DE4317775C2 - Lautsprecher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher, bei dem ein Magnetpaar so in der Mitte eines Rahmens angeordnet ist, daß sich hinsichtlich der magnetischen Polarität eine gegenseitige Abstoßung ergibt, um ein Abstoßungs-Magnetfeld zu erzeugen, auf einen Spulenkörper gewickelte Schwingspulen innerhalb des Abstoßungs- Magnetfeldes angeordnet sind, indem sie bezüglich des Rahmens durch ein dazwischengesetztes Trägermittel abgestützt sind, und das Magnetpaar unmittelbar gegenüber den Schwingspulen angeordnet ist, um das Abstoßungs- Magnetfeld auf eine Weise ohne Joch zu erzeugen.

In der JP-PS 40-25922 und in dem JP-Gbm 2-30957 werden Lautsprecher beschrieben, bei denen ein Abstandsstück in Verbindung mit dünnen scheiben- oder ringförmigen Permanentmagneten verwendet wird, die beiderseits des Abstandsstücks angeordnet sind, um einander mit ihren Oberflächen gleicher Polarität gegenüberzuliegen, so daß die gesamte Anordnung hinsichtlich der Dicke und des Gewichtes minimiert werden kann. Überdies ist in einem Bericht von H. Kumakura u.a. mit dem Titel "An Ultralight Loudspeaker With Repulsion Magnetic Field Applied" in JAS Conference ′92 Appointed Theses, herausgegeben von Nippon K.K. Kenwood, ein technischer Sachverhalt offenbart, nach dem der ein geringes Gewicht aufweisende Lautsprecher mittels des verwendeten Abstoßungs-Magnetfeldes verwirklicht wird.

Bei den Lautsprechern der genannten Art wurde allgemein ein dünner und leichter Aufbau gefordert, nachdem wesentliche und ausreichende Verbesserungen bei dem Wirkungsgrad der Übertragung der Antriebskraft von den Schwingspulen zu der Membran und bei der Tonwiedergabequalität erreicht worden sind. Beim vorangegangenen bekannten Stand der Technik wurde jedoch keine Technik aufgezeigt, die einen hinreichenden Beitrag zur Verbesserung des Wirkungsgrades einer Übertragung der Antriebskraft von den Schwingspulen zu der Membran liefert, es wurde vielmehr nur eine Anordnung aufgezeigt, bei der die Schwingspulen selbst oder die Schwingspulen und die Membran gegenseitig über ein dazwischengesetztes Übertragungselement gekoppelt sind, wodurch das Problem geschaffen wird, daß der Übertragungsverlust ziemlich groß wird. Überdies war ein bisher für die Schwingspulen verwendeter Trägeraufbau in Form eines sogenannten Rollmechanismus vorgesehen, bei dem die Schwingspulen nicht an ihrer mittleren Stelle abgestützt werden können, wobei der Aufbau allgemein ein Problem hinsichtlich einer deutlichen Verbesserung der Tonqualität mit sich brachte. Überdies kam für das Feldsystem bezüglich der Membran ein Aspekt zum Tragen, nach dem weiterhin ein Außenjoch, d. h. ein Ringjoch, zu verwenden ist, was zu einer Beschränkung hinsichtlich der Dickenminimierung führt.

Bei einem aus der DE 37 30 305 C1 bekannten Lautsprecher der eingangs genannten Art ist die Membran an einem axialen Ende der Schwingspule befestigt. Speziell zur Verbesserung des Tiefenklangs ist wahlweise eine Hilfsmembran vorgesehen, um die Membran auch mit dem anderen Ende der Schwingspule zu koppeln.

Bei einem aus der DE 40 21 651 C1 bekannten Lautsprecher ist die Membran mit einem axialen Ende eine zylindrischen Teils verbunden, in dem axial versetzt die Schwingspule angeordnet ist.

Ziel der Erfindung ist es, bei einem Lautsprecher der eingangs genannten Art die mechanische Kopplung von Schwingspule und Membran zu verbessern.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Membran des Lautsprechers an ihrem Innenumfangsrand unmittelbar mit im wesentlichen der im Abstoßungs-Magnetfeld liegenden Mitte des Außenumfangs der Schwingspulen gekoppelt ist.

