DE2003950B2

DE2003950B2 - Akustischer wandler

Info

Publication number: DE2003950B2
Application number: DE19702003950
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. H04r 1-40 ist
Original assignee: Heil, Oskar, San Mateo, Calif. (V.StA.)
Priority date: 1969-02-19
Filing date: 1970-01-29
Publication date: 1971-12-23
Also published as: JPS5547517B1; DE2003950A1; CH524943A; FR2031517B1; GB1305456A; FR2031517A1; US3636278A

Description

Die lirlindimg betrüTt einen akustischen Wandler, vorzugsweise einen elektroakustischen Wandler, mit einer Membranunordiuing, die mehrere mindestens teilweise schwingungsfähige Membranteile aufweist, welche zwischen sich benachbarte, sich nach gegenüberliegenden Seiten ülTnende Ausnehmungen bilden. Sie betrillt in speziellerem Sinn die Ausbildung der Membrananordnung und deren Verwendung für Schallfenster, Mikrophone, Kopfhörer, Lautsprecher u. dgl.

Soll Schall von einem Raum in einen davon getrennten Raum gelangen, so muß ein Schallfenster benutzt werden; eine leichte, dünne Membran erfüllt diese Aufgabe am besten.

Soll Schall in einem Mikrofon in elektrische Ströme umgewandelt oder aus elektrischen Strömen in einem Lautsprecher reproduziert werden, so ergeben gleichermaßen die leichtesten Membrananordnungen die getreuesten und leistungsfähigsten Wiedergaben.

Luft hat eine spezifische Dichte von 1,2 mg/cm³ und ist damit 1000- bis lOOOOmal 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.

Man kann sich dieses Problem run einfachsten an einem Vergleich klarmachen: Will man einen Kirschkern mit der Hand wie einen Ball werfen, so ergibt sich ein sehr geringer Wirkungsgrad. Der Grund hierfür ist das relativ geringe Gewicht des Kerns, verglichen mit dem Gewicht der Hand, die schätzungsweise lOOOmal schwerer ist.

Ähnlich ist der Vorgang bei einem der üblichen Lautsprecher. Diese bewegen die Luft — wie die Hand den K^:rschkern — durch direktes Stoßen, wodurch sich ein sehr kleiner Wirkungsgrad ergibt.

So zeigt die französische Patentschrift 670 386 eine starre Membran mit einem einzigen akustisch angeregten Punkt, von dem sich eine elastische Welle über die Membran ausbreitet. Diese elastische Welle erzeugt vor allem bei höheren Frequenzen komplizierte Schwingungsbilder, welche mit den in der Luft sich bildenden Interferenzen ein sehr schlechtes Schallbild reproduzieren.

Eine ähnliche Anordnung zeigt die USA.-Patentschrift 1 566 337. Hier wird eine gefaltete elastische Membran an einem Punkt ihres Randes angeregt, und von diesem Punkt breitet sich eine elastische Welle über die Membran aus. Auch hier ergeben sich die gleichen Nachteile wie bei der eingangs genannten französischen Patentschrift.

Hs ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Membran zur Verwendung in Schallfenstern, Mikrophonen ader Lautsprechern zu schaffen, bei der die wirksame spezifische Masse der Membran (Gramm pro Quadratzentimeter) bei Hörfrequenz um einen beträchtlichen Faktor 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 akustischen Wandler dadurch erreicht, daß die Ausnehmungen als enge Lufttaschen ausgebildet sind, daß die schwingungsfähigen Membranteile so miteinander verbunden sind, daß benachbarte Lufttaschen an den gegenüberliegenden Enden abwechselnd geschlossen und geöffnet sind, und daß die sich gegenüberliegenden Membranteile gegcnphasig anlreibbar sind. Hierdurch läßt sich eine Verminderung der wirksamen spezifischen Masse dei Membran um den Faktor 10 im genannten Frequenzbereich ohne weiteres realisieren. Wenn mar nochmals das obenerwähnte Bild des Kirschkern; zu Hilfe nimmt, sieht man leicht ein, daß es eine sehr geschickte Art gibt, den Kirschkern zu beschleunigen: Man quetscht ihn zwischen Daumer und Zeigefinger. Bei genügendem Druck schießt ei

jo mit großer Geschwindigkeit davon. Dabei ist die Bewegungsenergie von Daumen und Zeigefinger wesentlich kleiner als die Bewegungsenergie der Hand beim Werfen des Kerns mit der Hand. In ähnlicher Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Wandler die Lufl durch die gegenphasige Bewegung der gegenüberliegenden Membranteile zwischen diesen herausgequetscht, und die Bewegungsenergie der Membranteile ist dabei nur ein Bruchteil der Bewegungsenergie der Luft.

Mit Vorteil wird dabei der erfindungsgemäße Schallwandler so ausgebildet, daß die schwingungs-Fähigen Membranteile mit einer geeigneten Vorrichtung in Wirkverbindung stehen, die die von Schallwellen den Membranteilen beaufschlagten Schwingungen in elektrische Energie umwandelt, und umgekehrt. Hierbei wird zweckmäßig mindestens ein Leiter mit den schwingungsfähigen Membranteilen verbunden, und eine mit diesem Leiter zusammenwirkende Vorrichtung zur Erzeugung eines starken magnetischen odec elektrostatischen Feldes wird vorgesehen, um beim Anlegen von hörfrequenter Wechselstromsignalen Schwingungen in den Membranteilen zu erzeugen, und umgekehrt.

Die Lufträume oder -taschen, die sich abwechselnd nach entgegengesetzten Seiten öffnen, können dadurch gebildet werden, daß man eine dünne Membran zu einer Märnderform biegt; hierbei werden die schwingungsfähigen Membrantei'-: von im wesentlichen parallelen, im Abstand voneinander gebildeten

Teilen des Bandes gebildet. Die 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 Membrananordnung direkt oder indirekt angetrieben werden. Im ersteren Fall ist, wie zuvor erwähnt, mindestens ein Leiter an den schwingungsfähigen Teilen der Membran gehaltert, und dieser Leiter ist so angeordnet, daß er sich in einem magnetischen oder elektrostatischen Feld bewegt; im zweiten Fall ist eine getrennte elektromagnetische Vorrichtung, z. B. eine oder zwei Lautsprecherspulen, vorgesehen, die mechanisch mit den schwingungs-

fähigen Teilen der Membrananordnung verbunden

ist, um zu bewirken, daß sich diese bei Schwingungen der Lautsprecherspulen (Schallspulen) zueinander und voneinander weg bewegen.

