DE1121117B

DE1121117B - Small speaker with a specific frequency response

Info

Publication number: DE1121117B
Application number: DEH31162A
Authority: DE
Inventors: Horst Wogatzke
Original assignee: Holmberg & Co
Current assignee: Holmberg & Co
Priority date: 1957-09-18
Filing date: 1957-09-18
Publication date: 1962-01-04

Description

Kleinlautsprecher mit bestimmtem Frequenzgang Die Erfindung bezieht sich auf einen Kleinlautsprecher mit bestimmten Frequenzgang. Bei Kleinlautsprechern handelt es sich um Lautsprecher, die insbesondere einen inneren Korbdurchmesser von etwa 6 bis 10 cm aufweisen und eine entsprechend bemessene Membran haben. Bei derartigen Lautsprechern ist es meistens erwünscht, nur einen bestimmten Frequenzbereich zu übertragen, weil diese Lautsprecher nur für bestimmte Zwecke verwendet werden, und zwar entweder für Sprachübertragung, z. B. in Wechselsprech- und Gegensprechanlagen oder als Zusatzsysteme in der Form von Hochtonlautsprechern für Musikübertragung. Daraus ergeben sich die Forderungen einerseits nach einer hohen Sprachverständlichkeit und andererseits nach einer unverzerrten Musikwiedergabe innerhalb des Übertragungsbereiches der Hochtonsysteme; d. h. eine gute Abstrahlung der tiefen Frequenzen ist bei derartigen Systemen nicht nur unnötig, sondern auch unerwünscht, während die hohen Frequenzen keinerlei Benachteiligung erfahren dürfen.Small loudspeaker with a specific frequency response The invention relates to a small loudspeaker with a specific frequency response. Small loudspeakers are loudspeakers which in particular have an inner basket diameter of about 6 to 10 cm and have a correspondingly dimensioned membrane. In loudspeakers of this type, it is usually desirable to transmit only a certain frequency range, because these loudspeakers are only used for certain purposes, either for voice transmission, e.g. B. in intercom and intercom systems or as additional systems in the form of tweeters for music transmission. This results in the demands on the one hand for high speech intelligibility and on the other hand for undistorted music reproduction within the transmission range of the high-frequency systems; d. H. A good radiation of the low frequencies is not only unnecessary, but also undesirable in such systems, while the high frequencies must not experience any disadvantage.

Die praktische Erprobung hat gezeigt, daß das Übertragungsmaß von 50 bis 500 Hz linear ansteigen soll, während diese Kurve oberhalb von 500 Hz parallel zur Abzissenachse bzw. Frequenzachse verlaufen soll, um erst bei sehr hohen Frequenzen wieder abzusinken.Practical testing has shown that the transmission rate should increase linearly from 50 to 500 Hz, while this curve should run parallel to the abscissa axis or frequency axis above 500 Hz, only to decrease again at very high frequencies.

Bekannte Kleinlautsprecher in den genannten Ab- messungen besitzen im allgemeinen Papiermembranen in Konus- oder Nawiform, die zur Erzielung einer genügenden Elastizität mit Randsicken versehen sind.Measurements known miniature speaker in said waste paper generally have membranes in cone or Nawiform which are provided to obtain a sufficient elasticity to the edge beading.

Durch die Sicken ergibt sich jedoch eine gewisse Weichheit in der Membranhaltung, wodurch ein Verkanten der Schwingspule eintreten kann. Zur Gewährleistung einer sicheren Führung der Tauchspule im Luftspalt werden im allgemeinen die bekannten Systeme mit Zentriermembranen, -spinnen od. dgl. versehen. Die Herstellung und Montage der Zentriermembranen ist jedoch aufwendig und verteuert die Herstellung.Due to the beads, however, there is a certain softness in the Membrane support, which can lead to tilting of the voice coil. To guarantee a safe guidance of the plunger coil in the air gap are generally known Systems with centering membranes, spiders or the like. The manufacture and assembly however, the centering membrane is complex and expensive to manufacture.

Es sind auch Membranen ohne Sicken und Zentriervorrichtung bekanntgeworden.There are also membranes without beads and centering device known.

So besteht z. B. eine sehr alte Ausführung aus einer abwickelbaren Pergamentmembran, die eine genügende innere Weichheit hat, um ohne Sicken be- trieben werden zu können. Gerade aber diese Weichheit ermöglicht ein Ausknicken, so daß das System so gelagert werden muß, daß die Schwerkraft in Richtung der Membranschwingungen wirkt, da in allen anderen Lagen die Schwingspule wegen der geringen inneren Steife der Membran verkantet.So there is z. As to be able to be operated without beading a very old version of a developable parchment membrane having a sufficient internal softness. But it is precisely this softness that allows buckling, so that the system must be stored in such a way that gravity acts in the direction of the diaphragm vibrations, since in all other positions the voice coil tilts due to the low internal stiffness of the diaphragm.

