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Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler nach dem elektrodynamischen Prinzip mit einer Wandlermembrane, die aus einer Wandlerfolie besteht und mit einer Spule mit Zuleitungsdrähten in einem Gehäuse.
Elektroakustische Wandler sind seit langem bekannt und es gibt im Stand der Technik zahlreiche Ausbildungen, um derartige elektroakustische Wandler an den jeweiligen Einsatzbereich anzupassen. In letzter Zeit wird nun zunehmend ein bisher unbekannter Grad an Miniaturisierung derartiger Wandler verlangt, da die dazugehörigen Geräte, wie Mobiltelefone, Diktiergeräte u. ähnl. mehr, ebenfalls immer kleiner und kleiner werden bzw. bei gleichbleibender Grösse mit immer mehr Eigenschaften und daher Bauteilen ausgestattet werden müssen, so dass die fortschreitende Miniaturisierung bei gleichbleibender Qualität und gleichbleibenden Herstellungskosten ein kategorischer Imperativ geworden ist.
Die elektroakustischen Wandler, auf die sich die Erfindung insbesondere bezieht, weisen Membranen auf, deren Durchmesser im Bereich von einigen wenigen Millimetern liegen. Diese Membranen werden entlang ihres Aussenumfanges zwischen Halteteilen des elektroakustischen Wandlers fixiert, beispielsweise durch Kleben, und entlang eines kreisringförmigen Bereiches mit einer Spule verbunden, zumeist verklebt, die in einen ringförmigen Spalt des Magnetsystems des elektroakustischen Wandlers ragt.
Die Membrane besteht dabei üblicherweise aus einem Folienmaterial, (Wandlerfolie) beispielsweise Polycarbonat, Polyätheresterurethan oder PETP (Mylar) und weist eine Stärke im Bereich weniger Mikrometer, zumeist etwa 10 bis 20 um, aber auch darunter, auf. Die Membran weist im fertigen Zustand einen zentralen, im wesentlichen kalottenförmigen Bereich auf, an den sich, radial nach aussen hin, ein toroidförmiger Bereich anschliesst. Üblicherweise ist im kreisförmigen Übergangsbereich dieser beiden Bereiche die Spule angeklebt.
Diese Spule wiederum besteht aus mehreren, in den meisten Fällen zwischen 25 und 250 Wicklungen eines Kupferdrahtes mit 10 bis 50 um Durchmesser mit Isolierlacküberzug, eingebettet in eine Matrix aus isolierendem, zumeist thermoplastischem Kunststoff und die beiden Enden des Spulendrahtes sind mit einer gewissen Überlänge ausgestattet, um zu einem Verbindungselement des Wandlers geführt werden zu können.
Es ist nun bei der Handhabung dieser kleinen und darüberhinaus mechanisch äusserst empfindlichen Bauteile wichtig, auch bei den hohen üblichen Taktraten der Fertigung jede Beschädigung zu vermeiden und die endgültige Positionierung der einzelnen Teile zueinander mit grösster Genauigkeit zu erreichen.
Dabei sind immer wieder die hauchdünnen von der Spule abstehenden Bindungsdrähte ein Problem, da sie nach der Verbindung der Spule mit der Membran und dem Fixieren der Membran in den Gehäuseteilen des elektroakustischen Wandlers schon optisch nicht leicht ausgemacht werden können und ihr Ergreifen, Führen und Fixieren an einem Verbindungselement schwierig ist.
Es ist aus der EP 685 979 A2 bekannt, Lautsprecher mit einer Zentriermembrane dadurch für Temperaturen über 150 C tauglich zu machen, dass die Zentriermembrane aus Metall besteht. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, die Zentriermembrane aus zumindest zwei voneinander isolierten Segmenten zu bilden und diese zur Stromzufuhr für die Schwingspule zu nutzen. Dabei weisen die Segmente der Zentriermembrane nach wie vor eine kreisförmige Peripherie auf und bleiben im inneren des allerdings nur kursorisch angedeuteten Gehäuses.
Es ist Ziel der Erfindung, die oben genannten Probleme entscheidend zu verringern bzw. gänzlich zu beseitigen und einen miniaturisierten elektroakustischen Wandler zu schaffen, der einfach, zuverlässig und genau hergestellt und zusammengebaut werden kann.
Erfindungsgemäss ist dazu vorgesehen, dass die Wandlerfolie an zumindest einer Stelle ihres Umfanges eine radial nach aussen abstehende Fahne ausgebildet hat und dass zumindest einer der Spulenzuleitungsdrähte zumindest in einem Bereich dieser Fahne fixiert ist.
Durch diese Massnahme wird es möglich, beim Verbinden der Spule mit der Membran die beiden Zuleitungsdrähte entweder jeweils für sich oder beide gemeinsam an einer derartigen Fahne zu fixieren, wo sie in der Folge in einer vorbestimmten Lage verbleiben und dort sowohl händisch als auch von Automaten leicht und ohne Gefahr eines Irrtums für die Weiterverarbeitung gehandhabt werden können.
Aufgrund der extremen Miniaturisierung und der Verwendung der eingangs erwähnten dünnen Folien als Membranmaterial bringt die unrunde Ausbildung der Membran ausserhalb des Halterin-
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ges für die akustischen Eigenschaften des elektroakustischen Wandlers keinen Nachteil mit sich, wobei im Inneren des Wandlers, d. h. im Bereich zwischen der Spule und dem äusseren Klemmbereich die beiden Spulenzuleitungsdrähte, wie bisher, frei (fliegend) verlaufen können und sie nur in einem Bereich ausserhalb des Halteringes auf der Fahne bzw. den Fahnen fixiert, bevorzugt festgeklebt, sind und so an genau definierter Stelle für die weitere Montage zur Verfügung stehen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Haltering der Membran schon vor oder bei deren Tiefziehen mit ihr zu verbinden und dabei an der Stelle der Membran, an der die Fahne ausgebildet wird und an der daher einer oder beide Zuleitungsdrähte verlaufen, im Aussenbereich des Halteringes eine spezielle Ausgestaltung vorzusehen, um die Beschädigung des Zuleitungsdrahtes zuverlässig zu verhindern. Bevorzugt kann analog dazu auch der Gehäusebereich, der gemeinsam mit dem Haltering das Fixieren der Membran bewirkt, in dem Umfangsabschnitt, in dem die Fahne schlussendlich angeordnet ist, mit einer entsprechenden Kontur versehen sein.
Es ist auch möglich, den Haltering nach dem Tiefziehen der Membran mit ihr zu verbinden, bevorzugt noch auf der gleichen oder einer unmittelbar benachbarten Bearbeitungsstation, bei der die Lage der Membrane noch definiert ist. Der Haltering bietet, wenn er einmal mit der Membran verbunden ist, den Vorteil, während der weiteren Montage und Bearbeitung als Angriffspunkt für die Handhabungsautomaten dienen zu können, der robust und leichter zu erfassen ist als die Membran und die mit ihr verbundene Spule allein.
Die Erfindung wird in der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 1 eine Art axiale Explosionsskizze eines erfindungsgemässen Wandlers in schematischer Ansicht, die Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Wandlers, die Fig. 3 eine Draufsicht, die Fig. 4 und 5 Schnitte entlang der Linien IV-IV und V-V der Fig. 3 und die Fig. 6 einen erfindungsgemässen Wandler etwa in wahrer Grösse.
Wie insbesondere aus der Fig. 6 hervorgeht, ist die Handhabung der Einzelteile eines nur so geringe Grösse aufweisenden elektroakustischen Wandlers nicht einfach. Dazu muss vermerkt werden, dass der dargestellte Wandler noch eine Grösse hat, die durchaus noch am unteren Rand der kleineren derzeit üblichen Wandler liegt, und dass er in Anbetracht der eingangs erläuterten Miniaturisierungstendenzen als eher grosser Vertreter seiner Art angesehen werden kann. Es sei hier angemerkt, dass die Erfindung selbstverständlich auch bei grösseren elektroakustischen Wandlern vorteilhaft angewandt werden kann, doch treten die Vorteile in all ihrer Bedeutung erst bei kleinen Abmessungen der Wandler zutage.
Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemässen Wandler, der entlang seiner Symmetrieachse explosionsartig auseinandergezogen ist, um seinen Aufbau besser erkennen zu lassen. Der Wandler besteht, von oben nach unten vorgehend, aus einem Haltering 1, einer Membrane 2, die eine Fahne 3 aufweist und eine Spule 4 trägt. Diese Teile können von oben in ein passendes ringförmiges Gehäuse 5 eingebracht werden, wobei die Fahne 3 am Umfang des Gehäuses 5 so angeordnet wird, dass sie in den Bereich einer Ausnehmung 11 zu liegen kommt.
Von unten in das Gehäuse eingebracht wird ein Magnetsystem, bestehend aus einem Oberjoch 6, einem Magneten 7 und einem Unterjoch 8 und schliesslich eine Abdeckplatte 9, bevorzugt aus elektrisch isolierendem Material, die entweder nach dem Einbau des Magnetsystems auf den dann praktisch fertigen Wandler geklebt wird oder die schon zuvor auf der Unterseite des Magnetsystems angeordnet wurde.
Wie oben erwähnt, kann die Membran 2 schon vor dem Einbauen mit dem Haltering 1 verbunden sein, wodurch ihre Handhabung erleichtert wird, jedenfalls trägt die Membran 2 bereits die Spule 4 und, im Aussenbereich der Fahne 3, die Endbereiche der Zuleitungsdrähte für die Spule 4.
Diese Drähte bestehen einfach aus dem Spulendraht, der bei der Herstellung der Spule nicht direkt an dieser, sondern in einem vorbestimmten Anstand von ihr durchtrennt wurde, so dass die Zuleitungsdrähte aus dem Spulendraht bestehen und einstückig mit dem Spulendraht ausgebildet sind.
Die Fig. 2 zeigt einen zusammengebauten elektroakustischen Wandler in perspektivischer Ansicht von der Unterseite, so dass die Führung der Zuleitungsdrähte 14 erkennbar wird. Diese Drähte 14 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels vier Klebepunkten 15 an der Fahne 3 fixiert, doch ist es selbstverständlich möglich und in Anbetracht der geringen Abmessungen der Fahne
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auch bevorzugt, die Unterseite der Fahne 3 zumindest über einen grossen Teil ihrer Flache mit einem Klebstoff zu versehen und ganze Abschnitte der Zuleitungsdrähte 14 mit der Fahne so zu verkleben.
Aus Fig. 3 geht im wesentlichen die Lage der Schnitte IV-IV und V-V hervor. Darüberhinaus erkennt man die Zweiteilung der Membrane 2 in einen inneren, kalottenförmigen Bereich 12 und einen äusseren, toroidförmigen Bereich 13. Im Übergangsbereich zwischen diesen beiden Bereichen ist, wie aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, die Spule 4 befestigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spule "Stirn zu Stirn" mit einer ihrer kreisringförmigen Stirnflächen an einer ebenfalls kreisringförmigen Absatzfläche der Membran 2 verklebt.
Es ist selbstverständlich möglich, statt dieser Befestigungsart die Spule mit ihrer inneren oder äusseren Mantelfläche oder Teilen davon, auf eine zumindest im wesentlichen ebenfalls zylindrisch ausgebildete Mantelfläche der Membran oder auf einem sogenannten Spulenhalter aufzubringen und so entweder direkt oder über den Spulenhalter mit der Membran zu verbinden. Dies alles ist im Stand der Technik in vielfachen Ausführungsformen bekannt und gehört nicht direkt zur Erfindung, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
Die Zuleitungsdrähte 14 gehen, wie aus dem Stand der Technik bekannt, möglichst in einem solchen Umfangsbereich von der Spule 4 ab, der zur Fahne 3 um etwa 90 verdreht ist, um auf diese Weise die Bewegungen der Spule und damit der Membrane nicht zu behindern. Die beiden Drähte gehen dabei bevorzugt einander gegenüberliegend von der Spule ab, um das Auftreten von Kippmomenten zuverlässig zu vermeiden. Aus diesem Grund gehen sie bevorzugt von der membranseitigen Stirnfläche der Spule ab und nicht von der freien Stirnfläche. Aus diesem Grund sind beim Vorsehen von zwei Fahnen diese bevorzugt entweder direkt benachbart, etwa nach Art einer geschlitzten Einzelfahne, oder einander diametral gegenüberliegend angeordnet.
Wie bereits weiter oben ausgeführt und in Fig. 4 angedeutet, verlaufen die Zuleitungsdrähte 14 im Inneren des Wandlers frei, um die Schwingungen und das Schwingungsverhalten der Membrane 2 nicht zu beeinträchtigen und gelangen erst im Bereich des Halteringes 1 oder ausserhalb desselben auf die Fahne 3 und werden dort fixiert.
Die Stärke der Membran 3 im Vergleich zu den ohnehin kleinen Abmessungen des elektroakustischen Wandlers geht am besten aus Fig. 4 hervor, wozu zu sagen ist, dass auch in dieser Darstellung die Stärke der Membran noch unverhältnismässig gross dargestellt ist.
Aus Fig. 2 und Fig. 4 geht die Ausbildung der Ausnehmung 11hervor, die dazu dient, die Fahne 3 samt den daran befestigten Zuleitungsdrähten 14 in den Bereich der Abdeckplatte 9 (oder des Mantels des Gehäuses 5) zu bringen und dort mit der Abdeckplatte oder einer darauf vorgesehenen Kontaktvorrichtung zu verkleben und so die Zuleitungsdrähte 14 endgültig zu fixieren und zu kontaktieren. Es ist selbverständlich weder notwendig, dass die Ausnehmung die dargestellte Form aufweist, noch dass sie überhaupt vorgesehen wird.
Um eine Kontaktierung zu erleichtern, ist es möglich, entweder auf der Abdeckplatte 9 bereits montierte entsprechende Kontaktmittel (im folgenden ganz allgemein Stecker genannt, auch wenn es sich kaum um Steckverbindungen handelt) und durch das Umschlagen der Fahne 3 den bereits aufgebrachten Stecker zu kontaktieren, es ist aber auch möglich, in der Fahne 3 im Bereich der Zuleitungsdrähte 14 Ausnehmungen, sogenannte Fenster, vorzusehen, über die die Zuleitungsdrähte 14 frei fliegend verlaufen und so auch nach umgeschlagener und verklebter Fahne 3 eine Kontaktierung von aussen leicht und zuverlässig ermöglichen. Ein solcher Stecker kann natürlich auch auf der Mantelfläche des Gehäuses vorgesehen sein, die Ausnehmung 11weist dann eine entsprechende Form auf.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel könnten die oben erwähnten Fenster beispielsweise zwischen den einzelnen Klebepunkten 5 angeordnet sein, bei flächiger Verklebung kann die Lage der Fenster oder des Fensters in weiten Grenzen frei gewählt werden. Zufolge der Schwierigkeiten bei der Handhabung der dünnen und mechanisch fragilen Membrane 2 wird aber die Ausbildung von Fenstern nur in Sonderfällen bevorzugt, üblicherweise wird am Gehäuse 9 bzw. der Abdeckplatte 9 in passender Position ein Stecker vorgesehen, der durch das Umschlagen der Fahne 3 mit den Zuleitungsdrähten 14 kontaktiert wird.
Es ist durchaus möglich, in der Folge auch durch das Fahnenmaterial hindurch eine elektrische Verbindung bzw. Lötstelle zu schaffen, der Bereich kann in der Folge wieder isoliert werden. Es ist auch möglich, die Zuleitungsdrähte 14 über die Fahne 3 vorstehen zu lassen und die Verbindung in
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diesem Bereich ohne Beeinträchtigung der Fahne 3 vorzunehmen.
Selbverständlich kann auch auf der Fahne 3 selbst ein Stecker angebracht, bevorzugt angeklebt werden, die Fahne kann dann länger ausgebildet sein und die Zuleitungsdrähte ähnlich einem Flachkabel über eine relativ längere Strecke zu einer externen Kontaktstelle führen.
Es gibt Wandler bzw. Wandlergehäuse, die seitlich einen balkonartigen Vorsprung aufweisen, von dem aus federnde Kontakte nach unten oder aussen ragen, die beim Einsetzen in das vorbestimmte Gerät für die Kontaktierung des Wandlers sorgen. Auch diese Wandler können erfindungsgemäss ausgestattet werden, dazu muss nur die Fahne in Form und Länge so ausgebildet sein, dass sie in einen entsprechenden Kontaktbereich dieses balkonartigen Vorsprunges bringbar ist und dass sodann die Zuleitungsdrähte 14 mit den wandlerseitigen Enden der federnden Kontakte verbindbar sind. Es liegt in diesem Fall der balkonartige Vorsprung dort, wo in anderen Fällen gegebenenfalls die Ausnehmung 11vorgesehen ist.
Die elektrische Verbindung der Zuleitungsdrähte 14 mit den weiterführenden Leitern kann in allen Ausführungsformen der Erfindung auf jede bekannte Weise, durch Löten, Reibschweissen, Ultraschallschweissen etc. erfolgen.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Zuleitungsdrähte 14 auf einer Fahne 3 angeordnet, dies ist aber nicht notwendig. So kann, beispielsweise um die Zuleitungsdrähte 14 in grösserem Abstand voneinander vorliegen zu haben, für jeden dieser Drähte eine eigene Fahne vorgesehen sein, die entweder in Umfangsrichtung zueinander (bevorzugt um 180 ) versetzt aus dem Haltebereich der Membran 2 ragen oder es können die beiden Fahnen knapp nebeneinander, aber durch einen Schlitz getrennt ausgebildet sein, so dass jede der beiden so gebildeten Fahnen unabhängig von der anderen, gehandhabt und schliesslich fixiert werden kann.
Schliesslich ist es auch möglich, um den bzw. die Zuleitungsdrähte 14 (im folgenden wird wieder auf das dargestellte Ausführungsbeispiel Bezug genommen, die anderen Ausführungsformen sind völlig analog zu behandeln) im Fahnenbereich besser zu schützen, eine Abdeckfolie mit der Fahne nach dem Aufkleben der Zuleitungsdrähte 14 zu verbinden, wobei diese Abdeckfolie bevorzugt ebenfalls aus Membranmaterial besteht und beispielsweise durch Umschlagen von Fahnenbereichen über die Zuleitungsdrähte geschaffen wird, wobei die Einstückigkeit dieser Ausbildung das Manipulieren erleichtert.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Elektroakustischer Wandler nach dem elektrodynamischen Prinzip mit einer Wandler- membrane (2), die aus einer Wandlerfolie besteht und mit einer Spule (4) mit Zuleitungs- drähten (14) in einem Gehäuse (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlerfolie an zumindest einer Stelle ihres Umfanges eine radial nach aussen abstehende Fahne (3) aus- gebildet hat und dass zumindest einer der Spulenzuleitungsdrähte (14) zumindest in einem
Bereich dieser Fahne (3) fixiert, bevorzugt angeklebt, ist.