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

Pig. I cine schematische, erläuternde Darstellung einer Membran nach dem Stand der Technik,

F i u. 2 eine schematische, erläuternde Darstellung einer edindungsgemäüen Membran,

F i g. 3 eine schemalische, raumbildliche Darstellung einer Ausführungsfurm einer erlindungsgemüßen Membran,

Fig. 4 eine schematische, raumbildliche Darstellung einer Abwandlung der Membrana.iordnung der F i g. 3,

F i g. 5 eine schematische, raumbildliche Darstellung einer weiteren Abwandlung einer erfindungsgemäßen Membran,

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

F i g. 7 eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Lautsprecher,

Fig. 7a eine teilweise, vergrößerte Darstellung ähnlich F i g. 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 12b raumbildliche Darstellungen zur Erläuterung des Herstellungsvorganges der im Lautsprecher gemäß den Fig. 10 und 11 verwendeten Membran,

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 F i g. 13 a 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 F i g. 14,

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

Fig 17 einen sciiematischen 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 an Hand der F ig. 1 und 2 erläutert. Fig. 1 zeigt schemalisch eine Hache Membran /J, die entlang ihrer Umfangskanten mit Wandungen W verbunden ist, welche eine öffnung der Breite 2na definieren, so daß die Membran den Luftraum zu ihrer linken .Seite von dem Lurtraum zu ihrer rechten Seite trennt. Fig. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgeinäl.le Membran, die sich ebenfalls über eine öffnung der Breite 2/!« erstreckt, in der jedoch die Membran/-)' zu einer Mäanderform gefaltet ist. In Fig. 2 ist die

ίο Breite jeder Faltung mit α und ihre Tiefe mit b bezeichnet. Das Verhältnis von Breite zu Tiefe der gefalteten Membran stellt den effektiven Massenreduktionsfaktor / dar.

Werden Schallwellen in Richtung des Pfeiles A

is (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 α ohne jede Bewegung starr verbleiben — die Membransektionen b in Richtungen verschoben, die ouer zur Pfeilrichtung A verlaufen, und zwar um den Abstand d; auch hier wird zur Vereinfachung angenommen, dab 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 F i g. 2 dargestellten gefalteten Membran um den Faktor 1// größer ist als die gesamte Masse der in F i g. 1 gezeigten flachen Membran, kann gezeigt werden, daß die gesamte kinetische Energie der sich bewegenden Membranmasse, die dazu notwendig ist, eine bestimmte Luftverschiebung pro Zeiteinheit über die Membran zu bewirken, im Falle der in F i g. 2 gezeigten gefalteten Membran um den Reduktionsfaktor / kleiner ist als diejenige bei der flachen Mem- bran der Fig. 1. Es wird angenommen, daß die Dicke beider Membranen Z? und D' dieselbe ist und die Breite der 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

ad,, d

- = ■ = /, oder c = -.
be f

Bei den in derselben Zeiteinheit stattfindender Luftverschiebungen müssen die Verschiebungsgeschwindigkeiten V₁ und V₂ dasselbe Verhältnis aufweisen, d. h.

— = /· ¹

Das Mas°,enverhältnis der bewegten Teile beidei Membranen ist

2 na _ _ m, ■ I

2nb

unter der gemachten Voraussetzung, daß beide Mem branen gleich dick sind.

Das Verhältnis der kinetischen Energien der beiden Membranen ist

OT,

ι /

Bei elektroakustischer! Wandlern können die schwingungsfälligen Teile der Membran — diese können z. B. aus einer die hörfrequenten Ströme führenden Metallfolie oder aus einer isolierender 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 Fig. 3 bzw. 5 dargestellt sind. Die beiden in diesen Figuren dargestellten An

Faktor/ vermindert ist. Die wirksame Masse ist

2naf oder 2/i ·

Die tatsächliche Masse der in I gefalteten Membran ist

i g. 2 dargestellten

Das Verhältnis zwischen tatsächlicher Masse und wirksamer Masse ist deshalb

ah

Für dieselbe kinetische Energie der Luft hat deshalb die gefaltete Membran nach F i g. 2 eine um den Faktor/ geringere kinetische Energie als die in

Fig. 1 dargestellte flache Membran, oder mit ande- to Ordnungen unterscheiden sich hauptsächlich durch ren Worten, die gefaltete Membran entspricht einer die Richtung voneinander, in der der Schall abgeflachen Membran, deren Dicke oder Masse um den strahlt wird. Elci der Anordnung nach Fig. 3 wird

die erfindungseemäße Membran von einer dünner 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 Plastikfolien 4 sind in geeigneter Weist mit den vorderen und hinteren Kanten der mäanderzo förmigen Folie 2 verbunden, um die erwähnten Lufttaschen vorn und hinten zu schließen. Die Membran oder Metallfolie ist in einem starken magnetischen Feld angeordnet. Der Deutlichkeit halber sind die das Magnetfeld erzeugenden magnetischen Pole in Fig. 3 nicht Hergestellt, sondern es ist nur die Richtung dieses Magnetfelds durch die Pfeile 6 dargestellt. Bei dieser Anordnung werden beim Durchgang eines hörfiequenten Stromes durch die Membran oder Metallfolie 2 die im wesentlichen parallelen

Falten in der Größenordnung von 10 ist leicht aus- 30 Teile der Membran 2 dazu gebracht, zueinander und führbar und eraibt ein Verhältnis von tatsächlicher voneinander weg zu schwingen, und Schall wird in zu wirksamer Masse von 110:1. Dies macht ein der von den Pfeilen 8 angedeuteten Richtung aus den Schallfenster im physikalischen Aufbau sehr stark. Lufttaschen abgestrahlt, d. h.. Schallwellen werden Bei elektroakustischen Wandlern macht eine Zu- praktisch senkrecht zur Richtung des magnetischen nähme der tatsächlichen Masse die stromführenden 35 Feldes abgestrahlt.

Teile stärker, die ohmschcn Verluste relativ niedrig, Bei der Anordnung nach Fig. 5 wird die Membran

bewahrt aber immer noch eine gute Anpassung an oder Metallfolie 10 zu der in dieser Figur gezeigten die Luftmasse. Bei einem Verhältnis von b:a= 10 wellenförmigen Anordnung gebogen, um eine wabenentspricht die tatsächliche Masse einer 0.025-mm- oder zelienartigc Struktur zu bilden, und benachbarte Aluminiummembran eines Lautsprechers dieser Art 40 Bandteile werden mechanisch miteinander verbuneincm wirksamen Luftäquivalent von 5,7 mm Dicke, den. z. B. durch Kleben, aber an den Stellen 10'. wc was niedrig genug ist für die höchsten hörbaren Fre- sie gegeneinander anliegen, voneinander isoliert. In quenzen. Die von der bewegten Luft auf die bewegte dieser Weise werden mehrere Reihen von Lufttaschen Membran ausgeübten Gegenkräfte haben anderer- geformt, die abwechselnd oben und unten durch seits eine sehr geringe Bewegungswirkung auf die 45 dünne Plastikbahnen 12 verschlossen sind, die ir Membran, und zwar wegen des hohen Verhältnisses geeigneter Weise mit den oberen und unteren

Ein Verhältnis zwischen Länge und Breite der

ten der Folie 10 verbunden sind. In Fig. 5 sind nui die oberen Bahnen 12 gezeigt, aber selbstverständlich sind die in Fig. 5 oben offen dargestellten Luftlaschen an ihrer Unterseite durch entsprechendi. Bahnen 12 verschlossen.

