DE2331037B2

DE2331037B2 - Electroacoustic converter

Info

Publication number: DE2331037B2
Application number: DE2331037A
Authority: DE
Inventors: Palle-Finn Lidingoe Beer (Schweden)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-06-20
Filing date: 1973-06-19
Publication date: 1979-09-20
Also published as: JPS4986016A; US3919498A; DE7322737U; SE363956B; NO132745B; GB1418360A; NO132745C; JPS5723394A; DE2331037A1; JPS609398B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischen Wandler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Bauart Wandler dieser Bauart sind dargestellt und beschrieben in der DE-AS 11 67 896.The invention relates to an electroacoustic transducer as described in the preamble of claim 1 specified type Converters of this type are shown and described in DE-AS 11 67 896.

Ein Vorteil bei Wandlern dieser Bauart besteht darin, daß sie ohne weiteres so konstruiert werden können, daß die Membran im wesentlichen gleichphasig über ihre gesamte bewegliche Oberfläche schwingt. Die bekannten Wandler dieser Bauart haben jedoch eine solche Konstruktion, daß sie relativ teuer in der Herstellung sind, und darüberhinaus ist es schwierig, ein ausreichend starkes Magnetfeld im Luftspalt zu erzielen, ohne die Magnete übermäßig schwer zu machen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrodynamischen elektroakustischen Wandler zu schaffen, bei dem diese und weitere Nachteile vermieden sind. An advantage of transducers of this type is that they can readily be constructed so that the diaphragm vibrates substantially in phase over its entire movable surface. However, the known transducers of this type are of such a construction that they are relatively expensive to manufacture and, moreover, it is difficult to obtain a sufficiently strong magnetic field in the air gap without making the magnets excessively heavy. The object of the present invention is to create an electrodynamic electroacoustic transducer in which these and other disadvantages are avoided.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs I. Gemäß der Erfindung wird also ein elektrodynamischer elektroakustischer Wa,idler geschaffen mit Permanentmagneten in Form einer flachen Platte, wobei dank der Art und Weise der Magnetisierung der Magnetplatten auf das bei den bekannten Wandlern übliche Weicheisenjoch verzichtet werden kann und eine gute Ausnutzung des magnetischen Materials erzielbar wird, d. h. es kann bei geringem Gewicht der Magnetplatten ein starkes Magnetfeld im Luftspalt erzielt werden.The solution to this problem results from the features of claim I. According to the invention So an electrodynamic electroacoustic wa, idler is created with permanent magnets in Shape of a flat plate, thanks to the way the magnetic plates are magnetized on the in the known converters usual soft iron yoke can be dispensed with and good utilization of the magnetic material becomes achievable, d. H. with the low weight of the magnetic disks, it can be a strong one Magnetic field can be achieved in the air gap.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Erfindungsgegenslandes sind in den Unteransprüchen definiert und ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung erfolgt.Appropriate further developments of the contradiction of the invention are defined in the subclaims and emerge more clearly from the following description of preferred exemplary embodiments, which under Reference is made to the drawing.

Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch einen Wandler gemäß der Erfindung zur Verwendung in einem Kopfhörer;Fig. 1 is an axial section through a transducer according to the invention for use in a Headphones;

Fig. 2 ist eine Ansicht nach Linie H-II der Fig. 1;Fig. 2 is a view taken along line H-II of Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Ansicht des Axialschnitts durch die Magnete des Wandlers nach Fig. 1;Fig. 3 is a view in axial section through the magnets of the transducer of Fig. 1;

F i g. 4 ist eine Ansicht nach Linie IV-IV der F i g. 3;F i g. 4 is a view along line IV-IV in F i g. 3;

Fig. 5 ist ein Axialschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform;Fig. 5 is an axial section through a modified embodiment;

Fig. 6 ist eine Darstellung entsprechend Fig. 2 für die Membran der Ausführungsform nach F i g. 5 undFIG. 6 is a representation corresponding to FIG. 2 for the membrane of the embodiment according to FIG. 5 and

Fig. 7 zeigt in Draufsicht entsprechend Fig.4 die magnetisierte Fläche eines der Magnete aus der Ausführungsform nach F i g. 5.Fig. 7 shows in plan view corresponding to Fig.4 magnetized surface of one of the magnets from the embodiment according to FIG. 5.

In der Zeichnung sind die Abmessungen und Abstände der Elemente teilweise disproportional gegenüber den tatsächlichen Abmessungen und Abständen. Beispiele für diese zutreffenden Abmessungen und Abstände werden nachfolgend genannt, damit keine Mißverständnisse auftreten.In the drawing, the dimensions and spacing of the elements are sometimes disproportionate compared to the actual dimensions and distances. Examples of these applicable dimensions and Distances are given below so that there are no misunderstandings.

