DE29512102U1

DE29512102U1 - Magnetsystem

Info

Publication number: DE29512102U1
Application number: DE29512102U
Authority: DE
Original assignee: Nokia Deutschland GmbH
Current assignee: Harman Becker Automotive Systems Straubing Division GmbH
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2005-07-28
Also published as: JP3034130U; EP0756436A1; US5729617A

Description

Beschreibung
Magnetsystem
Technisches Gebiet

Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung von Magnetsystemen für elektromagnetische Wandler, insbesondere mit Magnetsystemen für Lautsprecher.

&iacgr;&ogr; Stand der Technik

Derartige Magnetsysteme werden allgemein von einem Dauermagneten und einem Joch gebildet, wobei ein Luftspalt vorhanden ist, in welchen später eine anzutreibende Spule eingesetzt wird.

Die tatsächliche Realisierung ist in aller Regel so gelöst, daß ein kreisringförmiger Dauermagnet vorhanden ist, dessen untere Kreisringfläche mit einer, als untere Polplatte bezeichneten Scheibe versehen ist. Die obere Kreisringfläche ist zumeist mit einer kreisringförmigen Scheibe verbunden, weiche auch als obere Polplatte bezeichnet wird. In diesen so gebildeten Topf ist ein Kern eingesetzt und mit der unteren Polplatte verbunden, wobei der Innendurchmesser von oberer Polplatte und Dauermagnet größer ist als der Durchmesser des Kerns. Der sich dabei zwischen dem Kern und dem Innendurchmesser der oberen Polplatte ergebende Abstand A bildet dabei den Luftspalt des Magnetsystems, in welchen später die Spule eintaucht. Die aus Kern, oberer und unterer Polplatte bestehende und auch ais Joch bezeichnete Anordnung dient zur

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Führung des Magnetflusses zum Luftspalt vom längs zur Erstreckungsrichtung des Kerns magnetisierten Dauermagneten.

Hiemeben sind Magnetsysteme bekannt, bei welchem das Joch im wesentlichen topfförmig ausgebildet ist und der in den Topf eingesetzte Kern entweder vollständig oder zumindest teilweise, etwa durch die Integration einer Scheibe, aus einem dauermagnetischen Werkstoff gebildet ist, wobei die Magnetisierungsrichtung ebenfalls längs zur Erstreckungsrichtung des Kerns verläuft. Wenngleich die Verwendung von vollständig aus Dauermagnetwerkstoff gebildeten Kernen vom Produktionsaufwand her

&iacgr;&ogr; sehr kostengünstig hergestellt und mit dem Topf werden können, weisen solche Anordnungen jedoch gewisse Nachteile auf. Soll beispielsweise aus Gewichtsgründen als Dauermagnetwerkstoff Neodymium verwendet werden, so wäre es mit Rücksicht auf die hohen Kosten dieses Werkstoffs nicht vertretbar, den gesamten Kern aus diesem Werkstoff zu bilden. Eine Verkleinerung des Systems, um etwa einen dann zwar kleineren, aber immer noch vollständig aus Neodymium gebildeten Kern zu belassen, scheitert daran, daß derartig verkleinerte Magnetsysteme in ihren Einsatzmöglichkeiten sehr beschränkt sind. Zur Vermeidung dieser Probleme werden daher dünne Neodymium-Scheiben verwendet und mit dem Kern des gewünschten Durchmessers und der gewünschten Höhe verbunden. Wird dabei diese Scheibe noch auf der dem Topfboden abgewandten Seite mit einer Polkernscheibe versehen, so tritt eine Reduzierung des Streufeldes auf, weil durch diese Maßnahme der Magnetfluß auch kemseitig auf den Luftspalt konzentriert wird.

Nur der Vollständigkeit sei darauf hingewiesen, daß die durch die Polplatte bzw. Polkernscheiben bewirkte Streufeldreduzierung nicht auf die Verwendung von Neodymium als Magnetmaterial beschränkt ist. Dies bedeutet aber, daß - wenn ein

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streufeldarmes Magnetsystem erstellt werden soll - besondere Maßnahmen ergriffen werden müssen, um dies zu realisieren.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein streuarmes Magnetsystem anzugeben, weiches gegenüber den bekannten Systemen eine verminderte Anzahl von Bauteilen aufweist.