Die Richtung des Magneifeldes ist in Fig. 5 durch den Pfeil 14 angedeutet, d. It.. das Magnetfeld verläuft senkrecht zu der Richtung, in der ein hörfrc-

oben beschriebenen Membranen verwendet werden. 55 qucnter Strom durch den Folienstreifen 10 geschickl erreicht man einen eutcn Wirkuneserad. und zwar wird. Bei dieser Anordnung wird beim Durchsans:

von wirksamer zu tatsächlicher Masse von 1:110. Die Membran benötigt daher keine mechanische Stütze für ihre akustische Steifigkeit. Bei Mikrophonen sind Luftäqiiivalcntc von 1 mm leicht zu erreichen, da nur niedrige Leistungen umgewandelt werden müssen und dünnere Membranen verwendet werden können.

Bei elektroakustischen Wandlern, in denen die

aus zwei Gründen:

wirksame Membranmasse

eines hörfrequenten Stromes durch die Folie 10 dei Schall in Richtung des Pfeiles 16 abgestrahlt, d. h. die Schallabstrahlunc erfolet in Richtuna des inacne-

Die verminderte

(Luftäquivalent von 1 . . . 5 mm) garantiert _{6o t};^h^n'"Fdds. ΛιιοϊΓίη ΐ'Γε.'ϋ simfdie" das' macnekleine Blindenergien (positive und negative Beschlcunieuns der Masse), und die kinetische
Energie der Membran wird direkt in Luftschwingungen umgesetzt, oder umgekehrt: und

die tatsächliche Gesamtmasse der Antriebsmembran kann relativ groß sein. Da diese Masse der Masse des leitenden Metalls entspricht, sind die ohmschen Verluste niedric.

tische Feld erzeugenden Magnetpole nicht dargestellt diese müssen aus unterteilten Eisenlaminaten au; perforierten Blechen hergestellt werden, um für der Schall transparent zu sein.

Die Tiefe der von den Membranteilen gebildeter Lufttaschen steht in einer Beziehung zu den höchster Frequenzen, die wirksam übertragbar sind. Eint Tiefe von 10 bis 15 mm ersibt ein einwandfreie

Arbeiten bis zu 10 bis 15 kHz. Die Membran kann benachbarte Lufttaschen zu schaffen, die abwechselnd

aus einem dünnen Metaliband gebildet werden; Ban- nach gegenüberliegenden Seiten geöffnet und ge-

der aus Aluminium, Magnesium, Kupfer oder Silber schlössen sind, und entgegengesetzt geladene Elekro-

mit einer Dicke von 0,05 bis 0,005 mm (0,002 bis den 22 erstrecken sich von entgegengesetzten Seiten

0,0002 Zoll) ergeben ein einwandfreies Arbeiten bis 5 in die Lufttaschen, wie das in F i g. 6 schematisch

zu den höchsten Hörfrequenzen. An Stelle von Me- dargestellt ist. Zum Beispiel können bei der Anord-

tallbäncfc/n können auch dünne Mylarbänder ver- nung nach F i g. 6 die Elektroden 22, die von links

wendet werden, die mit einem der erwähnten Metalle in die Lufttaschen ragen, positiv geladen sein, und

beschichtet sind. die von rechts in die Lufttaschen ragenden Elektro-

Ein Nachteil der in den Fig. 3 und 5 gezeigten io den können negativ geladen sein, so daß die im we-

Anordnungen, bei denen dünne Plastikfolien, die sich sentlichen parallelen Teile der gefalteten Membranen

Jeweils in einer Ebene erstrecken, mit den Kanten In den starken elektrostatischen Feldern liegen, die

Hes Metallbandes verbunden sind, ist, daß die Teile von den entgegengesetzt geladenen Elektroden gebil-

ies Metallbandes nahe bei dessen Kanten, dL fest det werden. Wird nun in an sich bekannter Weise

fnit den Plastikfolien verbunden sind, am Schwingen 1.5 ein hörfrequenter Strom durch die Membran 20 ge·

{ehindert sind, so daß in diesen Teilen eine niedrige schickt, so werden die parallelen Teile der Membran

iegenspannung aufgebaut wird und ein größerer, die zum Schwingen gebracht, um so Schall aus den offe-

thmschen Verluste erhöhender Strom durch das nen Einden d;r von der Membran gebildeten Luft·

and fließt. taschen abzustrahlen, oder, falls Schallwellen auf die

Verschiedene Anordnungen sind möglich, um 20 Membran auftreffen, um Schwingungen ihrer par-

Riesen Nachteil mindestens teilweise zu beheben. alleien Teile anzuregen, wird ein hörfrequentes elek-

Y/'nd z. B. metallbeschichtetes Plastikband zur Her- trisches Signal in der Membran erzeugt. An Stelle dei

!teilung der Membran verwandt, so können Längs- F i g, 3 entsprechenden mäanderförmigen Ausbildung

streifen dieses Bandes längs seiner gegenüberliegen- der Membran 20 der F i g. 6 kann diese selbstver

den Längskanten unbeschichtet gelassen werden, um 25 stündlich auch in der in Fig. 5 dargestellten Weise

dem Band im Gebiet seiner gegenüberliegenden ausgebildet werden. Der Abstand zwischen den F.lck

Längskanten, die mit den die Lufttaschen ab- trodcn 22 kann sehr klein sein. z. B. in der Größen

üchließi iden Plastikfolieii 12 verbunden sind, größere Ordnung 0.5 mm. Eine Vorspannung von elwt

Flexibilität zu \erlcihen. Andererseits können bei Λ 1000 V kann verwendet werden. Für die Tiefe dei

einer Anordnung nach F ig. 5 im wesentlichen becher- 30 Falten sind dieselben Überlegungen zur Frequenz

förmige Phistikteile an Steile der parallelen Bahnteile grenze gültig wie für die magnetische Vorrichtung

12 zum Vj:-chücßcn der Lufttaschen zwischen den und eine Tiefe von 10 bis 15 mm ergibt ein einwand

miteinander verbundenen Bandteilen 10' \ erwendet freit s Arbeiten. Die Anordnung kann für elekiro

werden. statische Lau'sprecher ebenso verwendet werden \\i(

Eine besonders vorteilhafte Anordnung ist in 35 für elektrostatische Mikrophone.

