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Antriebssystem für elektroakustische Wandler Die Erfindung betrifft
ein Antriebssystem für elektroakustische Wandler, wie Mikrofon-, Tonabnehmer-, Hörkapsel-
oder Lautsprechersystem, bei dem ein mit einer Membran fest verbundener, einseitig
fest eingespannter Anker durch eine Erregerspule hindurchführt und mit seinem freien
Ende im Luftspalt zwischen zwei Dauerrnagneten schwingL Bei einem bekannten Antriebssystem
dieser Art ist der als federnde Zunge ausgebildete Anker zwischen zwei magnetisch
in Reihe geschalteten Dauerinagrieten fest eingespannt, wobei das freie Ende der
Zunge in dem von den Polschuhen der beiden Dauermagnete gebildeten Luftspalt schwingt.
Systeme dieser Art weisen jedoch den Nachteil auf, daß ihr Wirkungsgrad wegen der
großen Streuung des Systems nur gering ist und daß sich die Eigenfrequenz des Systems
nur schwer beeinflussen läßt, ohne den Wirkungsgrad noch weiter herabzusetzen.
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Bei einem anderen bekannten Antriebssystem für elektroakustische Wandler
ist der Dauermagriet des Vierpolsystems auf der einen Seite und die Erregerspule
auf der anderen Seite des Luftspaltes vorgesehen. Der Anker ist bei dieser bekannten
Ausführung zwischen den über den Luftspalt hinaus verlängerten, zugleich die Erregerspule
umgreifenden Polplatten des Dauermagnetsysterns eingespannt.
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Diese Ausführung besitzt den Nachteil, daß ein wesentlicher Teil des
vom Dauermagnet erzeugten Gleichflusses nicht über den Arbeitsluftspalt, sondern
über die Einspannstelle der schwingenden Ankerzunge verläuft, so daß die vorhandene
Magnetkraft schlecht ausgenutzt wird.
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Bei einer anderen bekannten Ausführung ist die schwingende Ankerzunge
an einem mit dem Dauermagnetsystem nicht unmittelbar in Verbindung stehenden Bauteil
befestigt, was die für eine verzerrungsfreie Wiedergabe erforderliche genaue Einstellung
der Zunge auf die Mitte des Arbeitsluftspaltes besonders mühsam und zeitraubend
macht. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführung liegt darin, daß der magnetische
Gleichfluß über drei parallel geschaltete Luftspalte verläuft, von denen jedoch
nur ein einziger als Arbeitsluftspalt dient.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der
Mängel der bekannten Ausführungen ein Antriebssystem für elektroakustische Wandler
zu entwickeln, das sich durch einen einfachen Aufbau, eine leichte Justierbarkeit
und eine gute Ausnutzung der vorhandenen Magnetkraft auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das aus
wenigen auf- bzw. ineinandergeschichteten, durch Schrauben miteinander verbundenen
Einzelteilen aufgebaute Antriebssystem ein aus magnetisierbarem Material bestehendes
rahmenförmiges Joch enthält, das als magnetischer Rückschluß für den von zwei einander
gegenüberliegenden, mit durch eine nichtmagnetisierbare Zwischenlage voneinander
getrennten, seitlich auskragenden Polschuhen versehenen Dauen, nagneten erzeugten
Gleichfluß dient und das zwei seitliche Ansätze aufweist, zwischen denen eine als
Anker wirkende, mit ihrem freien Ende zwischen den Polschuhen schwingende federnde
Zunge eingespannt ist und die zugleich den magnetischen Rückschluß für den über
die Dauermagnete verlaufenden Wechselfluß bilden.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführung fallen die Flußwege für den Gleich-
und Wechselfluß somit nur innerhalb des Luftspaltes, der Polschuhe, der Dauermagnete
und eines Teiles des Joches zusammen, wobei im Joch selbst die beiden Flußrichtungen
im wesentlichen senkrecht zueinander stehen, so daß sich die Flüsse kaum gegenseitig
beeinflussen. Von besonderem Vorteil ist es dabei, daß die Dauermagaete in dem rahmenförmigen
Joch einen magnetischen Rückschluß von sehr kurzer Länge und daher geringem Widerstand
besitzen, so daß die vorhandene Magnetkraft gut ausgenutzt ist.
