DK169395B1 - Elektroakustisk transducer og anvendelse af denne i en højtaler - Google Patents

Description

i DK 169395 B1

Opfindelsen vedrører en elektroakustisk transducer, fx til brug i en højtaler eller en audiofrekvens-lydgengivelses-indretning, og en anvendelse af transduceren i en højtalerindretning .

5 I et induktivt koblet system af den type, som er vist i britisk patentskrift nr. 545712 og britisk patentskrift nr. 2118398, omfatter en elektroakustisk transducer med en svingspole en spole, der driver en strålingsflade. Spolen, der er frit oscillerende, er placeret i et magnetgab. I spolen og i 10 samme magnetgab er der placeret en kortsluttet vikling til at drive en strålingskuppel. Den kortsluttede vikling er mekanisk uafhængig af spolen og induktivt koblet til spolen.

Udtrykket "mekanisk uafhængig" betyder, at der ikke er nogen bevægelsesmængde- eller impulskobling mellem spolen og den 15 kortsluttede vikling med undtagelse af en residualoverførsel af bevægelsesmængde eller impuls mellem spolen og den kortsluttede vikling fx overført via luft eller et andet fluid, der er placeret i gabet mellem spolen og den kortsluttede vikling.

20 Den kortsluttede vikling og strålingskuplen kan være en integreret komponent med form af en tynd cylindrisk hætte fremstillet af et vilkårligt elektrisk ledende materiale, sædvanligvis metal. Den tynde cylindriske hætte, som hermed bliver omtalt som en kuppel med kortsluttet vikling, er 25 ophængt på et magnetaggregatpolstykke ved hjælp af ophængningsorganer .

Når der tilføres et elektrisk signal til spolen via dennes indgangsklemmer, vil den kortsluttede vikling modtage elektriske magnetiseringssignaler alene fra spolen ved elektrisk 3 0 transformervirkning. Transformervirkningen frembringer et højpasfilter koblet til den kortsluttede vikling.

I den i britisk patentskrift nr. 545712 beskrevne transducer er kuplen med kortsluttet vikling udformet med en ophængning DK 169395 B1 2 ved sit skørt. Specielt i fig. 2 i denne britiske patentansøgning er kuplens skørt vist ophængt på og i afstand fra polstykket ved hjælp af et rør af gummi eller tilsvarende eftergivende materiale. Når kuplen med kortsluttet vikling 5 således drives, tillader ophængets forskydningseftergivenhed, at kuplen bevæger sig. Til frembringelse af et tilstrækkeligt eftergivende ophæng skal det eftergivende rør være forholdsvis tykt, hvilket igen kræver et forholdsvis stort luftgab.

Når luftgabet forøges, reduceres transducerens generelle 10 effektivitet til et punkt, hvor transduceren ikke længere er en funktionsdygtig konstruktion.

Tilvejebringelsen af ophænget ved kuplens skørt forspænder endvidere uundgåeligt kuplen som følge af ophængets eftergivenhed. Kuplens effektive masse forøges endvidere betyde-15 ligt fra den faktiske masse, der kan være af størrelsesordenen 0,1 g for kupler med en diameter på 2,54 cm (1 tomme), eftersom en betydelig del af ophænget i virkeligheden bevæges med kuplen. Slutteligt er sammensætningen af transduceren og specielt monteringen af kuplen forholdsvis kompleks og be-20 kostelig, idet der kræves brug af skabeloner til at sikre, at kuplen med den kortsluttede vikling er nøjagtig positioneret og indsat i luftgabet over polstykket og ophængningen.

Til maksimering af den afgivne akustiske effekt fra kuplen med kortsluttet vikling og til forbedring af produktions-25 styring og samleteknik i forbindelse med et induktivt koblet system skal frigangsmellemrummet mellem den kortsluttede vikling og magnetaggregatpolstykket minimeres. En eventuel kontakt mellem kuplen med kortsluttet vikling og magnetaggregatpolstykket vil imidlertid frembringe en elektrisk kort-30 slutning, der har en negativ virkning på den fra kuplen med kortsluttet vikling afgivne akustiske effekt.

Fra US patentskrift nr. 4.547.632 kendes en transducer, i hvilken en svingspole med flere vindinger er viklet på et spolehus, der specielt er udformet så at der ikke dannes en v r —_ ____ DK 169395 B1 3 kortsluttet vikling. I denne transducer er der envidere tilvejebragt et isolerende lag på det ringformede polstykke.

I overensstemmelse med opfindelsen tilvejebringes der en elektroakustisk transducer af den i indledningen til krav 1 5 angivne art, og som er særegen ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Foretrukne udførelsesformer for opfindelsen er angivet i de uselvstændige krav 2-6.