Fig. 4 gezeigt, die eine Abwandlung der in Fig. 3 Die Fig. 7 bis 9 zeigen schematisch eine flach«

gezeigten Anordnung darstellt. Bei der Anordnung Lautsprecheranordnung, bei der eine erfindungsge

nach F i g. 4 sind in die von dem mäanderförmigen mäße Membran in einem elektromagnetischen Feh

Metallband 2 gebildeten Lufttaschen nicht wie in angeordnet ist. Diese Anordnung weist mehrere flach«

Fig. 3 durch dünne, mit den sich in Längsrichtung 40 Streifen aus permanentmagnetischen Ferriten 24 auf

erstreckenden gegenüberliegenden Kanten des Bandes die parallel und mit Abstand voneinander angeordne

Verbundene dünne Plastikfolien verschlossen, son- sind, sowie zwei Sätze von Weicheiscn-Polstücken 26

dem hiilsenartige zylindrische Teile 18 (nach Art von von denen jedes mehrere unterteilte Streifen in eine

Schlauchabschnitten), die aus dünner Plastikfolie. Anordnung aufweist, wie sie am besten aus Fig.'

z. B. Mylar, gebildet sind, sind in der in F i g. 4 dar- 45 hervorgeht und die jeweils gegen die gegenüberlie

gestellten Weise jeweils in den von dem MetallMnd 2 genden Pole der Permanentmagnete 24 anliegen um

gebildeten Lufttaschen angeordnet, wobei diese sich teilweise in den Raum zwischen den Permanent

Hülsen 18 im wesentlichen die Lufttaschen an gegen- magneten 24 erstrecken, um mit diesen offene Räumi

iiherliegenden Seilen abschließen und sicli dabei zu bilden, in denen jeweils d^: _;e Membranen aneeord

fciwas über die gegenüberliegenden Kanten des Ban- 50 not sind. Die leitenden Membranstreifen sind in de

des 2 hinaus erstrecken: diese Hülsen 18 können an in F i g. 5 dargestellten Weise in den erwähnte;

ihren .Außenkanten 18' mit einer (in Fig. 4 nicht Räumen angeordnet, um Reihen von Lufttaschei

dargestellten) Trageanordnung verbunden werden. zwischen den gewellten Streifcnteilen zu bilden, dii

um das Metallband 2 elastisch zu halten, ihm jedoch sich in der Längsrichtung der Permanentmagnete 2·

ein richtiges Schwingen im wesentlichen in seiner ge- .is erstrecken und in Fig. 7 in vereinfachter Weise dar

Samten Breite zu ermöglichen, wenn es von einem gestellt sind, wobei diese Lufttaschen abwechselnd

hörfrequenten Strom durchflossen wird. Selbstver- wie in Fig. 5 beschrieben, durch dünne Plastikbah

ständlich ist das Metallband 2 der Fig. 4 ebenfalls ncn 12 an der Ober- bzw. Unterseite abwechseln!

in einem magnetischen Feld angeordnet, wie es durch geschlossen sind. Die leitenden Membranstreifen 1(1

den Pfeil 6 der Fig. 3 angedeutet ist. 60 die jeweils in den Räumen zwischen benachbartei

Die erfindungsgemäße Membran mit geringer wirk- Permanentmagneten 24 angeordnet sind, können ai

panier Masse kann mit Vorteil auch bei clektro- ihren Enden in Serie oder parallel geschaltet sein

akustischen Energiewandlern eingesetzt werden, bei Wird ein hörfrequenter Strom durch die leitende]

denen an Stelle eines magnetischen, insbesondere Streifen 10 geschickt, so werden diese zum Schwin

elektromagnetischen Feldes ein elektrostatischen Feld 65 gen gebracht, und Schallwellen werden durch di

Verwendet wird. Solch eine Anordnung ist schema- Zwischenräume zwischen den unterteilten, streifen

lisch in Fig. 6 dargestellt. Die leitende Membran 20 förmigen Weicheisen-Polbicchpaketen 26 abgestrahlt

ist zu einer Mäanderform gefaltet dargestellt, um so d. h. in Richtung des erzeugten magnetischen Felde?

Die in den F i g. 7 bis 9 dargestellte Anordnung kann in einem Schallhorn angeordnet werden, das sich über den Lautsprecher hinaus erstreckt und die Schallabstrahlung an der Vorder- und Rückseite des Lautsprechers voneinander trennt.

Eine rotations^ymmetrische Lautsprecheranordnung mit einer erfindungsgemäßen gefalteten Membran ist in den Fig. ίΟ und 11 dargestellt. Die Vorteile dieser Anordnung sind ihre einfache Konstruktion, die Möglichkeit der Verwendung einer langgestreckten Membran auf engem Raum und die Anpassungsfähigkeit der Anordnung zur Verwendung eines akustischen Horns zur Erstreckung des Frequenzbereichs bis zu den niedersten Frequenzen.

Bei der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Anordnung wird zwischen zwei permanentmagnetischen Ferritringen 28 und 30, die koaxial und im Abstand voneinander angeordnet sind, ein zirkuläres magnetisches Feld erzeugt; jeder dieser Magnete kann an seiner dem anderen Ring gegenüberliegenden Seite mit einem Polschuh 28' bzw. 30' aus Weicheisen versehen sein. Die im Raum zwischen den Polschuhen 28' und 30' angeordnete gefaltete Membran hat vorzugsweise die oben im Zusammenhand mit F i g. 4 erläuterte Form, und die Anordnung kann eine mäanderförmige leitende Folie 2 aufweisen, deren parallele Teile sich im wesentlichen radial erstrecken, wie das am besten Fig. 11 zeigt, um zwischen sich benachbarte Lufttaschen zu bilden, die sich abwechselnd radial nach außen bzw. nach innen öffnen. Mylarhülsen 18 sind auch hier, ebenso wie oben, im Zusammenhang mit F i g. 4 dargestellt und beschrieben, in den Lufttaschen angeordnet, wobei sich diese Mylarhülsen in axialer Richtung etwas über die leitende Folie 2 hinaus erstrecken und die zwischen den parallelen Folieteilen gebildeten Lufttaschen gegen die Polstücke 28' und 30' hin im wesentlichen abschließen. Wie oben erläutert, stellt diese Anordnung eine größere Flexibilität der sich radial erstreckenden Teile der Membran sicher.

Die so gebildete, balgenähnliche Konstruktion kann leicht zu einer Ringform gebogen werden, wobei jeweils ein gleicher Abstand zwischen den im wesentlichen parallelen Teilen der gefalteten Membran aufrechterhalten wird. Die Membran kann zwischen den Polstücken 28', 30' der Magnete durch koaxiale Rinee 34 gehaltert werden, die aus Gummi- oder Plastik material gebildet sind, jeweils in geeigneter Weise mit den Polstücken 28' bzw. 30' verbunden sind und mit Endflächen gegen die radial innersten und äußersten Teile der gefalteten Membran 2 anliegen und dabei gleichzeitig die kleinen verbleibenden Öffnungen der gefalteten Membran verschließen, die sich über die Mylarhülsen 18 hinaus erstrecken. Der magnetische Kreis kann durch (nicht dargestellte) Eiscnbrücken auf der innen- oder Außenseite der Ringanordnung magnetisch geschlossen werden, um die Feldstärke zu erhöhen. Wegen der hohen Koerzitivkraft des Ferritmaterials, 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 liörfre-(luenten Stromes verbunden, um eine Schwingung tier im wesentlichen parallelen Teile der Membran zu erzeugen und damit Schallwellen radial nach süßen und innen abzustrahlen. Vorzugsweise wird ein schallrefiekticrender Kegel 32 in der Öffnung des Magnetringes 30 und koaxial zu diesem angeordnet, um die aus den von der Membran 2 gebildeten Lufttaschen radial nach innen austretenden Schallwellen in axialer Richtung abzulenken; ein entsprechendes, nach außen ragendes Horn 36 kann mit dem Magnetring 28 verbunden werden.

