DE60132357T2

DE60132357T2 - SPEAKER

Info

Publication number: DE60132357T2
Application number: DE60132357T
Authority: DE
Inventors: Christien Great Chishill ELLIS; Nicholas Patrick Roland Hill
Original assignee: New Transducers Ltd
Current assignee: NVF Tech Ltd
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2021-11-15
Also published as: WO2002045460A3; CN1554209A; JP2004515178A; EP1340407B1; EP1340407A2; HK1054483A1; BR0115753A; AU2002223800A1; WO2002045460A2; GB0029098D0; DE60132357D1; CZ20031501A3; MXPA03004732A; TW515220B; AR031425A1; CN100433937C

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft Biegewellenpaneellautsprecher, wie z. B. Resonanzbiegewellenlautsprecher von der in der WO 97/09842 beispielhaft beschriebenen Art, sowie Antriebsmotoren für derartige Lautsprecher.The invention relates to bending wave panel loudspeakers, such. B. resonant bending wave loudspeakers of the in WO 97/09842 example described type, and drive motors for such speakers.

Stand der TechnikState of the art

Bei der Herstellung elektrodynamischer Schwingungswandler, d. h. Schwingungswandler mit einer sich bewegenden Spule für Biegewellenpaneellautsprecher neigen derzeitige Meinungen über die Größe und die Masse der Schwingspule zur Nutzung von Schwingspulensystemen mit einem kleinen Durchmesser und einer geringen Masse, typischerweise in der Größe von Hochtonlautsprecherspulen konventioneller Kolbenlautsprecher. In bestimmten Anwendungen, beispielsweise zum Antreiben von Biegewellenpaneelen oder Membranen, wie sie in der WO 98/39947 exemplarisch beschrieben sind und die dazu vorgesehen sind, zentral angetrieben zu werden, so dass sie beispielsweise sowohl in einem Kolbenmodus als auch in einem Biegemodus wirken können, können derartige Schwingspulen mit einem geringen Durchmesser bezüglich der Belastbarkeit und der Auslenkung Probleme verursachen.In the manufacture of electrodynamic vibration transducers, ie vibration transducers with a moving coil for flexural wave panel loudspeakers, current beliefs about the size and mass of the voice coil tend to utilize small diameter and low weight voice coil systems, typically the size of tweeter coil speakers of conventional piston loudspeakers. In certain applications, for example, for driving flexural wave panels or membranes, as shown in the WO 98/39947 are described by way of example and which are intended to be driven centrally, so that they can act in both a piston mode and in a bending mode, for example, such small-diameter voice coils can cause problems in terms of load capacity and deflection.

Für derartige Schwingspulen mit einem kleinen Durchmesser nähert sich die Antriebspunktimpedanz (Zm) derjenigen eines an einem einzigen Punkt angetriebenen Paneels. Wenn die Frequenz erhöht wird, oszilliert Zm mit der modalen Struktur, ist im Durchschnitt jedoch konstant und nähert sich dem durch die folgende Gleichung: Zm = 8√Bμ gegebenen infiniten Paneelwert. Infolgedessen gibt es für eine vorgegebene Schwingspulenmasse (Mc) eine Hochfrequenzgrenze (f(b)), oberhalb derer die steigende Impedanz dieser Masse die konstante Antriebspunktimpedanz überschreitet. Diese Frequenz ist durch die folgende Gleichung gegeben:

For such small diameter voice coils, the drive point impedance (Zm) approaches that of a single point driven panel. When the frequency is increased, Zm oscillates with the modal structure, but on average is constant and approximates that by the following equation: Zm = 8√ Bμ given infinite panel value. As a result, for a given voice coil mass (Mc), there is a high frequency limit (f (b)) above which the increasing impedance of this mass exceeds the constant drive point impedance. This frequency is given by the following equation:

Infolgedessen wurde die Schwingspulenmasse bei bekannten Biegewellenpaneelen gemäß der obigen Formel niedrig gehalten.Consequently For example, the voice coil mass has been known in prior art flexural wave panels according to the above Formula kept low.

Der naheliegende Weg besteht darin, Zm zu erhöhen oder Mc zu verringern, um die Übergangsfrequenz hoch im Audioband zu halten. Der Schwingspulendurchmesser wurde immer nur leicht erhöht und dann nur, um festzustellen, dass die Zellkappen-Trommelmodusresonanz (engl. cell cap, drum-mode, resonance) dominant wird und einen frühzeitigen Roll-off verursacht.Of the obvious way is to increase Zm or decrease Mc, around the crossover frequency to hold high in the audio band. The voice coil diameter was only slightly increased and then only to determine that the cell cap drum mode resonance (English cell cap, drum mode, sound) becomes dominant and an early Roll-off caused.

Andere Aspekte, die Schwingspulen mit einer geringen Masse für kolbenartig angetriebene Paneele entgegenwirken, sind die Empfindlichkeit und die Bandbreite. Um in einem realistischen eingeschlossenen Volumen eine realistische Niedrigfrequenzbandbreite beizubehalten, muss die Membranmasse hoch sein. Infolgedessen muss der Bl-Kraftfaktor hoch sein, um die Empfindlichkeit hoch zu halten. Antreiber mit einem hohen Bl sind üblicherweise zur Erhöhung des Bl-Produkts auf die Anzahl der Wicklungen angewiesen und erhöhen somit die Schwingspulenmasse.Other Aspects, the voice coils with a low mass for piston-like counteract driven panels, the sensitivity and the bandwidth. In a realistic volume enclosed to maintain a realistic low-frequency bandwidth the membrane mass be high. As a result, the Bl force must be high to keep the sensitivity high. Impeller with a high Bl are usually to increase of the Bl product rely on the number of turns and thus increase the voice coil mass.

Eine andere Richtung besteht darin, ein untergehängtes Schwingungsanregerdesign zu benutzen, das zur Erhöhung des Bl-Produkts auf den Magneten angewiesen ist und somit die Schwingspulenmasse gering hält. Dies wurde unter Verwendung einer Schwingspule mit einem Durchmesser von 25 mm und einer erhöhten Steifigkeit über dem Antriebspunkt erprobt. Die Belastbarkeit und die Auslenkung sind jedoch immer noch eingeschränkt.A The other direction is a suspended vibration exciter design to use that to raise of the Bl product relies on the magnet and thus the voice coil mass keeps low. This was done using a voice coil with a diameter of 25 mm and an increased rigidity over the Drive point tested. The load capacity and the deflection are but still limited.

Aus der WO 97/09842 ist es bekannt, einen Flachpaneellautsprecher bereitzustellen, der bei niedrigen Frequenzen kolbenartig arbeitet und der sich bei hohen Frequenzen resonant verhält. Darüber hinaus ist es aus der US-A-4,542,383 bekannt, einen Lautsprecher mit einem Wandler mit einer sich bewegenden Spule und einer Membran bereitzustellen, die beide einen ähnlichen Durchmesser aufweisen, wobei die Schwingspule so angeordnet ist, dass sie die Membran um ihren Umfang antreibt.From the WO 97/09842 It is known to provide a flat panel speaker which operates piston-like at low frequencies and which resonates at high frequencies. In addition, it is from the US-A-4,542,383 It is known to provide a loudspeaker with a moving coil and diaphragm transducer both having a similar diameter, the voice coil being arranged to drive the diaphragm about its circumference.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gemäß der Erfindung wird ein Lautsprecher gemäß dem Anspruch 1 bereitgestellt.According to the invention becomes a loudspeaker according to the claim 1 provided.

Der Durchmesser der runden Schwingspulenverbindung ist mindestens gleich der Länge einer Biegewelle in dem durch die Verbindung definierten oder von der Schwingspule umgebenen Abschnitt des akustischen Elements bei der höchsten Betriebsfrequenz des Lautsprechers.Of the Diameter of the round voice coil connection is at least equal the length a bending shaft in the defined by the connection or from the voice coil surround section of the acoustic element the highest Operating frequency of the speaker.

