PL182794B1

PL182794B1 - Inercyjny przetwornik drga�

Info

Publication number: PL182794B1
Application number: PL96325237A
Authority: PL
Inventors: Azima@Henry; Colloms@Martin; Harris@Neil
Original assignee: New Transducers Ltd
Priority date: 1995-09-02
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 2002-03-29
Also published as: ATE179044T1; DK0847676T3; EA199800263A1; ES2132955T3; EP0847676A1; BR9610436A; CZ296166B6; CA2229858A1; JP3542136B2; CA2229858C; EA000836B1; CZ57398A3; IL123375A; SK285661B6; EP0847676B1; HUP9900179A3; CN1164144C; HUP9900179A2; HK1008637A1; SK25498A3

Abstract

1. Inercyjny przetwornik drgan do wzbudzania drgan membrany panelowej, bedacej w stanie pod- trzymywac i przenosic wejsciowa energie drgan w po- staci fal odksztalcen przynajmniej jednego obszaru czynnego usytuowanego poprzecznie do grubosci, znamienny tym, ze zawiera zespól cewki nape- dzajacej (13, 18), w którym cewka (13) jest sztywno przymocowana do cylindrycznego karkasu (18) oraz zestaw magnesowy (15), umieszczony koncentrycz- nie w stosunku do zespolu cewki napedzajacej i spre- zystych elementów (19, 136) podtrzymujacych zestaw magnesowy , dostosowanych do poosiowego ruchu zestawu magnesowego wzgledem zespolu cew- ki napedzajacej, przy czym cylindryczny karkas (18) jest przystosowany do sztywnego przymocowania, za pomoca spoin klejowych (16,20) bezposrednio do po- budzanej do drgan membrany panelowej (2) w jednej sposród z góry okreslonych, uprzywilejowanych po- zycji elementów przetwornika (9) w tym obszarze, dla pobudzania do drgan, rezonansu i rozprzestrzenienia skladowych wibracji modu rezonansowego w przy- najmniej jednym obszarze oraz emisji dzwieku pod- czas rezonansu. Fig 3 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest inercyjny przetwornik drgań, zwłaszcza dla głośników zawierających elementy w kształcie paneli emitujące dźwięk.

Przetwornik jest szczegółowo opisany w zgłoszeniach międzynarodowych o numerach WO97/09859, WO97/09861, WO97/09858. W dokumencie GB-A-2262861 ujawniono głośnik panelowy, zawierający wielomodowy element rezonujący, który stanowi warstwowy, jednolity panel, utworzony z dwóch materiałów, rozdzielonych rdzeniem o poprzecznej komorowej konstrukcji. Panel ma, we wszystkich kierunkach, stosunek sztywności zginania (B) do sześcianu masy panelu na jednostkę powierzchni pola (μ) wynoszący przynajmniej 10. Głośnik zawiera elementy oprawy, która utrzymuje panel lub przyłącza do niego element podtrzymujący, w sposób nie powodujący tłumienia drgań, oraz elektromechaniczne urządzenie wzbudzające, sprzężone z membraną panelową, które wywołuje wielomodowy rezonans w membranie panelowej będący odpowiedzią na pobudzenie elektryczne, pojawiające się w paśmie częstotliwości pracy głośnika. Sposób wyliczenia pozycji przetwornika jest przedstawiony w naszym związanym zgłoszeniu międzynarodowym nr WO97/09842.

W opisie patentowym US-A-4 506 117 MULTIPHONIE ujawniono akustyczny przetwornik, zawierający bezwładną masę przystosowaną do sztywnego połączenia jej płyty podstawowej z membraną panelową dla wprawienia jej w drgania.

