DE69831217T2

DE69831217T2 - Elektrodynamischer inertial-schwingungserreger

Info

Publication number: DE69831217T2
Application number: DE69831217T
Authority: DE
Inventors: Henry Azima; Martin Bury St. Edmunds ROBERTS; Edward Bluntisham JARVIS
Original assignee: New Transducers Ltd
Current assignee: NVF Tech Ltd
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2018-01-31
Also published as: DE69831217T3; MXPA99007004A; UA42881C2; NZ336497A; EP0956736B2; KR20000070079A; AR011597A1; CA2279602A1; EE9900306A; BG103576A; TW374285B; PL334851A1; GB9701983D0; NO993719D0; DE69831217D1; ID19842A; BR9807534A; SK102299A3; AU725230B2; CN1243653A

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Anreger, beispielsweise zur Verwendung beim Anregen eines plattenförmigen Resonanzstrahler-Lautsprechers der Art, die in der ebenfalls anhängigen internationalen Patentanmeldung vom 2. September 1996, veröffentlicht als WO 97/09842, beschrieben ist.
Stand der Technik
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung ein elektrodynamischer Inertialschwingungsanreger, beispielsweise der allgemeinen Art, die in der internationalen Patentanmeldung vom 2. September 1996 beschrieben ist, veröffentlicht als WO 97/09859, und die einen Inertialschwingungsanreger beschreibt, der eine Motorspulenanordnung mit einer starr an einem rohrförmigen Spulenkörper befestigten Spule, eine Magnetanordnung, die bezüglich der Motorspulenanordnung konzentrisch angeordnet ist und eine Inertalmasse bildet, und eine elastische Einrichtung umfasst, die die Magnetanordnung für eine axiale Bewegung gegenüber der Motorspulenanordnung stützt, und wobei das rohrförmige Element unmittelbar an einem Element, das in Schwingung zu versetzen ist, beispielsweise einem Resonanzplattenlautsprecher, durch Klebemittel starr befestigt zu werden vermag. Ein anderer elektrodynamischer Inertialschwingungsanreger ist aus dem US-Patent US 3 801 943 bekannt.
Die vorliegende Erfindung betrifft die effiziente Konstruktion von Anregern und Herstellungstechniken zum Herstellen solcher Anreger.
Offenbarung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßer elektrodynamischer Inertialschwingungsanreger ist im Anspruch 1 offenbart.
Das Verbindungsglied und die Magnetanordnung sind derart ausgebildet, dass sie zusammen passen, und an dem Verbindungsglied und an der Magnetanordnung kann ein Mittel bereitgestellt sein, um das Verbindungsglied und die Magnetanordnung aneinander zu befestigen. Das Befestigungsmittel kann eine Verriege lungseinrichtung umfassen. Der Träger und das Aufhängungselement können integral ausgebildet sein. Das Verbindungsglied und das Aufhängungselement können integral ausgebildet sein. Die Aufhängung kann elastisch sein. Die Aufhängung kann als Membran ausgebildet sein. Alternativ kann die Aufhängung einen Satz elastischer Arme umfassen. Das Verbindungsglied und der Träger können ringförmig sein, und die Arme können zwischen dem Verbindungsglied und dem Träger angebracht sein, um sich in Umfangsrichtung zu erstrecken.
Der Träger kann eine Fläche aufweisen, die für einen Kontakt mit dem Resonanzelement eingerichtet und angeordnet ist, an ihm befestigt zu werden, beispielsweise durch Klebemittel oder durch Befestigungseinrichtungen. Der Träger kann integral mit einem Flansch ausgebildet sein, der dazu angeordnet ist, an dem Resonanzelement befestigt zu werden. Der Flansch kann scheibenartig sein und dazu angeordnet sein, den Anreger in einem Hohlraum in dem Resonanzelement durch einen Randbereich des Flansches abzustützen. Die Scheibe kann dazu angeordnet sein, den Hohlraum zu schließen.
Ein Ende des Spulenkörperelementes kann in einer Ausnehmung in dem Träger angeordnet und angebracht sein. Die Spule kann an der Außenfläche des Spulenkörperelementes angebracht sein.