Die mechanische Impedanz eines Paneels ist gleich dem Verhältnis der auf einen einzigen Punkt aufgebrachten Kraft zu der resultierenden Geschwindigkeit an diesem Punkt. Wo das Paneel durch eine über eine Linie wirkende Kraft angetrieben wird, ist die wirksame mechanische Impedanz das Verhältnis der über die Linie aufgebrachten Gesamtkraft zu der über die Länge der Linie gemittelten resultierenden Geschwindigkeit. In der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen wird der Ausdruck mechanische Impedanz dazu verwendet, dieses Verhältnis für beide Antriebsanordnungen zu beschreiben.The mechanical impedance of a panel is equal to the ratio of force applied to a single point to the resulting Speed at this point. Where the panel goes through a line acting force is driven, the effective mechanical impedance The relationship the over the line applied total force to the resulting over the length of the line averaged Speed. In the present specification and claims The term mechanical impedance used this ratio for both Describe drive arrangements.

Für eine punktangetriebene Platte oder Membran versteht es sich, dass nur eine unendliche Membran eine wirklich konstante Zm aufweist. Eine endliche Membran weist eine Zm auf, die um den Wert der unendlichen Membran oszilliert. In ähnlicher Weise wird die von einer großflächigen Schwingspule auf der Membran gesehene mechanische Impedanz mit der modalen Struktur oszillieren, sie wird jedoch durchschnittlich mit der Frequenz steigen.For a point-driven Plate or membrane it is understood that only an infinite membrane a has really constant Zm. A finite membrane has a Zm, which oscillates around the value of the infinite membrane. In similar Way is the by a large-scale voice coil on the membrane seen mechanical impedance with the modal structure oscillate, but it will increase on average with the frequency.

Der von der Schwingspule umgebene Abschnitt des akustischen Elements kann eine andere Steifigkeit aufweisen als ein außerhalb der Schwingspule liegender Abschnitt des akustischen Elements.Of the surrounded by the voice coil section of the acoustic element may have a different stiffness than an outside one the voice coil lying portion of the acoustic element.

Der Wandler kann so angeordnet sein, dass er das akustische Element in einem Ganzkörpermodus antreibt und darüber hinaus eine Biegewellenenergie auf das akustische Element aufbringt. Die Größe und die Position der Verbindung zwischen der Schwingspule und dem akustischen Element ist im Verhältnis zu der modalen Verteilung der Membran oder des akustischen Elements angepasst, um einen gleichmäßigen Übergang von einer Ganzkörperbewegung bei niedrigen Frequenzen auf ein Resonanzbiegewellenverhalten bei höheren Frequenzen zu erreichen. Im Falle einer runden Membran, die normal angetrieben wird, kann die zweite Resonanz eine Unregelmäßigkeit in der Ausgabe verursachen. Bei einer kreisförmigen Antriebslinie ist der wirksame Umfang der Antriebslinie bezüglich der Position und der Größe so gewählt, dass er auf dem oder nahe bei dem Knotenkreis der zweiten Resonanz liegt. In diesem Kontext ist die erste Resonanz eine ganzkörper- oder kolbenäquivalente Resonanz. Durch die Kopplung an dem oder nahe an dem Knotenkreis für die zweite Resonanz wird ihre Wirkung verringert und die Mode wird schwach oder gar nicht angetrieben. Folglich kann der Designer die Antriebsparameter anpassen, um die Schallqualität von den niedrigen Kolbenfrequenzen zu dem modal dichteren Bereich bei mittleren Frequenzen zu erhöhen.Of the Transducer may be arranged to be the acoustic element in a full body mode and above In addition, a bending wave energy is applied to the acoustic element. The size and position the connection between the voice coil and the acoustic element is in proportion to the modal distribution of the membrane or acoustic element adapted to a smooth transition from a whole body movement at low frequencies to resonant bending wave behavior higher frequencies to reach. In the case of a round diaphragm, the normally driven The second resonance may cause an irregularity in the output. In a circular Drive line is the effective circumference of the drive line with respect to Position and size chosen so that he lies on or near the node circle of the second resonance. In this context, the first resonance is a full body or piston equivalent Resonance. By coupling to or near the nodal circle for the second resonance reduces its effect and the mode becomes weak or not driven at all. Consequently, the designer can set the drive parameters adjust to the sound quality from the low piston frequencies to the modally denser region to increase at medium frequencies.

Eine Massenlast kann innerhalb des Durchmessers der Schwingspule auf das akustische Element aufgebracht werden. Das akustische Element weist eine Kreisform auf. Die Wandlerschwingspule ist konzentrisch zu dem geometrischen Zentrum des akustischen Elements.A Mass load can be within the diameter of the voice coil the acoustic element are applied. The acoustic element has a circular shape. The transducer coil is concentric to the geometric center of the acoustic element.

Ein zweiter Wandler kann mit dem akustischen Element innerhalb des Abschnitts desselben, der von der Schwingspule umgeben ist, gekoppelt und dazu eingerichtet sein, eine Hochfrequenzbiegewellenaktivität des Abschnitts zu verursachen. Der zweite Wandler kann zu der Achse der Schwingspule versetzt sein.One second transducer may be connected to the acoustic element within the section the same, which is surrounded by the voice coil, coupled and to be set up, a high frequency bending wave activity of the section to cause. The second transducer may be to the axis of the voice coil be offset.

Zur Befestigung der Schwingspule an dem akustischen Element kann eine Kopplungseinrichtung vorhanden sein.to Attachment of the voice coil to the acoustic element can be a Coupling device be present.

Der von der Schwingspule umgebene Abschnitt des akustischen Elements kann steifer sein als ein Abschnitt des akustischen Elements außerhalb der Schwingspule. Die Biegesteifigkeit des akustischen Elements kann anisotrop sein. Das akustische Element kann gekrümmt oder bombiert oder anderweitig geformt sein, um seine Biegesteifigkeit zu erhöhen.Of the surrounded by the voice coil section of the acoustic element may be stiffer than a portion of the acoustic element outside the voice coil. The bending stiffness of the acoustic element can be anisotropic. The acoustic element may be curved or cambered or otherwise be shaped to increase its flexural rigidity.

Der Lautsprecher kann ein Gehäuse umfassen, das einen das akustische Element umgebenden Abschnitt sowie einen den elektrodynamischen Wandler abstützenden weiteren Abschnitt aufweist, und kann ferner eine Einrichtung umfassen, die zwischen dem akustischen Element und dem Gehäuseabschnitt verbunden ist und das akustische Element elastisch an dem Gehäuse aufhängt. Die Aufhängeeinrichtung kann zwischen dem Gehäuse und dem Rand des akustischen Elements verbunden sein. Die elastische Aufhängung kann dazu eingerichtet sein, eine Masse auf das akustische Element aufzubringen. Die elastische Aufhängung kann dazu eingerichtet sein, das akustische Element zu dämpfen. Die elastische Aufhängung kann zumindest teilweise durch eine Haut des akustischen Abstrahlers gebildet sein.The speaker may include a housing having a portion surrounding the acoustic element and another portion supporting the electrodynamic transducer, and may further comprise means connected between the acoustic element and the housing portion and the acoustic member elastically suspended on the housing , The suspension device may be connected between the housing and the edge of the acoustic element. The elastic suspension may be configured to apply a mass to the acoustic element. The elastic suspension can be adapted to attenuate the acoustic element. The elastic suspension may be at least partially formed by a skin of the acoustic radiator.

Das akustische Element kann eine Vorderseite aufweisen, von der akustische Energie abgestrahlt wird und kann eine akustische Maskeneinrichtung umfassen, die über dem von der Schwingspule umgebenen Abschnitt des akustischen Elements positioniert ist, wobei die Maskeneinrichtung eine akustische Öffnung festlegt.The acoustic element may have a front, from the acoustic Energy is radiated and can be an acoustic mask device include that over the portion of the acoustic element surrounded by the voice coil is positioned, wherein the mask means defines an acoustic opening.