Stan techniki dla wynalazku stanowi również nasze związane zgłoszenie PCT nr WO97/09842, w którym ujawniono właściwości fizyczne, budowę i układ możliwy do osiągnięcia ogólnie i/lub szczególnie. Elementy panelowe są w stanie podtrzymywać i przenosić wejściową energię drgań w postaci fal odkształceń obszarów czynnych, usytuowanych poprzecznie do grubości, często, ale niekoniecznie aż do krawędzi tych elementów. Są one zestawione z zachowaniem lub nie anizotropii odkształceń. Ma to na celu umożliwienie rozprzestrzeniania składowych drgań modów rezonansu w wyżej wymienionych obszarach, korzystnie dla akustycznego sprzężenia z otaczającym powietrzem. Przetwornik ma z góry określone uprzywilejowane lokalizacje. Szczególnie dotyczy to aktywnie działających lub ruchomych części, faktycznie czynnych w odniesieniu do drgań akustycznych i sygnałów, zwykle elektrycznych, odpowiadających takim drganiom akustycznym. Zastosowania są przedstawione w zgłoszeniu PCT nr WO97/09842. Opisuje ono elementy takie, jak urządzenia akustyczne pasywne bez przetworników, stosowane do wytwarzania pogłosu, filtarcji akustycznej lub nagłośnienia przestrzeni lub pomieszczenia. Opisuje ono elementy takie, jak urządzenia akustyczne pasywne bez przetworników, stosowane do wytwarzania pogłosu, filtarcji akustycznej lub nagłośnienia przestrzeni lub pomieszczenia, akustyczne urządzenia aktywne z przetwornikami, takie jak należące do znaczącej grupy źródeł dźwięku lub głośniki przetwarzające podany sygnał wejściowy na dźwięk, lub mikrofony przetwarzające dźwięk na inne sygnały.

W szczególności wynalazek dotyczy aktywnych urządzeń akustycznych w postaci głośników.

Wyżej wymienione składniki, wspomniane w powyższych zgłoszeniach PCT są nazwane akustycznymi radiatorami o modach rozłożonych, podobnie i/lub w inny sposób jak przedstawiono w niniejszym opisie.

Inercyjny przetwornik drgań do wzbudzania drgań membrany panelowej, będącej w stanie podtrzymywać i przenosić wejściową energię drgań w postaci fal odkształceń przynajmniej jednego obszaru czynnego usytuowanego poprzecznie do grubości, według wynalazku wyróżnia się tym, że zawiera zespół cewki napędzającej, w którym cewka jest sztywno przymocowana do cylindrycznego karkasu oraz zestaw magnesowy umieszczony koncentrycznie w stosunku do zespołu cewki napędzającej i sprężystych elementów podtrzymujących zestaw magnesowy, dostosowanych do poosiowego ruchu zestawu magnesowego względem zespołu cewki napędzającej, przy czym cylindryczny karkas jest przystosowany do sztywnego przymocowania, za

182 794 pomocą spoin klejowych, bezpośrednio do pobudzanej do drgań membrany panelowej w jednej spośród z góry określonych, uprzywilejowanych pozycji elementów przetwornika w tym obszarze, dla pobudzania do drgań, rezonansu i rozprzestrzenienia składowych wibracji modu rezonansowego w przynajmniej jednym obszarze oraz emisji dźwięku podczas rezonansu.

Inercyjny przetwornik drgań jest korzystnie wyposażony w sprężyste elementy wykonane z elastomeru i umieszczone przeciwległe po przeciwnych stronach zestawu magnesowego.

Inercyjny przetwornik drgań jest korzystnie wyposażony w nakładki, zamykające osiowe końce cylindrycznego karkasu, przy czym sprężyste elementy sązamontowane na nakładkach.

Cewka jest korzystnie zamontowana po wewnętrznej stronie cylindrycznego karkasu.

Zespół cewki napędzającej jest korzystnie przystosowany do umieszczenia w odpowiednio ukształtowanej wnęce w membranie panelowej.

Nakładki korzystnie zawierają elementy sprężyste. Każda z nakładek korzystnie zawiera podatny pierścieniowy otaczający krążek.

Inercyjny przetwornik drgań jest korzystnie wyposażony w ekrany magnetyczne nad nakładkami.

Zespół cewki napędzającej jest korzystnie przystosowany do sztywnego przymocowania do powierzchni membrany panelowej.

Zestaw magnesowy korzystnie zawiera przeciwległe nabiegunniki w kształcie dysków, przy czym brzeg jednego z nich jest umieszczony wewnątrz, w sąsiedztwie zespołu cewki napędzającej, a brzeg drugiego jest uformowany w kształcie kołnierza znajdującego się w sąsiedztwie i otaczającego zespół cewki napędzającej.

Inercyjny przetwornik drgań jest korzystnie wyposażony w sprężysty element, znajdujący się pomiędzy jednym z nabiegunników i powierzchnią membrany panelowej.

W korzystnym rozwiązaniu zestaw magnesowy składa się z przeciwległej pary magnesów, z nabiegunnikiem między nimi.