Darstellung der Erfindung

&iacgr;&ogr; Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindungen sind den Ansprüchen 2-4 entnehmbar.

Wesentliche Erkenntnis der vorliegenden Erfindung ist es, das gesamte Magnetsystem lediglich aus zwei Teilen, nämlich dem Joch und dem Dauermagneten zu bilden. Eine einstückige Jochanordnung ist dadurch realisiert, daß das gesamte Joch als Topf ausgebildet wird, welcher noch zusätzlich in seinem Inneren einen mit dem Boden des Topfes verbundenen und zur Innenseite der Randwandungen des Topfes einen Abstand A habenden Kern aufweist. Eine solche Ausbildung des Topfes läßt sich beispielsweise sehr einfach als Gießformstück herstellen.

Der Dauermagnet, welcher das zweite Bauteil des Magnetsystems bildet, ist im wesentlichen kreisringförmig ausgebildet und quer zur Erstreckungsrichtung der Kernachse magnetisiert. Bezogen auf den Dauermagneten bedeutet diese Art der Magnetisierung, daß beispielsweise alle südlichen Magnetpole an der inneren und alle nördlichen Magnetpole an der äußeren Mantelfläche des Dauermagneten liegen, also beide Magnetpole durch die Kreisringbreite voneinander "beabstandet" sind.

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Dieser so magnetisierte Dauermagnet ist in den Abstand A zwischen der Randwandung des Topfes und dem Kern eingesetzt und je nach Ausbildung entweder mit seiner äußeren Mantelfläche mit der Randwandung oder mit seiner inneren Mantelfläche mit dem Kern verbunden. Die Kreisringbreite des Dauermagneten ist bezogen auf den Abstand A zwischen Kern und Randwandung so gewählt, daß im verbundenen Zustand von Dauermagnet und jeweiligem Jochteil (Kern oder Randwandung) ein Luftspalt verbleibt, in weichen später die Spule eingesetzt wird.

&iacgr;&ogr; Da die Magnetisierung des Dauermagneten quer zur Erstreckungsrichtung der Kernachse verläuft und darüber hinaus die Anordnung des Dauermagneten im Abstand A den Magnetfluß wie eine sonst übliche obere Polscheibe bzw. Polkernscheibe in den Luftspalt leitet, wird eine Verringerung des Streufeldes erzielt, ohne daß zusätzliche Leitmittel notwendig sind.

Auch wenn die Verbindung von Dauermagnet mit dem Kern oder mit der Randwandung nach der bisherigen Darstellung in einem Alternativverhäitnis steht, wird damit nicht ausgeschlossen, daß sowohl der Kern als auch die Randwandung mit je einem kreisringförmigen Dauermagneten versehen wird und der verbleibende Abstand zwischen den gegenüberliegenden Flächen der beiden Dauermagnete den Luftspalt des Systems bildet.

Eine gute mechanische und den Magnetfluß leitende Verbindung zwischen dem jeweiligen Jochteil und dem Dauermagneten wird dann erreicht, wenn gemäß Anspruch 2 ein mit Eisenpulver gefüllter Kleber verwendet wird.

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Gemäß Anspruch 3 wird die Verbindung des jeweiligen Jochteils mit dem Dauermagneten als Preßsetzverbindung angegeben. Dies hat den Vorteil, daß zur Bildung von Magnetsystemen auf den Einsatz von mitunter umweltschädlichen Klebstoffen gänzlich verzichtet werden kann. Das Verbinden des Dauermagneten mit dem jeweiligen Jochteil ist dann besonders einfach, wenn zumindest das jeweilige Jochteil und/oder der Dauermagnet Führungsmittel aufweist, die beim Aufsetzen des Dauermagneten auf das jeweilige Jochteil in gegenseitigen Eingriff kommen bzw. den jeweiligen Dauermagneten zum jeweiligen Jochteil beim Verbinden zentrieren.

&iacgr;&ogr; Kurze Darstellung der Figuren

Es zeigen:
Figur 1 Ein Magnetsystem im Schnitt;

Figur 2 weitere Darstellung gemäß Figur 1;

Figur 3 eine weitere Darstellung gemäß Figur 1; und Figur 4a-c drei Verbindungen zwischen Jochteil und Dauermagnet im Detail.

Wege zum Ausführen der Erfindung Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.