Die Wirkung der großflächigen Schwingspule auf der Membran kann eine Verteilung der angeregten Moden erzeugen, die zu einer signifikanten Strahlung der axialen Abstrahlung zumindest über einen Teil des Frequenzbereichs führt. In einigen Anwendungen, wie z. B. bei einer Zonierung des ausgegebenen Schalls, kann dies vorteilhaft sein, in vielen Anwendungen ist jedoch eine zur Achse versetzte Leistung wünschenswert. Ein Ansatz zur Verbesserung der zur Achse versetzten Leistung besteht darin, das Paneel bei Frequenzen zu Biegewellenschwingungen anzuregen, die nahe an der Koinzidenzfrequenz liegen oder größer sind als die Koinzidenzfrequenz.The Effect of the large-scale voice coil on the membrane can produce a distribution of the excited modes, which leads to a significant radiation of the axial radiation at least over one Part of the frequency range leads. In some applications, such as. B. at a zoning of the issued Sound, this can be beneficial in many applications, however an off-axis performance is desirable. An approach to Improving the power offset to the axis is the To stimulate the panel at frequencies to flexural wave vibrations, the are close to the coincidence frequency or greater than the coincidence frequency.

Die Koinzidenzfrequenz ist die Frequenz, bei der die Biegewellengeschwindigkeit in der Platte gleich der Schallgeschwindigkeit in Luft ist. Oberhalb dieser Frequenz überschreitet die Geschwindigkeit in der Platte die Geschwindigkeit in Luft und diese Überschallschwingung kann eine starke zur Achse versetzte direktionale Abstrahlung verursachen. In der Tat wird die Abstrahlung bei der Koinzidenzfrequenz direkt zur Achse versetzt abgestrahlt, wobei der Abstrahlungswinkel mit zunehmender Frequenz näher an die axiale Richtung heranrückt. Die Koinzidenzfrequenz einer Platte wird durch ihre Biegesteifigkeit (B) und die Massendichte (mu) bestimmt. Diese Parameter können variiert werden, so dass die durch die großflächige Schwingspule verursachte Verengung des Abstrahlungsmusters zumindest in gewissem Maße durch die infolge der Biegewellenschwingung über der Koinzidenzfrequenz versetzt zur Achse abgestrahlte zusätzliche Energie kompensiert wird.The Coincidence frequency is the frequency at which the bending shaft speed in the plate is equal to the speed of sound in air. Above exceeds this frequency the speed in the plate the speed in air and this supersonic vibration can cause a strong directional radiation to the axis. In fact, the radiation at the coincidence frequency becomes direct Spaced offset to the axis, wherein the angle of radiation with increasing frequency closer in the axial direction. The coincidence frequency of a plate is determined by its bending stiffness (B) and the mass density (mu) determined. These parameters can be varied so that caused by the large-scale voice coil Narrowing of the radiation pattern at least to some extent due to the bending wave vibration over the coincidence frequency offset to the axis radiated additional energy is compensated.

Der Lautsprecher gemäß der vorliegenden Erfindung kann dazu eingerichtet sein, als Vollbereichseinrichtung zu arbeiten.Of the Loudspeaker according to the present The invention may be arranged as a full-range device to work.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung ist beispielhaft schematisch in den folgenden Zeichnungen dargestellt, von denenThe The invention is exemplified schematically in the following drawings represented, of which

1 eine Frontansicht eines Lautsprecherantriebsmotors ist, 1 is a front view of a speaker drive motor,

2 eine Querschnittsseitenansicht des Antriebsmotors gemäß 1 ist. 2 a cross-sectional side view of the drive motor according to 1 is.

3 eine Frontansicht eines Lautsprechergehäuses ist, 3 is a front view of a speaker housing,

4 eine Seitenansicht des Lautsprechergehäuses ist, 4 is a side view of the speaker housing,

5 ein Diagramm des Frequenzverhaltens ist, 5 is a diagram of the frequency behavior,

6 ein Diagramm des Nahfeldbassfrequenzverhaltens ist, 6 is a diagram of the near field bass frequency behavior,

7 bis 9 Frontansichten von Ausführungsformen einer Membran sind, die jeweils einen zusätzlichen Schwingungsanreger aufweisen, 7 to 9 Are front views of embodiments of a membrane, each having an additional vibration exciter,

10 bis 13 Frontansichten von weiteren Beispielen einer Membran sind, die nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen, 10 to 13 Are front views of further examples of a membrane which do not fall within the scope of the appended claims,

14 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Beispiels einer Membran ist, das nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fällt, 14 is a perspective view of another example of a membrane, which does not fall within the scope of the appended claims,

15 bis 18 Querschnittsansichten von Ausführungsformen einer Membran sind, 15 to 18 Are cross-sectional views of embodiments of a membrane,

19 bis 21 Querschnitte von Ausführungsformen von Membranumgebungen oder Aufhängungen zeigen, 19 to 21 Show cross sections of embodiments of membrane environments or suspensions,

22 eine Querschnittsansichtsansicht einer Ausführungsform eines Lautsprecherantriebsmotors ist, 22 FIG. 4 is a cross-sectional view of one embodiment of a loudspeaker drive motor; FIG.

23 eine Frontansicht eines Beispiels einer Membran ist, die nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fällt, 23 is a front view of an example of a membrane, which does not fall within the scope of the appended claims,

24 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Membran ist, 24 is a cross-sectional view of an embodiment of a membrane,

25 ein Polardiagramm ist, das das Verhalten eines konventionellen Kolbenlautsprechers mit demjenigen der vorliegenden Erfindung vergleicht, und 25 FIG. 4 is a polar diagram comparing the behavior of a conventional piston speaker with that of the present invention, and FIG

26 und 27 Frontansichten weiterer Beispiele von Schwingspulen/Membran-Linienantriebsverbindungen sind, die nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen. 26 and 27 Front views of other examples of voice coil / membrane line drive connections are not within the scope of the appended claims.

Beste Möglichkeiten zur Ausführung der ErfindungBest ways to execute the invention

In den 1 und 2 ist ein Lautsprecherantriebsmotor (1) gezeigt, der dazu eingerichtet ist, an einer Schallwand, beispielsweise in einer Box, siehe untenstehende 3 und 4, angebracht zu werden, die eine kreisförmige flache Membran aus einem steifen leichtgewichtigen Material aufweist, welches beispielsweise einen zwischen Häuten aus einem hochdehnbaren Schichtmaterial eingeschlossenen Kern umfasst, und die ein akustisches Element oder einen Abstrahler bildet, der dazu vorgesehen ist, sowohl kolbenartig als auch durch Biegung als Biegewellenresonanzeinrichtung bei höheren Frequenzen zu arbeiten. Auf diese Art und Weise ist der Antriebsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung, anders als ein konventioneller Kolbenantreiber, dessen Frequenzband oder zumindest Streuungswinkel bei hohen Frequenzen durch den Durchmesser der Membran begrenzt ist, siehe untenstehende 25, und ein Biegewellenantreiber, der ohne eine sehr große Membrangröße bei Frequenzen unterhalb von ungefähr 200 Hz zu einem Roll-off neigt, dazu in der Lage, als Vollbereichseinrichtung zu arbeiten, die im Wesentlichen das gesamte Audiospektrum mit einer breiten akustischen Streuung abdeckt.In the 1 and 2 is a loudspeaker drive motor ( 1 ), which is adapted to a baffle, for example in a box, see below 3 and 4 to be applied, having a circular flat membrane of a rigid lightweight material comprising, for example, a core sandwiched between skins of a high tensile layer material and forming an acoustic element or radiator provided both flask-like and through Bending to work as a bending wave resonator at higher frequencies. In this way, unlike a conventional piston driver whose frequency band or at least scattering angle at high frequencies is limited by the diameter of the diaphragm, the drive motor according to the present invention is shown below 25 and a bending wave driver that tends to roll-off at frequencies below about 200 Hz without a very large diaphragm size, is able to operate as a full-range device that covers substantially the entire audio spectrum with wide acoustic dispersion.