W innym korzystnym rozwiązaniu inercyjny przetwornik drgań jest wyposażony w komplementarne zestawy magnesowe i zespoły cewek napędzających do pracy w układzie przeciwsobnym, znajdujące się naprzeciwległych stronach membrany panelowej oraz w elementy wiążące ze sobą zestawy magnesowe.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, został bliżej objaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ilustrujący ujawniony głośnik, fig. 2a - częściowy przekrój wzdłuż linii A-A z fig. 1, fig. 2b - powiększony przekrój poprzeczny przez element emitujący drgania w rodzaju pokazanym na fig. 2a, fig. 3 - pierwszą postać przetwornika w przekroju, fig. 4 - drugąpostać przetwornika w przekroju, fig. 5a - trzeciąpostać przetwornika w przekroju, fig. 5b - czwartąpostać przetwornika w przekroju, fig. 5c - piątą postać przetwornika w przekroju, a fig. 6 - przedstawia szóstą postać przetwornika w przekroju.

W odniesieniu do fig 1, pokazany jest na niej głośnik panelowy 81, mający prostokątną ramę 1 podtrzymującą sprężynujące zawieszenie 3 znajdujące się na jej wewnętrznej krawędzi, które podtrzymuje membranę panelową 2. Przetwornik 9 jest zamontowany całkowicie i wyłącznie na lub w membranie panelowej 2 w z góry określonym miejscu wyznaczonym przez wartości współrzędnych x i y. Sposób wyliczenia jego pozycji jest znany. Przetwornik ma na celu wywołanie drgań membrany panelowej, co z kolei powoduje jej rezonans i wyemitowanie dźwięku.

Przetwornik 9 jest sterowany przez sygnał ze wzmacniacza, przykładowo ze wzmacniacza muzycznego, podłączonego do przetwornika za pomocą złączy 28. Wymagane parametry pracy wzmacniacza, takie jak wartości wejściowe i moc, są całkowicie normalne, podobne do parametrów zwykłych stożkowych typów głośników. Czułość jest na poziomie 86-88 dB/W w warunkach pokojowych. Impedancja obciążenia wzmacniacza ma dominującą składową rezystywną wynoszącą 6 Ω, moc wynosi 20-80 W. W przypadkach, gdy rdzeń membrany i/lub poszycie są wykonane z metalu, mogą działać jako termiczny radiator i zmniejszać temperaturę przetwornika przez odprowadzanie ciepła z cewki w przetworniku, co powoduje zwiększenie obciążalności.

Figura 2a i 2b to typowe częściowe przekroje poprzeczne głośnika 81 z fig. 1. Fig. 2a pokazuje, że ramka 1, sprężynujące zawieszenie 3 i membrana panelowa 2 sąpołączone ze sobąza po182 794 mocą odpowiednich spoin klejowych 20. Odpowiednimi materiałami na obramowania są lekkie ramy, na przykład ramy obrazów z wytłaczanego metalu, na przykład ze stopów aluminium lub tworzyw sztucznych. Odpowiednimi materiałami na sprężyste zawieszenia są materiały sprężynujące, takie jak guma piankowa i piankowe tworzywa sztuczne. Odpowiednimi klejami dla połączeń 20 są kleje epoksydowe, akrylowe, cyjanoakrylowe.

Figura 2b przedstawia w powiększeniu, że membrana panelowa 2 to sztywny panel lekkiej konstrukcji z rdzeniem 22, na przykład sztywnego piankowego tworzywa sztucznego 97, na przykład usieciowanego polichlorku winylu, lub z komorowej matrycy 98, na przykład matrycy w kształcie plastra miodu z folii metalowej, z tworzyw sztucznych lub podobnych konstrukcji z komórkami rozmieszczonymi poprzecznie do płaszczyzny membrany i zamkniętych przez przeciwległe płaszczyzny 21, na przykład papierowe, tekturowe, z tworzyw sztucznych, z metalowej folii, lub cienkiej blachy. Powierzchnie wykonane są z tworzyw sztucznych, mogą być one wzmocnione włóknami na przykład węglowymi, szklanymi, kewlarowymi lub takimi, o których wiemy, że zwiększą moduł sprężystości membrany panelowej.

Proponowane materiały na pokrycie zewnętrzne zawierają węgiel, szkło, Kewlar, Nomex, Aramid, włókna o różnych położeniach i splotach, podobnie jak w papierze, papierowe laminaty, melaminę i różne syntetyczne błony o dużym module sprężystości, takie jak Mylar, Kaptan, tworzywa poliwęglanowe, fenolowe, poliestrowe lub podobne, i wzmocnione włóknami tworzywa sztuczne, metalowe folie lub cienkie blachy. Badanie termoplastycznego polimeru ciekłokrystalicznego typu Vectra pokazuje, że może być on użyteczny dla formowania przez wstrzykiwanie wyjątkowo cienkich pokryć lub powłok o małej grubości, o rozmiarze średnicy do 30 cm. Materiał ten ma właściwości samoformujące go w ukierunkowaną strukturę krystaliczną, zorientowaną w kierunku zgodnym z wstrzykiwaniem, najkorzystniejszym dla propagacji energii drgań dużej częstotliwości w kierunku od punktu zasilania do brzegu membrany panelowej.

Dodatkowo takie formowanie materiałów termoplastycznych dopuszcza dużą możliwość wyboru położenia elementów, takich jak rowki i pierścienie, co z kolei pozwala na dokładne i odpowiednie umiejscowienie części przetwornika, na przykład cewki i zawieszenia magnesu. Domieszka do rdzenia słabszego materiału powoduje korzystny lokalny wzrost gęstości warstwy pokrycia, np. w pierścieniu o średnicy 150% wartości średnicy przetwornika, co ma na celu wzmocnienie tego obszaru i korzystniejsze przekazanie energii drgań do membrany panelowej. Dzięki zastosowaniu lekkich materiałów o strukturze piankowej odpowiedź na sygnał o wielkiej częstotliwości będzie polepszona.

Przedstawione materiały na warstwę rdzeniową mają strukturę plastra miodu lub są to pofałdowane arkusze ze stopów aluminium, Kewlaru, Nomexu, papieru zwykłego lub warstwowego i różnych folii z syntetycznego tworzywa sztucznego, takich jak piankowe lub celulozowe materiały, a nawet metale aerożelowe o odpowiednio niskiej gęstości. Kilka odpowiednich materiałów na warstwę rdzeniową wykazuje zdolność tworzenia cienkich warstw podczas procesu wytwarzania i/lub z innego powodu ma wystarczaj ącą naturalną sztywność odpowiednią dla wykorzystania ich bez potrzeby wprowadzania dodatkowych warstw pomiędzy płaszczyzny pokrywające. Wysokiej jakości komórkowy materiał na warstwę rdzeniową jest znany pod nazwą Rohacell i może być odpowiedni do wykonania membrany panelowej bez potrzeby użycia jakiegokolwiek materiału pokrywającego. W praktyce celem jest uzyskanie jak największej lekkości i cienkości odpowiedniej dla poszczególnych zastosowań, w szczególności zoptymalizowania oddziaływania obszaru przejścia pomiędzy rdzeniem i warstwą pokrywającą.

Kilka korzystnych form membrany panelowej i jej pokryć wykorzystuje w swojej konstrukcji metal oraz wzmocnienia metalowe i ze stopów metali lub zamiennie wzmocnienia z włókien węglowych. Wszystkie one, jak również konstrukcje wykorzystujące aerożele lub metalowe rdzenie w kształcie plastra miodu, wykazują właściwości ekranowania częstotliwości, które powinny być istotne dla kilku aplikacji, dla których ma znaczenie kompatybilność elektromagnetyczna. Konwencjonalne głośniki panelowe lub stożkowate nie mają naturalnej zdolności do zachowania kompatybilności elektromagnetycznej.

182 794

W dodatku, korzystna postać przetwornika piezo i elektrodynamicznego ma nieznaczny poziom emisji pola elektromagnetycznego lub przypadkowych pół magnetycznych. Konwencjonalny głośnik wytwarza duże pole magnetyczne na obszarze do 1 metra, chyba że zostanie zastosowany specyficzny kompensator zmniejszający jego wartość.

W zastosowaniach, gdzie istotne jest ekranowanie, połączenia elektryczne mogąbyć wykonane do przewodzących części odpowiedniego panelu DML lub przewodzących pianek. Podobne interfejsy mogąbyć użyte do montowania na krawędzi paneli.

Zawieszenie 3 może tłumić drgania na brzegach membrany panelowej 2 dla przeciwdziałania nadmiernemu poruszaniu się membrany. Dodatkowo lub alternatywnie możemy wprowadzić dalsze elementy tłumiące, np. wstawki przyłączone do membrany w odpowiednich położeniach w celu tłumienia nadmiernych wychyleń, a co za tym idzie w celu wyrównania wartości rezonansu na powierzchni całej membrany panelowej. Wstawki mogąbyć wykonane z materiału na bazie bitumu, takie jak są zwykle wykorzystywane w membranach konwencjonalnych głośników, lub mogąbyć wykonane ze sprężynujących lub sztywnych arkuszy materiału polimerowego. Niektóre materiały, szczególnie papier i tektura i niektóre rodzaje rdzeni mogą mieć właściwości samotłumiące. Tam, gdzie jest to wymagane, można zwiększać wartość tłumienia poprzez zmiany konstrukcji membrany panelowej wykorzystując sprężynujące oprawy, korzystniej niż przy stosowaniu sztywnych opraw klejonych.

Skuteczne tłumienie selektywne wymaga specyficznych dodatków do membrany włączając w to materiał, z którego wykonanajest ona sama i jej pokrycie. Krawędzie i rogi membrany panelowej mają szczególne znaczenie dla dominujących i słabiej rozpraszanych modów drgań niskiej częstotliwości drgań. Mocowanie elementów tłumiących wzdłuż krawędzi prowadzi do tego, że membrana panelowa zostaje całkowicie obramowana wyżej wymienionymi materiałami mimo, że jej rogi są względnie swobodne. Ma to na celu poszerzenie pasma przenoszenia od strony niskich częstotliwości. Mocowanie to można wykonać za pomocąkleju lub materiałów samoprzylepnych. Kolejne formy użytecznego tłumienia, szczególnie w przypadku efektów bardziej wyrafinowanych i/lub przy średnich i wysokich częstotliwościach są spowodowane przez zastosowanie odpowiedniego obciążenia lub obciążeń dołączonych do cienkich arkuszy materiału na z góry określonych pozycjach, zlokalizowanych w środku obszaru membrany panelowej.

Membrana panelowa, którą opisano powyżej, jest dwukierunkowa. Fala dźwiękowa emitowana do tyłu nie jest w fazie z falą emitowaną od frontu. Efektem tego są korzyści płynące z nakładania się fal dźwiękowych w pomieszczeniu, rozkład dźwięku o jednakowej częstotliwości, zmniejszenie efektów odbić i efektów fal stojących, co powoduje zwiększenie wrażenia naturalnej przestrzeni przy odtwarzaniu nagrań. Podczas gdy emisja z membrany panelowej jest silnie nie ukierunkowana, procent informacji niesionych przez fazę wzrasta w obszarze poza osiowym. W celu zwiększenia obszaru dobrze odbieranego efektu stereo, korzyść przynosi umieszczenie głośników jak obrazów, na wysokości wzrostu człowieka. Dla normalnie siedzącego słuchacza wywoła to efekt polepszenia efektu stereo w obszarze poza osiowym. Podobnie trójkątna dwustronna geometria w odniesieniu do słuchacza niesie dalszy dodatkowy składnik kątowy. Możemy w ten sposób uzyskać dobry efekt stereo.

Jest jeszcze jedna zaleta, dotycząca grupy słuchaczy, w porównaniu z odtwarzaniem przez konwencjonalne głośniki. Zdolność rozpraszania głośnika panelowego daje taki poziom głośności dźwięku, jakiego nie otrzymamy stosując prawo mówiące o maleniu natężenia dźwięku wraz z kwadratem odległości w odniesieniu do równoważnego punktowego źródła dźwięku. Ponieważ spadek natężenia wraz ze wzrostem odległości jest dużo mniejszy niż by wynikało z tego prawa, to w konsekwencji dla gorzej i nie na wprost umieszczonych słuchaczy obszar, na którym głośnik panelowy uzyskuje dużo lepszy efekt stereo w porównaniu z konwencjonalnymi głośnikami, jest większy. Z tego powodu słuchacze umieszczeni poza osiowo nie ponoszą konsekwencji problemu związanego z sąsiednimi głośnikami; po pierwsze nadmiernego wzrostu natężenia dźwięku z najbliższego głośnika i odpowiadającego mu malenia natężenia dźwięku z dalszego głośnika.

182 794

Korzystne są również: płaski wymiar, lekkość, atrakcyjny wygląd głośnika panelowego, dobra jakość dźwięku i wymóg tylko jednego przetwornika i żadnych zwrotnic w celu uzyskania pełnego zakresu dźwięku z każdej membrany panelowej.

Figura 3 ilustruje sposób wykonania przetwornika 9 z ruchomą cewką przystosowanego do całkowitego osadzenia we wnętrzu sztywnej, lekkiej membrany panelowej 2, z rodzaju zawierającego rdzeń 22 zamknięty z dwóch stron płaszczyznami pokrywającymi 21, dla wywołania fal odkształcaj ących.

Przetwornik zawiera cewkę 13 osadzoną i umocowaną na przykład za pomocą żywicy epoksydowej, we wnęce 29 w rdzeniu 22 membrany panelowej 2. Cewka otacza cylindryczny karkas 18. W ten sposób cewka 13 i karkas 18 są sztywno przymocowane do membrany panelowej 2.

Zestaw magnesowy jest umieszczony w części wnęki 29 określonej przez karkas 18. Zawiera on przeciwległą parę magnesów rozdzielonych przez element 14 kształtujący bieguny. Zestaw magnesowy jest zamontowany na wewnętrznej powierzchni pokrycia 21 membrany panelowej 2 za pomocąprzeciwległych podatnych elementów zawieszenia 19 z materiału gumopodobnego, np. z gumy piankowej. Elementy te sąprzyklejone do zestawu magnesowego i do odpowiadających im wewnętrznych powierzchni pokrycia 21 membrany panelowej. W ten sposób zestaw magnesowy 14,15 jest zamocowany koncentrycznie wewnątrz cewki i jest w stanie wykonywać na swoim zawieszeniu 19 ruch poosiowy.

Przetwornik 9 wytwarza poprzez wibracje drgania w membranie panelowej 2 powodujące lokalne sprężyste odkształcenie membrany panelowej, odpowiednie względem poosiowego ruchu pomiędzy zestawem magnesowym i cewką. Efekt poruszania jest uwypuklony dzięki wzrostowi masy zestawu magnesowego.

Podczas pracy w stosunkowo wysokich częstotliwościach, gdy masa zestawu magnesowego jest względnie duża w porównaniu do masy membrany panelowej, bezwładność zestawu magnesowego ma skłonność do utrzymywania zestawu magnesowego w bezruchu i wprawiania w odpowiednie drgania membrany panelowej.

Figura 4 pokazuje postać magnetoelektrycznego przetwornika 9 podobnego do pokazanego na fig. 3 i przystosowanego do osadzenia wewnątrz sztywnej lekkiej membrany panelowej 2 w rodzaju zawierającym rdzeń 22 pokryty z obu stron poszyciem 21, dla wywołania w niej odkształceń. Dla udogodnienia montażu w membranie panelowej 2 przetwornik 9 jest uformowany w postaci modułu. Jak pokazano, membrana panelowa ma utworzoną odpowiednią wnękę 120 dla umocowania przetwornika 9.

Przetwornik składa się z cewki 13 przymocowanej do wewnętrznej ściany cylindrycznego karkasu 18, np. poprzez sztywne przymocowanie klejem 20. Karkas tworzy zewnętrzną obudowę przetwornika i jego osiowe końce są zamknięte przez lekkie nakładki 119, sztywno przymocowane do karkasu, na przykład przez spoiny klejowe 220, w odpowiednim miejscu. Zestaw jest zrealizowany tak, aby można było go umieścić we wnęce 120 w membranie panelowej 2 zgodnie z kierunkiem strzałki A jak pokazano na rysunku. Przetwornik jest zamocowany we wnęce przy pomocy kleju.

Zestaw magnesowy jest zamontowany we wnęce 29 wyznaczonej przez karkas 18. Zestaw składa się z pary przeciwległych magnesów 15 rozdzielonych przez element formujący bieguny 14. Zestaw magnesowy jest zamocowany na końcowych nakładkach 119 karkasu 18 za pomocą podatnych elementów zawieszenia 19 wykonanych z gumopodobnego materiału, np. z gumy piankowej, która jest przyklejona do zestawu magnesowego i do wewnętrznej powierzchni odpowiedniej końcówki nakładki. W ten sposób zestaw magnesowy 14, 15 jest zamontowany koncentrycznie wewnątrz cewki 13 i może się poruszać poosiowo na swoim zawieszeniu 19. Przetwornik 9 powoduje wyzwalanie drgań w membranie panelowej 2, przez wibracje, które powodują lokalne sprężyste odkształcenia membrany w sposób identyczny jak opisano powyżej w odniesieniu do postaci wynalazku opisanej na fig. 3.

Układ przetwornika 9 pokazanego na fig. 5a zawiera komplementarne, przeciwsobne elementy umieszczone po przeciwnych stronach membrany panelowej 2, mające na celu wytwarzanie drgań i wprawianie w rezonans sztywnej i lekkiej membrany panelowej 2 w rodzaju zawierającym rdzeń 22 otoczony z obu stron poszyciem 21.

182 794

W tej postaci obie cewki 13 są sztywno przymocowane, na przykład przyklejone, do zewnętrznej powierzchni karkasu 18 i razem tworzą przetwornik elektroakustyczny sztywno przymocowany, na przykład za pomocą spoin epoksydowych 16, do przeciwległych powierzchni poszycia 21 membrany panelowej 2. Magnesy 15 są otoczone przez pary nabiegunników 14, z których jeden, w kształcie dysku, swoim brzegiem sąsiaduje z zewnętrznymi powierzchniami każdego z karkasów 18, a drugi ma na krawędzi uformowany kołnierz 162 otaczaj ący cewkę 13.

Element łączący 93, generalnie w kształcie cylindra, jest przystosowany do swobodnego przenikania przez otwór 29 w membranie panelowej 2. Element łączący 93 zawiera przeciwległe, komplementarne części, z których każda jest wyposażona w głowicę 95 zaciskającą osiowe końce każdego z przetworników 9 i łączące je razem. Dopełniające się części elementu mocującego 93 sąpołączone przez gwintowane części 160,161. Element mocujący może być wykonany z dowolnego odpowiedniego materiału, na przykład z tworzywa sztucznego lub metalu.

Przetwornik 9 z fig. 5a nie jest sztywno dociśnięty do membrany panelowej 2 i nie znajduje się w otworze 29, ale jest przymocowany do membrany panelowej poprzez sprężyste podkładki 17 wykonane na przykład z gumy piankowej, umieszczone blisko otworu 29 w ten sam sposób, jak pokazano w odniesieniu do fig. 3. W ten sposób dzięki swojej bezwładności wynikającej z dołączonego obciążenia przetwornik wyzwala drgania w membranie panelowej.

Przetwornik 9 pokazany na fig. 5b jest w dużym stopniu podobny do pokazanego na fig. 5a. Różnica wynika z przymocowania go tylko do jednej strony membrany panelowej 2. Zestaw magnesowy 14,15 jest przymocowany do powierzchni membrany panelowej za pomocą sprężystego zawieszenia 17 wykonanego na przykład z gumy. Zawieszenie jest przymocowane do brzegu kołnierza 162 zewnętrznego nabiegunnika 14.

Figura 5c pokazuje przetwornik 9 w rodzaju pokazanym na fig. 5b przeznaczony do łatwego mocowania na powierzchni membrany panelowej. Przetwornik 9 jest przymocowany przez karkas 18 i sprężyste zawieszenie 17 do cienkiego podłoża 147 utworzonego z materiału z zewnętrzną warstwą samoprzylepną, za pomocą której możemy zamocować przetwornik.

Przetwornik 9 pokazany na fig. 6 ma mały profil i jest przeznaczony do zabudowania wewnątrz cienkiej membrany panelowej 2. Przetwornik zawiera cylindryczny karkas 18 przystosowany do przymocowania, na przykład przyklejenia, w odpowiadającym mu otworze 29 wewnątrz membrany panelowej 2. Cewka 13 jest przymocowana do wewnętrznej powierzchni karkasu 18, na przykład przyklejona, i razem tworzą przetwornik elektromagnetyczny. Przeciwległe osiowe końce karkasu 18 są zamknięte przez podatne elementy zawieszające typu nakładek 59 w kształcie dysków, wykonane na przykład z gumy lub materiałów podobnych. Każdy z nich ma blisko brzegu uformowanąpierścieniową fałdę, tworzącą 136, podobny do stosowanego w membranach konwencjonalnych głośników stożkowych. Brzegi nakładek 59 są przymocowane do osiowych końców karkasu 18, na przykład przez zaciskanie z wykorzystaniem materiałów klejących lub innych odpowiednich. Centralne części nakładek 59 określone przez otaczający krążek 136, zawierają między sobą zestaw magnesowy składający się z pary magnesów 15 przełożonych nabiegunnikami 14. Zewnętrzne powierzchnie magnesów 15 są przyklej one lub w inny sposób przymocowane do centralnych części nakładek 59. W ten sposób zestaw magnesowy 14,15 jest umieszczony koncetrycznie względem cewki 13 ijest w stanie wykonywać ograniczone ruchy wzdłuż swojej osi.

Zestaw magnesowy jest osłaniany przez ekrany w kształcie dysków 121, zamontowane na sprężystych pierścieniowych elementach 17 opartych na membranie panelowej 2. Mają one za zadanie zapobiegać lub ograniczać przypadkowe pola magnetyczne otaczające przetwornik.