Opfindelsen angår ifølge krav 7 også en anvendelse af transit) duceren.

Ved tilvejebringelse af et elektrisk isolerende lag bliver det muligt at reducere frigangsmellemrummet mellem den kortsluttede vikling og magnetaggregatpolstykket betydeligt, hvorved den fra kuplen med kortsluttet vikling afgivne akus-15 tiske effekt maksimeres, og der opnås en forbedring af produktionsstyring og en lettere samling af transduceren. Samtidigt elimineres en eventuel mulighed for kortslutning mellem polstykket og kuplen med kortsluttet vikling.

Det elektrisk isolerende lag kan være påført ved coating, 20 metalpåføring eller en vilkårlig anden egnet proces. Et eksempel på en egnet metalpåføringsproces er anodisering, og et eksempel på en egnet coatingproces er dampfaseudfældning.

Det er kendetegnende for den foreliggende opfindelse, at et isolerende lag er tilvejebragt på inderfladen af det kuppel-25 formede strålingselement. Dette er fundamentalt forskelligt fra det arrangement, der er beskrevet i US patentskrift nr. 4.547.632, hvor der kun er tilvejebragt isolation på det ringformede polstykke.

Med tilvejebringelsen af isolation forsøger man i den kendte 30 teknik som beskrevet i US patentskrift nr. 4.547.632 at løse et helt andet problem. Svingspolevindingerne er her isoleret, DK 169395 B1 4 men denne isolation kan beskadiges ved kontakt med det udvendige, ringformede polstykke. Hvis der ikke er tilvejebragt yderligere isolation, kan den ubeskyttede leder i svingspolen blive kortsluttet af polstykket, og kortslutning af én eller 5 flere vindinger i svingspolen giver anledning til, at impedansen falder, og at strømmen stiger.

Tilstedeværelsen af det isolerende lag ifølge opfindelsen på indersiden af det kuppelformede strålingselement giver endvidere beskyttelse mod elektrokemisk korrosion, som har vist 10 sig at være et problem for induktivt koblede transducere, hvor det kuppelformede strålingselement normalt er lavet at et letmetal såsom aluminium, og det centrale polstykke normalt er lavet af et ferromagnetisk materiale, normalt jern eller stål. Hvis polstykket og strålingselementet sidder 15 meget tæt på hinanden, vil de kunne reagere elektrokemisk med hinanden og korrodere, hvis ikke der er tilvejebragt et isolerende lag mellem strålingselementet og polstykket. Tilvejebringelsen af det isolerende lag betyder således, at åbningen mellem skørtet og det centrale polstykke kan redu-20 ceres til et minimum, hvilket indebærer fordele for transducerens ydeevne og tillader fremstilling og samling, uden at der er brug for en nøjagtig positionering eller anvendelse af skabeloner, når det kuppelformede strålingselement indsættes i magnetgabet.

25 Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et tværsnit gennem en kendt induktivt koblet elektroakustisk transducer af den type, som findes beskrevet i britisk patentskrift nr. 2118398, 30 fig. 2 et tværsnit gennem en induktivt koblet elektroakustisk transducer udført i overensstemmelse med en foretrukken udførelsesform for opfindelsen og fig. 3 en detalje ved den i fig. 2 viste transducer i større målestok.

DK 169395 B1 5 I fig. 1 er vist en transducer i form af en højtalerenhed til brug i et lydreproduktions-højtalersystem. Transduceren omfatter en permamagnet 1 med et ringformet polstykke 2 og et centralt polstykke 4, mellem hvilke der er afgrænset et 5 magnetgab. Gabet kan være et luftgab eller kan indeholde et ferrofluorid. I magnetgabet er der placeret en spole 5, der er viklet på et spolekernerør 6, som er placeret korrekt ved hjælp af en ophængning 7, der er fastgjort til et chassis 8. Den forreste ende af spolekernerøret 6 er forbundet til 10 centrum af en akustisk strålingskegle 9, hvis ydre kant er forbundet til chassiset 8 ved hjælp af en membranophængning 10.

På polstykket 4 er der ophængt en metalkuppel 11 ved hjælp af et ophæng 12, hvilken metalkuppel har et skørt 13, der stræk-15 ker sig ind i magnetgabet inde i spolen 5 og røret 6. Kuplens masse er typisk af størrelsesordenen 0,1 g for en kuppel med en diameter på 2,54 cm (1 tomme).

Keglen 9, der drives af spolen 5, frembringer et akustisk signal med relativt lave frekvenser, medens kuplen 11 frem-20 bringer et akustisk signal med relativt høje frekvenser.

Kuplen 11's skørt 13 virker som en kortsluttet sekundær vikling i en transformer, hvis primærvikling udgøres af spolen 5. Et signal, som skal gengives, tilføres spolen 5 og driver således både keglen 9 og kuplen 11. Transformervirk-25 ningen giver en højpasfiltreringsvirkning og ved passende udformning af transducerens forskellige dele frembringes der en koncentrisk tovejshøjtalerenhed uden behov for et ydre delefilter til opdeling af frekvensområdet.

Mellemrummet mellem skørtet 13 og polstykket 4 er angivet med 30 henvisningsbetegnelsen 14. Dette mellemrum skal være tilstrækkeligt stort til at eliminere en eventuel mulig elektrisk kortslutning, der på negativ måde ville påvirke kuplen 11's afgivne akustiske signal.

DK 169395 B1 6 I fig. 2 er der vist en elektroakustisk transducer af en type svarende til den i fig. 1 viste men i form af en foretrukken udførelsesform for opfindelsen. Til samme dele er benyttet de samme henvisningsbetegnelser, og disse dele vil ikke blive 5 omtalt på ny.

Polstykket 4 har et lag 16 af ikke-eftergivende elektrisk materiale. Hele inderfladen af kuplen 11 (inklusive skørtet 13) er også udformet med et ikke-eftergivende lag 18 af elektrisk isolerende materiale. Lagene 16 og 18 kan være 10 frembragt ved vilkårlig passende teknik, såsom coating eller metalpåføring, så at der frembringes meget tynde men modstandsdygtige elektrisk isolerende lag. I tilfælde af coating har lagene 16 og 18 fortrinsvis en tykkelse af størrelsesordenen nogle få μτη.

15 Selv om der er vist elektrisk isolerende lag 16 og 18 på både polstykket 4 og kuplen 11's inderflade, er det muligt at tilvejebringe blot ét sådant lag.

Denne udformning tillader, at frigangsmellemrummet 14 mellem skørtet 13 og polstykket 4 kan minimeres, medens risikoen 20 for, at der opstår en elektrisk kortslutning mellem kuplen 11 og polstykket, elimineres. Kuplen 11's afgivne akustiske signal kan således forøges, og der opnås fordele i henseende til forbedret produktionskontrol og en lettere samling. Det er fx ikke nødvendigt at benytte en skabelon til montering af 25 kuplen 11 i transduceren.

I fig. 3 er mere detaljeret vist det centrale polstykke 4 og kuplen 11. Ophænget 12 omfatter en ring af eftergivende materiale med kvadratisk eller rektangulært tværsnit. Ophænget 12 er hæftet fast til en endeflade af polstykket 4, 30 medens kuplen 11 er hæftet fast til ophænget 12 langs en cirkulær ydre kant af kuplen. Der er således i realiteten linjekontakt 20 mellem kuplen og ophænget. Det er følgelig fortrinsvis en meget lille del af ophænget, som bevæges med

Claims (7)

10 PATENTKRAV

1. Elektroakustisk transducer med et magnetisk kredsløb omfattende et centralt polstykke (4), der sammen med et ringformet polstykke (2) danner et magnetgab, en spole (5) til at modtage elektrisk effekt til drift af transduceren, 15 hvilken spole er placeret i det mindste delvis i magnetgabet, og et kuppelformet højfrekvent akustisk strålingselement (11), der er fremstillet af et elektrisk ledende materiale og omfatter en membran, der er monteret på en mod membranen vendende flade af polstykket (4) ved hjælp af et ophæng (12), 20 og et skørt (13), der danner en kortsluttet vikling, som strækker sig ind i magnetgabet mellem spolen (5) og polstykket (4), og som er holdt i en afstand fra spolen (5) og polstykket (4) ved hjælp af et fluidum, idet det kuppelformede akustiske strålingselement (11) er mekanisk uafhængigt af 25 spolen (5), medens den kortsluttede vikling er induktivt koblet til spolen (5), kendetegnet ved, at et ikke-eftergivende elektrisk isolerende lag (18) er placeret på og understøttet af det kuppelformede akustiske strålingselements (11) inderflade.

2. Transducer ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der yderligere er tilvejebragt et elektrisk isolerende lag (16) på polstykket (4). DK 169395 B1 8

3. Transducer ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at spolen (5) er mekanisk koblet til et andet akustisk strålingselement (9) .

4. Transducer ifølge krav 1 eller 2, 5 kendetegnet ved, at spolen (5) er fast.

5. Transducer ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det elektrisk isolerende lag eller hvert af de elektrisk isolerende lag (16, 18) er en 10 overfladecoating af elektrisk isolerende materiale.

6. Transducer ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at det elektrisk isolerende lag eller hvert af de elektrisk isolerende lag (16, 18) er tilvejebragt ved en metaloverfladebeklædning.

7. Anvendelse af en transducer ifølge et hvert af de fore gående krav i en højtalerindretning.