In allgemein üblicher Weise ist die Membran (2) in einem Gehäuse oder Korb (3), beispielsweise aus Metall, abgestützt, das/der an seiner Vorderseite mit einem ringförmigen Flansch (4) mit einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Befestigungsöffnungen (5) ausgebildet ist, wodurch das Gehäuse in einer geeigneten Öffnung einer Lautsprecherbox befestigt werden kann, siehe untenstehende 3 und 4. Eine gerippte Aufhängung (6), beispielsweise aus einem gummiartigen Material, ist an der Membran um ihren Umfang durch einen Klebstoff befestigt und die Aufhängung ist mit Hilfe eines Klemmrings (7) an dem ringförmigen Flansch (4) festgeklemmt, wodurch sich die Membran kolbenartig relativ zu dem Gehäuse bewegen kann.In a generally conventional manner, the membrane ( 2 ) in a housing or basket ( 3 ), for example of metal, supported on the front side with an annular flange ( 4 ) with a plurality of spaced mounting holes ( 5 ), whereby the housing can be fixed in a suitable opening of a loudspeaker box, see below 3 and 4 , A ribbed suspension ( 6 ), for example of a rubber-like material, is attached to the membrane around its periphery by an adhesive and the suspension is by means of a clamping ring ( 7 ) on the annular flange ( 4 ), whereby the diaphragm can move like a piston relative to the housing.

Das Gehäuse stützt einen elektrodynamischen Wandler (8) mit einer sich bewegenden Spule zum kolbenartigen Bewegen der Membran und zum Aufbringen von Biegewellenenergie auf die Membran ab, um sie beispielsweise in der allgemein in der WO 97/09842 beschriebenen Art und Weise zum Mitschwingen zu veranlassen. Der Wandler umfasst eine Magnetanordnung (9), die an dem Gehäuse befestigt ist und einen ringförmigen Spalt (10) festlegt, der konzentrisch mit der Membran und einer Schwingspulen- und Formeranordnung (11) ist, die für eine axiale Bewegung in dem ringförmigen Spalt angebracht ist und die an der Membran konzentrisch dazu durch einen Kopplungsring (12) befestigt ist. In allgemein üblicher Weise ist eine gerippte Aufhängungsspinne (13) zwischen der Schwingspulenanordnung und dem Gehäuse befestigt, um die ordnungsgemäße axiale Bewegung der Schwingspule in dem ringförmigen Spalt zu gewährleisten.The housing supports an electrodynamic transducer ( 8th ) with a moving coil for moving the membrane in a piston-like manner and for applying bending wave energy to the membrane, for example, in the generally US Pat WO 97/09842 described manner to resonate. The converter comprises a magnet arrangement ( 9 ), which is fixed to the housing and an annular gap ( 10 ) concentric with the diaphragm and a voice coil and former assembly ( 11 ) mounted for axial movement in the annular gap and concentric therewith at the diaphragm by a coupling ring (10). 12 ) is attached. In a generally conventional manner, a ribbed suspension spider ( 13 ) between the voice coil assembly and the housing to ensure proper axial movement of the voice coil in the annular gap.

Der Durchmesser der Schwingspule ist im Verhältnis zur Biegewellenlänge groß und die Wirkung hiervon ist die eines Linienantriebs der Membran anstelle eines Punktantriebs, wie es für Biegewellenabstrahler normal ist, bei denen elektrodynamische Anreger mit Schwingspulen eingesetzt werden, die einen kleinen Durchmesser aufweisen. Dieser Linienantrieb sorgt für eine signifikante Zunahme der der Schwingspule präsentierten mechanischen Antriebsimpedanz und diese höhere mechanische Impedanz ermöglicht es, dass das System Schwingspulen mit einer relativ hohen Masse ohne vorzeitigen Roll-off hoher Frequenzen toleriert. Aufgrund des großen Durchmessers der Schwingspule ist es darüber hinaus möglich, die Membranpaneelsteifigkeit zu manipulieren, um es zu ermöglichen, dass der von der Schwingspule umgebene Abschnitt der Membran mehrere Moden anstatt einer einzigen dominanten Trommelmode aufweist, wie dies mit einer Schwingspule mit einem geringen Durchmesser der Fall sein kann. Wie in 1 zu sehen ist, ist ein innerer Abschnitt (16) der Membran von der Schwingspule umgeben, während sich ein äußerer Abschnitt (17) der Membran radial außerhalb der Schwingspule erstreckt.The diameter of the voice coil is large relative to the bending wavelength and the effect of this is that of a linear drive of the diaphragm instead of a point drive, as is normal for bending wave radiators employing electrodynamic exciters with voice coils having a small diameter. This line drive provides a significant increase in the mechanical drive impedance presented to the voice coil, and this higher mechanical impedance allows the system to tolerate voice coils of relatively high mass without premature high frequency roll-off. Moreover, due to the large diameter of the voice coil, it is possible to manipulate the membrane panel stiffness to allow the portion of the diaphragm surrounded by the voice coil to have multiple modes rather than a single dominant drum mode, as with a small diameter voice coil Case can be. As in 1 is an inner section ( 16 ) surrounded by the voice coil while an outer portion ( 17 ) of the diaphragm extends radially outward of the voice coil.

Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, sind an der Membran innerhalb des Schwingspulendurchmessers kleine Massen (14, 15) befestigt, um das Frequenzverhalten des akustischen Abstrahlers abzustimmen und/oder zu glätten. Derartige Massen sind nicht immer notwendig, sie können jedoch üblicherweise wünschenswert sein. Diese Massen sind als diskrete Massen gezeigt, sie müssen jedoch nicht notwendigerweise diskret sein. Sie können Massen im Bereich von 0,5 g bis 100 g und typischerweise im Bereich von 2 bis 20 g aufweisen. Eine derartige Masse oder mehrere derartige Massen kann/können vorgesehen sein.As in the 1 and 2 is shown, small masses are present on the membrane within the voice coil diameter ( 14 . 15 ) to tune and / or smooth the frequency response of the acoustic radiator. Such masses are not always necessary, but they may usually be desirable. These masses are shown as discrete masses, but they need not necessarily be discrete. They may have masses in the range of 0.5 g to 100 g, and typically in the range of 2 to 20 g. Such mass or masses may be provided.

Die Lautsprecherantriebsanordnung gemäß den 1 und 2 wurde zur Verwendung in einem Hifi-Lautsprecher optimiert, wenn dieser an einen Verstärker gekoppelt ist, der eine flache Spannungsübergangsfunktion durch das Audioband aufweist. Wenn dies einen Teil der Designkriterien für diese Ausführungsform darstellt, sind die folgenden Designparameter anwendbar.The speaker drive assembly according to the 1 and 2 has been optimized for use in a hi-fi speaker when coupled to an amplifier having a flat voltage transfer function through the audio band. If this is part of the design criteria for this embodiment, the following design parameters are applicable.

Der Wandler hat eine große Schwingspule mit einem Durchmesser von 75 mm, die in einem Niedriginduktivitätsmotorsystem mit einer Belüftungsöffnung (18) angebracht ist, das einen Wirbelstromschutz (19) aus Kupfer über dem Polstück oder der Front platte (20) aufweist. 2 zeigt einen Querschnitt eines Magnetrings (21) aus Neodym, der mittig in einem Magnetkreis aus Stahl angebracht ist, welcher einen Magnetbecher (22) und die Frontplatte (20) umfasst, was zu einem durchschnittlichen B-Feld von 0,8 T führt. Die Schwingspule (11) hängt über die Magnetfrontplatte (20), um eine überhängende Anordnung bereitzustellen. Die Schwingspule besteht aus Aluminiumwicklungen mit einer Wicklungshöhe von 14,5 mm auf einem 0,1 mm dicken Aluminiumformer. Die Schwingspulenparameter sind nachfolgend angegeben:
Dorn- oder Formerdurchmesser = 75 mm
Anzahl von Spulenlagen = 2
Drahtdurchmesser = 0,3 mm
Anzahl der Wicklungen = 71.The transducer has a large voice coil with a diameter of 75 mm, which is used in a low-inductance motor system with a ventilation opening ( 18 ), which has an eddy current protection ( 19 ) made of copper over the pole piece or the front plate ( 20 ) having. 2 shows a cross section of a magnetic ring ( 21 ) made of neodymium, which is mounted centrally in a magnetic circuit of steel, which a magnetic cup ( 22 ) and the front panel ( 20 ), resulting in an average B field of 0.8T. The voice coil ( 11 ) hangs over the magnetic front plate ( 20 ) to provide an overhanging arrangement. The voice coil consists of aluminum windings with a winding height of 14.5 mm on a 0.1 mm thick aluminum former. The voice coil parameters are given below:
Mandrel or shaper diameter = 75 mm
Number of coil layers = 2
Wire diameter = 0.3 mm
Number of windings = 71.

