufttaschen an entgegengesetzten Enden abwechselnd geschlossen und offengelassen sind, und daß mindestens ein Leiter in dem magnetischen PeId angeordnet und mindestens mit den schwingungsfähigen Teilen verbunden ist, um beim Durchgang eines hörfrequenuen Stromes durch diesen Leiter ein Schwingen der schwingungsfähigen Teile zum Er-

: zeugen von durch die- offenen Enden der Lufttaschen ausgestrahlten Schallwellen hervorzurufen, und umgekehrt.

23. Wandler nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,

Wf , daß sich der Leiter längs der Membrananordnung erstreckt und von dieser getragen ist.

24. Wandler nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,daß die Membrananordnung die Form eines länglichen, mäanderförmigen Bandes hat.

25. Wandler nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei längliche Permanentmagnete (24) vorgesehen sind, die mindestens nahezu parallel und im Abstand voneinander angeordnet sind, daß ferner zwei öatze von Polschuhen (26) vorgesehen sind, die sich mindestens' nahezu parallel und mit Abstand voneinander quer zwischen gegenüberliegenden Seiten der Permanentmagnete (24) er-

W strecken und zwischen letzteren einen Raum bilden, in dem sich die Membrananordnung (10, 12) befindet, und dal? dieser Raum mit der Außenatmosphäre über die Räume zwischen acn PoI-sehuhen jedes Satzes von Polschuhen in Verbindung si-eht.

26. Wandler nach Anspruch 24, dadurch, gekennzeichnet, daß zwei ringförmige Permanentmagnete (28, 30) vorgesehen sind, die im Abstand voneinander längs einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, daß das die Membrananoi'unung bildende mäanderförmlge Band (2) in einem mit den Riii, .aia^neten (28, 30) koaxialen Ring im Raum zwischen diesen iu.igneten angeordnet ist, .und daß eine Anordnung (34) zur elastischen Halterung aer Membrananordnun;.'· (2) an den einander .-,umwandten 'Joitni der

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Permanentmagnete (28, 30) und zum Verschließen der .zwischen, den schwingungsfähigen Teilen der Membrananordnung, gelegenen LufttasGhen in Richtung auf diese Seiten vorgesehen ist.

27. Wandler nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein schallreflektierender Kegel (3.2) in einem der Ringrmagnete (30) vorgesehen ist und mit seiner Spitze in Richtung zum anderen Ringmagnet (28) ragt, und daß sich ein Horn (36) von diesem anderen Magnet (28) nach außen erstreckte

28. Wandler nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, da3 zv/ei Permanentmagnete (42) mindestens nahezu parallel und im Abstanu- voneinander angeordnet sind und.jeweils zwei gegenüberliegende Endflächen sowie eine Seitenfläche aufweisen, ^ v/elch letztere dem anderan der beiden Magnete (42) gegenüber- ™ liegt, daß zv/ei nichtmagnetische Platten (44) vorgesehen sind und gegen die eine bzw. die andere der Seitenflächen der Magnete (42) anliegen, daß zwei Endplatten (46, 50) aus magnetisierbarem Vjerkstoff geg.en die eine. bzw. andere der. beiden Endflächen der beiden Magnete anliegen, sich zwischen letzteren erstrecken und jeweils mit Scha-lldurchlaßöffnungen (48) versehen sind, daß zwei Sätze von Polstück-Laminaten (54» 54') sich in den Raum zwischen den nichtrnagnetischen Platten (44) von den Endplatten (46, 50) aus gegeneinander erstrecken, daß das inäanderfärmi^e, die rieiribrananorüriung (60). bildende Band an gegenüberliegenden Längskantenteilen jeweils mit. den Sätzen von Polstück-Laminaten (54, 54 V) verbunden ist, und daß die .(( Polstück-Laminate eines Satzes bezüglich denen des anderen Satzes, versetzt sind, um die zwischen den schwingungsfähigen Teilen der Membrananordnung gebildeten Lufttaschen abwechselnd an deren den Endplatter] (46, 50) zugewandten Kanten zu verschließen.

29. Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrahanordnung ein Trageband (60) aus¹ Plastik .aufweist/welches an Kanten mit den Polstück-Laminaten (54, 54') verbunden ist, und daß als Leiter ein dünnes Metallband (62) vorgesehen ist, das mit einem mittleren Län/;;steil des Tragebandes (6.0) verbunden ist, und daß die Polstück-Laminate (54, 54*) jeweils zwei äußere Platten (56) mit kurz vor dem

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Hetallband (62) endenden inneren Enden sowie eine zwischen diesen beiden Platten (56) angeordnete und im Vergleich zu ihnen dünnere Kittelplabte (58) aufweisen, die sich über die äußeren Platten (56) hinaus im ü-ebiet der jeweiligen Kante des Met-.llbands (62) erstrecket „

30. wandler nach Anspruch 28 oder 29, dadurch, gekennzeichnet, daß die PolstücKi-Laminate (54) -eines Satzes an ihren äuMeren Enden gegen eine der Endpla.tten (46) anliegen und mit dieser verbunden sinu, während die äußeren Jincien der ir'olstück-Laininate (54¹) des anderen üabzes durch einen kleinen Luftspalt (53) von der -meieren ündplatüe (50) getrennt sind, so dai3 sie magnetisch gegen diese gezogen werden, wodurcii das Plastik-Trageband (60) in einer quer zu seiner Längsrichtung verlaufenden .dichtung gespannt wird.

31. Wandler nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,

daß die andere Endplatte (50) zwischen den l'oistück-Laminaten (54') des anderen !Satzes mit Einkerbungen (52) versehen ist.

32ο Wandler nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Permanentmagnetanordnungen (64) vorgesehen und koaxial zueinander angeordnet sind und jeweils einen ringförmigen Luftspalt (72) bilden, in dem ein Magnetfeld erzeugt wird, daß die Mernbrananordnung mehrere im Abs band voneinander angeordnete, mindestens nahezu parallele Membranen (7ö) aufweist, die die schwingungsfähigen Teile bilden und koaxial mit den Permanentmagnetanordnungen zwischen diesen angeordnet sind, daß U-förmige Distanzsbücke (80) zwischen benachbarten Membranen (78) angeordnet und mit Umfangsteilen derselben verbunden sind, um die schwingungsfähigen Teile miteinander au verbinden, daß die U-förmigen Distanzstücke (80) jeweils ein offenes Ende aufweisen, daß dio Distanzstücke öΘ0) so angeordnet sind, daß die offenen Enden (81) aufeinander- " 'folgender Distanzstücke in entgegengesetzte Richtungen weisen, und daß als Leiter Schallspulen (74) vorgesehen sind, von denen jeweils eine in einem der beiden von den Permanentmagnetanordnungen (64) gebildeten Luftspalte (72) angeordnet ist, und daß starre G-lieder (82) zur abwechselnden Verbindung der üchallspulen (74) mit aufeinanderfolgenden Membranen (78)

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vorgesehen sind,. . ■■ - - -

33. Wandler nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (78) jeweils einen etwa kegelförmigen Mittelteil aufweisen. "

34. Wandler nach Anspruch 24» dadurch gekennzeichnet,

daß die Permanentmagnetanordnung einen ringförmigen Permanentmagneten (92) mit gegenüberliegenden Endflächen aufweist, daß je eine Deckplatte (88) aus magnetisierbarem Material gegen eine dieser Endflächen anliegt und mit Öffnungen (90) versehen ist, die mit dem Raum im Inneren des Ringmagneten (92) in Verbindung stehen, und daß zwei Sätze von Polstücken (96) von der einen bzw. der anderen Deckplatte (88) in diesen Raum M ragen, daß das die Membrananordnung bildende- mäiianderf örmige Band (§)8) mit der von ihm getragenen Leiteranordnung (100) an gegenüberliegenden Längskantenteilen mit den inneren Enden der Polstücke verbunden ist, und daß die Polstücke des einen Satzes gegenüber denen des anderen Satzes versetzt' sind, so daß die Polstücke jedes Satzes abwechselnd die offenen Enden der den Deckplatten (88) zugewandten, von dem mäanderförmigen Band (98) gebildeten Lufttaschen verschließen.

35. Wandler nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet (92) eine zylindrische Innenfläche aufweist, in dei eine Schallblende (94) aus nicht magnetischem Material angeordnet ist, die ihrerseits eine Mittelöffnung μ (94V) von etwa quadratischem Querschnitt aufweist, und daß . . die beiden Sätze von Polstücken (96) mit dem dazwischenliegenden mäanderförniigen Band (98) in^dieser Mittelöffnung (94') angeordnet sind.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst R Öse Dipl.-Ing. Peter Kosei

009837/1334 ^8A0