|
(11) | EP 0 492 142 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
|
|
| (54) |
Antriebssystem für langhubige Tieftonlautsprecher Driver system for an extended-travel bass loudspeaker Système de commande pour un haut-parleur basse fréquence à excursion large |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
Technisches Gebiet
Stand der Technik
[0002] Tieftonlautsprecher sind im Stand der Technik weit verbreitet, so daß auch das Antriebssystem keiner über die im Oberbegriff von Anspruch 1 hinausgehende Erläuterung bedarf.
[0003] Zur guten Wiedergabe tieferer Frequenzen gilt in der Lautsprechertechnik die allgemeine Forderung, den Membrandurchmesser möglichst groß zu wählen. Soll jedoch in Anwendungsfällen, in denen wegen des Platzangebotes am Einbauort kein entsprechend der vorstehend angeführten Forderung dimensionierter Lautsprecher einsetzbar ist, gleichwohl eine gute Tieftonwiedergabe mittels eines separaten Tieftonlautsprechers erfolgen, so gehört es zum bekannten Wissen, den Schalldruck mittels eines Tieftonlautsprechers abzustrahlen, der über einen verkleinerten, dem Platzangebot am Einbauort angepaßten Membrandurchmesser sowie ein langhubig ausgelegtes Magnetsystem verfügt. Unter einem langhubig ausgelegten Magnetsystem wird in dieser Anmeldung ein Magnetsystem verstanden, bei dem die Längsausdehnung der Schwingspule auf dem Schwingspulenträger mindestens der 1,5-fachen Dicke der oberen Polplatte entspricht.
[0004] Der zuvor beschriebenen und in der Verkleinerung des Membrandurchmessers sowie in der langhubigen Auslegung des Magnetsystemes liegenden Maßnahme sind Grenzen gesetzt. Diese rühren daher, daß - sollen Verzerrungen bei der Wiedergabe vermieden werden - mit steigender Langhubigkeit des Magnetsystems die Befestigungselemente (Sicke und Zentriermembran), die die Membran und den Schwingspulenträger mit dem Lautsprecherchassis verbinden, immer weicher ausgebildet werden müssen. Dies deshalb, weil nur entsprechend weich ausgelegte Befestigungselemente in der Lage sind, dem Hubweg langhubiger Magnetsysteme über die gesamte Wegstrecke eine lineare Federkraft entgegenzustellen. Wird jedoch gemäß der vorstehenden Forderung verfahren, hat dies den Nachteil, daß dann bei langhubigen Antriebssystemen die Befestigungselemente so weich ausgebildet werden müssen, daß sie bei Spitzenbelastungen des Lautsprechers nicht mehr in der Lage sind, mittels ihrer, dem Hub entgegenwirkenden Federkraft den maximal zulässigen Hubweg der schwingenden Teile (Membran und Schwingspulenträger) zu begrenzen. Die Folge ist dann, daß der Schwingspulenträger beziehungsweise die Schwingspule entweder auf dem Boden des Magnettopfs aufschlägt bzw. diese Teile sich bei einem Auswährtshubs soweit vom Polkern entfernen, daß sie bei der Rückwärtsbewegung aufgrund fehlender Zentrierung zum Polkern auf der oberen Polplatte aufsetzen. Zur Vermeidung dieser Nachteile bei langhubigen Magnetsystemen mit weich ausgelegten Befestigungselementen ist ein Lautsprecher des Herstellers SEAS bekannt, bei dem jeweils mehrere, am oberen und unteren Rand der Schwingspule liegende Windungen mittels einer Auftragslötung miteinander kurzgeschlossen sind. Diese Kurzschlußbereiche bewirken, daß, wenn sie in den Luftspalt zwischen oberer Polplatte und Polkern eintauchen, ein Strom induziert wird. Die Folge ist, daß die Spule abgebremst wird und selbst unter Spitzenbelastungen ihren maximal zulässigen Hubweg nicht überschreitet. Wenngleich mittels dieser bekannten Anordnung ein Aufschlagen der Spule auf dem Boden bzw. ein Aufsetzen der Spule auf der oberen Polplatte vermieden wird, ist dies eine sehr aufwendige Maßnahme zur Nachteilsbeseitigung. Dies deshalb, weil zum einen zur Vorbereitung der Auftragslötung die jeweiligen und schon auf dem Schwingspulenträger angeordneten Windungen außerordentlich vorsichtig angeschliffen werden müssen. Zum weiteren machen die beiden Auftragslötungen, welche jeweils den Kurzschluß zwischen den oberen bzw. unteren Windungen der Spule herstellen, eine Verbreiterung des Luftspaltes erforderlich.
[0005] Eine andere, ein Anstoßen des Schwingspulenträgers auf dem Boden des Magnettopfes verhindernde Maßnahme ist aus der Zeitschrift Funkschau 1986, Heft 17, Seite 29 bekannt. Dazu ist zwischen unterer Polplatte und Polkern ein weiterer Luftspalt, der sogenannte Bremsluftspalt angeordnet. Das in diesem Bremsluftspalt vorherrschende Magnetfeld ist dem Feld im Luftspalt zwischen oberer Polplatte und Polkern entgegengerichtet, so daß die Spule, sobald sie in den Bremsluftspalt eintaucht, abgebremst wird. Nachteilig ist bei dieser bekannten Anordnung, daß nur die einwärts zum Boden des Magnettopfes gerichtete Hubbewegung des Schwingspulenträgers abgebremst wird. Die Begrenzung des maximal zulässigen Hubweges für auswärts gerichtete Hubbewegungen kann bei dieser Anordnung nur unter Einsatz entsprechend hart ausgelegter Befestigungselemente sichergestellt werden.
[0006] Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem für langhubige Tieftonlautsprecher anzugeben, welches die Nachteile der bekannten Anordnungen vermeidet und sehr weich ausgelegte und somit einen großen Bereich linearer Federspannung aufweisende Befestigungselemente zuläßt, ohne daß bei Spitzenbelastungen die Gefahr besteht, daß der maximal zulässige Hubweg der schwingenden Teile überschritten wird.
Darstellung der Erfindung
[0007] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf dem Außenmantel des Schwingspulenträgers und axial beabstandet beidseitig zur Spule ein oberer Wickelbereich bzw. ein unterer Wickelbereich angeordnet ist, daß der obere Wickelbereich und der untere Wickelbereich sowie die Spule von der Verstärkerleistung beaufschlagt sind und daß die Stromflußrichtung in der Spule im Vergleich zu der Stromflußrichtung in dem oberen und dem unteren Wickelbereich gegensinnig ist.
[0008] Durch die Beaufschlagung der beiden Wickelbereiche mit der Verstärkerleistung wird erreicht, daß der Schwingspulenträger in seiner Bewegung abgebremst wird, sobald die Spulenanordnung in den Luftspalt zwischen oberer Polplatte und Polkern eintaucht. Das aktive, d.h. unter Einsatz der Verstärkerleistung erfolgende Abbremsen des Schwingspulenträgers bewirkt außerdem, daß gegenüber den bekannten Anordnungen die Bremswirkung verstärkt ist.
[0010] Ist gemäß Anspruch 2 die Wickelbreite der beiden Wickelbereiche gegenüber der Wickelbreite der Spule vermindert, bleibt der zusätzliche Aufwand für die aktiv angesteuerte Bremse des Schwingspulenträgers gering. Insbesondere hält sich dadurch die Gewichtsbelastung, welche durch die zusätzlichen Wickelbereiche verursacht wird, in Grenzen, so daß Trägheitsveränderungen des schwingenden Systems vernachlässigt werden können.
[0011] Ist gemäß Anspruch 4 der axiale Abstand der beiden Wickelbereiche zur Spule so gewählt, daß während des Betriebs des Systems der sich jeweils der oberen Polplatte nähernde Wickelbereich schon dann in den Luftspalt eintaucht, bevor die Spule den Luftspalt verlassen hat, wird sichergestellt, daß die Bremswirkung elastisch einsetzt.
Kurze Darstellung der Figur
[0013] Figur 1 einen Schnitt durch das Magnetsystem eines langhubig ausgelegten Tieftonlautsprechers.
Wege zum Ausführen der Erfindung
[0014] Die in Figur 1 gezeigte Darstellung zeigt einen Schnitt durch ein langhubig ausgelegtes Magnetsystem eines Tieftonlautsprechers 10.
[0015] Der Magnettopf 11 wird von einer oberen, kreisringförmig ausgebildeten Polplatte 12, einem ebenfalls kreisringförmigen Dauermagneten 13 und einer unteren Polplatte 14 sowie einem Polkern 15 gebildet, in dem die obere Polplatte 12 mit der der Membran 16 zugewandten Seite der Kreisringfläche des Dauermagneten 13 und die untere Polplatte 14 mit der anderen Kreisringfläche des Dauermagneten 13 verbunden ist und der Polkern 15 zentrisch zur Lautsprechermittelachse in den Raum 17 eingesetzt und mit der unteren Polplatte 14 verbunden ist. Die Seite der oberen Polplatte 12, welche der Membran 16 zugewandt ist, ist mit dem konusförmig ausgebildeten Lautsprecherkorb 18 verbunden. In den Lautsprecherkorb 18 ist die Membran 16 eingesetzt. Die Membran 16 und der Lautsprecherkorb 18 sind an ihren Enden, welche jeweils die größeren Durchmesser aufweisen, mittels einer Sicke (nicht dargestellt) miteinander verbunden. An das Ende der Membran 16, welches den kleineren Durchmesser aufweist, ist der rohrförmig ausgebildete Schwingspulenträger 19 angesetzt. Das freie Ende des Schwingspulenträgers 19 ragt unter teilweiser Ummantelung des Polkerns 15 in den Raum 17 hinein. Auf dem Außenmantel 20 des Schwingspulenträgers 19 ist die Spule 21 angeordnet. Die Wickelbreite der Spule 21 entspricht etwa der doppelten Dicke der oberen Polplatte 12. Der in Figur 1 veranschaulichte Betriebszustand des Systems entspricht demjenigen der Ruhestellung des Lautsprechers 10. Aus diesem Grunde ist - wie die Figur 1 hervorhebt - auch die Spule 21 der oberen Polplatte nebengeordnet und überragt deren Dicke beidseitig mit gleichem Abstand.
[0016] Beabstandet zur Spule 21 ist auf dem Außenmantel 20 des Schwingspulenträgers 19 die Spulenanordnung 22 angeordnet. Diese Spulenanordnung 22 wird von einem oberen Wickelbereich 23 und einem unteren Wickelbereich 24 gebildet. Beide Wickelbereiche 23, 24 haben gleichen Abstand zur Spule 21. Bei dem in Figur 1 dargestellten Tieftonlautsprecher 10 sind die beiden Wickelbereiche 23, 24 mit der Spule 21 in Reihe geschaltet, wobei jedoch die Wickelrichtung der beiden Wickelbereiche 23, 24 gegenüber der Wickelrichtung der Spule 21 gegensinnig ausgeführt ist. Diese Maßnahme führt dazu, daß, wenn der Lautsprecher mit dem Verstärkerstrom beaufschlagt wird, die Stromflußrichtung in den beiden Wickelbereichen 23, 24 gegenüber der Stromflußrichtung in der Spule 21 verschieden ist.
[0017] Die Gegenläufigkeit der Stromflußrichtung in der Spule 21 gegenüber der Stromflußrichtung in den beiden Wickelbereichen 23, 24 kann in einem anderen - nicht dargestellten - Ausführungsbeispiel auch dadurch realisiert sein, daß bei gleichläufiger Wickelrichtung von Spule 21 und der beiden Wickelbereichen 23, 24 sichergestellt ist, daß bei der dann notwendigen parallel auszuführenden Kontaktierung der Wickelbereiche 23, 24 und der Spule 21 die Polarität des Spulenanschlusses gegenüber dem Anschluß der beiden Wickelbereiche 23, 24 verschieden ist.
[0018] Wird die in Figur 1 dargestellte Anordnung mit der Verstärkerleistung beaufschlagt, bewirkt dies, daß die Spule 21 beziehungsweise der mit ihr verbundene Schwingspulenträger 19 die in Figur 1 gezeigte Ruhestellung verläßt. Diese Hubbewegung hält so lange an, bis einer der beiden Wickelbereiche 23;24 in den Einflußbereich des im
Luftspalt 25 vorherrschenden Magnetfeldes gelangt. Die gegenüber der Spule 21 gegenläufige Stromflußrichtung in dem jeweiligen, in den Luftspalt 25 eintauchenden Wickelbereich 23;24 bewirkt, daß sie hierdurch eine Kraft aufbaut, die der Hubkraft entgegengesetzt ist. Gelangen beide Kräfte (Hubkraft und Bremskraft) ins Gleichgewicht, bewirkt dies ein vollständiges Abbremsen des Schwingspulenträgers 19. Ist der Abstand zwischen der Spule 21 und den beiden Wickelbereichen 23, 24 auf dem Außenmantel 20 des Schwingspulenträgers 19 so bemessen, daß, wenn die Spule 21 den Luftspalt 25 verläßt, der sich hierdurch dem Luftspalt 25 nähernde Wickelbereich 23, 24 in den Einflußbereich des im Luftspalt 25 vorherrschenden Magnetfeldes gerät, ist sichergestellt, daß der Bremsvorgang nicht abrupt, sondern weich einsetzt.
[0019] Die Zentrierung der Schwingspulenträgers 19 auf dem Polkern 15 wird von der Zentriermembran 26 in bekannter Weise übernommen.
[0020] Der Aufwand, der für die beiden als aktive Bremsen dienenden Wickelbereiche 23, 24 getrieben werden muß, ist gering. Wie in diesem Zusammenhang Figur 1 darlegt, ist nämlich zur Erzielung der Bremswirkung nur eine im Vergleich zur Wickelbreite der Spule 21 erheblich verminderte Wickelbreite in den Wickelbereichen 23, 24 notwendig.
- mit einer oberen, kreisringförmig ausgebildeten und zentrisch zur Lautsprechermittelachse angeordneten Polplatte (12)
- mit einem kreisringförmigen Dauermagneten (13), der ebenfalls zentrisch zur Lautsprechermittelachse angeordnet ist und dessen obere, der Membran (16) zugewandte Kreisringfläche mit der oberen Polplatte (12) verbunden ist,
- mit einer kreisrunden, zentrisch zum Lautsprechermittelachse angeordneten unteren Polplatte (14), die mit der unteren Kreisringfläche des Dauermagneten (13) verbunden ist,
- mit einem Polkern (15), der von der oberen Polplatte (12) und dem Dauermagneten (13) mit Abstand zentrisch ummantelt ist,
- mit einem rohrförmig ausgebildeten Schwingspulenträger (19), dessen eines Ende mit der Membran (16) verbunden ist und dessen anderes Ende in Ruhestellung des Systems wenigstens den oberen Teil des der Membran (16) zugewandten Endes des Polkerns (15) ummantelt, indem er in den Luftspalt (25) hineinragt,
- mit einer Spule (21), deren Wickelbreite mindestens der zweifachen Dicke der oberen Polplatte (12) entspricht und die symetrisch zur oberen Polplatte (12) an der Stelle auf dem Außenmantel (20) des Schwingspulenträgers (19) fest angeordnet ist, die in Ruhestellung des Systems der oberen Polplatte (12) nebengeordnet ist, und
- mit einer Zentriermembran (26), die mit dem Lautsprecherkorb (18) und dem Schwingspulenträger (19) im Bereich zwischen Spule (21) und Membran (16) verbunden ist und die den Schwingspulenträger (19) in jedem Betriebszustand des Systems zentrisch zum Polkern (15) hält,
dadurch gekennzeichnet,- daß auf dem Außenmantel (20) des Schwingspulenträgers (19) und axial beabstandet beidseitig zur Spule (21) ein oberer Wickelbereich (23) bzw. ein unterer Wickelbereich (24) angeordnet ist,
- daß der obere Wickelbereich (23) und der untere Wickelbereich (24) sowie die Spule (21) von der Verstärkerleistung beaufschlagt sind und
- daß die Stromflußrichtung in der Spule (21) im Vergleich zu der Stromflußrichtung in dem oberen und dem unteren Wickelbereich (23, 24) gegensinnig ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wickelbreite des oberen und des unteren Wickelbereichs (23, 24) gegenüber der Wickelbreite der Spule (21) vermindert ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Wickelbereich (23,24) in gleichem Abstand zur Spule (21) auf dem Außenmantel (20) des Schwingspulenträgers (19) angeordnet ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen den Wickelbereichen (23,24) und der Spule (21) so bemessen ist, daß im Betrieb des Systems der sich jeweils dem Luftspalt (25) nähernde Wickelbereich (23,24) zumindest mit einem Teil seiner Wickelbreite in den Luftspalt (25) eintaucht, bevor die Spule (21) den Luftspalt (25) völlig verlassen hat.
- with an upper, circular pole plate (12) arranged centrally to the centre axis of the loudspeaker
- with a circular permanent magnet (13) which is likewise arranged centrally to the centre axis of the loudspeaker, and whose upper annular face which faces the diaphragm (16) is connected to the upper pole plate (12),
- with a circular, lower pole plate (14) arranged centrally to the centre axis of the loudspeaker and connected to the lower annular face of the permanent magnet (13),
- with a pole core (15) which is encircled centrally at a distance by the upper pole plate (12) and the permanent magnet (13),
- with a voice-coil former (19) of tubular construction, whose one end is connected to the diaphragm (16) and, in the rest position of the system, whose other end encircles at least the upper part of the end of the pole core (15) facing the diaphragm (16), by projecting into the air-gap (25),
- with a coil (21), the width of whose winding is equivalent to at least twice the thickness of the upper pole plate (12), and is permanently arranged symmetrically to the upper pole plate (12) at the position on the outer surface (20) of the voice-coil former (19) which, in the rest position of the system, is adjacent to the upper pole plate (12), and
- with a spider (26) which is connected to the loudspeaker frame (18) and the voice-coil former (19) in the area between the coil (21) and the diaphragm (16), and which spider (26) maintains the voice-coil former (19) centrally to the pole core (15) in all operating states of the system,
characterised in that- an upper winding area (23) or a lower winding area (24), respectively, is arranged on the outer surface (20) of the voice-coil former (19) at an axial distance on both sides of the coil (21),
- the upper coil area (23) and the lower coil area (24) as well as the coil (21) receive the amplifier power and
- the direction of current flow in the coil (21) is opposite to the direction of current flow in the upper and lower winding area (23, 24).
- avec une plaque polaire (12) supérieure circulaire et centrée par rapport à l'axe central du haut-parleur,
- avec un aimant permanent circulaire (13) qui est également centré par rapport à l'axe central du haut-parleur et dont la surface circulaire supérieure, tournée vers la membrane (16), est attachée à la plaque polaire supérieure (12),
- avec une plaque polaire (14) inférieure circulaire centrée par rapport à l'axe central du haut-parleur, qui est attachée à la surface circulaire inférieure de l'aimant permanent (13),
- avec un noyau polaire (15) qui est entouré à distance, de façon centrée, par la plaque polaire supérieure (12) et par l'aimant permanent (13),
- avec un support de bobine mobile (19) réalisé en forme de tube, dont l'une des extrémités est attachée à la membrane (16) et dont l'autre extrémité entoure, en position de repos du système, au moins la partie supérieure de l'extrémité du noyau polaire (15) tournée vers la membrane (16), en dépassant dans l'entrefer (25),
- avec une bobine (21), dont la largeur d'enroulement correspond à au moins deux fois l'épaisseur de la plaque polaire supérieure (12) et qui est montée fixement sur l'enveloppe extérieure (20) du support de bobine mobile (19), symétriquement à la plaque polaire supérieure (12), à l'endroit qui, dans la position de repos du système, est coordonné à la plaque polaire supérieure, et
- avec une membrane de centrage (26) qui est attachée au saladier (18) du haut-parleur et au support de bobine mobile (19) dans la région située entre la bobine (21) et la membrane (16), et qui maintient le support de bobine mobile (19) centré par rapport au noyau polaire (15), dans chaque régime du système,
caractérisé en ce que,- une région d'enroulement supérieure (23), respectivement une région d'enroulement inférieure (24) est positionnée sur l'enveloppe extérieure (20) du support de bobine mobile (19) et avec une distance axiale de part et d'autre par rapport à la bobine (21),
- la région d'enroulement supérieure (23) et la région d'enroulement inférieure (24), de même que la bobine (21) sont sollicitées par la puissance de l'amplificateur et
- le sens de circulation du courant dans la bobine (21) est contraire au sens de circulation du courant dans les régions d'enroulement supérieure et inférieure (23, 24).