Chociaż w wyżej opisanych postaciach przetwornika, przetwornik elektroakustyczny został przymocowany do membrany panelowej 2, a zestawy magnesowe zostały zamontowane ruchomo na membranie panelowej zrozumiałym jest, że taki układ może być odwrócony. Zestaw magnesowy może być przymocowany do membrany panelowej, a przetwornik elektroakustyczny może być zamocowany ruchomo. W takim przypadku zestawy magnesowe będą stosunkowo lekkie, a przetworniki elektroakustyczne będą stosunkowo ciężkie dla zwiększenia ich oddziaływania.

182 794

,1 /20 /3 ( \ I	2 /20 22 <21 / 1 1 ^r
i		/ ^k21

Fig. 2a

Fig. 2b

182 794

Fig. 3

182 794

15 U 18 _z 21 ^k13 147^ ^16

Fig.5c

182 794

Fig. 6

182 794

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Inercyjny przetwornik drgań do wzbudzania drgań membrany panelowej, będącej w stanie podtrzymywać i przenosić wejściową energię drgań w postaci fal odkształceń przynajmniej jednego obszaru czynnego usytuowanego poprzecznie do grubości, znamienny tym, że zawiera zespół cewki napędzającej (13,18), w którym cewka (13) jest sztywno przymocowana do cylindrycznego karkasu (18) oraz zestaw magnesowy (15), umieszczony koncentrycznie w stosunku do zespołu cewki napędzającej i sprężystych elementów (19,136) podtrzymujących zestaw magnesowy , dostosowanych do poosiowego ruchu zestawu magnesowego względem zespołu cewki napędzającej, przy czym cylindryczny karkas (18) jest przystosowany do sztywnego przymocowania, za pomocą spoin klejowych (16,20) bezpośrednio do pobudzanej do drgań membrany panelowej (2) w jednej spośród z góry określonych, uprzywilejowanych pozycji elementów przetwornika (9) w tym obszarze, dla pobudzania do drgań, rezonansu i rozprzestrzenienia składowych wibracji modu rezonansowego w przynajmniej jednym obszarze oraz emisji dźwięku podczas rezonansu.
2. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w sprężyste elementy (19,136) wykonane z elastomeru i umieszczone przeciwległe po przeciwnych stronach zestawu magnesowego.
3. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w nakładki (59,119), zamykające osiowe końce cylindrycznego karkasu (18), przy czym sprężyste elementy (19,136) są zamontowane na nakładkach.
4. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 1, znamienny tym, że cewka (13) jest zamontowana po wewnętrznej stronie cylindrycznego karkasu (18).
5. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół cewki napędzającej (13, 18) jest przystosowany do umieszczenia w odpowiednio ukształtowanej wnęce (120) w membranie panelowej (2).
6. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 3, znamienny tym, że nakładki (59) zawierają elementy sprężyste.
7. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 6, znamienny tym, że każda z nakładek (59) zawiera podatny pierścieniowy otaczający krążek (136).
8. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że jest wyposażony w ekrany magnetyczne (121) nad nakładkami (59).
9. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w zespół cewki napędzającej (13,18), przystosowany do sztywnego przymocowania do powierzchni membrany panelowej (2).
10. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 9, znamienny tym, że jest wyposażony w zestaw magnesowy (15) zawierający przeciwległe nabiegunniki (14) w kształcie dysków, przy czym brzeg jednego z nich jest umieszczony wewnątrz, w sąsiedztwie zespołu cewki napędzającej (13,18), a brzeg drugiego jest uformowany w kształcie kołnierza (162) znajdującego się w sąsiedztwie i otaczającego zespół cewki napędzającej.
11. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 10, znamienny tym, że jest wyposażony w sprężysty element (17) znajdujący się pomiędzy jednym z nabiegunników i powierzchnią membrany panelowej.
12. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w zestaw magnesowy (15) składający się z przeciwległej pary magnesów (15), z nabiegunnikiem (14) między nimi.
13. Inercyjny przetwornik drgań według zastrz. 1, znamienny tym, żejest wyposażony w komplementarne zestawy magnesowe i zespoły cewek napędzających do pracy w układzie prze-

182 794 ciwsobnym, znajdujące się na przeciwległych stronach membrany panelowej oraz w elementy (93) wiążące ze sobą zestawy magnesowe.

* * *