An Stelle einer aus einem dünnen Metallband gebildeten Membran kann, wie oben erwähnt, auch ein dünnes Plastikband Verwendung finden, an dem schmale Metallbänder oder Drähte befestigt sind, die

ίο miteinander in Reihe geschaltet sind. Solch eine Reihenschaltung erhält man z. B., indem man ein schmales Metallband oder Draht 40 in einer engen Spirale um einen Bandring 38 hemmwickelt, wie das in Fig. 12a dargestellt ist, und dann diesen Ring 38 zu einer Mäanderform 38' faltet, wie sie in Fig. 12b dargestellt ist. Zur Erleichterung des Faltens des in Fig. 12:a dargestellten Rings38 zur Mäanderform der Fig. 12b können Ausnehmungen 39 (Fig. 13a) an im Längsabstand voneinander gelegenen Stellen

so längs, gegenüberliegender Längskanten des Plastikbandes 38 und an den Stellen gebildet werden, wo das Plastikband zur Mäanderform gebogen werden soll, wie es in einer Abwicklung dieses Bandes in Fig. 13a dargestellt ist, und die Drähte 40 können im Gebiet zwischen den gegenüberliegenden Ausnehmungen 39 abgeflacht werden, wie es in F i g. 13 a bei 40' dargestellt ist, um so das Biegen der Drähte 40 in diesen Gebieten zu erleichtern. Die Drähte 40 können entweder in geeigneter Weise mit dem tra genden 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 Randstücke 38a (Fig. 13a) zwischen den Ausnehmungen 39 in der in Fig. 13b dargestellten Weise umgebogen, um die Zellen an gegenüberliegenden Enden zu schließen.

Statt, wie in Fig. 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 Metallbänder geringen Abstands aufzubringen, ehe dieses Band, wie in F i g. 12 a 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 Bandendc 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 Drahtstücken wird dann weiter in die in Fig. 12b dargestellte Mäanderform gebracht. Diese Anordnung ist von besonderem Vorteil, wenn die leitenden Teile der Membran ah ^r hmaie. parallele, einen Abstand voneinander aufweisende leitende Teile ausgebildet sind, die durcli Aufdampfen auf das Trageband aufgebracht wurden. Die Fig. 14 und 15 zeigen eine weitere erfmdungsgeniäßc Lautsprecheranordnung. Hier werden die maandcrförmigen Membranteile in einer quer zi: ihrer Längsrichtung verlaufenden Richtung untei einer mechanischen Spannung gehalten, wie das in· folgenden im einzelnen beschrieben wird. Die An-

„ ?

Ordnung nach den Fig. 14 und 15 weist zwei Per- ren im Abstand voneinander angeordneten Einker-

manentniagnete 42 auf, die parallel und im Abstand bungen 52 versehen, um den magnetischen Fluß zwi-

voneinander angeordnet sind, wie das am besten aus sehen der Platte 50 und den Polstücken 54' im Gebiet

Fig. 14 hervorgeht, sowie ein Paar Eudplatten46 der unteren Enden derselben zu konzentrieren und

und 50, die sich jeweils quer zur Längsrichtung der 5 dadurch die Laminate 54' in perfektem, ausgerichte-

Magnete 42 erstrecken, gegen gegenüberliegende En- tem Abstand voneinander zu halten,

den der Permanentmagnete 42 anliegen und mit die- Eine Abwandlung ist in Fig. 16 dargestellt, wo die

sen in geeigneter Weise verbunden sind. Diese End- Polstück-Laminate 54, die jeweils gleich ausgebildet

platten 46 und 50 bestehen aus Weicheisen: Platten sind, wie das bei den Fig. 14 und 15 beschrieben ist,

44 aus nichtmagnetischem Material sind jeweils auf io jeweils an ihren oberen bzw. unteren Enden mit den

den einander gegenüberliegenden Seiten der Perma- Abschlußplatten 46 bzw. 50 verbunden sind. Die

nentmagnete 42 angeordnet und mit diesen in ge- Membran ist wiederum aus einem Plastik-Trageband

eigneter Weise verbunden, um zwischen ihren Innen- 60' geformt, das, wie oben beschrieben, in eine

seilen und den Innenseiten der Endplatten 46 und 50 Mäanderform gebogen ist, aber die parallelen Teile

einen prismatischen Raum zu bilden. Jede der End- 15 des mäanderförmigen Tragebands 60' sind, wie in

platten weist mehrere etwa rechteckförmige Öffnun- Fig. 16 dargestellt, gewellt. Sich in Längsrichtung

gen 48 auf. wie das am besten die Platte 46 der erstreckende Metallstreifen 62' sind mit den im \ve-

Fig. 15 zeigt, und durch diese öffnungen 48 steht sentlichen flachen Teilen dieser Wellen verbunden,

der erwäimte prismatische Raum in Verbindung mit und diese Streifen 62' können miteinander in Reihe

der Außenseite der Lautsprecheranordnung. Zwei zo oder parallel geschaltet sein.

Reihen im Abstand voneinander angeordneter Pol- Die Membranteile in den Fig. 14 und 15 sind im

stück-Laminate 54 und 54' ragen jeweils von den wesentlichen parallel zueinander dargestellt. Eine

Innenseiten der Endplatten 46 und 50 gegeneinander Abweichung von der Parallelität in der Weise, daß

vor, und jedes der Polstück-Laminate 54 ist aus zwei die Membranteile an ihren offenen Enden einen

äußeren Flacheisenstreifen 56 und einem Eisenstrei- as weiteren und an ihren geschlossenen Enden einen

fen 58 gebildet, welch letzterer dünner aber breiter ist geringeren Abstand haben, erleichtert eine leichtere

als die äußeren Streifen £6, um über die inneren und geschmeidigere Bewegung der Luft in die Taschen

Enden der letzteren hinaus nach innen zu ragen. Die und aus diesen heraus, besonders bei hohen Schall-

die geblätterten Pole bildenden Flacheisenstreifen energieniveaus.

