DE2007469C3 - Magnetischer Stereotonabnehmer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Stereotonabnehmer mit einem oder mehreren ortsfesten Dauermagneten zur Erzeugung eines Flusses in einem Luftraum, in dem ein Anker beweglich angeordnet ist und mit mindestens zwei magnetisierbaren Leitern, die jeweils von mindestens einer Spule umschlossen und mit dem bzw. den Dauermagneten und dem Anker derart zu einem magnetischen Kreis zusammengeschlossen sind, daß die Bewegungen des Ankers in dem einen oder den beiden magnetisierbaren Leitern in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung Flußänderungen zur Folge haben, wobei die magnetisierbaren Leiter jeweils an ihren dem Anker zugewandten Enden in einen bzw. mehrere Dauermagneten übergehen und mit gleichbenannten Polen des bzw. der Dauermagnete verbunden sind und wobei der Anker in seiner Ruhelage symmetrisch zu dem bzw. den Dauermagneten so angeordnet ist, daß dieser einen magnetischen Nebenschluß jeweils gleichen magnetischen Widerstandswertes für den bzw. die Dauermagnete bildet.

Diesem Tonabnehmer liegt folgendes Prinzip zugrunde: Der Anker verursacht gewissermaßen einen magnetischen Kurzschluß des bzw. der ortsfesten Dauermagnete. Wenn sich der Anker in seiner neutralen Mittelstellung befindet, wird er den bzw. die ortsfesten Dauermagnete gleich belasten. Die Polflächen des bzw. der Dauermagnete haben daher im wesentlichen das gleiche magnetische Potential. Dies bedeutet, daß in diesem Zustand kein Fluß die magnetischen Leiter durchsetzt Wenn der Anker nun in der durch die magnetischen Leiter bestimmten Ebene schwingt, so wird der magnetische Widerstand in dem einen den Anker einschließenden magnetischen Stromkreis vermindert und in dem anderen den Anker ebenfalls einschließenden magnetischen Stromkreis erhöht. Der betreffende Fluß durch den Anker innerhalb des einen magnetischen Stromkreises wird damit abnehmen und in dem anderen magnetischen Stromkreis zunehmen mit dem Ergebnis, daß das magnetische Potential der Polfläche des betreffenden ortsfesten Dauermagneten fällt, während das magnetische Potential der Polfläche des anderen ortsfesten Dauermagneten ansteigt. Es entsteht somit ein von der Nadelbewegung und damit der Ankerauslenkung abhängiger magnetischer Potentialunterschied zwischen den beiden Enden des bzw. der ortsfester Dauermagnete, wo an diese die betreffenden magnetischen Leiter anschließen, wodurch in diesen ein Fluß erzeugt wird, der in den auf den magnetischen Leitern angebrachten Spulen eine elektrische Spannung induziert, welche das der Nadelbewegung entsprechende Signal darstellt

Ein derartiger Tonabnehmer ist in der japanischen Offenlegungsschrift 10 187/1965 veröffentlicht. Es hat sich herausgestellt, daß es mit einem derartigen Tonabnehmer schwierig ist, eine hohe Empfindlichkeit zu erzielen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Empfindlichkeit des bekannten Tonabnehmers wesentlich zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Anker einen gegenüber den umliegenden, festen Dauermagneten entgegengesetzt orientierten Dauermagneten enthält.