Eine größere innere Steife haben Membranen aus Alunüniumlegierungen, die in bekannten dynamischen Mikrofonen verwendet werden und ebenfalls ohne Sicken und Zentriervorrichtungen gefertigt werden.Diaphragms made of aluminum alloys have a greater internal stiffness, which are used in known dynamic microphones and also without beads and centering devices are manufactured.

Derartige Membranen bestehen im allgemeinen aus einem mittleren dom- oder kuppelartigen Teil, der über einen Knick in einen linearen Teil übergeht. Derartige Membranen eignen sich jedoch nicht für Kleinlautsprecher, da hierbei die relativ großen Membranhübe das Aluminium über die Streckgrenze beanspruchen würden, wodurch Verformungen und infolgedessen lineare und nichtlineare Verzerrungen auftreten können.Such membranes generally consist of a central dome or dome-like part that merges into a linear part via a kink. Such However, diaphragms are not suitable for small speakers, as they are relatively large diaphragm strokes would stress the aluminum beyond the yield point, whereby Deformations and, as a result, linear and non-linear distortions can occur.

Ferner sind noch bei Trichterlautsprechern Meinbranen ohne Sicken und Zentriervorrichtungen bekanntgeworden. Diese bestehen aus einem inneren kalottenförmigen Teil, der vor einem äußeren in die Halterung übergehenden getragen wird. Hier soll der innere Teil als kolbenförmiger Schwinger arbeiten und der äußere Teil die notwendige Elastizität geben. Zu diesem Zweck ist der äußere Teil klein in seinen Ab- messungen gegenüber dem inneren Teil.Furthermore, Meinbranen without beads and centering devices have become known for funnel loudspeakers. These consist of an inner dome-shaped part, which is carried in front of an outer part that merges into the holder. Here the inner part should work as a piston-shaped oscillator and the outer part should give the necessary elasticity. For this purpose, the outer part of small dimensions in its waste relative to the inner part.

Keiner der vorbekannten Lautsprecher, sofern es sich um Systeme mit Membranen ohne Sicken und Zentriervorrichtungen handelt, weist den obengenannten Frequenzgang auf.None of the previously known speakers, provided that they have systems Diaphragms without beads and centering devices have the above Frequency response on.

Demgegenüber konnte gemäß der Erfindung durch geeignete Membranenform unter Verwendung eines Kunststoffes ein kleiner Lautsprecher gestaltet werden, dessen Übertragungsmaß von 50 bis 500 Hz linear ansteigt und über 500 Hz bis zur Grenze des Tonfrequenzgebietes konstant bleibt.In contrast, according to the invention, a small loudspeaker could be designed by means of a suitable membrane shape using a plastic, the transmission rate of which increases linearly from 50 to 500 Hz and remains constant above 500 Hz up to the limit of the audio frequency range.

Erfindungsgemäß wird ein Kleinlautsprecher mit den geschilderten Eigenschaften, d.h. mit der gewünschten Frequenzkurve, dadurch hergestellt, daß man einerseits der Membran dieses Lautsprechers mit der daran befestigten Tauchspule eine derartige Starrheit gibt, daß de Schwerkraft bei horizontaler Stellung der Tauchspule nicht in der Lage ist, dieser eine axiale Winkelabweichung zu erteilen, andererseits dafür sorgt, daß der Krümmungsradius des äußeren Membranteiles aus Kunststoff sich stetig über der gesamten Mernbranlänge ändert.According to the invention, a small loudspeaker with the properties described, i.e. with the desired frequency curve produced by, on the one hand, the membrane of this loudspeaker with the plunger coil attached to it such a Rigidity gives that de gravity is not able to do so when the moving coil is in a horizontal position is to give it an axial angular deviation, on the other hand it ensures that the radius of curvature of the outer membrane part made of plastic is steadily over the entire Mernbran length changes.