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In fertigungs- und montagetechnischer Hinsicht ist es besonders günstig,
daß die, irn Innern des Rahmenjoches angeordnete federnde Zunge bei der erfindungsgemäßen
Ausführung wirksam gegen mechanische Beschädigungen von außen geschützt ist; die
für eine verzerrungsfreie Wiedergabe erforderliche genaue Einstellung der Zunge
auf die Mitte des Luftspaltes läßt sich dabei ohne Schwierigkeit durch Biegen des
eingespannten Kopfstückes der Zunge, erreichen, das - wie aus der nachfolgenden
Beschreibung hervorgeht
- auch bei zusammengebautem System
frei zugänglich ist.
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Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles
zu entnehmen. Es zeigt Fig. 1 eine schaubildliche übersichtsdarstellung
des neuen Systems, wobei ein Teil des Systems weggebrochen ist und die Spule, sowie
der stabförmige Fortsatz der Zunge fortgelassen wurden, um den Aufbau des Systems
klarer erkennen zu lassen, Fig- 2 einen Längsschnitt durch ein System ähnlich Fig.
1,
Fig. 3 eine Endansicht des in Fig. 2 dargestellten Systems, in Richtung
des Pfeiles A gesehen, Fig. 4 eine Endansicht des in Fig. 2 dargestellten
Systems, in Richtung des PfeilesB gesehen.
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Das in Fig. 1 dargestellte Antriebssystem besteht aus einem
rahmenförmigen, aus zwei U-förmigen Eisenblechstücken la und 1 b gebildeten
Joch 1, in dem zwei Dauermagnete 2, 3 diametral einander gegenüberliegen.
Die Dauermagaete 2, 3 liegen unmittelbar an den glatten Innenflächen des
rahmenartigen geschlossenen Joches 1 an. Die einander zugewandten Stimflächen
der Magaete 2 und 3 sind mit Polschuhen 4 und 5 - vorzugsweise durch
Kleben - verbunden. Zwischen den beiden Polschuhen 4 und 5 liegt ein
nichtmagaetisches Zwischenstück 6,
dessen Stärke genau kalibiert ist, so daß
der Luftspalt zwischen den Polschuhen 4 und 5 beim Zusammendrücken oder Zusammenziehen
der Jochteile la und 1 b sich auf eine genau vorherbestimmte, Weite einstellt.
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Mit dem rahmenförnügen Joch 1 hängen zwei ebenfalls aus magaetisierbarem
Material, vorzugsweise Eisenblech, hergestellte Ansätze 7, 8 zusammen, die
an ihrem von dem rahmenförmigen Joch 1 abgewandten Ende die, Arme
7 a, 7 b bzw. 8 a und 8 b tragen, zwischen denen die
Enden 9 und 10 des Kopfstückes 11 eines T-fönnig ausgebildeten
Ankers 12 eingespannt sind. Der mittlere, als Zunge 13 ausgebildete gerade
T-Schenkel des Ankers 12 ragt in den Luftspalt zwischen den beiden auskragenden
Enden der Polschuhe 4 und 5 hinein, über die Zunge 13 wird eine Spule
geschoben, die beim Arbeiten des Systems als Hörkapselsystem den Anker 12 wechselnd
magnetisiert.
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Der Gleichfluß des Magnetsystems, der zwischen den beiden Polschuhen
4 und 5 übertritt, konzentriert sich vorwiegend auf denjenigen. Bereich dieser
Polschuhe, in dem das vordere Ende 14 der magnetisch leitenden Zunge 13 liegt,
während nur ein Teil als Streufluß unmittelbar durch das nichtmagnetische Zwischenstück
6 hindurchtritt.