Mit der oben angegebenen jochlosen Anordnung kann der erfindungsgemäße Laut­ sprecher hinreichend zur Minimierung der Dicke und des Gewichtes beitragen, während mit der direkten Kopplung der Schwingspulen mit der Membran jeglicher Verlust einer Übertragung der Antriebskraft beträchtlich verringert werden kann, um damit den Wirkungsgrad der Übertragung deutlich zu verbessern, und wobei mit der Abstützung der Schwingspulen in der Mitte deren Außenumfangs jeglicher Einfluß des Rollmechanismus unterdrückt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt des Lautsprechers gemäß einer Ausführungsform,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungsform des Lautsprechers,

Fig. 3 und 4 Vertikalschnitte weiterer Ausführungsformen des Lautsprechers,

Fig. 5 eine Ansicht zur Erläuterung der Wirkungsweise des Magnetkreises in den jeweiligen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4,

Fig. 6 eine Ansicht zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 7 eine Ansicht zur Erläuterung des Magnetfeldes in den jeweiligen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4, und

Fig. 8 eine Ansicht zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Lautsprechers, bei der ein Lautsprecher 10 einen allgemein tellerförmigen Rahmen 11 enthält, der in dem mittleren Teil eine Trägererhebung 11a aufweist, die von einem flachen Bodenteil vorsteht. Eine Trägerstufe 11b, die im wesentlichen an einer Zwischenstelle eines peripheren Seitenteils geschaffen ist, sowie Schallöcher 11c, die in dem peripheren Seitenteil um die Trägerstufe 11b geschaffen sind, welches Teil zur Achse der zentralen Trägererhebung 11a hin leicht geneigt ist, wobei zwei Permanentmagnete 13 und 14 auf die obere Seite der Trägererhebung 11a aufgestapelt sind und zwischen diesen ein Abstandsstück 12 angeordnet ist.

Die Permanentmagnete 13 und 14 sind scheibenförmig ausgebildet und jeweils so magneti­ siert, daß sie in Dickenrichtung entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, wobei sie mit sich gegenseitig abstoßenden Seiten gleicher Polarität einander gegen­ überliegen, z. B. mit N-Pol-Seiten, und durch das Abstandsstück 12, das vor­ zugsweise die gleiche Scheibenform aufweist, voneinander getrennt sind, so daß ein Abstoßungs-Magnetfeld ohne irgendein zwischen die Magnete geschaltetes Joch erzeugt werden kann. Während in diesem Fall das Abstandsstück vorzugs­ weise aus einem magnetischen Material wie SS41 oder dergleichen gefertigt sein sollte, ist es auch möglich, das Abstandsstück aus einem nichtmagnetischen Material zu fertigen, und das Abstandsstück kann dann, wenn die Permanentmagnete 13 und 14 durch eine andere Anordnung in der betreffenden Stellung gehalten werden sollen, einfach durch einen Luftspalt ersetzt werden. Andererseits sollten die beiden Permanentmagnete 13 und 14 vorzugsweise durch einen solchen anisotropen Sinter­ magneten wie einen Neodymmagneten gebildet sein.

Schwingspulen 15 sind so in dem Rahmen 11 angeordnet, daß sie die aufgestapel­ ten Permanentmagnete 13 und 14 umgeben, wobei sie auf einen axial schwingbaren Spulen­ körper 16 eng um den Außenumfangsrand der scheibenförmigen Permanentmagnete 13 und 14 aufgewickelt sind, d. h. innerhalb des Abstoßungs-Magnetfeldes liegen, das von den beiden Permanentmagneten 13 und 14 erzeugt wird. Mit der Mitte des Außenumfangs der Schwingspulen 15 auf dem Spulenkörper 16 ist eine kegelförmige Membran 17 an ihrem eine Mittenöffnung definierenden Innenumfangsrand direkt gekoppelt, während die Membran 17 an ihrem Außenumfangsrand über einen Randdämpfer 18 an einem Teil des Rahmens 11 befestigt ist, der an einen oberen Außenumfang die­ ses Rahmens 11 angrenzt. Ein Unterkonus 19 ist ebenfalls an seinem Innenum­ fangsrand direkt mit dem Teil der Schwingspulen 15 gekoppelt, der an den Innenumfangsrand der Membran 17 angrenzt, und eine mittlere Staubschutzkappe 20 ist auf die Mitte des Unterkonus 19 so aufgepaßt, daß die Permanentmagnete 13 und 14 abgedeckt werden.

Ferner ist ein Trägerdämpfer 21 an seinem Innenumfangsrand mit dem mittleren Teil an dem Außenumfang des Spulenkörpers 16 befestigt, während er an seinem Außenumfangsrand an der Trägerstufe 11b befestigt ist.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Lautsprecher 10 sind die Schwingspulen 15 nun unmittelbar innerhalb des von den beiden Permanentmagneten 13 und 14 erzeugten Abstoßungs-Magnetfeldes angeordnet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und zwar ohne irgendein dazwischengeschaltetes Joch, und die Anordnung kann zur Mini­ mierung der Dicke und des Gewichtes beitragen. Ferner bewirkt das direkte Ankoppeln der kegelförmigen Membran 17 an die Schwingspulen 15, daß irgendein Übertragungsverlust der Antriebskraft von den Schwingspulen 15 zu der Membran 17 auf ein Minimum herabgesetzt wird, und die Schwingung der Membran 17 kann genau in Abhängigkeit von den Eingangssignalen zu den Schwingspulen zunehmen. Da die Abstützstelle der Schwingspulen 15 durch den Trägerdämpfer 21 im wesentlichen in der Mitte der Schwingspulen 15 positioniert ist, kann ferner jegliche Beeinflussung durch den Rollmechanismus beseitigt werden, und allgemein aus­ gedrückt kann die Klangqualität in hohem Maße verbessert werden.

Bei einer weiteren, in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der Unterkonus 39 integral mit dem Spulenkörper 36 vorgesehen, wodurch die Schwingungen des Spulenkörpers 36, auf dem die Schwingspulen 35 vorgesehen sind, unmittelbar auf den Unterkonus 39 übertragen werden, und die Funktion dieses Unterkonus 39 weiter verbessert werden kann.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 sind die Bestandteile, die mit denen der Ausführungsform der Fig. 1 gleichartig sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die der Fig. 1, jedoch um "20" erhöht, versehen, und weitere Bestandteile und Funktionen als die beschriebenen sind die gleichen wie die der Ausfüh­ rungsform der Fig. 1.

Bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 ist es möglich, die charakteristischen Merkmale des unteren Frequenzbereichs dadurch zu verbes­ sern, daß ein mechanisches Filter (nicht gezeigt) zwischen die Schwingspulen 15 oder 35 und die Membran 17 oder 37 gesetzt wird.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Lautsprechers gemäß der Erfin­ dung gezeigt, wobei bei diesem Lautsprecher 50 der Rahmen 51 zwei Rahmenhälf­ ten 51A und 51B enthält, von denen eine 51B allgemein in der Form eines fla­ chen Tellers ausgebildet ist, während eine oben angeordnete, auf die untere Rahmenhälfte 51B aufzupassende Rahmenhälfte 51A so vorgesehen ist, daß ihr Außenumfangs­ teil vorzugsweise zu einem Außenumfangsteil der unteren Rahmenhälfte 51B bezüglich einer Horizontalebene im wesentlichen symmetrisch vorgesehen ist, die eine Linie Y enthält, die senkrecht zu der Axiallinie X des Lautsprechers 50 ist. Der Spulenkörper 56, auf den die Schwingspulen 55 aufgewickelt sind, ist in Richtung der Axiallinie X länglich ausgebildet, und die Schwingspulen 55 sind auf den mittleren Teil des Außenumfangs des Spulenkörpers 56 aufgewickelt, und ein oberer Dämpfer 61A und ein unterer Dämpfer 61B sind an ihrem jeweiligen Innenumfangsrand mit einem jeweiligen Ende des Spulenkörpers 56 bezüglich der Axiallinie X befestigt.

An der Mitte des Außenumfangs der Schwingspulen 55 ist ein Innenumfangsrand der Membran 57 von beispielsweise flachem und wabenartigem Aufbau unmittelbar befestigt, wobei sich die flache Membran 57 in einer die horizontale Linie Y enthaltenden Ebene erstreckt, und der Außenumfangsrand der Membran 57 ist über einen Randdämpfer 62 befestigt, der zwischen den beiden Halterändern am Außen­ umfang der oberen Rahmenhälfte 51A und der unteren Rahmenhälfte 51B gehalten ist, während der obere Dämpfer 61A und der untere Dämpfer 61B an ihrem jewei­ ligen Außenumfangsrand an dem Innenumfangsrand der oberen Rahmenhälfte 51A bzw. der Trägerstufe 51b der unteren Rahmenhälfte 51B befestigt sind. Überdies enthalten die Rahmenhälften 51A und 51B die Klang- oder Schallöcher 51c, die in an den Außenumfang angrenzenden Bereichen geschaffen sind.