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Figur 1, welche wie alle anderen Figuren zur Verbesserung der Anschaulichkeit keine maßstäbliche Darstellung der Verhältnisse zeigt, zeigt ein Magnetsystem 10, wie es beispielsweise in Lautsprechern Verwendung finden kann.

Dieses Magnetsystem 10 wird im wesentlichen von einem Joch 11 und einem Dauermagneten 12 gebildet.

Das Joch 11 ist einstückig ausgebildet und umfaßt einen aus einem Boden 13 und einer Randwandung 14 gebildeten Topf 15 sowie einen Kern 16, welcher innerhalb des

&iacgr;&ogr; Topfes 15 angeordnet und mit dessen Boden 13 verbunden ist. Da der Innendurchmesser der Randwandung 14 größer ist als der Durchmesser des Kerns und da das System 10 rotationssymmetrisch aufgebaut ist, besteht zwischen Kern 16 und Randwandung 14 ein Abstand A. Dieser Abstand A vergrößert sich in Richtung des oberen Endes 17 der Randwandung 14 etwas, weil das obere Ende 17 der umlaufenden Randwandung 14 abgeschrägt ausgebildet ist.

Das im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebene und aus verschiedenen Komponenten gebildete Joch 11 besteht aus Eisen und wurde in Gußtechnik erstellt.

Der Dauermagnet 12, welcher als magnetisches Material Neodymium enthält, ist im wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Lediglich die äußere Mantelfläche 18 des Dauermagneten 12 weist eine zu dem oberen Ende 17 der Randwandung 14 komplementäre Abschrägung auf. Wie der Dauermagnet 12, welcher in den Abstand A eingesetzt ist, mit dem oberen Ende 17 der Randwandung 14 verbunden ist, wird im Zusammenhang mit den Figuren 4a-c weiter unten noch näher erläutert werden.

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Der mit der Randwandung 14 verbundene Dauermagnet 12 füllt aber - wie Figur 1 deutlich zeigt - nicht den gesamten Abstand A aus, so daß ein Luftspalt 19 gebildet wird, welcher später zur Aufnahme der Spule (nicht dargestellt) dient. Da der Dauermagnet 12 - wie die gezeigten Pole (N; S) verdeutlichen - quer zur durch die Mittellinie angedeutete Längsrichtung des Kerns 16 magnetisiert ist, grenzt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Nordpol (N) direkt an den Luftspalt 19 an. Das dem Luftspalt abgewandte Ende des Dauermagneten 12 ist mit dem Joch 11 verbunden, so daß das obere Ende 20 des Kerns 16, weiches den dem Luftspalt 19 nebengeordnet ist, den Südpol (S') bildet.

Sofern es zur Verbesserung der Einleitung der magnetischen Kraftlinien in den Luftspalt 19 notwendig sein sollte, kann der Kern 16 auch an seinem oberen Ende 20 polförmig ausgebildet sein. Eine derartige Ausbildung ist in Figur 1 gestrichelt dargestellt.

Die Darstellung gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der Darstellung gemäß Figur nur dadurch, daß der Dauermagnet 12' nicht mit der Randwandung 14, sondern mit dem Kern 16 des Jochs 11 verbunden ist. Sofern es erforderlich ist, kann auch in diesem Ausführungsbeispiel das obere Ende 17 der Randwandung 14 polförmig ausgebildet sein (nicht dargestellt).

Die Darstellung gemäß Figur 3 zeigt eine Kombination aus Figur 1 und 2. In diesem Ausführungsbeispiel ist sowohl die Randwandung 14 als auch der Kern 16 mit je einem ringförmigen Dauermagneten 12, 12' ausgestattet, wobei jeweils direkt gegenüber beabstandete Flächen der beiden Dauermagneten 12, 12' durch den Luftspalt 19 getrennt sind. Diese Aufspaltung der dauermagnetischen Masse auf zwei Magnete 12, 12 kann zwar in Abhängikeit der Geometrie des Magnetsystems 10 und des

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verwendeten Magnetwerkstoffs notwendig sein, hat aber den Nachteil, daß durch die Verdoppelung der Grenzflächen zwischen Joch 11 und Dauermagneten 12, 12' die induktion im Luftspalt 19 gegenüber einer Anordnung gemäß Figur 1 oder Figur 2, welche nur eine Grenzfläche aufweist, leicht absinkt. Wird dieser Nachteil allerdings toleriert, hat eine in Figur 3 gezeigte Anordnung den Vorteil, daß ein sehr streuarmes Magnetsystem 10 gebildet wird, weil durch die polförmige Ausgestaltung beider Dauermagnete 12, 12' die magnetischen Kraftlinien direkt in den Luftspalt 19 eingeleitet werden.