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Die Wirkungsweise des neuen Magnetsystems dürfte ohne, weiteres verständlich
sein; wenn der Anker 12 durch einen Wechselstrom in der den Anker umgebenden Spule
15 (vgl. Fig. 2) abwechselnd magnetisiert wird, wird das freie Ende 14 der
Zunge 13
in entsprechendem Takt von einem der beiden Polschuhe 4 oder
5 angezogen, so daß dieses freie Ende, 14 zwischen den beiden Polschuhen
hin- und herschwingt. Dabei wird einerseits die Zunge 13 mechanisch durchgebegen
und andererseits das Kopfstück 11 des T-förmigen Ankers 12 als Torsionsfeder
beansprucht.
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Das in den Fig. 2 bis 4 dargestellte System unterscheidet sich von
dem System gemäß Fig. 1 dadurch, daß die U-förmigen Jochbleche la, lb, die
im übrigen - mit Ausnahme des Durchbruches23 im Ansatz 7 des
Jochbleches la - völlig gleich ausgebildet sind, in etwas anderer Weise,
als in Fig. 1 veranschaulicht, ineinandergreifen (vgj. Fig. 3). Die
Schenkel der Jochbleche hegen paarweise eng aneinander und werden durch die Druckschrauben
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zusammengehalten. Jedes der U-förmigen Jochbleche la und lb hat einen langgestreckten
seitlichen Ansatz 7 bzw. 8, der an seinem äußeren Ende mit ebenfalls
U-förmig gebogenen, nach außen abgewinkelten Armen 7 a, 7
b und 8 a, 8 b versehen ist, durch die Auflage-
oder Druckflächen zum Einspannen der Enden des Kopfstückes 11 des T-förmigen
Ankers 12 gebildet werden (vgl. insbesondere Fig. 4). Der Einspanndruck wird durch
die Schraubenbolzen 17 und 18 erzeugt, deren Muttern 19 und
20 fest angezogen werden und so daß Kopfstück des Ankers 12 unverrückbar festhalten.
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An dem frei schwingenden Ende 14 der Zunge 13
ist ein stabförmiger,
abgewinkelter Fortsatz 21 vorgesehen, der durch eine Bohrung 22 des oberen Polschuhes
4 und durch eine, größere Bohrung 23 des oberen Ansatzes 7 hindurchragt.
Mit dem freien Ende des stabförmigen Fortsatzes 21 wird die (nicht dargestellte)
Membran der Horkapsel verbunden. Die beiden Dauermagnete 2, 3, die
beiden Polschuhe 4, 5
und das nichtmagnetische Zwischenstück werden
durch eine z. B. aus Messing bestehende Spannschraube 24 zwischen Ober- und Unterseite
des Magnetjoches 1 festgespannt, wobei das nichtmagnetische Zwischenstück
6 dafür sorgt, daß der Luftspalt zwischen den beiden Polschuhen 4 und
5 stets genau die gleiche Weite aufweist.
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Zur Wahrung eines ausreichenden Abstandes zwischen dem stabförmigen-
Ansatz 21 der Zunge 13 und dem Polschuh 4 bzw. dem oberen Ansatz
7 sind die Bohrungen 22 und 23 mit verhältnismäßig großem Durchmesser
ausgeführt. Auf diese Weise tritt die Mehrzahl der Kraftlinien unmittelbar von den
Polschuhen 4 -und 5 auf die Zunge 13 über, während nur ein verhältnismäßig
geringer Teil dieses Kraftflusses durch den stabförmigen Ansatz 21 der Zunge geht.
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Ein weiterer Vorteil des Systems ist die Anwendung eines T-förmigen
Ankers, bei dem das Kopfstück des T als Torsionsfeder wirkt. Erst die zusätzliche
Federung, die sich durch die Torsionsfeder erzielen läßt, macht es möglich, den
eigentlichen, Biegungsschwingungen ausführenden Teil des Ankers 12 kurz auszubilden,
ohne eine wesentliche Verringerung der Ausschwingweite in Kauf nehmen zu müssen.