Im Gegensatz zu der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 1 und 2, bei der die konusförmige Membran 17 verwendet wird, sind bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform die beiden Permanentmagneten 53 und 54, der obere Dämpfer 61A und der untere Dämpfer 61B sowie die Außenumfangsteile der Rahmenhälften 51A und 51B im wesentlichen in Ebenen angeordnet, die zueinander bezüglich der flachen Mem­ bran 57 symmetrisch sind. Damit ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Membran 57 direkt mit dem Betriebsmittelpunkt der Schwingspulen 55 gekoppelt, und das Trägersystem der Schwingspulen 55 und der Membran 57 ist derart ge­ schaffen, daß es bezüglich der die Linie Y enthaltenden Ebene ebenensymme­ trisch ist, so daß der Einfluß des Rollmechanismus auf bessere Weise beseitigt werden kann.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 sind die Bestandteile, die im wesentlichen gleichartig mit denen der Ausführungsform der Fig. 1 sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die in Fig. 1 verwendeten, jedoch um "40" erhöht, versehen, und weitere Bestandteile und Funktionen als jene, auf die oben Bezug genommen wurde, sind die gleichen wie die der Ausführungsform der Fig. 1.

Wie als nächstes in Fig. 4 gezeigt ist, ist die flache oder ebene Membran 77 im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 3 an dem Innenumfangsrand über ein mechanisches Filter 83 mit der Mitte der Schwingspulen 75 gekoppelt, so daß ausgezeichnete charakteristische Merkmale des unteren Frequenzbereichs erhalten werden. Auch bei dieser Ausführungsform der Fig. 4 sind Bestandteile, die mit denen der Ausführungsform der Fig. 1 oder 3 gleichartig sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die in den Fig. 1 oder 3 verwendeten, jedoch um "60" oder "20" erhöht, versehen, und weitere Bestandteile und Funktionen sind die gleichen wie jene in Fig. 1 oder 3.

Indem bei den vorhergehenden Ausführungsformen das Abstoßungs-Magnetfeld so dargestellt wurde, daß es durch eine Anordnung der beiden scheibenartigen Magnete erzeugt wird, bei der diese mit ihren abstoßenden Poloberflächen gleicher Polarität einander gegenüberliegen, wobei zwischen sie ein Abstands­ stück eingesetzt ist, bringt dieser das Abstoßungs-Magnetfeld erzeugende Magnetkreis eine solche Magnetflußverteilung mit sich, wie dies durch eine Kurve G1 dargestellt ist, die in Fig. 5 bezüglich des Magnetkreises gezeigt ist, wo der Flußverlust nicht als gering angesehen werden kann, und es ist vorzugsweise beabsichtigt, den Grad an Konzentration des Flusses zu verbes­ sern, um den Wirkungsgrad der Magnete bei deren Verwendung zu erhöhen.

Entsprechend sind bei einer weiteren, in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der Erfindung die Schwingspulen 105 um eine kurze zylindrische Magnethülse 113 gewickelt, die fest an dem mittleren Teil des Außenumfangs des Spulenkörpers 106 angebracht ist, wodurch sich eine Magnetflußverteilung in dem Magnetkreis zur Erzeugung des Abstoßungs-Magnetfeldes ergibt, wie dies durch eine Kurve G2 dargestellt ist, wonach die Flußkonzentration insbesondere in dem der Magnet­ hülse 113 benachbarten Fluß erhöht ist, und wobei der sich im Betrieb erge­ bende Wirkungsgrad der Magnetkraft der beiden Permanentmagnete 103 und 104 erhöht wer­ den kann. In diesem Fall kann dieselbe Wirkungsweise dadurch erreicht werden, daß die Schwingspulen selbst oder der Spulenkörper aus einem magnetischen Material gebildet werden.

Bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 ergibt sich das durch den Magnetkreis der beiden Permanentmagnete 123 und 124 mit dem dazwischenge­ setzten Abstandsstück 122 erzeugte Abstoßungs-Magnetfeld wie in Fig. 7 ge­ zeigt, bei dem ein zwischen den beiden Permanentmagneten 123 und 124 erzeugter, radial nach außen gerichteter Magnetfeldabschnitt MF1 eine höhere Intensität als der andere Magnetfeldabschnitt MF2 oder MF3 besitzt, in die der Abschnitt MF1 aufgeteilt wird und die radial nach innen zu der außen liegenden Poloberfläche des Permanentmagneten 123 bzw. 124 gerichtet sind. Werden die Schwingspulen in Anpas­ sung an die radial nach innen gerichteten Magnetfeldabschnitte MF2 und MF3 gewickelt, so wird in den Schwingspulen keine ausreichende Antriebskraft mit­ tels des radial nach außen gerichteten Magnetfeldabschnitts MF1 erzeugt, und es ist erwünscht, diesen Magnetfeldabschnitt MF1 wirksam ausnutzen zu können.