&iacgr;&ogr; In Figur 4a ist eine Verbindung zwischen einem Teil des Jochs 11 und dem Dauermagneten 12 gezeigt. Deutlich ist dieser Darstellung entnehmbar, daß die jeweils miteinander in Verbindung stehenden Teile 11, 12 im Verbindungsbereich eine aufeinander abgestimmte komplementäre Formgebung aufweisen. Diese komplementäre Formgebung bewirkt eine Führung und Zentrierung des Dauermagneten 12, wenn dieser mit dem Joch 11 verbunden wird. An dem Teil des Jochs 11 ist zusätzlich eine Stufe 21 ausgebildet, auf der der Dauermagnet 12 mit seiner unteren Kreisringfläche 22 aufliegt, wenn der Dauermagnet 12 seine in Figur 1 gezeigte Endlage im Abstand A (in Figur 4a nicht gezeigt) eingenommen hat. Diese Stufe 22 hat im vorliegenden Ausführungsbeispie! die Funktion eines Tiefenanschlags. Die Verbindung von Joch 11 und Dauermagnet 12 gemäß Figur 4a ist mittels eines mit Eisenpulver gefüllten Klebers 23 realisiert.

Die Darstellung gemäß Figur 4b unterscheidet sich von der Darstellung gemäß 4a nur dadurch, daß auf die Ausbildung einer Stufe 23 im Joch 11 verzichtet worden ist.

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In Figur 4c ist eine Preßsitzverbindung zwischen Joch 11 und Dauermagnet 12 gezeigt. Je nach Gegebenheiten kann diese Preßsitzverbindung als Schrumpfverbindung ausgebildet sein, in dem beide Teile 11, 12 beim Zusammenfügen unterschiedliche Temperaturen haben und/oder ein unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten beider Teile 11,12 beim Zusammenfügen ausgenutzt wird. Abweichend hiervon lassen sich die beiden Teile 11,12 auch zur Herstellung einer Preßsitzverbindung kalt verpressen. Durch eine solche Preßsitzverbindung wird sichergestellt, daß die beiden Teile 11,12 abstandsfrei aneinander liegen, was im Gegensatz zu der in Kiebetechnik hergestellten Verbindung Induktionsverluste im Übergang von Dauermagnet 12 und &iacgr;&ogr; Joch 11 weiter reduziert.

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Claims

Ansprüche

1. Magnetsystem für elektro-magnetische Wandler, welches wenigstens von einem Dauermagneten (12, 12') und einem Joch (11) gebildet ist und einen Luftspalt (19) zum Antrieb einer in den Luftspalt (19) eingesetzten Spule aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Joch (11) als einstückiger Topf (15) ausgebildet ist und neben einer Randwandung (14) und einem Boden (13) einen Kern (16) aufweist, der sich innerhalb des Topfes (15) erstreckt und von der Randwand (14) mit Abstand A umgeben äst, und

daß der Dauermagnet (12, 12') quer zur Erstreckungsrichtung des Kerns (16) magnetisiert ist und so in den Abstand (A) eingesetzt ist, daß der verbleibende Abstand zwischen dem Dauermagneten (12) und dem mit dem Dauermagneten (12) nicht verbundenen Teil (14; 16) des Jochs (11) den Luftspalt (19) des Magnetsystems (10) bildet.

2. Magnetsystem nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Dauermagnet (12) mit dem Teil des Jochs (11), mit welchem er verbunden ist, mittels eines mit Eisenpulver gefüllten Klebers (23) verbunden ist.

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3. Magnetsystem nach Anspruch 1, _ ^ dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindung zwischen dem Dauermagneten (12) und dem Teil des Jochs (11), mit welchem der Dauermagnet (12) verbunden ist, als Preßsitz-Verbindung ausgebildet ist.

4. Magnetsystem nach Anspruch 2 oder Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß das jeweilige Jochteil (14; 16), welches mit dem Dauermagneten (12) verbunden ist, und der Dauermagnet (12) im unmittelbaren Verbindungsbereich beider Teile zueinander komplementäre Führungsmittel (17, 18) aufweisen.

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