Um die Beweglichkeit, der Torsionsfederung zu steigern, sind an beiden Seiten der
Zunge 13 des Ankers 12 Einschnitte 25 parallel zu den Seitenkanten
der Zunge 13 in den Torsionsfederteil 11 hineingeschnitten.
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Die Befestigung des neuen Antriebssystems in einem Gehäuse odAgL kann
grundsätzlich auf behebige Weise erfolgem So könnte, man z. B. die aus Messing bestehende
Spannschraube, die das Magnetjoch und die Dauermagnete zusammenpreßt, gegebenenfalls
gleichzeitig als Befestigungssehraube verwenden. Zweckmäßiger ist jedoch eine Befestigung
des Systems mitteIg besonderer Schrauben, für die man an den Seiten der Ansätze
7 oder 8 besondere Lappen mit entsprechenden Bohrungen vorsehen kann.
Diese Befestigungslappen werden zweckmäßigerweise so angeordnet, daß sie sich in
der Nähe
des Joches 1 befinden, damit die Köpfe der
Befestigungsschrauben von oben frei zugänglich sind.
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Die beiden Jochbleche la, lb mit ihren Ansätzen 7, 8 werden
zweckmäßigerweise aus Blech gestanzt und - bei der Ausführung nach den Fig.
2 bis 4 - in derselben Form gebogen. Man kann die beiden Teile zwecks Arbeitsersparnis
überhaupt vollkommen gleichmachen, d. h. bei beiden auch die Bohrungen
23 und die Befestigungslappen vorsehen. Die Befestigungslappen des oberen
Blechteiles bilden dann einen gewissen Berührungsschutz für die darunterliegenden
Teile des Antriebssystems.
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Bei den mit dem neuen Antriebssystem durchgeführten Versuchen hat
sich herausgestellt, daß das neue System wesentlich leistungsfähiger ist als die
bisher bekannten Systeme ähnlicher Art, bei denen die Zunge 13 des Ankers
12 allein - d. h. ohne einen T-förnügen Kopfansatz - unmittelbar zwischen
den Dauermagneten eingespannt ist und mit ihrem frei schwingenden Ende durch den
Luftspalt vollkommen hindurchragt, um am Ende dieses Luftspaltes in ein senkrecht
angeordnetes Stäbchen überzugehen, an dem die Membran festgelegt, z. B. festgeklebt
wird. Bei diesen Versuchen stellte sich z. B. heraus, daß die Lautstärke bei gleichem
Strom in der Erregerspule 14 trotz der geringeren gesamten Zungenlänge wesentlich
höher lag als bei dem bekannten System.
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Die überraschend hohe Lautstärke des Systems macht es ferner möglich,
bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Antriebssystems für einen elektroakustischen
Wandler auf einen besonderen Resonator zur Dämpfung der Eigenresonanzfrequenz des
Systems zu verzichten und die Dämpfung einer etwa im mittleren Bereich der Frequenzskala
des Systems auftretenden Eigenresonanz durch einfache Dämpfungsglieder vorzunehmen,
die z. B. vor der Membran des Systems liegen können.
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Durch geeignete Bemessung der als Anker wirkenden T-förmigen Zunge
und entsprechende Wahl der Membranausführung läßt es sich erreichen, daß die Resonanzfrequenz
des vollständig zusammengebauten Systems im Bereich von 1800 Ilz liegt. Die
Resonanzkurve des Systems ist - bedingt durch das Zusammenwirken der Biegungs-
und Torsionsfederung des Ankers - bereits an sich verhältnismäßig flach,
so daß kaum eine Dämpfung erforderlich ist. überall dort, wo es auf einen gleichmäßigen
Frequenzgang besonders ankommt, kann man ein einfaches Dämpfungsglied vor die Membran
setzen, das z. B. aus zwei gelochten Platten und einem zwischen diesen Platten liegenden
Kunststoffgewebe zusammengesetzt ist.