Der Kopplungsring (12) ist erforderlich, um eine sichere Grenzfläche zwischen der Schwingspule und der Membran bereitzustellen. Dieser ist im Inneren der Schwingspule angeordnet. Eine Überlappung von 2,5 mm ist vorhanden, um eine gute Verbindungsfläche zwischen der Kopplung und dem Schwingspulenformer zu ermöglichen. Der Kopplungsring überragt die wirksame Länge der Schwingspule um 1,7 mm, was eine Ringbreite von 3,5 mm zur Kopplung an die Membran ergibt. Dies ist in 2 gezeigt. Das Material des Kopplungsrings ist ein thermoplastisches oder thermisch aushärtendes Harz kommerziell erhältlicher Qualität, wie z. B. ABS, was eine Masse von 3,4 g ergibt. Für die Verbindung zwischen der Schwingspule und der Kopplung wird ein thermisch resistentes Cyanacrylat (Loctite 4212) verwendet. Dies wird darüber hinaus dazu verwendet, die Kopplung mit der Membran zu verbinden.The coupling ring ( 12 ) is required to provide a secure interface between the voice coil and the diaphragm. This is arranged inside the voice coil. An overlap of 2.5 mm is provided to allow a good interface between the coupling and the voice coil former. The coupling ring projects beyond the effective length of the voice coil by 1.7 mm, giving a ring width of 3.5 mm for coupling to the diaphragm. This is in 2 shown. The material of the coupling ring is a thermoplastic or thermosetting resin of commercially available quality, such as. B. ABS, which gives a mass of 3.4 g. For the connection between the voice coil and the coupling, a thermally resistant cyanoacrylate (Loctite 4212) is used. This is also used to connect the coupling to the membrane.

Die dynamischen Parameter des Motorsystems mit dem Kopplungsring sind nachfolgend gezeigt:
Mms = 11 g (sich bewegende Masse der Schwingspulenanordnung)
Rms = 1,95 Ns/m (mechanischer Widerstand der Aufhängung)
Bl = 8,1 Tm (Motorumwandlungsfaktor)
Re = 6,5 Ohm (Gleichstromwiderstand der Schwingspule)
Fs = 40 Hz (Massenfederresonanz des Systems)
Le = 0,2 mH (Induktivitätsfaktor der Schwingspule @1 kHz)The dynamic parameters of the engine system with the coupling ring are shown below:
Mms = 11 g (moving mass of the voice coil assembly)
Rms = 1.95 Ns / m (mechanical resistance of the suspension)
Bl = 8.1 Tm (engine conversion factor)
Re = 6.5 ohms (DC resistance of the voice coil)
Fs = 40 Hz (mass spring resonance of the system)
Le = 0.2 mH (inductance factor of the voice coil @ 1 kHz)

Das eingesetzte Membranmaterial sowie seine Parameter sind nachstehend angegeben:
Material = Rotrex Lite 51LS (Handelsname) 3,5 mm (3,5 mm dicker unkomprimierter Rohacell (Handelsname)-Kern der Klasse 51LS aus thermoplastischem Polymethacrylimidschaum mit starr geschlossenen Zellen mit einer Glasschleier-/thermoplastischen Haut). Durchmesser = 120 mm.The membrane material used and its parameters are given below:
Material = Rotrex Lite 51LS (trade name) 3.5 mm (3.5 mm uncompressed Rohacell (trade name) class 51LS core of thermoplastic polymethacrylimide foam with rigidly closed cells with a glass veil / thermoplastic skin). Diameter = 120 mm.

Die Parameter sind unten in Tabelle 1 angegeben: Massenflächendichte M 0,35 kg/m² Poisson-Zahl N 0,11 Biegesteifigkeit D1 2,4 Nm Biegesteifigkeit D2 1,8 Nm Dämpfung D η 0,02 Scherverhältnis in der Ebene Shr 0,36 Dicke T 3,5 mm M Schermodul Gz 19 M Pa Dämpfung Gz η 1 Koinzidenzfrequenz Fc 7,7 kHz The parameters are given below in Table 1: Mass areal density M 0.35 kg / m ² Poisson's ratio N 0.11 bending stiffness D 1 2.4 nm bending stiffness D 2 1.8 nm Damping D η 0.02 Shearing ratio in the plane S hr 0.36 thickness T 3.5 mm M shear modulus G z 19 m Pa Damping Gz η 1 coincidence frequency Fc 7.7 kHz

Aus den in Tabelle 1 angegebenen Parametern kann die Wellenlänge des Paneels bei der höchsten Betriebsfrequenz, d. h. 20 kHz, berechnet werden. Diese Berechnung ergibt eine Wellenlänge von 28 mm auf der Grundlage einer durchschnittlichen Biegesteifigkeit von 2,1 Nm. Der Durchmesser der Schwingspule beträgt daher das 2,7-fache der Wellenlänge bei der höchsten Betriebsfrequenz. Im Stand der Technik betreffend Biegewellenlautsprecher entspricht die erste Öffnungsresonanz einer halben Wellenlänge innerhalb der Schwingspule.Out the parameters given in Table 1, the wavelength of the Panels at the highest operating frequency, d. H. 20 kHz, to be calculated. This calculation gives a wavelength of 28 mm based on average bending stiffness of 2.1 Nm. The diameter of the voice coil is therefore 2.7 times the wavelength at the highest Operating frequency. In the prior art concerning flexible shaft loudspeakers corresponds to the first opening resonance half a wavelength within the voice coil.

Die Koinzidenzkeule dieses Paneels ergibt in der Nähe der oder über der in der obigen Tabelle 1 angegebenen Koinzidenzfrequenz eine starke akustische Ausgabe versetzt zur Achse. Dies ist in dem Richtwirkungsdiagramm in 5 gezeigt, in dem die dünne Linie oder Spur (45) ein Diagramm eines Lautsprechers gemäß der Erfindung mit einer Membran mit einem Durchmesser von 300 mm ist und die dicke Spur (44) von einer konventionellen Kolbenmembran mit einem Durchmesser von 250 mm stammt.The coincidence lobe of this panel gives a strong acoustic output offset from the axis near or above the coincidence frequency given in Table 1 above. This is in the directivity diagram in FIG 5 shown in which the thin line or lane ( 45 ) is a diagram of a loudspeaker according to the invention with a membrane with a diameter of 300 mm and the thick track ( 44 ) comes from a conventional piston membrane with a diameter of 250 mm.

Das Gehäuse besteht aus einer Aluminiumrückplatte (23) zur Abstützung des Wandlers (8), die mit dem vorderen Flansch (4) verbunden ist. Innensechskantschrauben (nicht gezeigt) werden dazu verwendet, um den Klemmring (7) an dem Flansch (4) zu befestigen.The housing consists of an aluminum backing plate ( 23 ) for supporting the converter ( 8th ) with the front flange ( 4 ) connected is. Allen screws (not shown) are used to tighten the locking ring ( 7 ) on the flange ( 4 ) to fix.

Das an der Membran befestigte Paar von Massen (14, 15) dient dazu, die erste Trommelmode innerhalb des inneren Abschnitts der Membran bei ungefähr 2 kHz zu glätten.The pair of masses attached to the membrane ( 14 . 15 ) serves to smooth the first drum mode within the inner portion of the diaphragm at approximately 2 kHz.