Die Magnetanordnung kann einander gegenüberliegende, allgemein scheibenartige Polstücke umfassen, die einen Magneten zwischen sich aufnehmen, wobei der Rand eines der Polstücke innerhalb der Motorspulenanordnung und benachbart zu dieser angeordnet ist und der Rand des anderen der Polstücke mit einem nach oben gerichteten Flansch ausgebildet ist, der dazu angeordnet ist, benachbart zu der Motorspulenanordnung zu liegen und diese zu umgeben. Der Flansch kann dazu eingerichtet sein, mit dem Verbindungsglied zusammenzupassen. Eine Lippe kann an dem Flansch ausgebildet sein, wobei die Lippe derart geformt ist, dass sie mit dem Verbindungsglied zusammenpasst, und ein Befestigungsmittel an dem Verbindungsmittel kann dazu eingerichtet sein, mit der Lippe zusammenzuwirken. Eine Staubdichtung kann zum Schließen des ringförmigen Spulenträgers angeordnet sein.
Die Einrichtung, die die Magnetanordnung zur Axialbewegung bezüglich der Motorspulenanordnung aufhängt, kann ein Paar von axial beabstandeten Aufhängungsteilen oder Aufhängungskomponenten umfassen, um die axiale Führung der Schwingspule bezüglich der Motorspulenanordnung zu vereinfachen. Die Aufhängungsteile können jede beliebige gewünschte Form aufweisen, beispielsweise können sie entsprechende Sätze elastischer Arme umfassen. Die entsprechenden äußeren Enden der elastischen Arme in jedem Aufhängungsteil können durch Pfosten miteinander verbunden sein, deren untere Enden Füße bilden, die zum Kontakt mit dem Resonanzelement eingerichtet ist. Die inneren Enden der Arme können entsprechende ringförmige Verbindungsglieder tragen, die die Magnetanordnung zu tragen vermögen.
Gemäß einem anderen Aspekt ist die Erfindung ein Lautsprecher, der einen wie zuvor beschriebenen Inertialschwingungsanreger umfasst.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird in den begleitenden Zeichnungen beispielhaft schematisch veranschaulicht, in denen:
1 eine Querschnitts-Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines elektrodynamischen Inertialschwingungsanregers gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Querschnitts-Explosions-Seitenansicht der Ausführungsform aus 1 ist;
3 eine vergrößerte Querschnitts-Seitenansicht eines Details der Ausführungsform aus 1 ist;
4 eine Draufsicht einer Aufhängungskomponente der Ausführungsform aus 1 ist;
5 eine Draufsicht ähnlich der von 4 auf eine modifizierte Form einer Aufhängungskomponente zur Verwendung in der Ausführungsform aus 1 ist;
6 eine Draufsicht ähnlich der von 4 auf eine weitere modifizierte Form einer Aufhängungskomponente zur Verwendung in einem Anreger der in 1 gezeigten Art ist;
7 eine Ausführungsform eines elektrodynamischen Inertialschwingungsanregers darstellt, der in einem anzuregenden Resonanzelement eingebettet zu werden vermag;
8 eine Draufsicht auf eine Aufhängungskomponente, die allgemein der aus 4 ähnelt, für den Anreger aus 7 ist;
9 eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Form einer Aufhängungskomponente für einen Anreger der allgemein in 1 gezeigten Art ist;
10 eine Querschnitts-Seitenansicht der Aufhängungskomponente aus 9 entlang der Linie Y-Y in 11 ist; und
11 eine geschnittene Draufsicht entlang der Linie X-X in 10 ist.
Beste Ausführungsarten der Erfindung
1 bis 4 offenbaren eine erste Ausführungsform eines elektrodynamischen Inertialschwingungsanregers (1) der in der internationalen Patentanmeldung WO 97/09859 beschriebenen allgemeinen Art, z.B. zum Anregen einer Biegewellenschwingung in einem Resonanzelement (2), beispielsweise in einem plattenförmigen Element der in der internationalen Patentanmeldung WO 97/09842 beschriebenen allgemeinen Art, um einen Lautsprecher zu bilden.
Folglich umfasst der Anreger (1) eine Motorspulenanordnung (3, 4) und eine Magnetanordnung (5, 6, 7), die eine Inertialmasse bildet, welche sich relativ zu der Motorspulenanordnung (3, 4) zu bewegen vermag, wobei der Anreger dazu eingerichtet ist, auf jede beliebige geeignete Weise an dem anzuregenden Resonanzelement (2) befestigt zu werden, um dem Resonanzelement (2) Biegewellenenergie zu übermitteln, wenn ein elektrisches Signal an ihn angelegt wird.