Bei einer weiteren, in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die auf den Spulenkörper 126 aufgewickelten Schwing­ spulen 125 drei Abschnitte enthalten, d. h. einen Spulenabschnitt 125b, der dem Magnetfeldabschnitt MF2 des einen Permanentmagneten 124 entspricht, einen dazwischenliegenden Spulenabschnitt 125a, der dem Magnetfeldabschnitt MF1 zwischen den beiden Magneten 123 und 124 entspricht, und einen Spulenabschnitt 125c, der dem Magnetfeldabschnitt MF3 des anderen Magneten 124 entspricht, und die jeweili­ gen Spulenabschnitte 125a und 125c werden hinsichtlich ihrer Wicklungsrich­ tung unterschiedlich gebildet, um hohe Antriebskräfte mit dem jeweils ent­ sprechenden Magnetfeldabschnitt MF1 bis MF3 zu erhalten, so daß beispielsweise in den Spulenabschnitten 125b in Draufsicht betrachtet eine rechtsdrehende Antriebskraft erzeugt wird, während in dem Spulenabschnitt 125a zwischen den Spulenabschnitten 125b und 125c eine linksdrehende Antriebskraft erzeugt wird.

Es ist festzustellen, daß mit dieser Anordnung der Magnetfeldabschnitt umge­ kehrter Richtung zwischen den beiden Permanentmagneten 123 und 124 effektiv ausgenutzt werden kann, und daß eine hohe Antriebskraft selbst dann erzielt werden kann, wenn die Dicke und das Gewicht erheblich herabgesetzt sein sollen.

Gemäß der Erfindung sind verschiedene Abwandlungen gegenüber dem bisher Dargestellten denkbar. Während beispielsweise die Magnete als scheibenförmig beschrieben wurden, wird durch eine ringförmige Ausbildung im wesentlichen die gleiche Funktion erzielt.

Claims (3)

1. Lautsprecher, bei dem ein Magnetpaar so in der Mitte eines Rahmens ange­ ordnet ist, daß sich hinsichtlich der magnetischen Polarität eine gegenseitige Abstoßung ergibt, um ein Abstoßungs-Magnetfeld zu erzeugen, auf einen Spulenkörper gewickelte Schwingspulen innerhalb des Abstoßungs-Magnetfeldes angeordnet sind, indem sie bezüglich des Rahmens durch ein dazwischengesetztes Trägermittel abgestützt sind, und das Magnetpaar unmittelbar gegenüber den Schwingspulen angeordnet ist, um das Abstoßungs-Magnetfeld auf eine Weise ohne Joch zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (17; 37; 57; 77) des Lautsprechers an ihrem Innenumfangsrand unmittelbar mit im wesentlichen der im Abstoßungs-Magnetfeld liegenden Mitte des Außenumfangs der Schwingspulen (15; 35; 55; 75; 125) gekoppelt ist.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (57; 77) in Form eines flachen Tellers oder einer flachen Platte vorgesehen ist, der sich in einer Ebene erstreckt, die eine Linie (Y) enthält, die senkrecht zu der Axiallinie (X) des Rahmens (51; 71) ist, und daß das Trägermittel Dämpfer (61A, 61B; 81A, 81B) enthält, die bezüglich der Membranebene zueinander symmetrisch angeordnet sind.

3. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspulen (125) drei Spulenabschnitte (125b, 125c, 125a) enthalten, von denen ein erster äußerer Abschnitt (125b) und ein zweiter äußerer Abschnitt (125c) jeweils einem der äußeren Magnetfeldabschnitte (MF2, MF3) des Magnetpaares (123, 124) entsprechen, und von denen ein dritter, dazwischenliegender Abschnitt (125a) einem Magnetfeldabschnitt (MF1) zwischen dem Magnetpaar (123, 124) entspricht, wobei der dritte Spulenabschnitt (125a) in einer Richtung gewickelt ist, die gegenüber der des ersten Spulenabschnitts (125b) und des zweiten Spulenabschnitts (125c) umgekehrt ist.