Wegen der erfindungsgemäßen Zusammenwirkung der Membran mit der Tauchspule als ein einheitliches Gebilde braucht man, um das erwünschte Frequenzband zu erreichen, keine zusätzlichen Führungselemente, wie insbesondere Zentrierscheiben oder Zentriermernbranen, vorzusehen. Auch kann man erfindungsgemäß auf eine besonders weiche Randlagerung der Membran verzichten, so daß man in der Lage ist, glatte Membranen zu verwenden, die am Rand keine besondere Wellung aufweisen.Because of the interaction of the membrane with the plunger coil according to the invention as a unified structure you need to achieve the desired frequency band, no additional guide elements, such as, in particular, centering disks or centering diaphragms, to be provided. According to the invention, a particularly soft edge support can also be used dispense with the membrane, so that one is able to use smooth membranes, which do not have any particular corrugation on the edge.

Erfindungsgemäß ist es nötig, der Membran zwecks Erhöhung der Starrheit in den verschiedenen Flächenbereichen zur Erzielung der gewünschten Frequenzkurve voneinander abweichende Krümmungsradien mit stetiger Änderung zu geben. Dadurch erreicht man bei tiefen Tönen mit ihren großen Schwingungsamplituden kolbenartige Bewegungen der Membran, während andererseits oberhalb von etwa 1000 Hz die Membran hauptsächlich Partialschwingungen ausführt. Der Raum hinter der Membran kann in an und für sich bekannter Weise mit Einrichtungen zur Dämpfung der Mernbranschwingungen versehen werden. Auch können in bekannter Weise zusätzliche Lufträume vorgesehen werden, die mit der Außenluft durch in den Wandungen des Lautsprechergehäuses angeordnete Löcher in Verbindung stehen; diese Löcher werden mit Filz oder einem ähnlichen Material abgedichtet, das gleichzeitig dämpfend wirkt. Als Luftspaltgröße zwischen Spule und Spulenmembran einerseits sowie den Wandungsteilen des Poles andererseits haben sich 0,8 mm als ausreichend erwiesen. Der erfindungsgemäße Kleinlautsprecher ist hauptsächlich als Einbauelement bei akustisch nicht zu kontrollierenden Gehäuseabmessungen geeignet. Er kann allerdings auch als Einzelgebilde Verwendung finden, wobei man seine Abstrahlung beispielsweise durch zusätzliches Überstülpen eines topfähnlichen Gebildes regulieren kann. Die Enden der Tauchspule sind in an und für sich bekannter Weise um 1800 versetzt. Dadurch erreicht man, daß die Zuleitungen derart geführt werden können, daß sie keine zusätzliche Richtkraft erzeugen. Bei größeren Ab- messungen des Wickels muß in jedem Fall durch geeignete Zuleitungsführung dafür gesorgt werden, daß eine zusätzliche Richtkraft nicht auftritt.According to the invention, it is necessary to give the membrane different radii of curvature with constant change in order to increase the rigidity in the various surface areas in order to achieve the desired frequency curve. In this way piston-like movements of the diaphragm are achieved with low tones with their large oscillation amplitudes, while on the other hand, above about 1000 Hz, the diaphragm mainly performs partial oscillations. The space behind the membrane can be provided with devices for damping the membrane vibrations in a manner known per se. Additional air spaces can also be provided in a known manner, which are in communication with the outside air through holes arranged in the walls of the loudspeaker housing; these holes are sealed with felt or a similar material that has a dampening effect at the same time. The size of the air gap between coil and coil membrane on the one hand and the wall parts of the pole on the other hand, 0.8 mm has proven to be sufficient. The miniature loudspeaker according to the invention is mainly suitable as a built-in element with housing dimensions that cannot be controlled acoustically. It can, however, also be used as an individual structure, whereby its emission can be regulated, for example, by additionally slipping over a pot-like structure. The ends of the plunger coil are offset by 1800 in a manner known per se. This ensures that the leads can be guided in such a way that they do not generate any additional straightening force. For larger waste of the package dimensions must be in any case ensured by suitable feed guide for the fact that an extra straightening force does not occur.

Da die Membran erfindungsgemäß glatt aus Kunststoff aufgebaut ist und keine Wellungen aufweist, kann ihre Befestigung einfach und billig durchgeführt werden. So wird die Membran beispielsweise auf den Rand des Haltekorbes, der 6 bis 10 cm inneren Durchmesser aufweist, aufgeklebt. Darüber wird ein elastischer Auflagering aus Filz, Gummi oder einem ähnlichen Material angebracht.Since the membrane is constructed smoothly from plastic according to the invention and has no corrugations, it can be attached simply and cheaply. For example, the membrane is glued to the edge of the holding basket, which has an inner diameter of 6 to 10 cm. An elastic support ring made of felt, rubber or a similar material is attached over this.