Bei dem erfindungsgemäßen Stereotonabnehmer existiert also ein oder mehrere ortsfeste Dauermagnete einerseits und andererseits zusätzlich ein Dauermagnet im Anker, wobei letzterer gegenüber den ortsfesten Dauermagneten entgegengesetzt gepolt ist. Durch den Einsatz des Dauermagneten im Anker wird erreicht, daß zu der magnetomotorischen Kraft, die einen Fluß durch den Anker treibt, eine weitere magnetomotorische Kraft in Reihe geschaltet wird, was insgesamt flußverstärkend wirkt. Erfährt dann der Anker eine Auslenkung, so ergibt sich ein entsprechend verstärkter über die magnetisierbaren Leiter ausweichender Fluß, der die Spulen durchsetzt und in diesen eine entsprechende Spannung erzeugt. Es ergibt sich dabei zwar der Effekt, daß bei Auslenkung des Ankers dieser um so größeren Anziehungskräften unterliegt, je weiter er ausgelenkt wird. Dieser Effekt tritt jedoch gegenüber der besonders erwünschten Empfindlichkeitserhqhung praktisch nicht in Erscheinung, da die Größe der Auslenkung im Vergleich zum Luftspalt zwischen Anker und ortsfesten Dauermagneten sehr klein ist.

Zweckmäßig baut man konstruktiv den erfindungsgemäßen Tonabnehmer so auf, daß jeweils zwei magnetisierbare Leiter einander diametral gegenüberliegen und mit ihren Spulen jeweils ein Magnetsystem bilden, das gegenüber dem anderen um 90° gedreht ist.

Eine konstruktiv einfache Gestaltung für den bzw. die festen Dauermagnete erhält man durch eine Ausbildung als Ringmagnet, der aus magnetisch anisotropem Material besteht. Ein solcher Ringmagnet hat eine verhältnismäßig hohe Permeabilität in seiner Achsrichtung, dagegen eine sehr geringe Permeabilität rechtwinklig hierzu, so daß er bezüglich der Polschenkel jeweils wie ein separater Magnet auf jeden einzelnen Schenkel einwirkt.

Günstige magnetische Verhältnisse in dem Tonabnehmer erhält man insbesondere dann, wenn man den dem Anker zugeordneten Dauermagneten mit wesentlich größerer Länge ausbildet als den bzw. die festen Dauermagnete.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Tonabnehmer,

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II in F i g. 1,

Fig.3 in perspektivischer Darstellung das Vorderende des magnetischen Systems und das darin angeordnete Nadelaggregat und

F i g. 4 in schematischer Darstellung die eine Hälfte des magnetischen Systems mit dem Anker in Neutralstellung.

Der in F i g. 1 bis 3 gezeigte Tonabnehmer hat ein aus einem geeigneten Kunststoffmaterial gegossenes Gehäuse 1. Am einen Ende des Gehäuses ist eine Aussparung 7 vorgesehen, in dem ein Kontaktstück 2 mit vier Stiftsteckern 3 — von denen lediglich zwei in F i g. 1 dargestellt sind — angeordnet ist. Am anderen Ende des Gehäuses ist ein austauschbares Nadelaggregat angeordnet, das einen gegossenen Kunststofftragkörper 4 aufweist, welcher mit einem vorstehenden, hohlen Steuerzapfen 5 von nicht kreisförmigem Querschnitt in eine mit dem gleichen Querschnitt ausgebildete Aussparung 6 des Gehäuses 1 eingreift.

Zwischen dem Boden der Aussparung 7 und der Vorderseite des Gehäuses 1 erstreckt sich eine durchgehende Aussparung, die einen Hinterteil 8 von hauptsächlich quadratischem Querschnitt und einen Vorderteil 9 aufweist, dessen Querschnitt wie in F i g. 2 gezeigt die Gestalt eines Mittelkreises und vier längs dessen Umkreis gleichmäßig verteilter, den Mittelkreis tangierender Randkreise hat.

Diese durchgehende Aussparung 8, 9 dient zur Aufnähme des magnetischen Systems, das aus vier zylindrischen Schenkeln aus Permalloy besteht, deren Vorderteile jeweils in einem zylindrischen Randteil der Aussparung 9 liegen und sich nach hinten durch die Aussparung 8 erstrecken. Die Hinterenden der Schenkel 10 sind durch ein ebenfalls aus Permalloy bestehendes Querstück 11 aneinander befestigt und miteinander magnetisch verbunden. Auf jedem Schenkel 10 ist eine in der Aussparung 8 liegende Spule 12 angeordnet. Alle einander diametral gegenüberliegende Spulenpaare sind durch Leitungen 13 miteinander und mit zwei der Stiftstecker 3 verbunden. Am Vorderende der Schenkel ΙΟ und in Verlängerung von diesen ist ein in der Achsrichtung magnetisierter und aus keramischem, magnetisch anisotropem Material bestehender, ringförmiger Dauermagnet 14 vorgesehen. Der Magnet 14 liegt in einer Ausdehnung der Aussparung 9 an der Vorderseite des Gehäuses 1.

Im unteren Teil des Tragkörpers 4 des Nadelaggregats ist ein schräger, zylindrischer, durchgehender Kanal 15 ausgebildet, der an der Unterseite des Körpers mündet und eine Verlängerung der Aussparung 9 des Gehäuses 1 bildet. In diesem Kanal 15 ist ein aus unmagnetischem Material, beispielsweise Aluminium, bestehendes Rohr 16 befestigt, das vom Tragkörper 4 herausragt und bei der Anbringung des Nadelaggregats im Gehäuse 1 in den zylindrischen Mittelteil der Aussparung 9 eingeführt wird.

Im Rohr 16 ist ein aus einem Dauermagneten bestehender bzw. einen solchen enthaltender rohrförmiger Anker 17, der gegenüber dem Ringmagneten 14 entgegengesetzt orientiert ist, mittels eines ringförmigen, elastischen Kissens 18 aus beispielsweise Gummi oder Neopren derart gelagert, daß er in allen Richtungen um einen in oder in der Nähe von der Kissenmitte liegenden Punkt frei schwingen kann. Der Anker 17 ist viel langer als der Ringmagnet 14 und liegt koaxial und symmetrisch in Verhältnis zu diesem. Am Anker ist das eine Ende eines rohrförmigen, dünnwandigen Nadelarms 19 aus Aluminium befestigt, welcher durch den Kanal 15 hindurchgeht. Das freie, außerhalb des Tragkörpers 4 liegende Ende des Nadelarms 19 ist plattgedrückt und trägt eine Nadel 20.

Auf der Unterseite des Gehäuses 1 ist ein magnetischer Schirm 21 angebracht, der sich zwischen dem Gehäuse und dem Tragkörper 4 des Nadelaggregats über die Vorderseite des Gehäuses erstreckt.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Tonabnehmers ist in F i g. 4 schematisch die eine Hälfte des elektromagnetischen Systems entsprechend dem einen Schallkanal in einer Stereoaufnahme gezeigt. Der Schwingungspunkt des Ankers ist hier mit 22 bezeichnet. Da der anisotrope keramische Ringmagnet 14 einen hohen magnetischen Widerstand in allen Richtungen rechtwinklig auf der Achsrichtung aufweist, ist er in magnetischer Beziehung mit zwei Stangendauermagneten äquivalent, die wie in F i g. 4 gezeigt am Ende und in Verlängerung von jeweils einem Schenkel 10 angeordnet sind, wobei angenommen ist, daß die Nordpole dieser Magnete den Schenkeln zugekehrt sind. Indem vorausgesetzt ist, daß die zwei Magnete gleich stark sind, wird in der gezeigten Neutralstellung des Ankers 17 das magnetische Potential der beiden Endflächen des aus den Schenkeln 10 und dem Querstück 11 bestehenden magnetischen Leiters gleich sein, und es wird daher kein Fluß durch diesen Leiter hindurchgehen. Dagegen wird ein verhältnismäßig hoher Fluß vom Nordpol jedes Magnets durch den Anker zum Südpol des Magnets gehen, und zwar wie durch die strichpunktierten Linien angedeutet. Da der Anker einen weit geringeren magnetischen Widerstand hat als die keramischen Magnete und da die implizierten Luftspalten in der Praxis sehr klein sind, kann dieser Fluß gewissermaßen als ein Kurzschlußfluß bezeichnet werden.

Falls nun der Anker infolge der Nadelbewegung beispielsweise aufwärts in der Ebene des Papiers um den Punkt 22 schwingt, wird er sich dem oberen Magnet nähern, wodurch der Widerstand in dessen Kurzschlußbahn reduziert wird, und sich gleichzeitig vom unteren Magnet entfernt, dessen Kurzschlußfluß somit auf erhöhten Widerstand stößt. Mit anderen Worten wird der obere Kurzschlußfluß erhöht und der untere vermindert werden. Wegen des verhältnismäßig hohen inneren Widerstands der Magnete wird dies zur Folge haben, daß das magnetische Potential am Nordpol des oberen Magnets fällt, während das magnetische Potential am Nordpol des unteren Magnets steigt. Es entsteht somit ein von der Ankerbewegung abhängiger magnetischer Potentialunterschied zwischen den beiden Enden des magnetischen Leiters 10, 11,10, weshalb in diesem Leiter ein Fluß hervorgebracht wird, welcher in

den Wicklungen 12 elektrische Spannungen induziert, die addiert werden und das abgetastete Schallsignal vertreten.

Von dem anderen Schallkanal herrührende Ankerschwingungen erfolgen in der auf dem Papier rechtwinkligen Ebene und werden in der in dieser Ebene liegenden anderen Hälfte des elektromagnetischen Systems in elektrische Spannungen umgewandelt.

Da der magnetische Leiter 10, U, 10 lediglich den nützlichen Signalfluß führen soll, der mit den Ankerausschlägen die Richtung wechselt, können die Schenkel 10 sehr dünn ausgebildet sein, ohne daß der magnetische Arbeitspunkt außerhalb des geradlinigen Teils der Magnetisierungskurve gerät.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Schenkel 10 beispielsweise statt des gezeigten kreisförmigen Querschnittes auch einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen können. Ebenso kann der Anker auch andere Querschnittsformen besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   Ί. Magnetischer Stereotonabnehmer mit einem oder mehreren ortsfesten Dauermagneten zur Erzeugung eines Flusses in einem Luftraum, in dem ein Anker beweglich angeordnet ist und mit mindestens zwei magnetisierbaren Leitern, die jeweils von mindestens einer Spule umschlossen und mit dem bzw. den Dauermagneten und dem Anker derart zu einem. magnetischen Kreis zusammengeschlossen sind, daß die Bewegungen des Ankers in dem einen oder den beiden magnetisierbaren Leitern in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung Flußinderungen zur Folge haben, wobei die magneti- sierbacen Leiter jeweils an ihren dem Anker zugewandten Enden in einen bzw. mehrere Dauermagnete übergehen und mit gleichbenannten Polen des bzw. der Dauermagnete verbunden sind und wobei der Anker in seiner Ruhelage symmetrisch zu dem bzw. den Dauermagneten so angeordnet ist, daß dieser einen magnetischen Nebenschluß jeweils gleichen magnetischen Widerstandswertes für den bzw. die Dauermagnete bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (17) einen ge- genüber den umliegenden festen Dauermagneten (t4) entgegengesetzt orientierten Dauermagneten enthält.
2. 2. Magnetischer Stereotonabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei magnetisierbare Leiter (10) einander diametral gegenüberliegen und mit ihren Spulen (12) jeweils ein Magnetsystem bilden, das gegenüber dem anderen um 90° gedreht ist.
3. 3. Magnetischer Stereotonabnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Dauermagnet als Ringmagnet (14) ausgebildet ist und aus magnetisch anisotropem Material besteht.
4. 4. Magnetischer Stereotonabnehmer nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Anker (17) enthaltene Dauermagnet von we-

   , sentlich größerer Länge als der bzw. die festen Dauermagnete (14) ist.

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