Die Motorspulenanordnung (3, 4) umfasst eine Schwingspule (3), beispielsweise aus Draht, die um einen rohrförmigen Spulenkörper (4) gewickelt ist, der an seinem unteren Ende (17), wie in 1 zu sehen, in einer ringförmigen Nut (18) in einem ringförmigen Spulenträger (9) gehalten ist, der einen Fuß bildet, durch den die Motorspulenanordnung, beispielsweise mittels eines Klebstoffes oder dergleichen, an einer Fläche der Resonanzplatte (2) befestigt ist. Alternativ könnte der Spulenträger an dem Resonanzelement (2) durch Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, befestigt sein. Solche Schrauben können lösbar sein. Folglich kann ein Bajonettverbinder bereitgestellt werden, von dem ein Teil an dem Resonanzelement befestigt ist und der andere Teil integral mit dem Anreger ausgebildet ist. Der Spulenkörper (4) kann mittels eines Klebstoffes in der Nut (18) befestigt sein.
Die Motorspulenanordnung (3, 4) ist von einem ringförmigen Verbindungsglied (12) umgeben, das mit dem Motorspulenanordnungsträger (9) mittels einer elastischen ringförmigen Aufhängungsmembran (11), beispielsweise aus einem gummiartigen Material, verbunden ist, die mit einer konzentrischen ringförmigen Wellung (19) ausgebildet ist, um eine Axialbewegung des Verbindungsgliedes bezüglich des Trägers zu vereinfachen. Der Träger (9) und das Verbindungsglied (12) können aus Hartkunststoff sein und können mit der elastischen Membran (11) zusammen geformt bzw. zusammen im Mehr-Komponenten-Gussverfahren (co-moulded) gebildet sein, um eine integrierte Aufhängungskomponente oder Aufhängungsanordnung zu bilden. Das Innere des ringförmigen Trägers (9) ist mittels einer Scheibe (10), beispielsweise aus Schaumkunststoff, geschlossen, um eine Staubdichtung zu bilden, die das Innere des Anregers verschließt.
Die Magnetanordnung (5, 6, 7) umfasst einen scheibenartigen Magneten (5), der zwischen einander gegenüber liegenden Polstücken (6, 7) aufgenommen ist, von denen das eine (7) scheibenartig ist und flächengleich mit dem Magneten (5) ist und von denen das andere (6) becherartig ist und mit einem nach unten gerichteten Flansch (8) ausgebildet ist, der den Magneten (5) und das Polstück (7) umgibt, um einen ringförmigen Spalt (20) zum Aufnehmen der Schwingungsspule (3) zu bilden. Das freie Ende des Flansches (8) ist als eine sich nach außen erstreckende Lippe (22) geformt, die mit einer ringförmigen Ausnehmung (21) an ihrem äußeren Ende gebildet ist, um eine Buchse zu definieren, in der das Verbindungsglied (12) in der Weise eines Zapfens und einer Buchse, die fest miteinander verbunden sind, eng passend aufgenommen werden kann, um die Magnetanordnung und die Motorspulenanordnung zusammen zu halten. Die Einschnappbefestigungshalter (13) an dem Verbindungsglied (12) wirken mit der Lippe (22) zusammen, um ein Loslösen zu vermeiden.
Das Verbindungsglied (12) ist mit einem Paar von Anschlussflanschen (14) ausgebildet, die elektrische Anschlüsse (15) (siehe 3) tragen, die über Spulendrähte oder Anschlussfahnen (16) mit der Schwingspule (3) elektrisch verbunden sind, wodurch die Spule an einer elektrischen Signalquelle angeschlossen werden kann und durch diese erregt werden kann.
5 illustriert eine modifizierte Form einer Aufhängungskomponente oder -anordnung für einen in 1 bis 4 beschriebenen Anreger, bei der die elastische Membran (11) der 4 durch eine relativ starre Membran (23) aus Textilgewebe ersetzt ist, das mit einem Kunststoffmaterial, beispielsweise Epoxyharz, imprägniert ist. Die Membran (23) ist integral mit dem Verbindungsglied (12) und dem Spulenträger (9) ausgebildet, beispielsweise indem die Elemente (9) und (12) in die Membran spritzgegossen werden.
6 zeigt eine alternative Form einer Aufhängungskomponente oder -anordnung für einen in 1 bis 4 beschriebenen Anreger, bei der der Spulenträger (9), das Verbindungsglied (12) und eine elastische Aufhängung (28) zwischen den beiden Teilen integral durch ein ringförmiges Element (24) aus einem federnden Kunststoffmaterial durch Formen bzw. Spritzen des ringförmigen Elementes mit Schlitzen (25) in Umfangsrichtung gebildet sind, die sich zum Teil um das ringförmige Element erstrecken, um das Element in einen äußeren Teil (26), der das Verbindungsglied (12) bildet, und einen inneren Teil (27) zu teilen, der die Spulenstützeinrichtung (9) bildet, wobei der innere Teil und der äußere Teil durch eine elastische Aufhängung, die durch eine Anordnung dreier mittels der Schlitze (25) definierter Arme (28) gebildet ist, getrennt und verbunden sind, wobei sich die Arme in Umfangsrichtung des Elementes (24) erstrecken und ihre äußeren Enden (29) mit dem äußeren Teil (26) verbunden sind und die inneren Enden (30) der Arme mit dem inneren Teil (27) verbunden sind. Somit arbeitet die Aufhängung mittels Biegen der elastischen Arme.