Bei der leichten Ausführung, der glatten Form der Membran und deren stetig sich änderndem Krümmungsradius wird das untere Frequenzband bis zu etwa 500 Hz verhältnismäßig schwach wiedergegeben. Dies ist jedoch ohne Bedeutung, weil dieses Frequenzband für die Verständlichkeit der Sprache nur eine untergeordnete Bedeutung hat, so daß es nicht erforderlich ist, dieses Frequenzband zu verstärken. Die Wiedergabe des Frequenzbandes zwischen 500 und 17 000 Hz ist ausgezeichnet und liefert eine hervorragende Sprachverständlichkeit. Aus diesem Grunde ist der erfindungsgemäße Kleinlautsprecher als Hochtonlautsprecher oder als Gerät zur guten Sprachwiedergabe hervorragend geeignet und ergibt infolge des billigen Aufbaues bei geringen Abmessungen neue Einsatzmöglichkeiten.In the light version, the smooth shape of the membrane and its constantly changing radius of curvature, the lower frequency band up to about 500 Hz is reproduced relatively weakly. However, this is of no importance because this frequency band is only of subordinate importance for the intelligibility of the speech, so that it is not necessary to amplify this frequency band. The reproduction of the frequency band between 500 and 17,000 Hz is excellent and provides excellent speech intelligibility. For this reason, the miniature loudspeaker according to the invention is excellently suited as a tweeter or as a device for good speech reproduction and, as a result of its inexpensive construction and small dimensions, results in new possible uses.

Kurz zusammengefaßt besteht die Erfindung aus der Kombination folgender Merkmale: a) Die aus einem inneren und äußeren Teil bestehende Membran ist aus Kunststoff gefertigt. b) Der innere Teil der Membran (4) dient zur akustischen Abdichtung des Tauchspulenraumes nach außen, während der äußere Teil (2) stetig veränderliche Krümmungsradien aufweist.Briefly summarized, the invention consists of the combination of the following features: a) The membrane, which consists of an inner and an outer part, is made of plastic. b) The inner part of the membrane (4) serves to acoustically seal off the plunger coil space from the outside, while the outer part (2) has continuously variable radii of curvature.

c) Der Übergang von der gewölbten Membranfläche zur Einspannfläche der Membran verläuft glatt.c) The transition from the curved membrane surface to the clamping surface the membrane runs smoothly.

d) Die Einheit aus Spulenträger und äußerem Membranteil ist derart starr ausgebildet, daß ohne . zusätzliche Führungsmittel und ohne weiche Randlagerung des äußeren Membranteiles eine parallele Führung der Tauchspule im Magnetfeld sichergestellt ist. d) The unit of coil carrier and outer membrane part is so rigid that without . additional guide means and a parallel guidance of the plunger coil in the magnetic field is ensured without soft edge support of the outer membrane part.

e) Die Frequenzkurve des Lautsprechers steigt von 50 bis 500 Hz nahezu Enear an und verläuft von 500 Hz an nahezu horizontal.e) The frequency curve of the loudspeaker rises from 50 to 500 Hz almost enear and runs from 500 Hz on almost horizontally.

Die Zeichnung stellt die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dar. Es zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt durch das Gerät in seiner konstruktiven Ausgestaltung, Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Membran, die Tauchspule mit ihrem Träger und den Zuleitungen in vereinfachter Prinzipdarstellung und Fig. 3 einen Teil-Radialschnitt durch den äußeren Mernbranteil mit einigen angedeuteten Krümmungsradien rl, r2 ... r", wobei die Größen dieser Radien, ausgehend von einem Anfangswert rl, gegen den Wert r" = oe strebt.The drawing illustrates the invention in one embodiment. It shows Fig. 1 is an axial section through the device in its structural configuration, Fig. 2 is an axial section through the membrane, the plunger with its support and the leads in a simplified principle view, and FIG. 3 is a Partial radial section through the outer Mernbr component with some indicated radii of curvature rl, r2 ... r ", the sizes of these radii, starting from an initial value rl, tending towards the value r" = oe.