Die Fig. 1—4 zeigen einen elektroakustischen Wandler 10 zur Verwendung in einem Kopfhörer. Das schallerzeugendc Element ist eine im wesentlichen flache, runde Membran 11, die rings um ihre Peripherie zwischen zwei Ringen 12 eingeklemmt ist, die ihrerseits festgelegt sind in einem runden Gehäuse 13 durch eine llaltekammer 14. Die Membran 11 ist aus einem1-4 show an electroacoustic transducer 10 for use in a headphone. That The sound-generating element is a substantially flat, round membrane 11 that surrounds its periphery is clamped between two rings 12, which in turn are fixed in a round housing 13 by a llaltekammer 14. The membrane 11 is made of one

Polyesterfilm mit einer Dicke von etwa 0,01 mm gefertigt und besitzt runde Wellungen 15 konzentrisch zu dem Umfangsabschnitt, so daß die Membran sehr flexibel ist. Auf einer Seite dieser Folie ist eine Aluminiumfolie mit eine Dicke von etwa 0,01 mm auflaminiert. Aus dieser Folie ist ein durchlaufender Leiter 16 gebildet, der eine Vielzahl spiraliger Windungen besitzt und einen Strompfad bildet zwischen dem Umfangsabschnitt 17 und dem Mittelabsrhnitt 18 der Folie, wie nachstehend noch näher 2:u erläutern seiii wird. Polyester film made with a thickness of about 0.01 mm and has round corrugations 15 concentric to the peripheral portion, so that the membrane is very flexible. An aluminum foil with a thickness of about 0.01 mm is laminated on one side of this foil. A continuous conductor 16 is formed from this film, which has a plurality of spiral turns and forms a current path between the peripheral section 17 and the central section 18 of the film, as will be explained in more detail below.

Ein Paar von flachen, runden Permanentmagnetplatten 20 ist in dem Gehäuse 13 beidseits und im gleichen Abstand von der Membran 11 befestigt. Die einander zugekehrten Seiten 21 der Platten sind konzentrisch zueinander und parallel zueinander angeordnet und ebenso bezüglich der Membran und definieren dazwischen einen Luftspalt 22, in dem die Membran schwingen kann. Der Mittelabschnitt der Membran und der Mittelabschnitt der Platten sind miteinander verklammert mittels eines Bolzens 23 und Muttern 24. Distanzstücke 25 und 26 und Flansche auf den Ringen 12 sichern die richtige Abstandslage von Membran und Magnetplatlen. A pair of flat, round permanent magnet plates 20 are fastened in the housing 13 on both sides and at the same distance from the membrane 11. The facing sides 21 of the plates are arranged concentrically to one another and parallel to one another and also with respect to the membrane and define an air gap 22 between them, in which the membrane can oscillate. The middle section of the membrane and the middle section of the plates are clamped together by means of a bolt 23 and nuts 24. Spacers 25 and 26 and flanges on the rings 12 ensure the correct spacing of the membrane and magnetic plates.

Jede Platte 20 ist mit einer Mehrzahl von Perforationen 27 versehen. Die Wandungen jeder Perforation bilden ein Exponentialhorn, das von der Seite 21 weggerichtet ist und mit seiner Achse paralle' zur Plattenachse liegt.Each plate 20 is provided with a plurality of perforations 27 . The walls of each perforation form an exponential horn which is directed away from the side 21 and with its axis parallel to the plate axis.

Die Platten 20 sind derart magnetisiert, daß die einander zugekehrten Seiten 21 jeweils drei Pole aufweisen, nämlich einen ringförmigen Nordpol im Zentrum, einen runden Südpol zwischen dem Umfang und dem Zentrum und einen runden Nordpol längs der Peripherie. Demgemäß erzeugt jede Platte zwei ringförmige konzentrische Permanentmagnetfelder mit einem gemeinsamen Südpol. Die Magnetisierung ist diagrammartig in den F i g. 3 und 4 angedeutet, wo die Perforationen 27 j;doch aus Gründen der deutlichen Darstellung weggelassen sind. Aus diesen Figuren entnimmt man, daß der Verlauf des Magnetfeldes im wesentlichen radial ist und daß diese Felder vorwiegend an der Seite 21 vorliegen und nur minimal auf der gegenüberliegenden Außenseite ihrer Platten. Dies wird im einzelnen noch zu erläutern sein.The plates 20 are magnetized in such a way that the mutually facing sides 21 each have three poles, namely an annular north pole in the center, a round south pole between the circumference and the center and a round north pole along the periphery. Accordingly, each plate generates two annular concentric permanent magnetic fields with a common south pole. The magnetization is diagrammatic in FIGS. 3 and 4 indicated, where the perforations 27 j; but have been omitted for reasons of clarity. From these figures it can be seen that the course of the magnetic field is essentially radial and that these fields are predominantly present on the side 21 and only minimally on the opposite outer side of their plates. This will still have to be explained in detail.