Die 7 und 8 offenbaren eine Anordnung, bei der ein zuvor beschriebener Anreger (1) in einem Hohlraum (31) in einem plattenartigen Resonanzelement (2) eingebettet ist. In diesem Fall ist der Träger (9) integral mit einem sich nach außen erstreckenden scheibenartigen Flansch (32) gebildet, durch den der Anreger in einer den Hohlraum umgebenden Ausnehmung (33) in einer Fläche (34) des Elementes (2) angebracht ist und wodurch der Hohlraum geschlossen ist.
In den 9 bis 11 ist ein Anreger der allgemein in den 1 bis 3 beschriebenen Art offenbart, der eine modifizierte Form der Aufhängungskomponente oder -anordnung der 6 verwendet. Jedoch besteht in diesem Fall die Aufhängungskomponente aus zwei axial beabstandeten Sätzen der elastischen Arme (28), um die Führung der Magnetanordnung (5, 6, 7) bezüglich der Motorspulenanordnung (34) weiter zu verbessern. Es ist festzustellen, dass 9 die Magnetanordnung von der Aufhängungskomponente auseinander gezogen dargestellt zeigt, obwohl nur das Polstück (6) sichtbar ist. Auch ist die Aufhängungskomponente im Interesse der Übersichtlichkeit an ihrer rechten Seite teilweise aufgebrochen dargestellt.
Die Aufhängungskomponente oder -anordnung umfasst ein einziges Kunststoffformteil, das den Träger (9), das Verbindungsglied (12) und die entsprechenden Sätze federnder Arme (28) bildet. Das Verbindungsglied (12) weist einen oberen Teil und einen unteren Teil auf, wie nachstehend vollständiger beschrieben wird.
Die Aufhängungskomponente umfasst an ihrer Basis einen ringförmigen Träger (9), der mit einer ringförmigen Nut (18) zum Aufnehmen und Festlegen des Endes (17) eines Spulenkörpers (4) ausgebildet ist. Eine Anordnung von Verbindungsstegen (35) erstreckt sich von dem Träger nach außen, und ihre Enden sind mit Füßen (36) verbunden, die an dem elastischen Element (2) (nicht gezeigt) anzuliegen vermögen. Die Füße (36) stützen die äußeren Enden (29) eines unteren Satzes der elastischen Arme (28).
Die inneren Enden (30) des unteren Satzes elastischer Arme tragen ein unteres ringförmiges Verbindungsglied (12) mit einem nach oben gerichteten Flansch (37), der das untere Ende des Flansches (8) des Polstückes (6) einer Magnetanordnung der in 1 und 2 gezeigten allgemeinen Art passend aufzunehmen und zu stützen vermag.
Die Füße (36) tragen nach oben ragende Pfosten (38), die ein oberes Aufhängungselement stützen, das aus einem oberen Satz elastischer Arme (28) besteht, die ein oberes ringförmiges Verbindungsglied (12) tragen, das zum passenden Umfassen des Flansches (8) des Polstückes (6) eingerichtet ist. Das obere Aufhängungselement ist derart angeordnet, dass die oberen Enden der Stützpfosten die äußeren Enden des Satzes von Armen (28) tragen, wobei die inneren Enden der Arme das obere ringförmige Verbindungsglied tragen. Das obere ringförmige Verbindungsglied kann Befestigungsmittel (nicht gezeigt) umfassen, die mit dem Polstück (6) in einem Einschnappvorgang zusammenwirken, um ein unbeabsichtigtes Loslösen zu vermeiden. Alternativ können das Polstück und die Aufhängung durch ein Klebemittel aneinander befestigt sein.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Erfindung schafft folglich geeignete Wege zum Herstellen von Inertialschwingungsanregern, die integrierte Aufhängungsanordnungen umfassen, die aus Spritzkunststoffteilen oder Mehr-Komponenten-Spritzkunststoffteilen gebildet sind.