Der Kleinlautsprecher besteht aus einer Membran 1 mit äußerem, nach unten konkav gekrümmten Teil 2, bei welchem, ausgehend von innen nach außen, die Krümmungsradien stetig zunehmen. An diesen äußeren Merabranteil 2 schließt sich die mittlere Sicke 3 an, die nach unten U-förmig geöffnet ist. Diese Sicke ist mit einem Schenkel mit dem äußeren Mernbranteil 2 und mit dem anderen Schenkel mit dem inneren, ebenfalls nach unten konkav gewölbten inneren Membranteil 4 verbunden. In der Sicke ist der Spulenträger 5 eingesetzt und zwecks Befestigung durch Kleben mit der Membran 1 verbunden. Auf den äußeren Umfang des Spulenträgers ist die Tauchspule 6 aufgebracht. Anfang 7 und Ende 8 der elektrischen Zuleitung sind in radialer Richtung am inneren Umfang des äußeren Teiles 2 der Membran durch Kleben oder in anderer geeigneter Weise verbunden. Die Membran 1 ist am äußeren, flach verlaufenden Rand 9 in einem Schulterabsatz 10 des Haltekorbes 11 des KleinIautsprechers konzentrisch gelagert und wird durch einen Auflagering 12 gehalten.The miniature loudspeaker comprises a diaphragm 1 with outer, according concave downwardly curved part 2, in which, starting from the inside out, continuously increase the radii of curvature. The middle bead 3 , which is open in a U-shape downward, connects to this outer merab portion 2. This bead is connected with one leg to the outer membrane part 2 and with the other leg to the inner membrane part 4, which is also concave downward. The coil carrier 5 is inserted into the bead and is bonded to the membrane 1 by gluing for the purpose of fastening. The plunger coil 6 is applied to the outer circumference of the coil carrier. The beginning 7 and end 8 of the electrical supply line are connected in the radial direction on the inner circumference of the outer part 2 of the membrane by gluing or in another suitable manner. The membrane 1 is mounted concentrically on the outer, flat edge 9 in a shoulder section 10 of the holding basket 11 of the small loudspeaker and is held by a support ring 12.

Der topfartig gestaltete Haltekorb weist im Bodenteil 13 Bohrungen 14 zur Aufnahme zweier aus Isoliermaterial bestehender Buchsen 15 auf, die zu Flanschen 16, 17 an den beiden Stimseiten erweitert sind. An dem unteren Flansch 17 ist an einem Gabelteil 18 die Lötöse 19 vorgesehen. Die Zu- uhd Ab- leitungen 7 und 8 werden durch die Buchim 15 # zu den Lötösen 19 geführt und mit diesenvc#,">'-,'i #J, Der Haltekorb ist mittels Schrauben 20 mit der Polplatte 21 verbunden. Die Polplatte ruht auf dem Magnet 22, der von unten her durch die Bodenplatte 23 des Kernpols 24 gehalten ist. Der Kernpol ist im Bereich der Tauchspule zu einem Flansch 25 erweitert, dessen äußere Ringfläche 26 mit der inneren Ringfläche 27 der Polplatte 21 den Luftspalt 28 bildet. Die mittlere Bohrung 29 des Kernpols 24 wird durch einen Pilzform aufweisenden Dämpfungsstopfen 30 verschlossen.The cup-shaped holding basket has bores 14 in the bottom part 13 for receiving two bushings 15 made of insulating material, which are expanded to form flanges 16, 17 on the two end faces. On the lower flange 17 , the solder lug 19 is provided on a fork part 18. The supply uhd exhaust pipes 7 and 8 are guided by the Buchim # 15 to the solder lugs 19 and with diesenvc #, '>' - '. I #J, The retaining basket is connected by screws 20 to the pole plate 21 pole plate rests on the magnet 22, which is held from below by the base plate 23 of the core pole 24. The core pole is widened in the area of the moving coil to form a flange 25 , the outer ring surface 26 of which forms the air gap 28 with the inner ring surface 27 of the pole plate 21. The central bore 29 of the core pole 24 is closed by a damping plug 30 having a mushroom shape.

Claims

PATENT CLAIM: Small loudspeaker with a dynamic drive system, in which the dimensions of the inner basket diameter are between 6 and 10 cm, characterized by the combination of the following features: a) The membrane, which consists of an inner and an outer part, is made of plastic. b) The inner part of the membrane (4) serves to acoustically seal off the plunger coil space from the outside, while the outer part (2) has continuously variable radii of curvature. c) The transition from the curved membrane surface to the clamping surface of the membrane is smooth. d) The unit consisting of the coil carrier and the outer diaphragm part is so rigid that a parallel guidance of the plunger coil in the magnetic field is ensured without additional guide means and without soft edge support of the outer diaphragm part. e) The frequency curve of the loudspeaker increases almost linearly from 50 to 500 Hz and runs almost horizontally from 500 Hz. Documents considered: German Patent No. 2 355; Austrian Patent No. 164 741; British Patent Nos. 599,790, 626,453 ; USA. Patent Nos. 2,162,270, 2,003,908.