In Fig. 4 sind die Magnetpole angedeutet durch konzentrische Ringfelder, die mit N bzw. 5 beschriftet sind und voneinander durch Ringfelder 28 getrennt sind, die nachfolgend als Übergangsoberflächenbereiche bezeichnet werden sollen. Es versteht sich, daß diese Darstellung nur der Illustration dient und daß in Wirklichkeit die Pole und die Übergangsflächenbereiche nicht scharf definiert sind wie in Fig. 4, sondern graduell ineinander übergehen. Demgemäß zeieen die Ringfelder N bzw. 5 nur die Zentren der Pole und die Ringfelder 28 zeigen Bereiche, in denen das Magn „tfeld stark ist. Da beide Platten in exakt derselben Weise magnetisiert sind, sind die Pole und die Übergangsflächenbereiche beider Platten kongruent.In FIG. 4, the magnetic poles are indicated by concentric ring fields, which are labeled N or 5 and are separated from one another by ring fields 28, which are to be referred to below as transition surface areas. It goes without saying that this representation is only used for illustration and that in reality the poles and the transition surface areas are not sharply defined as in FIG. 4, but rather gradually merge into one another. Accordingly, the ring fields N and 5 show only the centers of the poles and the ring fields 28 show areas in which the magnetic field is strong. Since both plates are magnetized in exactly the same way, the poles and the transition surface areas of both plates are congruent.

Die Platten 20 können aus irgendeinem geeigneten Permanentmagnetmaterial gebildet sein, bestehen jedoch vorzugsweise aus hochkoerzitivem magnetisch anisotropen Material, etwa kunststoffgebundenem Bariumfcrrit oder einer Legierung aus Kobalt urd einem seltenen Erdmctall (ein solches Material ist bekannt unter der Bezeichnung Ciekor). In dem dargestellten Ausführungsbeispicl bestehen die Platten aus dem ersterwähnten, unter dem Namrn Ferroxdur handelsüblichen Material, und vor der Magnetisierung der Platten ist das Material orientiert worden derart, daß die Platten eine bevorzugte Magnetisierungsrichtung in Radialrichtung und innerhalb der Plattenbereiche die gegenüber den Übergangsflächenbereichen liegen, im wesentlichen paralle! zu den einander gegenüberliegenden Flächen 21 aufweisen. Infolgedessen liegt das Magnetfeld überwie gend an der Seite 21 und nur minimal auf der gegenüberliegenden Seite vor und darüberhinaus können die Felder sehr stark ausgebildet sein. The plates 20 may be formed from any suitable permanent magnet material, but are preferably made from a highly coercive magnetically anisotropic material such as plastic bonded barium ferrite or an alloy of cobalt and a rare earth metal (such material is known as Ciekor). In the exemplary embodiment shown, the plates consist of the first-mentioned material, commercially available under the name Ferroxdur, and before the plates are magnetized, the material has been oriented in such a way that the plates have a preferred direction of magnetization in the radial direction and within the plate areas that are opposite the transition surface areas, essentially parallel! to the opposing surfaces 21. As a result, the magnetic field is predominantly on the side 21 and only minimally on the opposite side and, moreover, the fields can be very strong.

Wie Fig.2 zeigt, bildet der Leiter 16 einen durchgehenden Strompfad zwischen dem Umfangsabschnitt 17 und dem Mittelabschnitt 18. Insbesondere bildet der Leiter eine Mehrzahl spiraliger Windungen 30 um den Mittelabschnitt 18. Der größeren Klarheit wegen sind nur relativ wenige Windungen dargestellt, während tatsächlich im Ausführungsbeispiel die Anzahl der Windungen mehrere Hundert betragen kann; demgemäß kann die Breite des Leiters in der Größenordnung von 0,1 mm liegen und der Abstand der Windungen kann in der Größenordnung von 0,01 mm sein. As Figure 2 shows, the conductor 16 forms a continuous current path between the peripheral portion 17 and the central portion 18. In particular, the conductor forms a plurality of helical turns 30 around the central portion 18. For the sake of clarity, only relatively few turns are shown, while in fact in FIG Embodiment the number of turns can be several hundred; accordingly, the width of the conductor can be of the order of 0.1 mm and the pitch of the turns can be of the order of 0.01 mm.

Die Richtung der Windungen kehrt auf etwa halbem Wege zwischen dem Umfangsabschnitt und dem Zentralabschnitt um, so daß ein in dem Leiter fließender Strom seine Richtung an einem Punkt umkehrt, der gegenüber dem Südpol der Magnetplatten liegt, d. h. gegenüber der Stelle, wo das Magnetfeld im Luftspalt 22 seine Richtung wechselt. Demgemäß bedecken die spir lügen Windungen 30 zwei konzentrische Ringzonen der Membran 11, nämlich eine äußere Zone gegenüber dem äußeren Übergangsoberflächenbereich 28 der Magnetplatten 20 und innere Zone gegenüber dem inneren Übergangsoberflächenbereich.The direction of the turns reverses about halfway between the circumferential section and the central section, so that a current flowing in the conductor reverses its direction at a point opposite the south pole of the magnetic plates, i.e. opposite the point where the magnetic field in the air gap 22 changes direction. Accordingly, the spirally lying turns 30 cover two concentric ring zones of the membrane 11, namely an outer zone opposite the outer transition surface area 28 of the magnetic disks 20 and an inner zone opposite the inner transition surface area.

Der Leiter 16 ist elektrisch verbunden mit zwei Klemmenteilen, von denen das eine von einer Nase 31 gebildet wird, welche an dem Umfangsabschnitt 17 befestigt ist, und das andere von dem Bolzen 23 und dem Distanzstück 25 gebildet wird, die im elektrischen Kontakt stehen mit dem mittleren Folienabschnitt 18.The conductor 16 is electrically connected to two terminal parts, one of which is connected to a nose 31 which is fixed to the peripheral portion 17, and the other of the bolt 23 and the Spacer 25 is formed, which are in electrical contact with the central film section 18.

Durch diese Klemmen kann der Wandler in den Ausgangsschaltkreis beispielsweise eines Audioverstärkers eingeschaltet werden.These terminals allow the converter to be used in the output circuit of an audio amplifier, for example be switched on.

Die Arbeitsweise des Wandlers nach Fig. 1 bis 4 ist generell ähnlich der bekannten Wandler des gleichen Typs. Es ist jedoch festzuhalten, daß infolge de.· beschriebenen Anordnung des Leiters in einer Mehrzahl von spiraligen Windungen der Leiter sehr lang gemacht werden kann und deshalb eine hohe Impedanz besitzen wird, was oft erwünscht ist. Darüberhinaus ist infolge der dreipoligen Magnetisierung der Magnetplatten und der Richtungsumkehr der spiraligen Windungen der Einfluß störender äußerer Magnetfelder eliminiert, weil der Leiter ähnlich einer Bifilarwicklung wirkt.The operation of the converter of Figures 1 to 4 is as follows generally similar to the known transducers of the same type. It should be noted, however, that as a result of the. described arrangement of the conductor in a plurality of spiral turns made the conductor very long and will therefore have a high impedance, which is often desirable. In addition, as a result the three-pole magnetization of the magnetic plates and the reversal of direction of the spiral turns of the Influence of disturbing external magnetic fields eliminated because the conductor acts like a bifilar winding.

In F i g. 5 bis 7 ist ein Wandler 10a dargestellt, bei dem die Membran 11a den Leiter 16a auf beiden Seiten aufweist und stationär nur in dem Umfangsabschnitt 17a gehalten wird. Obwohl bei der Membran keine Wellungen dargestellt sind, kann diese gleichwohl mit runden Wellungen versehen sein. Darüberhinaus sind die beiden Permanentmagnetplatten 20a so magnetisiert, daß sich vier ringförmige runde Pole alternierender Polarität ergeben, wozu F i g. 7 herangezogen werd .'"■ mag. Zwar sind hier keine Perforationen dargestellt, doch versteht es sich, daß die Magnelplatten vorzugsweise akustisch transparent ausgebildet sind.In Fig. 5 to 7 a transducer 10a is shown in which the membrane 11a has the conductor 16a on both sides and is held stationary only in the peripheral section 17a . Although no corrugations are shown in the membrane, it can nonetheless be provided with round corrugations. In addition, the two permanent magnet plates 20a are magnetized in such a way that four ring-shaped round poles of alternating polarity result, for which FIG. 7 is used. Although no perforations are shown here, it goes without saying that the magnetic plates are preferably designed to be acoustically transparent.

Die l.eiterkonfiguration auf einer Seite der Membran ist dieselbe wie auf der anderen Seite der Membran 11a The conductor configuration on one side of the membrane is the same as on the other side of the membrane 11a

und in Fig. 6 dargestellt, wo der größeren Klarheit wegen der Leiter als einzige Spirallinie zwischen den Umfangsabschnitt 17 und mittleren Folienabschnitt 18 dargestellt ist. Da drei Übergangsflächenbereiche 28a auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Magnetplatten vorgesehen sind, kehren die spiraligen Windungen 30a in ihre Richtung zweimal um. Die beiden Abschnitte des Leiters auf jeder Seite der Membran sind elektrisch miteinander verbunden im Zentrum der Membran, wie bei 32 in F i g. 5 angedeutet. Die Umfangsfolienabschnitte 17a sind elektrisch verbunden mit einem Paar von K.lemmenzungen31a.
Zwar sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen die Membran und die Permanentmagnetplatten runc doch können diese Elemente auch quadratisch, rechtek kig oder oval sein oder irgendeine andere geeigneti Form aufweisen. Natürlich müssen die Form de spiraligen Windungen und die Form der Pole und de Übergangsflächenbereiche einander entsprechen.and shown in Fig. 6, where the conductors are shown as a single spiral line between the peripheral portion 17 and central foil portion 18 for greater clarity. Since three transition surface portions 28a are provided on the opposite sides of the magnetic disks, the spiral turns 30a reverse in direction twice. The two sections of conductor on either side of the membrane are electrically connected to one another in the center of the membrane, as at 32 in FIG. 5 indicated. The peripheral foil portions 17a are electrically connected to a pair of terminal tongues 31a.
Although the membrane and the permanent magnet plates are round in the exemplary embodiments shown, these elements can also be square, rectangular or oval or have any other suitable shape. Of course, the shape of the spiral turns and the shape of the poles and the transition surface areas must correspond to one another.

Zwar lassen sich in den meisten Fällen die bestei Ergebnisse dann erzielen, wenn die Permanentmagnet platten eine relativ große Zahl an Polen besitzen, docl mögen zwei Pole manchmal befriedigende Funktionei ergeben. In diesem Falle ist nur ein einzige Übergangsflächenbereich vorgesehen und alle Spiral windungen laufen in ein und derselben Richtung.In most cases, the best results can be achieved if the permanent magnet plates have a relatively large number of poles; two poles may sometimes function satisfactorily result. In this case, only a single transition surface area is provided and all of them are spiral turns run in one and the same direction.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electrodynamic electroacoustic transducer with two permanent magnets held together at a distance from one another, which are mirror images of the same design and face each other with poles of the same name, and with an isolating membrane that is clamped in the air gap between the permanent magnets and on which a current conductor is attached, with each permanent magnet on its the side facing the membrane has a central first pole, an annular second pole surrounding it and an annular transition area separating the poles, and wherein the current conductor runs spirally with a plurality of spiral turns in the diaphragm section opposite the transition area, characterized in that each permanent magnet consists of one one-piece flat plate (20), on whose surface (21) delimiting the air gap (22) the poles are provided, and that the magnetic field lines extending in the air gap predominantly within the P Latte are closed in such a way that the magnetic field outside the outer plate surface is only minimal.

2. Converter according to claim 1, characterized in that the magnetic plates (20) are round and the poles and the transition region (28) of each plate are also round and concentric.

3. Converter according to claim 2, characterized in that the membrane (11) to the poles and Transition areas having concentric corrugations (15).

4. Converter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the central portion of the Membrane (U) is held stationary with respect to the magnetic plates (20) (Fi g. 1-4).

5. Converter according to claim 4, characterized in that one end (18) of the current conductor (30) with a clamp (23-25) in the center of the magnetic plates (20) and the other end is connected to a clamp (31) on the periphery of the magnetic disks.

6. Converter according to one of claims I to 5, characterized in that the conductor on both Membrane sides is arranged and a connection (32) of the conductor sections on the two sides in the Center of the membrane is provided (Fig. 5-7).

7. Converter according to one of claims I to 6, characterized in that the magnetic plates (20) consist of a magnetically anisotropic material and are magnetically oriented in one direction preferred magnetization, which within the plate section opposite the transition area (28) licgi, generally parallel to the End faces of the magnetic plates runs.

8. Converter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the magnetic plates (20) each have a plurality of perforations (27) , the walls of which form exponential horns with the axes perpendicular to the end faces of the magnetic plates.

9. Converter according to one of claims 1 to 8, characterized in that each magnetic plate (20) has a plurality of surrounding poles, each of alternating polarity, separated from one another by an annular transition region (28), and that the conductor (30Aj comprises a plurality of spiral windings, the direction of which alternates in the membrane section zones which are in each case opposite successive transition regions (28).