Die Parameter der Motorantriebseinheit sind unten angegeben:
dD = 14 cm (Durchmesser der abstrahlenden Fläche (Mittelpunkt zu Mittelpunkt der Umgebung))
Mms = 27 g (sich bewegende Masse der Schwingspule und der Membrananordnung)
Rms = 2,4 Ns/m (mechanischer Widerstand der Aufhängung)
Bl = 8,1 Tm (Motorumwandlungsfaktor)
Re = 6,5 Ohm (Gleichstromwiderstand der Schwingspule)
Fs = 33 Hz (Massenfederresonanz des Systems)
Le = 0,2 mH (Induktivitätsfaktor der Schwingspule @1 kHz)The parameters of the motor drive unit are given below:
dD = 14 cm (diameter of the radiating surface (center to center of the environment))
Mms = 27 g (moving mass of voice coil and diaphragm assembly)
Rms = 2.4 Ns / m (mechanical resistance of the suspension)
Bl = 8.1 Tm (engine conversion factor)
Re = 6.5 ohms (DC resistance of the voice coil)
Fs = 33 Hz (mass spring resonance of the system)
Le = 0.2 mH (inductance factor of the voice coil @ 1 kHz)

Die 3 und 4 zeigen eine Lautsprecherbox (24) für die Antriebseinheit gemäß den 1 und 2, die eine geneigte Vorderseite (25) sowie Seiten (26) aufweist. Eine Öffnung (27) ist in der Vorderseite (25) vorgesehen, um die Antriebseinheit oder den Motor (1) aufzunehmen. Die Box ist so ausgebildet, dass sie ein Volumen von 17 Litern bereitstellt, das eine maximal flache Ausrichtung ermöglicht. Die Form der Box ist so gewählt, dass stehende Wellen in der Box verwischen, obwohl dies für das Design und den Betrieb des Lautsprechers nicht essentiell ist. Die Box besteht aus einer 18 mm Faserplatte mittlerer Dichte (medium density fibreboard, MDF). Die Verbindungen sind geklebt (unter Verwendung von PVA-Holzkleber) und geschraubt, um eine luftdichte Abdichtung zu ergeben.The 3 and 4 show a loudspeaker box ( 24 ) for the drive unit according to 1 and 2 that have a sloping front ( 25 ) as well as pages ( 26 ) having. An opening ( 27 ) is in the front ( 25 ) provided to the drive unit or the engine ( 1 ). The box is designed to provide a volume of 17 liters, allowing maximum flatness. The shape of the box is chosen to blur standing waves in the box, although this is not essential to the design and operation of the speaker. The box consists of a 18 mm medium density fibreboard (MDF). The joints are glued (using PVA wood glue) and screwed to give an airtight seal.

Die folgenden Messungen an der obigen Ausführungsform des Lautsprechers wurden in einer echofreien Kammer mit einem Mikrofon durchgeführt, das bei 1 m (axial zu der Membran) bei 2,83 v positioniert war. Bei der in 5 gezeigten Messung treten Ungenauigkeiten unterhalb von ungefähr 200 Hz auf, so dass eine Nahfeldmessung, die die Niedrigfrequenzleistung zeigt, in 6 angegeben ist.The following measurements on the above embodiment of the loudspeaker were made in an echo-free chamber with a microphone positioned at 1 m (axial to the membrane) at 2.83v. At the in 5 Inaccuracies below about 200 Hz occur, so that a near-field measurement showing the low-frequency performance in 6 is specified.

Während bei der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 ein einziger Schwingspulenantreiber mit einem großen Durchmesser zum Einsatz kommt, könnte eine zusätzliche Anregungseinrichtung verwendet werden, um das Hochfrequenzniveau und/oder die Ausbreitungs- und Richtwirkungsleistung des Lautsprechers zu verbessern. Der zusätzliche Anreger kann irgendwo auf der Membran angeordnet sein, um eine kleinere Abstrahlungsfläche bereitzustellen. Einrichtungen, wie z. B. Piezos mit einer großen Fläche, einer kleinen Fläche oder in bandartiger Form oder kleinere Einrichtungen einer sich bewegenden Spule könnten eingesetzt werden. Dies ist in den 7 bis 9 gezeigt. In 7 ist ersichtlich, dass ein kreisförmiger Piezoscheibenschwingungsanreger (28) an ihrem Mittelpunkt und im Inneren des Durchmessers der Schwingspule (11) an der Membran (2) angebracht ist. In der Ausführungsform gemäß 8 wurde ein Piezobandschwingungsanreger (29) konzentrisch zu ihr und im Inneren des Durchmessers der Schwingspule (11) an der Membran (2) angebracht. In 9 wurde ein kreisförmiger Scheibenschwingungsanreger (30) im Inneren des Schwingspulendurchmessers (11), aber außermittig an der Membran angebracht.While in the embodiment according to the 1 and 2 a single voice coil driver with a large diameter is used, an additional excitation device could be used to improve the high frequency level and / or the propagation and directivity performance of the loudspeaker. The additional exciter may be located anywhere on the membrane to provide a smaller radiating area. Facilities, such. B. piezos with a large area, a small area or in a band-like shape or smaller facilities of a moving coil could be used. This is in the 7 to 9 shown. In 7 It can be seen that a circular piezo disk vibration exciter ( 28 ) at its center and inside the diameter of the voice coil ( 11 ) on the membrane ( 2 ) is attached. In the embodiment according to 8th became a piezo band vibrator ( 29 ) concentric with it and inside the diameter of the voice coil ( 11 ) on the membrane ( 2 ) appropriate. In 9 became a circular disk vibration exciter ( 30 ) inside the voice coil diameter ( 11 ), but off-center attached to the membrane.

Es kann gezeigt werden, dass die sich bewegende Masse der Schwingspule eine geringe Wirkung auf die Hochfrequenzausdehnung des Lautsprechers hat. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf leichtgewichtige Schwingspulen beschränkt. Dies gibt Raum für den Einsatz von Motorsystemen mit einem sich bewegenden Magneten und/oder Kopplungsringen mit einer relativ hohen Masse zwischen der Schwingspulenanordnung und der Membran, die gegenwärtig bei den Designs von Biegewellenlautsprechern mit einem kleinen Antriebsbereich oder mit einem Punktantrieb ausgeschlossen sein können. Dies könnte komplexere Kopplungsdesigns ermöglichen, um den Schwingspulenring zur Verbesserung der Leistung in andere günstige Formen umzuwandeln. Nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallende Beispiele dreieckiger, quadratischer oder ovaler Formen von Kopplungsringen sind in den 10 bis 12 jeweils unter den Bezugszeichen (31) bis (33) gezeigt. Diese Formen haben Auswirkungen auf die Verteilung der angeregten Moden und daher Auswirkungen auf die Richtwirkung. Wenn, wie in 13 gezeigt, eine rechteckige Membran (34) gewählt wurde, könnte dies, gemeinsam mit einem rechteckigen Kopplungsring (32), der um einen Winkel relativ zu den Membranseiten gedreht ist, für ein ungleichmäßigeres modales Muster in der Membran sorgen. Dies könnte auch das Frequenzverhalten in axialer Richtung und versetzt zur Achse weiter verbessern.It can be shown that the moving mass of the voice coil has little effect on the high frequency expansion of the loudspeaker. Therefore, the present invention is not limited to lightweight voice coils. This gives room for the use of motor systems with a moving magnet and / or coupling rings having a relatively high mass between the voice coil assembly and the diaphragm that may currently be excluded in the designs of small drive range or point drive flexural wave loudspeakers. This could allow for more complex coupling designs to convert the voice coil ring to other favorable forms for enhanced performance. Examples of triangular, square or oval shapes of coupling rings not falling within the scope of the appended claims are set forth in U.S. Pat 10 to 12 each under the reference numerals ( 31 ) to ( 33 ). These shapes have an effect on the distribution of the excited modes and therefore affect the directivity. If, as in 13 shown a rectangular membrane ( 34 ), this could, together with a rectangular coupling ring ( 32 ), which is rotated at an angle relative to the membrane sides, provide a more irregular modal pattern in the membrane. This could also improve the frequency response in the axial direction and offset to the axis on.

In der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 beträgt der Schwingspulendurchmesser 75 mm. Dieser kann in Abhängigkeit der Designspezifikation erhöht oder verringert werden. Wenn die Designspezifikation für Zonierungsanwendungen eine enge Richtwirkung erfordert, könnte eine größere Schwingspule, die an ein Paneel mit einer niedrigen Wellengeschwindigkeit, d. h. mit einer sehr hohen Fc gekoppelt ist, verwendet werden. Umgekehrt kann, wenn eine breite Richtwirkung erforderlich ist, eine kleinere Schwingspule innerhalb der Kriterien eines Linienantriebs verwendet werden. Dies kann jedoch eine elektrische Hochfrequenzverstärkung erfordern, um einen konstanten Druck über das Audioband aufrechtzuerhalten.In the embodiment according to the 1 and 2 the voice coil diameter is 75 mm. This can be increased or decreased depending on the design specification. If the design specification for zoning applications requires a narrow directivity, a larger voice coil coupled to a panel with a low shaft speed, ie, a very high Fc could be used. Conversely, if a broad directivity is required, a smaller voice coil can be used within the line drive criteria. However, this may require high frequency electrical amplification to maintain a constant pressure over the audio band.