können in geeigneter Weise miteinander verbunden 30 Bei Wandlern für niedrige Energieniveaus mit gesein. Die mäanderförmige Membran ist im Raum ringer Membranamplitude, z. B. Mikrophonen und zwischen den geblätterten Polstücken 54 und 54' an- Kopfhörern, kann man durch die Verwendung dünner geordnet. Sie weist ein dünnes Trageband 60 aus ferromagnetischer Schichten auf den Membranen sehr Plastik auf, das mäanderförmig gebogen ist und enge parallele Membranabstände erhalten. Die in längs Längskanten, z. B. durch Kleben, mit den 35 diesen Schichten durch die permanentmagnetischen äußeren Streifen 56 der Polstücke verbunden ist, so- Felder induzierte r«agnetische Polarisation richtet die wie einen mittleren, leitenden Teil 62, der z. B. aus Membranen parallel zueinander in Richtung der einer dünnen Metallfolie bestehen kann, die auf das Kraftlinien aus und hält sie durch die gleichförmigen Plastik-Trageband 60 aufgebracht ist oder aus einer Abstoßungskräfte zwischen den induzierten gleichen Metallschicht, die z. B. durch Aufdampfen auf dem 40 Polen in benachbarten Schichten ir gleichen Ab-Trageband aufgebracht ist. Die inneren Enden der ständen voneinander. Werden diese ferromagnetischen dünnen Polstück-Laminate 58 erstrecken sich bis zu Schichten asymmetrisch zwischen den Permanentmaden Längskanten des leitenden Teils 62 der Mem- gneten angeordnet, indem sie näher bei dem einer bran. Die Laminate 58 müssen dünn genug sein, um Pol als bei dem anderen liegen, so hat eine einseitige beim Schwingen der Membran nicht mit den leiten- 45 Kraft das Bestreben, sie ζυ dem nähergelegenen Pol den Teilen 68 in Berührung zu kommen. Wie in zu ziehen. Wird die Membran auf der anderen ^eite Fig. 14 dargestellt, sind die Polstück-Laminate 54 festgehalten, so wird sie von einer konstanten, deflin Querrichtung bezüglich der Polstück-Laminate 54' nierten Kraft gestreckt, die niemals nachläßt. Dies( Versetzt, so daß die Laminate 54 bzw. 54' jeweils auf- Kraft ist zuverlässiger als diie Kraft in einer elastisch *fcinanderfolgende, zwischen den parallelen Teilen der 5° gestreckten Membran, die einer Ermüdung ausgesetz mäanderförmigen Membran gebildete Lufttaschen an ist. Diese einseitige magnetische Kraft ist ein Ergeb ihren oberen bz"'. unteren Enden verschließen. Wie nis der Inhomogenität des Magnetfeldes nahe der in Fig. 14 weiter dargestellt, liegen die Laminate 54 Polstücken. Die durch das ferromagnetische Materia mit ihren oberen Enden gegen die Innenseite der der Membran zugefügte zusätzliche Masse ist gering Platte 46 an und sind mit dieser in geeigneter Weise 55 Lautsprecher mit Membranen der beschriebenei Verbunden, während die Laminate 54' an ihren un- Art haben an der Schallabstrahlöffnung in der Vor teren Enden einen geringen Abstand von der Innen- wärts- und Rückwärtsrichtung einen tatsächliche! Seite der Platte 50 haben, um zwischen den unteren Luftquerschnitt, der die Hälfte des Querschnitts de Enden der Laminate 54' und der Innenseite der Membranpackung beträgt, weil die Hälfte des Quer !Platte 50 einen Luftspalt 53 zu bilden. Die in diesem 60 Schnitts aus geöffneten und die Hälfte aus geschlossc Luftspalt erzeugte magnetische Kraft zieht die lamel- nen Lufttaschen besteht. Die allmähliche Zunahm lierten Polstücke 54' in Richtung auf die Platte 50 dieses halben Querschnitts zu seinem vollen Wei tind erzeugt so im Trageband 68 eine kontinuierliche kann dadurch erreicht werden, daß man die Schließ mechanische Spannung in einer quer zu dessen Längs- elemente der Taschen in Form von Keilen in de richtung verlaufenden Richtung, so daß ein Nach- 65 Luftraum erstreckt. An den Enden dieser Teile et lassen der Spannung des Bandes in Querrichtung hält man den vollen Luftquerschnitt. Dieser Übei sicher verhindert wird. Die Abschlußplatte 50 ist gang ist leichter zu erreichen mit einer kleineren An vorzugsweise, wie in Fig. 14 dargestellt, mit mehre- zahl größerer Keile, die mit den Lufttaschen im At

stand nicht koordiniert und vorzugsweise senkrecht zu den Taschen angeordnet sind. Ein noch praktischerer Weg zur Erzielung dieses Übergangs ist gekennzeichnet durch gekrümmte lläehenförmige Teile von gleichbleibender Dicke, die keilförmige gekrümmte Lufträume bilden, welche dem gleichen Zweck der allmählichen Zunahme des Luft-Quers^hnitts dienen. Die gekrümmten (lächenförmigen Teile sind sehr starr. Die Anordnung erfordert weniger Raum und ist kurzer als die mit den Keilen.

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

Die bisher beschriebenen Lautsprecher sind direkt angetrieben, d. h., die Leiter, durch die ein hörfrequenter Strom geschickt wird und die dem Einfluß einem magnetischen oder elektrostatischen Feldes ausgesetzt werden, werden entweder von der Membran selbst gebildet oder von Leitern, die sich längt der Membran erstrecken und an dieser befestigt sind. Die erfindungsgemäße Membran kann jedoch auch bei einem Schallwandler Verwendung finden, bei dem die Membranteile indirekt angetrieben werden, d. h. bei einer Ano. jnung. bei der Leiter, durch die ein hörtrequcnter Strom geschickt wird, um ihr Schwingen in einem magnetischen Feld zu bewirken, nicht selbst aii den Mcmbranteilen 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 Schallspulcn-Antriebscinheitcn 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 Strom durch sie geschickt wird. Nichtmagnetische Distanzstücke 76 liegen gegen die Polstücke 70 an und sind mit diesen verbunden, und im axialen Raum zwischen den Distanzstücken 76 sind mehrere Membranschcibcn 78 angeordnet, die vorzugsweise eine Form haben, wie sie am besten aus Pig. 18 hervorgeht, sowie mehrere etwa U-förmige Distanzstückc, die am besten in Fig. 18 dargestellt sind und die zwischen Randteilen der Mcmbranscheiben 78 angeordnet und mit diesen in geeigneter Weise verbunden sind. z. B. durch Kleben. Die U-förmigen Distanzstücke 80 sind so angeordnet, daß ihie 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.

Die Schallspulen 74 sind jeweils abwechselnd mit aufeinanderfolgenden Membranscheiben 78 Über mehrere Antriebsstäbe 82 verbunden, d. h., die obere Schallspule 74 (bezogen auf Fig. 17) kann z. B. durch mehrere Stäbe 82 mit der obersten Membranscheibe 78 verbunden sein, und diese Stäbe gehen dann durch öffnungen 84 der zweiten Membranscheibe von oben nach unten und sind wieder mit der dritten Membranscheibe verbunden usw., während die untere Schallspule 74 über entsprechende Stäbe 82 mit den nicht von der oberen Schallspule angetriebenen Membrunscheiben verbunden ist. Die Schallspulen sind in an sich bekannter Weise so angeordnet, daß sie beim Durchgang eines hörfrequenten Stroms zueinander und voneinander weg schwingen, so daß die jeweils in der oberen und unteren

ίο Schallspule 74 verbundenen Membranscheiben 78 beim Durchgang eines hörfrequenten Stroms durch die Schallspulen zueinander und voneinander weg schwingen, um hierdurch Schallwellen zu erzeugen, die aus den Lufttaschen zwischen benachbarten Mcmbranscheiben durch die olTenen Enden 81 der U-förmigen DistanzgÜeder 80 austreten, wie das in F i g. 1 8 durch die Pfeile 86 angedeutet ist. In Fig. 18 sind aus Gründen der Anschaulichkeit nur zwei U-formiee Distanzstücke 80 und zwei Membranen 78 dargestellt.

Falls gewünscht, kann ein Horn an einer der schallabstrahlenden öffnungen des in F i g. 17 dargestellten Gchallwandlers 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 angeriebenen Sätze von Scheiben können in diesem Fall schwer ausgebildet werden, 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 Flächen aufweisen.

Fig. 19 zeigt schematisch in auseinandergezoijener Darstellung einen Kopfhörer oder ein Mikrophon mit einer erfindunggemäßen Membran. Wie in der Darstellung der Fig. 19 gezeigt, kann das dort dargestellte Mikrophon 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 diesen in geeigneter Weise verbunden ist. Eiine 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 verschen, die im Inneren der Schallblende einen prismatischen Raum 94' bildet. In diesem Raum 94' sind zwei Sätze von Polstücken 96 angeordnet, die sich mit Abstand voneinander quer durch diesen Raum 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 96 geschlossen sind; diese Membran ist zwischen den Polstilckcn 96 angeordnet. Das mäanderförmige Trageband 98 ist, z. B. durch Kleben, an seinen oberen und unteren Längskanten mit den jeweiligen Polstlicken verbun-

den. Anstatt ein mäanderförmiges Trugebancl zu verwenden, isi us auch möglich, mehrere Hache Hülsen (nach Art von Schlauchabschnitten) zu verwenden, Clie parallel und im Abstand voneinander angeordnet sind und jeweils mit einer eng gewickelten Drahtspirale versehen sind. Die Drahtspiralen auf jeder IIülsc werden dann miteinander in Reihe oder parallel geschaltet, und ein Paar Leiter werden in bekannter, in Fig. 19 nicht dargestellter Weise mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines hörfrequenten Stromes verbunden. Elei solch einer Anordnung können die Polstücke 96 des oberen Satzes die oberen linden der Hülsen verschließen, während die Pol-Mücke 96 des unteren Satzes so angeordnet werden können, daß sie die Zwischenräume zwischen benachbarlcn Hülsen an den unteren Enden derselben \ erschließen. 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 voneinand«"· weg, 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, Mikrophonen od. dgl. mit Vorteil Verwendung finden.

Claims

30 Patentansprüche:

1. Akustischer Wandler, vorzugsweise elektroakustischer Wandler, mit einer Membrananordnung, die mehrere mindestens teilweise schwingungsfähige Membranteile aufweist, welche zwisehen sich benachbarte, sich nach gegenüberliegenden Seiten öffnende Ausnehmungen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen als enge Lufttaschen ausgebildet sind, daß die schwingungsfähigen Membranteile so miteinander verbunden sind, daß benachbarte Lufttaschen an den gegenüberliegenden Enden abwechselnd geschlossen und geöffnet sind, und daß die sich gegenüberliegenden Membranteile gegenphasig antreibbar sind.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung eine einzige Membran aufweist, in der die schwingungsfähigen Teile im Abstand voneinander in etwa parallelen Ebenen angeordnet sind und jeweils an einer Kante mit dem schwingungsfähigen Teil auf ihrer einen Seite und an der anderen Kante mit dem schwingungsfähigen Teil auf ihrer anderen Seite durch bogenförmige Verbindungsstücke vollständig verbunden sind, so daß sie eine mäanderförmige Membran bilden.

3. Wandler nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Verbindungsteile im wesentlichen in zwei parallelen Ebenen angeordnet sind, die sich etwa 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.

fi. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung mehrere schwingungsfähige Membranen (78) aufweist, die im Abstand voneinander und mindestens nahezu parallel zueinander angeordnet sind, und daß jeweils Disianzstücke (80) zwischen den Membranen angeordnet und mit Kantenteilen derselben in der Weise verbunden sind, daß benachbarte, zwischen henachbarten Membranen (78) gebildete Lufttaschen und die jeweils mit ihnen verbundenen Distanzstücke (80) sich abwechselnd zu entgegengesetzten Seiten der Membrananordnung hin öffnen.

7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gek :nnzeichnet, daß die Distanzstücke (80) etwa U-förmig ausgebildet sind und daß die offenen Enden (81) benachbarter U-förmiger Distanzstücke 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 Glieds 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 einen Ende jedes Glieds und die anderen Lufttaschen jeweils am anderen Ende jedes benachbarten Paares von Gliedern in geeigneter Weise verschlossen sind.

9. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsfähigen Membranteile mit einer geeigneten Vorrichtung (z. B. 72. 74) in Wirkverbindung stehen, die die von Schallwellen den Membranteilen beaufschlagten Schwingungen in elektrische Energie umwandelt, und umgekehrt.

in. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens einen I citer (40. 40': 74), der mit den schwingungsfähigen Membranteilen verbunden ist, sowie eine mit dem Leiter zusammenwirkende Vorrichtung zur Erzeugung eines Flusses aufweist, um beim Anlegen von Wechselstromsignalen an diesen Leiter schallwellenerzeugende Schwingungen dieser Membranteile zu erzeugen und umgekehrt.

11. Wandler nach Anspruch in, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines Flusses als Vorrichtung (24, 26; 28, 30; 42, 46, 50; 64, 66, 68; 92) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ausgebildet ist, so daß beim Durchschicken eines hörfrequenten Stromes durch den Leiter schallwellenerzeugende Schwingungen von den schwingungsfahigen Membranteilen erzeugt werden, und umgekehrt.

12. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines Flusses als Vorrichtung (22) zur Erzeugung

eines elektrostatischen l^;e|cles ausgebildet ist, so daIA beim Anlegen einer hürfrequenten Spannung en den Leiter (20) schallwellenerzeugende Schwingungen von den schwingungsfähigen Memhranleilen erzeugt werden, und umgekehrt.

13. Wandler nach einem der Ansprüche H) bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter uls Drähte (40) ausgebildet sind, die sich längs der Membranunordnung erstrecken und von dieser getragen sind.

14. Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (40) miteinander zur Bildung einer Spule verbunden sind.

15. Wandler nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte zur BiI-dung 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 Üund aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, das mindestens teilweise mit den schwingungsfähigen Teilen der Membrananordnung verbunden ist.

17. Wandler nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung ein dünnes, aus elektrisch leitfähigem Material gebildetes Band aufweist, das den Leiter bildet.

18. Wandler nach einem der Ansprüche 10 bis 12. daduuh gekennzeichnet, daß die Membrananordnung aus Plastikmatcrial gebildet ist und daß der Leiter eine auf mindestens einen Teil des Plastikmaterials auf -ebrachte Schicht aus elektrisch leitfähigem Material aufweist.

\'). Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den schwingungsfähigen Membranteilen verbundene Vorrichtung vorgesehen ist, um diese in Schwingungen zu versetzen und so aus den offenen Enden der Lufttasche austretende Schallwellen zu erzeugen.

20. Wandler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vorrichtung zum Erzeugen von Schwingungen eine elektromagnetische Anordnung aufweist, die mechanisch mit ikn schwingungsfähigen Teilen verbunden ist.

21. Wandler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Anordnung eine in einem Magnetfeld (66; 92) bewegliche Sehallspule (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 Membrananordiuing in diesem Raum angeordnet ist und benachbarte, mindestens teilweise schwingungsfähige Teile aufweist, die zwischen sich enge, benachbarte Lufttaschen bilden, welche an gegen· überliegenden 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 Feld angeordnet und mindestens mit den schwingungsfähigen Teilen verbunden ist, um beim Durchgang eines hörfrequenten Stromes durch diesen Leiter ein Schwingen der schwingungsfähigen Teile zum Erzeugen von durch die offenen Enden der Lufttaschen ausgestrahlten Schallwellen hervorzurufen, und umgekehrt.

23. Wandler nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, 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 Satze von Polschuhen (26) vorgesehen sind, die sich mindestens nahezu parallel und im Abstand voneinander quer zwischen gegenüberliegenden Seiten der Permanentmagnete (24) erstrecken und zwischen letzteren einen Raum bilden, in dein sich die Membrananordnung (10, 12) befindet, und daß dieser Raum mit der Außenatmosphäre über die Räume zwischen den Polschuhen jedes Satzes von Polschuhen in Verbin dung steht.

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 Membrananordnung bildende mäanderförmige Band (2) in einem mit den Ringmagneten (28, 30) koaxialen Ring im Raum zwischen diesen Magneten angeordnet ist und daß eine Anordnung (34) zur elastischen Halterung der M<"mbrananordnung (2) an den einander zugewandten Seiten der Permanentmagnete (28, 30) and zum Verschließen der zwischen den schwineungsfähigen Teilen der Membrananordnung gelegenen Lufttaschen in Richtung auf diese Seiten vorgesehen ist.

27. Wandler nach Anspruch 26. dadurch gekennzeichnet, daß ein schallreflektierender Kegel (32) in einem der Ringmagnete (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 erstreckt.

28. Wandler nach Anspruch 24. dadurch gekennzeichnet, daß zwei Permanentmagnete (42) mindestens nahezu parallel und im Abstand voneinander angeordnet sind und jeweils zwei gegenüberliegende Endflächen sowie eine Seitenfläche aufweisen, welch letztere dem anderen der beiden Magnete (42) gegenüberliegt, daß zwei nichtmagnetische Platten (44) vorgesehen sind und gegen die eine bzw. die andere der Seitenflächen der Magnete (42) anliegen, daß zwei Endplatte?! (46, 50) aus magnetislerbarem Werkstoff gegen die eine bzw. andere der beiden Endflächen der beiden Magnete anliegen, sich zwischen letzteren erstrecken und jeweils mit Schalldurchlaßöffnungen (48) versehen sind, daß zwei Sätze von Po'-stiick-Laminaten (54, 54') sich in den Raum zwischen den nichtmagnetischen Platten (44) von den Endplatten (46, 50) aus gegeneinander er-

te

,003

strecken, daß das müanderl'nrmige, die Membranenordnung (60) bildende Band an gegenüberliegenden Langskantenteilen jeweils mit den Sätzen von Polstück-Laminaten (54, 54') verbunden ist und daß die Polsiück-Laiiiinate eines Satzes bezüglich denen des anderen Satzes versetzt sind, um die zwischen den schwingungsfähigen '!"eilen der Membrananordnung gebildeten L ufttaschen abwechselnd an deren den Endplatten (46, 50) zugewandten Kanten zu ver- in schließen.

29. Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung ein Trageband (60) aus 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 Längsieil des Tragebandes (60) verbunden ist, und daß die Polstück-Laminate (54, 54') jeweils zwei äußere Platten (56) mit kurz vor dem Metallband (62) endenden inneren Enden sowie eine zwischen diesen beiden Platten (56) angeordnete und im Vergleich zu ihnen du imere Mittelplatte (58) aufweisen, die sich über die äußeren Platten (56) hinaus im Gebiet der jeweiligen Kante des Metallbandes (62) erstreckt.

30. Wandler nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstück-Laminate (54) eines Satzes an ihren äußeren Enden gegen eine der Endplatten (46) anliegen und mit dieser verbunden sind, während die äußeren Enden der Polstück-Laminate (54') des anderen Satzes durch einen kleinen Luftspalt (53) von der anderen Endplatte (50) getrennt sind, so daß sie magnetisch gegen diese gezogen werden, wodurch das Plastik-Trageband (60) in einer quer zu seiner Längsrichtung verlaufenden Richtung gespanr" wird.

31. Wandler nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Endplatte (50) zwisehen den Polstück-Laminaten (54') des anderen Satzes mit Einkerbungen (52) versehen ist.

32. Wandler nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Permanentmagnetanordiiungen (64) vorgesehen und koaxial zueinander angeordnet sind und jeweils einen ringförmigen Luftspalt (72) bilden, in dem ein Magnetfeld erzeugt wird, daß die Membrananordnung mehrere im Abstand voneinander angeordnete, mindestens nahezu parallele Membranen (78) aufweist, die die schwingungsfähigen Teile bilden und koaxial mit den Permanentmagnetanordnungen zwischen diesen angeordnet sind, daß U-I'örmige Uisianzstüeke (80) zwischen benachbarten Membranen (78) angeordnet und mit Umfangsteilen derselben verbunden sind, um die schwingungsiühigen Teile miteinander zu verbinden, daß die U-förmigen Distanzstücke (80) jeweils ein ollenes linde aulweisen, daß die Dislanzstücke (80) so angeordnet sind, daß die olienen Enden (81) aufeinandeifolgender Distanzstücke in entgegengesetzte Richtungen weisen, und daß als Leiter Schallspulen (74) vorgesehen sind, von denen jeweils eine in einem der beiden von den Permanentniagnetanordnungen (64) gebildeten Luftspalte (72) angeordnet ist, und daß starre Glieder (82) zur abwechselnden Verbindung der Schallspulen (74) mit aufeinanderfolgenden Membranen (78) vorgesehen sind.

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

34. Wandler nach Anspiach 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 ragen, daß das die Membrananordnung bildende mäanderförmige Band (98) 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 der eine Schallblende (94) aus nicht magnetischem Material angeordnet ist, die ihrerseits eine Mittelöffnung (94') von etwa quadratischem Querschnitt autweist, und daß die beiden Sätze von Polstücken (96) mit dem dazwischenliegenden mäanderförmigen Band (98) in dieser Mittelöffnung (94') angeordnet sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen