Elektrodynamische Einrichtung zur Umformung elektrischer in akustische Energie und umgekehrt und Verfahren zu deren Herstellung. Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrodynamische Einrichtung zur Umfor- inuns; elektrischer in akustische Energie und umgekehrt, und ein Verfahren zur Her stellung der Einrichtung, und bezweckt die Erhöhung der Wirksamkeit solcher Einrich tungen bei hohem und im weentlicheii gleichmässigem Wirkungsgrad über einen weiten Frequenzbereich.
Die Einrichtung gemäss vorliegender Erfindung; besitzt einen magnetischen Kreis mit einem Luftspalt, eine Membran und eine mit der Membran verbundene Spule, welche aus einem isoliert, hochkant gewickelten Bandleiter hergestellt ist. Die Hembran kann dabei einen biegsamen Randteil, der aus kleinen, versteiften Flächen geformt ist, und einen mittleren versteiften Teil, mit dessen Rand @lie hochkant gewickelte Spule verbunden ist, aufweisen.
Die wirksame Masse der Membran kann gleich der Masse der Spule sein und das leitende Material der Spule kann so gewählt werden, dass das Produkt seiner Masse mal seinem spezifischen elektrischen Widerstand einen niedrigen Wert hat.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigelegten Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Lautsprecher gemäss der Erfindung; Fig. ) zeigt in grösserem Massstabe einen Teil der Membran und die damit verbundene Spule; Fig. 3 ist. ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1.
Nach der Zeichnung bildet ein hohler, ringförmiger Kern 10 mit der Wicklung 11 lind den ringförmigen Polstücken 12 und 1 zusammen ein magnetisches Feld, in wel chem die Spule 14 liegt. Der Teil 15 des Kernes 10 ist lösbar, damit die Wicklung 11 leicht auf den Kern aufgesetzt werden kann. Die Teile 15 und 10 sind mittelst Schrau ben 16 miteinander verbunden. Die Mem bran, mit welcher die Spule 14 verbunden ist, besteht aus einem starren, schalenförmi gen Teil 17, einem biegsamen geriffelten Teil 18 und einem flachen Teil 19, der zwi- sehen einer Kapsel 20 und dem Teil 15 des Kernes befestigt ist. Zwischen dem Teil 15 und der Membran, beziehungsweise zwischen der Kapsel 20 und der Membran sind Ringe 21 angeordnet.
Die Membran wird mittelst Schrauben festgehalten, die durch den Flansch der Kapsel 20, die Ringe 21 und den flachen Teil 19 der Membran geführt sind und mit Schraubenlöchern in dem Teil 15 in Eingriff gebracht werden können.
Der Metallteil 23 hat die Form eines Kugelsektors und ist mittelst der Lappen 24 und der Schrauben 25 an der Kapsel 20 be festigt. Der Halbmesser des Teils 23 ist etwas kleiner als der Halbmesser der be nachbarten Fläche des starren, schalen förmigen Teils 17 der Membran, so dass der zwischen den beiden Flächen eingeschlossene Raum sieh allmählich von der Mitte der Membran gegen deren Randteil in Richtung gegen die gemeinschaftliche Schalleitung zu erweitert. Die Schalleitung wird, wie aus der Zeichnung ersichtlich, von der Kapsel 20 und dem Teil 23 gebildet.
Die Quer- schnittsflächen der Schalleitungen oder Schallwege sind derart, dass die aus den konvergierenden Passagen herausgedrückten Luftmengen mit derselben Geschwindigkeit in die gemeinschaftliche Schalleitung hinein gelangen. Der übrige Teil des Schallweges ist vorzugsweise derart geformt,, dass seine Querschnittsfläche von der Membran gegen die Mündung des Trichters 26 zu allmäh lich zunimmt.
Der Hohlraum in der Mitte des Kernes 10 ist an jedem Ende durch ein Material ab geschlossen, welches einen akustischen Rei henwiderstand besitzt. Der Hohlraum wird von den Platten 27 und 28 abgeschlossen, die aus feinmaschigem Drahtgewebe be stehen. Zwischen den Teilen 27 und 28 ist ein schallabsorbierendes Material 29, bei spielweise Wolle, angeordnet. Durch diese Einrichtung wird die akustische Resonanz in diesem Teil des Apparates, praktisch ge nommen, vernichtet.
Da der erhöhte Wirkungsgrad zum gro ssem Teil von dem besonderen Aufbau der Spule und der Membran abhängig ist, so ist die Anordnung der Spule und die Weise, in welcher diese mit der Membran verbun den wird, von wesentlicher Bedeutung. Da die relativen Grössen der verschiedenen Fak toren, die bei der Konstruktion des Schwin gungselementes zu berücksichtigen sind, meistens von grösserer Bedeutung sind als die spezifischen Werte der einzelnen Grössen. sollen in der folgenden Beschreibung die Abmessungen und ein Verfahren beispiels weise angegeben werden, mittelst welchen gute Ergebnisse erzielt worden sind.
Um die Spule 14 herzustellen, wird ein gesäubertes Aluminiumband, mit einer Stärke von etwa 0,005 cm und einer Breite von etwa 0,036 cm, mit einer dünnen Lö sung von Bakelit 'n Aceton belegt. Das belegte Band wird darauf für kurze Zeit auf etwa<B>350'</B> C erhitzt, um den Belag zu härten.
Der mit dem Belag versehene Leiter wird darauf durch eine zweite Ba kelitlösung geführt, die vorzugsweise diinn- flüssiger ist als die erste Lösung, worauf der Leiter wieder auf eine Temperatur von 2.50' C erhitzt wird, damit etwas von dem Lösungsmittel verdampfen kann. Der Belag ist dann. verhältnismässig trocken, aber un- gehärtet. Das Band wird jetzt hochkantig auf einen Dorn gewickelt, so dass eine Spule von etwa 5 cm Durchmesser entsteht, die bis auf eine Temperatur von etwa 250 C erhitzt wird und darauf allmählich auf Zimmertem peratur gebracht wird.
Die Spule ist jetzt starr und frei von innern Beanspruchungen. Dieselbe wird vom Dorn entfernt und bis auf 50 Windungen verkleinert. wodurch die Spule eire Höhe von etwa 0,2,6 <B>7</B> cm erhält. Die Innenfläche der Spule wird mit einem Be- festigungs- oder Klebmaterial, wie Bakelit oder Schellack, belegt, worauf die eine Kante eines Stoffstreifens 30 aus geölter Seide oder dergleichen mit der Spule ver bunden wird.
Die Spule wird wieder auf einen Dorn gebracht, dessen Durchmesser um die Stärke der Seide kleiner als der zu erst benutzte Dorn ist, worauf die Spule auf 150 C erhitzt wird, um das Befesti- gungsmäterial vollständig zu trocknen. Dar auf wird die entgegengesetzte Kante des Sei denstreifen mit der Membran verbunden, in der Nähe des Randes des versteiften Teils 17, und die Enden 35 und 36 des Band leiters werden isoliert und längs der Rif felungen des biegsamen Teils 18 der Mem bran mittelst Schellack befestigt. Die ge samte Einrichtung wird darauf nochmals auf <B>150'</B> C erhitzt, worauf sie fertig ist und in einen Empfänger eingesetzt werden kann.
Der Stoffstreifen 30 bildet im fertigen Zu stand einen röhrenförmigen, steifen Teil und die Stärke des Isolationsmaterials kann pro Spulenwindung weniger als 0,0005 cm betragen.
Die Spule liegt in der Mitte zwischen den ringförmigen Polstücken 12 und 13, welche durch einen Zwischenraum von etwa 0,090 cm getrennt sind, und die Enden des Bandleiters sind mit den Schrauben 31 und 32 verbunden, welche elektrisch mit den Klemmen 33 bezw. 34 in Verbindung stehen. Da die Breite der Spule und des Stoffes etwa 0,043 cm beträgt, verbleibt zwischen jedem Polstück und der Spule ein Spiel raum von nur etwa. 0.024 cm. Durch die Verwendung des flachen Leiters und der sehr dünnen Schichten von Isolations- und Versteifungsmaterial hat man in dieser Weise eine kompakte steife Spule erhalten, die die gewünschte Anzahl Windungen auf weist.
Die mechanischen und elektrischen Ver luste in der Spule werden auf ein Min destmass herabgesetzt, indem ein Material verwendet wird, bei welchem das Produkt von spezifischem elektrischem Widerstand und Masse einen niedrigen Wert hat. Gute Ergebnisse wurden durch die Verwendung von Aluminium erzielt, für welches Mate rial das Produkt von spezifischem Wider stand in Mikrohm pro cm' und Masse in gr pro cm' annähernd 8,0 beträgt. Weil Ver unreinigungen im Material vorhanden sein können, kann dieser Wert auch etwas höher liegen, sol'1 aber vorzugsweise 9,0 nicht übersteigen.
Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, ist es ferner angezeigt, eine Membran zu benutzen, deren schwingender Teil so gross ist, dass eine verhältnismässig grosse Volumenverschiebung stattfindet, wenn die Membran schwingt. Um eine Membran zu erhalten, deren versteifter Teil genügend starr ist, ist es ebenfalls notwen dig,, Material von einer gewissen Mindest stärke zu verwenden. Man hat gute Ergeb nisse mit einer Aluminiummembran erzielt., Idie eine Stärke von 0;005 cm hatte und bei der der starre Teil einen Durchmesser von etwa 5,0 cm besass.
Die kleinen und im wesentlichen gleich wirksamen Massen der Spule und der Membran ergeben einen maxi malen mechanischen Wirkungsgrad, wäh rend der kleine Zwischenraum zwischen den Polstücken des Magnetes und die kompakte Spule, welche diesen Zwischenraum fast vollständig ausfüllt, einen maximalen elek trischen Wirkungsgrad sichern. Es ist auch von Wichtigkeit, dass die Schwerpunkte der Spule bezw. der Membran dicht nebenein ander liegen. Hierdurch wird verhindert, dass die Spule unabhängig von der Membran schwingt.
D'er biegsame Teil 18 der Membran be steht vorzugsweise aus geraden Riffelungen, die sich senkrecht zu Halbmessern erstrecken, welche zu den innern Enden der Riffe lungen gezogen werden, wie dies beispiels weise in der britischen Patentschrift Nr. 263,411 vom 17. März 1927 beschrieben ist. Die Grösse der Reaktanz dieses Mem- branteils ist vorzugsweise gleich der Grösse der Massenreaktion der von der Membran in Schwingung gesetzten Luftmenge.
Wenn ein Trichter benutzt wird, der keine innern Verluste hat, kann man mit der beschriebenen Einrichtung einen Wir kungsgrad erzielen, der von der Stelle. wo die elektrische Kraft aufgedrückt wird, bis zu dem akustischen Abgabepunkt etwa 30 % beträgt. Dies ist ein bedeutend höherer Wirkungsgrad, als er bis jetzt erreicht wer den konnte. Wenn ein Trichter von aus reichender Länge und mit einer ausreichend grossen Mündung benutzt wird, ist der Wir- kungsgrad der Vorrichtung über einen Fre quenzbereich von 80 bis über 5000 Perioden im wesentlichen gleichmässig.