Wie in der obigen 13 gezeigt ist, können andere Formen, die nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen, aufgrund der unterschiedlichen Modenformen, die aus der Geometrie des Paneels resultieren, für die Richtwirkung und/oder das Frequenzverhalten günstig sein. Es wird erwartet, dass eine umso geringere Richtwirkung in der akustischen Ausgabe vorhanden sein wird, je komplexer die Modenformen in dem Paneel sind. Beispiele umfassen quadratische, rechteckige und hexagonale Paneele.As in the above 13 As can be seen, other shapes that do not fall within the scope of the appended claims may benefit the directionality and / or frequency response due to the different modes shapes resulting from the geometry of the panel. It is expected that the more complex the mode shapes in the panel, the less directivity will be present in the acoustic output. Examples include square, rectangular and hexagonal panels.

Wie in 14 gezeigt ist, die nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fällt, kann das Verhalten der Membran bei niedriger Frequenz auch quasi-tympanisch bei niedrigen Frequenzen sein. Die Membran (34) könnte ein großes Abstrahlerpaneel sein. Dies würde eine Einrichtung zur Selbstdämpfung bereitstellen, die ein Dipolbassverhalten ergibt, wie durch die entgegengesetzten Pfeile angezeigt ist. Die Paneelränder könnten frei oder festgeklemmt sein.As in 14 The behavior of the membrane at low frequency may also be quasi-tympanic at low frequencies, which is not within the scope of the appended claims. The membrane ( 34 ) could be a large radiator panel. This would provide a device for self-damping that gives a dipole bass response, as indicated by the opposite arrows. The panel edges could be free or clamped.

Die Erfindung ist nicht auf eine flache Membran oder auf einen einzigen Materialtyp beschränkt. Eine Profilierung und Formgebung der Membran kann dazu eingesetzt werden, das modale Verhalten zu verändern. Beispielsweise könnte der von der Schwingspule umgebene Teil der Membran aus einem anderen Material oder aus dem gleichen Material, jedoch dicker oder dünner, bestehen. Beispielhafte Ausführungsformen sind in den 15 bis 18 gezeigt. Durch Profilierung kann Steifigkeit in der Membran erzeugt werden. Eine Steifigkeitsvariation kann darüber hinaus durch die Ausnutzung von Materialisotropie realisiert werden. So ist in 15 der innere Abschnitt (16) der Membran (2) durch Bombieren seiner Unterseite gedünnt. In 16 ist der innere Abschnitt (16) der Membran verdickt. In 17 ist der innere Abschnitt (16) der Membran (2) gleichmäßig dünner als der äußere Abschnitt (17) der Membran. In 18 verringert sich die Dicke des äußeren Abschnitts (17) der Membran (2) zunehmend in Richtung des inneren Abschnitts, wie auf der linken Seite der Figur zu sehen ist, und ist mit einem gekrümmten Profil variierender Dicke ausgebildet, wie auf der rechten Seite der Figur zu sehen ist.The invention is not limited to a flat membrane or to a single type of material. A profiling and shaping of the membrane can be used to change the modal behavior. For example, the part of the diaphragm surrounded by the voice coil could be made of a different material or of the same material, but thicker or thinner. Exemplary embodiments are shown in FIGS 15 to 18 shown. By profiling, stiffness can be generated in the membrane. A stiffness variation can also be realized by exploiting material isotropy. So is in 15 the inner section ( 16 ) of the membrane ( 2 ) thinned by crowning its underside. In 16 is the inner section ( 16 ) of the membrane thickened. In 17 is the inner section ( 16 ) of the membrane ( 2 ) uniformly thinner than the outer portion ( 17 ) of the membrane. In 18 decreases the thickness of the outer section ( 17 ) of the membrane ( 2 ) is progressively toward the inner portion, as seen on the left side of the figure, and is formed with a curved profile of varying thickness, as seen on the right side of the figure.

Es kann gezeigt werden, dass die Membranumgebung die akustische Leistung beeinflusst. Sowohl der Kolbenbereich als auch der modale Bereich kann durch eine Veränderung der Materialeigenschaften der Umgebung variiert werden. Insbesondere dann, wenn, wie bei (36) in 19 gezeigt ist, eine Masse auf den Umfang der Membran aufgebracht wird, kann die Hochfrequenzleistung verbessert werden. Eine Randdämpfung der Membran kann eingesetzt werden, um ihr modales Verhalten zu steuern. Dies kann in Form einer Oberflächenbehandlung erfolgen oder die Randdämpfung kann durch die umgebende Grundfläche erfolgen, wie bei (37) in 20 gezeigt ist. Die Paneelhäute oder eine davon kann/können dazu eingesetzt werden, die Umgebung zu bilden, wie in 21 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform umfasst die Membran einen Kern (38) sowie den Kern abdeckende Häute (39, 40). Die untere Haut (40) ist erweitert, um die Umgebung oder Aufhängung (6) zu bilden. Dies kann zu Kostenvorteilen führen. Vorteile können darüber hinaus einen Abschluss der Membran mit einem niedrigen Verlust umfassen.It can be shown that the membrane environment affects the acoustic performance. Either the piston area as well as the modal area can be varied by changing the material properties of the environment. Especially if, as in ( 36 ) in 19 is shown, a mass is applied to the periphery of the membrane, the high frequency performance can be improved. Edge damping of the membrane can be used to control its modal behavior. This can be done in the form of a surface treatment or the edge damping can be done by the surrounding base, as in ( 37 ) in 20 is shown. The panel skins or one of them may be used to form the environment as in 21 is shown. In this embodiment, the membrane comprises a core ( 38 ) as well as hides covering the core ( 39 . 40 ). The lower skin ( 40 ) is extended to the environment or suspension ( 6 ) to build. This can lead to cost advantages. Benefits may further include termination of the membrane with a low loss.

Eine Abstrahlung bei Frequenzen in der Nähe der oder über der Koinzidenzfrequenz (fc) wird in der bevorzugten Ausführungsform eingesetzt, um die Richtwirkung bei hoher Frequenz zu verbreitern. Die Koinzidenz kann jedoch an jedes Ende des Spektrums gesetzt werden. Eine Erhöhung der Paneelsteifigkeit/eine Verringerung der Koinzidenzfrequenz sollte jedoch immer noch eine breite Richtwirkung und eine verbesserte Modalbereichsempfindlichkeit ergeben.A Radiation at frequencies near or above the Coincidence frequency (fc) is in the preferred embodiment used to broaden the directivity at high frequency. However, the coincidence can be placed at either end of the spectrum. An increase Panel stiffness / a reduction in coincidence frequency should be but still a broad directivity and an improved modal range sensitivity result.

Die Verwendung isotroper Membranen, beispielsweise bei ungefähr der 2-fachen Fc wird zu Seitenkeulen in der gleichen Position in beiden Ebenen führen. Wenn nicht-isotrope Paneele eingesetzt werden, kann die Koinzidenz unabhängig in wechselnden Ebenen gesetzt werden, wodurch sich ein glatteres Gesamtleistungsverhalten ergibt.The Use of isotropic membranes, for example at about 2 times Fc becomes sidelobes in the same position in both planes to lead. If non-isotropic Panels are used, coincidence can be independent in changing levels are set, resulting in a smoother overall performance results.

Mechanische Komponenten, wie z. B. eine Masse oder eine Schwingspulenkopplung an dem Paneel, können eine Einrichtung zur mechanischen Filterung bereitstellen. Durch die Anordnung einer Grenzfläche zwischen der Schwingspulenkopplung und dem Paneel kann das Frequenzverhalten modifiziert werden. Elektrisches Passivkomponentenverschieben oder Verstärkertransferfunktionsverschieben/Hochfrequenzverstärken kann ebenfalls eingesetzt werden, um die akustische Ausgabe der Einrichtung zu modifizieren.mechanical Components, such. As a mass or a voice coil coupling on the panel, can provide a device for mechanical filtering. By the arrangement of an interface between the voice coil coupling and the panel can the frequency response be modified. Electrical passive component shifting or Amplifier transfer function shifting / high frequency amplification can also be used to control the acoustic output of the device to modify.

In der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 strahlt kohärenter Schall von der ringförmigen Fläche ab, wo die Schwingspule an der Membran befestigt ist. Aufgrund der großen abstrahlenden Fläche relativ zur Wellenlänge in Luft kann dies eine Abstrahlung bei hohen Frequenzen verursachen. Um die Richtwirkung bei hohen Frequenzen zu verbreitern, kann, wie in 22 gezeigt ist, eine Maske (41) mit einer kleinen Öffnung (42) über dem inneren Abschnitt (16) der Membran (2) auf einer an dem Gehäuse (3) angebrachten Abstützung (43) platziert werden, um diesen in einen kleineren abstrahlenden Bereich zu transformieren. Dieser Effekt war zu sehen, als Messungen von der Rückseite der Einrichtung durchgeführt wurden. In der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 bildet die Belüftungsöffnung (18) in dem Motorsystem die Maskenöffnung soweit rückseitige Abstrahlung betroffen ist.In the embodiment according to the 1 and 2 Coherent sound radiates from the annular surface where the voice coil is attached to the diaphragm. Due to the large radiating area relative to the wavelength in air, this can cause radiation at high frequencies. To broaden the directivity at high frequencies, as in 22 shown is a mask ( 41 ) with a small opening ( 42 ) over the inner section ( 16 ) of the membrane ( 2 ) on one of the housing ( 3 ) support ( 43 ) to transform it into a smaller radiating area. This effect was seen when measurements were taken from the back of the device. In the embodiment according to the 1 and 2 forms the ventilation opening ( 18 ) in the engine system, the mask opening is affected as far back radiation.

Falls gewünscht, kann, wie in 23 gezeigt ist, die nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fällt, die Schwingspule (11) außermittig auf der Membran (2) positioniert werden, um die Verteilung von in der Membran angeregten Resonanzmoden zu verbessern, wobei eine Gegengewichtsmasse (35) an der Membran angeordnet ist, um Schwingungen zu verhindern.If desired, as in 23 which does not fall within the scope of the appended claims, the voice coil ( 11 ) off-center on the membrane ( 2 ) in order to improve the distribution of resonant modes excited in the membrane, whereby a countermass mass ( 35 ) is arranged on the membrane to prevent vibrations.

Wie in 24 gezeigt ist, muss die Membran (2) nicht flach sein und kann bombiert oder anderweitig geformt sein, um ihre Steifigkeit zu erhöhen. Dies kann in Form einer Krümmung erfolgen, die über die Membran variiert, so dass die Steifigkeit, wie gezeigt, in Richtung der Ränder der Membran größer ist. Diese Krümmung oder Profilierung der Membran kann dazu beitragen, die Membran zu dimensionieren, während die Fc konstant gehalten wird, und kann darüber hinaus, insbesondere für größere Membranen, für die Glättung des Kolben-Modal-Übergangs günstig sein.As in 24 shown, the membrane ( 2 ) may not be flat and may be cambered or otherwise shaped to increase its rigidity. This may be in the form of a curvature that varies across the membrane so that the stiffness, as shown, is greater towards the edges of the membrane. This curvature or profiling of the membrane can help to size the membrane while keeping the Fc constant and, moreover, especially for larger membranes, can be beneficial for smoothing the piston-modal transition.

In 26, die nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fällt, ist eine kreisförmige Membran (2) gezeigt, die durch die Schwingspule eines Wandlers (nicht gezeigt) angetrieben wird, der eine zu dem Kopplungsring (12) der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 äquivalente geradlinige Kopplung (46) aufweist, die zwischen der Schwingspule und der Membran verbunden ist, um eine geradlinige Antriebsverbindung bereitzustellen. Die Kopplung (46) ist auf einem Durchmesser der Membran angeordnet und positioniert und mit seinen Enden gleichmäßig von den entgegengesetzten Rändern der Membran beabstandet.In 26 , which does not fall within the scope of the appended claims, is a circular membrane ( 2 ) driven by the voice coil of a transducer (not shown) connected to the coupling ring (not shown). 12 ) of the embodiment according to the 1 and 2 equivalent straight-line coupling ( 46 ) connected between the voice coil and the diaphragm to provide a linear drive connection. The coupling ( 46 ) is disposed on a diameter of the membrane and positioned and spaced with its ends evenly from the opposite edges of the membrane.

In 27, die nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fällt, ist eine rechteckige Membran (2) gezeigt, die von einer Schwingspule eines Wandlers (nicht gezeigt) angetrieben wird, wobei eine geradlinige Kopplung (46) zwischen der Schwingspule und der Membran verbunden ist, um eine geradlinige Antriebsverbindung bereitzustellen. Die Kopplung (46) ist versetzt zum Mittelpunkt der Membran und in einem Winkel bezüglich der Seiten der Membran angeordnet.In 27 , which does not fall within the scope of the appended claims, is a rectangular membrane ( 2 ) driven by a voice coil of a transducer (not shown) with a rectilinear coupling (FIG. 46 ) between the voice coil and the diaphragm is connected to a rectilinear An provide drive connection. The coupling ( 46 ) is offset from the center of the membrane and at an angle with respect to the sides of the membrane.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die vorliegende Erfindung stellt somit eine wirksame Möglichkeit zur Erhöhung der Frequenzbandbreite eines Biegewellenlautsprechers bereit.The the present invention thus provides an effective possibility to increase the frequency bandwidth of a bending wave loudspeaker ready.

Claims

Speaker with a round panel-shaped acoustic Element capable of operating in a full-body mode and as a bending wave emitter is provided as a total area device, an electrodynamic Transducer with a moving coil that is concentric to having this voice coil attached to the acoustic element, to excite a bending wave vibration in the acoustic element and to move the acoustic element in full body mode, one Casing, the one surrounding the acoustic element section and a the electrodynamic transducer supporting further section having, and a suspension, which is connected between the acoustic element and the housing and the acoustic Element elastic on the housing hangs the connection between the voice coil and the acoustic Element is round and in proportion to the size of the acoustic Element has a diameter sufficient to a line drive so that the acoustic element has a mechanical impedance which is dependent the bending wave frequency has an increasing trend, and where the position of the connection between the voice coil and the acoustic Element at a node circle or near a node circle of the second resonance of the acoustic element lies around a smooth transition from the total body movement at low frequencies to resonant bending wave behavior higher To reach frequencies.

A loudspeaker according to claim 1, wherein the connection between the voice coil and the acoustic element substantially is continuous.

A loudspeaker according to claim 2, wherein the loudspeaker of the Voice coil delimited section of the acoustic element a has a different rigidity than a portion of the acoustic element outside the voice coil.

A loudspeaker according to any one of claims 1 to 3, comprising means comprising a mass within the diameter of the voice coil on the acoustic element applies.

Loudspeaker according to one of the preceding claims a second transducer connected to the acoustic element within its demarcated by the voice coil section coupled and is adapted to a high frequency bending wave activity of this To cause section.

A loudspeaker according to claim 5, wherein the second Transducer is offset from the axis of the voice coil.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, in the portion of the acoustic demarcated by the voice coil Element is stiffer than a section of the acoustic element except for Voice coil.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, in the flexural rigidity of the acoustic element is anisotropic.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, in the suspension between the case and the edge of the acoustic element is connected.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, in the suspension is adapted to apply a mass to the acoustic element.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, in the suspension is adapted to attenuate the acoustic element.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, wherein the suspension at least teilwei se is formed by a skin of the acoustic radiator.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, in the acoustic element has a front, from the acoustic Energy is radiated, and an acoustic mask device that covers over the limited by the voice coil section of the acoustic Element is positioned, wherein the mask means defines an acoustic opening.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, in the acoustic element is cambered or otherwise shaped, to increase its stiffness.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, in which the arrangement was chosen is that the acoustic element at frequencies near the or greater than the coincidence frequency is excited in a bending wave oscillation.