Claims

Elektrodynamischer Inertialschwingungsanreger (1) zur Anregung eines Elements (2), das die Fähigkeit hat, eine Eingangsschwingungsenergie aufrechtzuerhalten und zu verbreiten, mit einer Motorspulenanordnung (3, 4), die eine starr an einem rohrförmigen Spulenkörperelement (4) befestigte Spule (3) umfasst, einer bezüglich der Motorspulenanordnung konzentrisch angeordneten Magnetanordnung (5, 6, 7), einer Einrichtung (11), die die Magnetanordnung für eine axiale Bewegung relativ zu der Motorspulenanordnung aufgehängt hält, und einem Träger (9), der die Motorspulenanordnung (3, 4) abstützt und zur Verbindung mit dem anzuregenden Element (2) eingerichtet ist, gekennzeichnet durch ein Verbindungsglied (12), das dazu eingerichtet ist, mit der Magnetanordnung (5, 6, 7) zusammenzupassen, und dadurch, dass die Aufhängungseinrichtung (11, 23, 24) zwischen dem Träger (9) und dem Verbindungsglied (9) verbunden ist.
Inertialschwingungsanreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (9) unmittelbar mit dem Spulenkörperelement (4) verbunden ist.
Inertialschwingungsanreger nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (13) an dem Verbindungsglied und an der Magnetanordnung, um das Verbindungsglied und die Magnetanordnung aneinander zu befestigen.
Inertialschwingungsanreger nach Anspruch 3, bei dem die Befestigungseinrichtung eine Verriegelungseinrichtung (13) umfasst.
Inertialschwingungsanreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Träger (9) und die Aufhängungseinrichtung (11, 23, 24) integriert ausgebildet sind.
Inertialschwingungsanreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (12) und die Aufhängungseinrichtung (11, 23, 24) integriert ausgebildet sind.
Inertialschwingungsanreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung (11, 23, 24) elastisch ist.
Inertialschwingungsanreger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung (11, 23) als Membran ausgebildet ist.
Inertialschwingungsanreger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung (24) einen Satz elastischer Arme (28) umfasst.
Inertialschwingungsanreger nach den Ansprüchen 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (12) und der Träger (9) ringförmig ausgebildet sind und dass die Arme (28) zwischen dem Verbindungsglied (12) und dem Träger (9) verbunden sind, um sich in Umfangsrichtung zu erstrecken.
Inertialschwingungsanreger nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Staubabdichtung (10), die den ringförmigen Träger (9) verschließt.
Inertialschwingungsanreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (9) eine zum Kontakt mit dem Element (2) eingerichtete Fläche aufweist.
Inertialschwingungsanreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein axiales Ende (17) des Spulenkörperelements (4) in einer Ausnehmung (18) in dem Träger (9) angeordnet und befestigt ist.
Inertialschwingungsanreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3) an der Außenfläche des Spulenkörperelements (4) angebracht ist.
Inertialschwingungsanreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (5, 6, 7) einander gegenüberliegende, allgemein scheibenartige Polstücke (6, 7) umfasst, die einen Magneten (5) zwischen sich aufnehmen, wobei der Rand eines Polstücks (7) innerhalb und benachbart zu der Motorspulenanordnung (3, 4) angeordnet ist, und der Rand des anderen Polstücks (6) mit einem nach unten gerichteten Flansch (8) ausgebildet ist, der so angeordnet ist, dass er benachbart zu der Motorspulenanordnung (3, 4) liegt und diese umgibt, um einen Spulenaufnahmespalt (20) zu bilden.
Inertialschwingungsanreger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (8) dazu eingerichtet ist, mit dem Verbindungsglied (12) zusammenzupassen.
Inertialschwingungsanreger nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Lippe (22) an dem Flansch (8), wobei die Lippe so geformt ist, dass sie mit dem Verbindungsglied (12) zusammenpasst, und durch eine Befestigungseinrichtung (13) an dem Verbindungsglied, das dazu eingerichtet ist, mit der Lippe (22) zusammenzuwirken.
Inertialschwingungsanreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung (24) ein in axialer Richtung beabstandetes Paar von Aufhängungskomponenten (28) umfasst, die integriert miteinander ausgebildet sind.
Inertialschwingungsanreger nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das in axialer Richtung beabstandete Paar von Aufhängungskomponenten (28) integriert mit dem Spulenträger (9) und mit einem Verbindungsglied (12) formgegossen ist, um mit der Magnetanordnung zusammenzuwirken und diese abzustützen.
Inertialschwingungsanreger nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängungskomponenten (28) jeweilige Sätze elastischer Arme (28) umfassen, von denen jeder einem entsprechenden Verbindungsglied (12) zugeordnet ist.
Lautsprecher mit einem Inertialschwingungsanreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche.