Elektrodynamischer Treiber

Abstract

 Es wird ein elektrodynamischer Treiber für eine Membran (12) vorgeschlagen, der eine auf einem rohrförmigen Spulenträger (8a) aufgebrachte Schwingspule (8), ein bezüglich der Schwingspule (8) konzentrisch angeordnetes, axial bewegliches Magnetsystem (4, 5, 6), einen Adapter (9) zum Befestigen des Spulenträgers (8a) an der Membran (12) und ein zwischen Membran (12) und Magnetsystem (4, 5, 6) angeordnetes elastisches Element (2, 7, 23b) aufweist. Dabei bildet sich mindestens ein Hohlraum (10, 11, 15, 17) zwischen Membran (12) und Magnetsystem (4, 5, 6), der mit Mitteln zum Druckausgleich (14, 16, 19, 20, 21, 24) des mindestens einen Hohlraums (10, 11, 15, 17) in Verbindung steht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Treiber für eine Membran mit einer auf einem rohrförmigen Spulenträger aufgebrachten Schwingspule, einem bezüglich der Schwingspule konzentrisch angeordneten, axial beweglichen Magnetsystem, einem Adapter zum Befestigen des Spulenträgers an der Membran, einem zwischen Membran und Magnetsystem angeordneten elastischen Element, wobei sich mindestens ein Hohlraum zwischen Membran und Magnetsystem bildet.

[0002] Plattenlautsprecher bestehen im wesentlichen aus einer Halterung (Rahmen), einer Membran (Platte) und einem Antriebssystem. Das Antriebssystem des Plattenlautsprechers besteht aus einem oder mehreren elektromechanischen Wandlern. Als Wandler kommen derzeit nur piezoelektrische Treiber (PVDF-Folien oder Piezo-Keramiken) oder elektrodynamische Treiber (Magnetsystem/Schwingkopf) zur Anwendung.

[0003] Der Schwingkopf des elektrodynamischen Treibers besteht aus der Schwingspule, dem Spulenträger, einem elastischen Element und dem Adapter. Als Adapter wird ein beliebiges zur Verankerung des Spulenträgers auf der Platte geeignetes Verbindungselement bezeichnet. Ein derartiger, gattungsgemäßer Treiber ist z.B. aus der Europäischen Patentschrift EP 0 847 676 B1 bekannt. Die Übertragungsqualität der Treiber wird für einige Anwendungen allerdings noch als zu gering angesehen.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrodynamischen Treiber der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.

[0005] Die Aufgabe wird durch einen Treiber gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

[0006] Bei elektrodynamischen Treibern für eine Membran, die eine auf einem rohrförmigen Spulenträger aufgebrachte Schwingspule, ein bezüglich der Schwingspule konzentrisch angeordnetes, axial bewegliches Magnetsystem, einen Adapter zum Befestigen des Spulenträgers an der Membran sowie ein zwischen Membran und Magnetsystem angeordnetes elastisches Element aufweisen, bilden sich meistens Hohlräume zwischen Membran und Magnetsystem. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die darin eingeschlossene Luft bei Bewegung der Membran wie ein zusätzliches elastisches Element wirkt, das selbst von äußeren Einflüssen (z.B. Luftdruck, Temperatur) abhängig ist und seinerseits entsprechend die Übertragungseigenschaften des Treibers beeinflußt. Die Erfindung sieht daher Mittel zum Druckausgleich des mindestens einen Hohlraums vor.

[0007] Zum Druckausgleich können dabei luftdurchlässige Elemente (z.B. grobporiges Gewebe, Flies) das mit der Außenluft in Kontakt steht, und/oder Druckausgleichskanäle (z.B. Bohrung, Nute, Kerbe), die vom Hohlraum zur Außenluft führen, vorgesehen werden. Außerdem kann mindestens ein Hohlraum eine Druckausgleichsöffnung (z.B. Fenster, Schlitze) zur Außenluft aufweisen.

[0008] Im Falle mehrerer Hohlräume können auch Mittel zum Druckausgleich zwischen mindestens zwei Hohlräumen vorgesehen werden. Diese können wieder über luftdurchlässige Elemente und/oder Druckausgleichskanäle miteinander verbunden sein und/oder eine gemeinsame Druckausgleichsöffnung aufweisen.

[0009] Die Druckausgleichsöffnungen können dabei in das elastische Element eingebracht sein. Als elastisches Element kann eine umlaufende Sicke vorgesehen werden, die mindestens eine Druckausgleichsöffnung aufweist und/oder luftdurchlässig ist.

[0010] Darüber hinaus kann (auch) das Magnetsystem und/oder der Adapter mindestens eine zumindest mit einem Hohlraum in Kontakt stehende Druckausgleichsöffnung und/oder einen Druckausgleichskanal aufweisen.

[0011] Die oben erläuterten Druckausgleichsöffnungen dienen zum einen dem dynamischen und zum anderen dem statischen Druckausgleich. Darüber hinaus sorgen sie für eine Kühlung des Treibersystems.

[0012] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche Elemente mit den selben Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:

Figur 1

eine bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Treibers und

Figur 2

eine bevorzugte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Treibers.

[0013] Bei dem in Figur 1 gezeigten elektrodynamischen Treiber 1 ist ein rohrförmiger Spulenträger 8a, auf den eine Spule 8 aufgewickelt ist, mittels eines aus einer Adapterplatte 9a und einem Adapterfuß 9b bestehenden, konzentrischen, einstückigen Adapters 9 an einer Plattenmembran 12 befestigt. Der Plattenmembran 12 gegenüberliegend ist in axialer Richtung des Spulenträgers 8a mit Spule 8 ein Magnetsystem angeordnet, welches einen Luftspalt 18 bildet, in welchem die Spule 8 und teilweise der Spulenträger 8a eintauchen. Das Magnetsystem besteht dabei aus einem ferro-magnetischen Magnettopf 4, der die Spule 8 an ihrer Mantelfläche sowie an der der Plattenmembran 12 gegenüberliegenden Querschnittsfläche umschließt, und aus einem im Inneren des Magnettopfes 4 und des Spulenträgers 8a angeordneten Permanentmagneten 5 in Verbindung mit einer Polscheibe 6. An der Mantelfläche des Magnettopfes 4 ist ein sich in radialer Richtung vom Magnettopf 4 weg sowie in axialer Richtung zur Plattenmembran 12 hin erstreckendes, konzentrisches Gehäuse 3 befestigt, an dem seinerseits die Enden zweier Sicken (eine Zentriersicke 7 und eine Lastsicke 2) angebracht sind. Das andere Ende der Zentriersicke 7 ist dabei mit dem Adapter 9 und das andere Ende der Lastsicke 2 ist in entgegengesetzter Richtung mit der Plattenmembran 12 verbunden.

[0014] Die Lastsicke 2 hat die Aufgabe, das Magnetsystem (Magnettopf 4, Permanentmagnet 5 und Polscheibe 6) an der Plattenmembran 12 zu fixieren (für Axialbewegung weich federnd, für Radial- und Kippbewegungen hart federnd). Die Lastsicke 2 könnte sich auch vom Außenrand des Magnetsystems weiter nach außen erstrecken oder weiter nach innen. Sie könnte aber auch bei einer andersartigen Halterung ganz entfallen. Zur Vermeidung von statischen Kippmomenten greift die Lastsicke 2 in der Schwerpunktsebene an. Die Zentriersicke 7 wiederum hat die Aufgabe, den Schwingkopf (Schwingspule 8, Spulenträger 8a und Adapter 9) am Magnetsystem zu fixieren (für Axialbewegung weich federnd, für Radial- und Kippbewegungen hart federnd). Die Zentriersicke 7 könnte sich aber auch vom Außenrand des Schwingkopfes weiter nach außen oder weiter nach innen erstrecken. Bei andersartiger Halterung könnte sie auch ganz entfallen.

[0015] Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Lastsicke 2 aus einem selbständigen Bauteil. Sie kann jedoch auch Teil des Gehäuses 3 selbst sein, wenn dieses aus Compound-Material besteht, bei welchem das das Magnetsystem aufnehmende Gehäuseteil hart ausgebildet und das Lastsickenteil zum Zwecke der Abfederung aus weicherem Material besteht.

[0016] Bei einem derartigen Aufbau ergeben sich verschiedene Hohlräume, deren Volumina sich beim Betrieb des Treibers entsprechend vergrößern und verkleinern. Die in den Hohlräumen mehr oder weniger dicht eingeschlossene Luft wird dann entsprechend komprimiert oder expandiert. Es ergibt sich dann eine zusätzliche Federwirkung, die insbesondere abhängig ist vom Volumen und der Dichtheit des Hohlraums. Die Eigenschaften der zusätzlichen Feder lassen sich aber nur schwer konstant halten und variieren von Exemplar zu Exemplar und unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Erfindungsgemäß wird daher bei den Hohlräumen des Ausführungsbeispiels für einen Druckausgleich gesorgt, der für einen schnellen Luftaustausch in beide Richtungen sorgt, so daß keine Federwirkung entsteht.

[0017] Beim Ausführungsbeispiel wird einer der Hohlräume - im weiteren Sickenkammer 17 genannt - durch die Plattenmembran 12, den Adapter 9, die Zentriersicke 7, das Gehäuse 3 und die Lastsicke 2 begrenzt. Ein anderer Hohlraum (Gehäusekammer 11) wird durch das Gehäuse 3, die Zentriersicke 7, den Adapter 3, die Schwingspule 8 mit Spulenhalter 8a sowie den Luftspalt 18 definiert. Weiterhin werden ein Magnetkammer 10 genannter Hohlraum durch den Magnettopf 4, den Permanentmagneten 5, die Polscheibe 6, die Schwingspule 8 mit Spulenträger 8a sowie dem Luftspalt 18 umschlossen und ein Polkammer 13 genannter Hohlraum durch Adapter 9, den Spulenhalter 8a sowie die Polscheibe 6 festgelegt, wobei beim Ausführungsbeispiel die axiale Höhe hp der Polkammer 13 vorteilhafterweise geringer ist als die freie Höhe hm in der Magnetkammer 10. Ein weiterer Hohlraum (Adapterkammer 15) wird schließlich vom Adapter 9 in Verbindung mit der Plattenmembran 12 gebildet.

[0018] Zum Druckausgleich der Sickenkammer 17 wurde beim Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß die Lastsicke 2 mit einer Perforation versehen, durch deren Druckausgleichsöffnungen 19 ein Luftaustausch mit der Außenluft stattfinden kann, wodurch der gleiche Druck in der Sickenkammer 17 wie an der Außenluft erzielt wird. Von der Sickenkammer 17 aus erfolgt ein Druckausgleich der Gehäusekammer 11 und der Adapterkammer 15. Dazu ist die Zentriersicke 7 aus luftdurchlässigem Material, beispielsweise aus grobporigem elastischem Gewebe hergestellt, das eine Vielzahl kleiner Druckausgleichsöffnungen 20 aufweist. Der Adapter 9 weist eine Bohrung auf, die von der Sickenkammer 17 zur Adapterkammer 15 führt und als Druckausgleichsöffnung 16 zwischen diesen beiden Kammern dient. Darüber hinaus ist zwischen Adapterkammer 15 und Polkammer 13 eine Druckausgleichsöffnung 14 vorgesehen, wobei die Polkammer 13 auch mit der Gehäusekammer 11 über eine als Druckausgleichsöffnung 21 dienende Bohrung in dem Spulenhalter 8a verbunden ist. Da der Luftspalt 18 in der Regel einen zu kleinen effektiven Querschnitt für einen Druckausgleich hat, ist eine als Druckausgleichsöffnung 24 vorgesehene Bohrung in den Magnettopf 4 eingebracht derart, daß diese die Magnetkammer 10 mit der Außenluft verbindet. Damit stehen zwei Hohlräume unmittelbar mit der Außenluft in Verbindung, während die übrigen Hohlräume mittelbar zumindest über diese beiden und gegebenenfalls noch weitere Hohlräume ebenfalls mit der Außenluft Kontakt haben. Damit ist sichergestellt, daß in sämtlichen Hohlräumen immer Außendruck herrscht.

[0019] Derartige Druckausgleichsöffnungen sind insbesondere auch vorteilhaft, ja sogar notwendig, wenn im Luftspalt Ferrofluid verwendet wird, was den Druckausgleich verhindern würde.

[0020] Anstelle der beschriebenen Druckausgleichsöffnungen und Hohlräume können auch Bohrungen oder sonstige Aussparungen im Gehäuse, in der Membran oder der Polscheibe vorgesehen sein. Auch diese Bohrungen und Aussparungen dienen, wie einleitend bereits erwähnt der Kühlung des Gehäuseinneren.

[0021] Gegenüber der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist die Ausführungsform nach Figur 2 dahingehend abgeändert, daß Gehäuse 3, Zentriersicke 7 und Lastsicke 2 aus Figur 1 entfallen. Außerdem ist die Polscheibe 6 beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 im Querschnitt t-förmig ausgebildet und steht in Kontakt mit einer kombinierten Zentner- und Lastsicke 23, in die ein Adapter-Fußteil 23a, ein Adapter-Kopfteil 23c und ein dazwischen liegender flexibler Adapter-Zwischenring 23c eingearbeitet sind. Der Adapter mit Adapter-Fußteil 23a, Adapter-Kopfteil 23c und Adapter-Zwischenring 23c dienen zur Befestigung des Treibers an der Klangplatte 12.

[0022] Hohlräume bilden sich bei dieser Ausführungsform insbesondere im Inneren des Adapters (Adapterkammer 15), zwischen Adapter, Schwingspule 8 und Polscheibe 6 (Polkammer 13) sowie zwischen Polscheibe 6, Permanentmagnet 5 und Magnettopf 4 (Magnetkammer 10). Durch eine Druckausgleichsöffnung 14 sind Adapterkammer 15 und Polkammer 13 miteinander verbunden, wobei die Adapterkammer 15 über eine Druckausgleichsöffnung bei 16 mit der Außenluft in Kontakt steht. Der Druckausgleich der Magnetkammer 10 erfolgt außer dem Luftspalt 18 auch mittels einer durch eine Bohrung im Magnettopf gebildete Druckausgleichsöffnung 24, Schließlich könnte optional - wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 - zudem eine Bohrung durch den Spulenkörper 8a als Druckausgleichsöffnung 21 vorgesehen werden (in Figur 2 nicht gezeigt).

Ansprüche

1. Elektrodynamischer Treiber für eine Membran (12) mit einer auf einem rohrförmigen Spulenträger (8a) aufgebrachten Schwingspule (8), einem bezüglich der Schwingspule (8) konzentrisch angeordneten, axial beweglichen Magnetsystem (4, 5, 6), einem Adapter (9) zum Befestigen des Spulenträgers (8a) an der Membran (12), einem zwischen Membran (12) und Magnetsystem (4, 5, 6) angeordneten elastischen Element (2, 7, 23b), wobei sich mindestens ein Hohlraum (10, 11, 15, 17) zwischen Membran (12) und Magnetsystem (4, 5, 6) bildet, gekennzeichnet durch Mittel zum Druckausgleich (14, 16, 19, 20, 21, 24) des mindestens einen Hohlraums (10, 11, 15, 17).

2. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Druckausgleich ein Element (7) aus luftdurchlässigem Material vorgesehen ist, das mit der Außenluft in Kontakt steht.

3. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Druckausgleichskanal (24, 16) vorgesehen ist, der vom Hohlraum (10, 14) zur Außenluft führen.

4. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hohlraum (17) eine Druckausgleichsöffnung (19) zur Außenluft aufweist.

5. Elektrodynamischer Treiber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich mehrere Hohlräume (10, 11, 15, 17) bilden und daß Mittel zum Druckausgleich (16, 18, 20, 21) zwischen mindestens zwei Hohlräumen (10, 11, 15, 17) vorgesehen sind.

6. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Hohlräume (11, 17) über ein luftdurchlässiges Element (7) miteinander verbunden sind.

7. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Druckausgleichskanal (16) mindestens zwei Hohlräume (15, 17) miteinander verbindet.

8. Elektrodynamischer Treiber nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Hohlräume (13, 15) eine gemeinsame Druckausgleichsöffnung (14) aufweisen.

9. Elektrodynamischer Treiber nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (2, 7) mindestens eine Druckausgleichsöffnung (19) aufweist und/oder luftdurchlässig (20) ist.

10. Elektrodynamischer Treiber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisches Element eine umlaufende Sicke (2, 7) vorgesehen ist, die mindestens eine Druckausgleichsöffnung (19) aufweist und/oder luftdurchlässig (20) ist.

11. Elektrodynamischer Treiber nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem (4, 5, 6) mindestens eine Druckausgleichsöffnung (18) und/oder mindestens einen Druckausgleichskanal (10) aufweist.

12. Elektrodynamischer Treiber nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (9) mindestens eine Druckausgleichsöffnung (14) und/oder mindestens einen Druckausgleichskanal (16) aufweist.

Zeichnung