DE3151530A1 - Annular-gap magnet system, particularly for low-frequency loudspeakers - Google Patents
Annular-gap magnet system, particularly for low-frequency loudspeakersInfo
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Abstract
Description
RingspaltmagnetEystem, insbesondere Annular gap magnet system, in particular
für Tiefton-Lautsprecher Die Erfindung betrifft ein-Ringspaltmagnetsysteem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, das insbesondere für Tiefton-Lautsprecher bestimmt ist. for bass loudspeakers The invention relates to an annular gap magnet system according to the preamble of claim 1, in particular for woofer is determined.
Bei Tiefton-Lautsprechern ist die Membran extrem weich aufgehängt, so daß die Schwingspule auch nach Verlassen des Hauptmagnetfeldes im Arbe.itsluftspalt des Magnetsystems durch das innere Streufeld noch weiter nach innen gezogen wird und daher insbesondere bei einer Ubersteuerung des Lautsprechers an der unteren Polplatte aufschlagen würde, Um dies zu vermeiden, muß man bisher einen Kompromiß eingehen, indem man die Membran und die Schwingspule doch härter aufhängt, als man dies im Interesse der. Klangqualitäten des Lautsprechers tun möchte, um ein Anschlagen der Schwingspule an der unteren Polplatte zu verhindern.In the case of woofer speakers, the membrane is suspended extremely softly, so that the voice coil remains in the working air gap even after leaving the main magnetic field of the magnet system is pulled even further inwards by the internal stray field and therefore especially if the loudspeaker is overdriven at the lower one Pole plate would hit, In order to avoid this, you have to compromise by hanging the membrane and the voice coil harder than you would this in the interest of. Sound qualities of the speaker would like to do a hitting to prevent the voice coil on the lower pole plate.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ringspaltmagnetsystem für Tiefton-Lautsprecher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß trotz einer extrem weichen Aufhängung der Membran und der Schwingspule auch bei einer Übersteuerung des LauLsprecher ein Anschlagen der Schwingspule an der unteren Polplatte ohne zusätzliche mechanische Maßnahmen mit Sicherheit vermieden wird.The invention is based on the object of an annular gap magnet system for woofer according to the preamble of claim 1 so that in spite of the extremely soft suspension of the membrane and the voice coil an overdrive of the loudspeaker a hitting of the voice coil on the lower one Pole plate is avoided with certainty without additional mechanical measures.
Diese Aufgabe findet ihre Lösung erfindungsgemäß im wesentlichen durch den Kennzeichnungsteil des Anspruches 1, während in den Ansprüchen 2 bis 4 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.According to the invention, this object is essentially achieved through the characterizing part of claim 1, while in claims 2 to 4 particularly advantageous developments of the invention are characterized.
Durch die Erfindung -entfällt -der oben beschriebene Kompromiß einer härteren Aufhängung der Membran und der Schwingspule, da die Schwingspu]-e durch den Magnet fluß im Bremsluftspalt, der umgekehrt zum Magnetfluß im Arbeitsluftspalt und umgekehrt zum inneren Streufluß in der Umgebung des Arbeitsluftspaltes gerichtet ist, auch bei extrem weicher Aufhängung am Aufschlagen auf die untere Polplatte gehindert wird.With the invention, the above-described compromise one does not apply harder suspension of the membrane and the voice coil, because the voice coil through the magnetic flux in the brake air gap, the opposite of the magnetic flux in the working air gap and vice versa directed towards the internal leakage flux in the vicinity of the working air gap is, even with extremely soft suspension, when hitting the lower pole plate is prevented.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind''der Magnetfluß durch den Bremsluftspalt und der in Bremsrichtung verlaufende Streufluß über dem Bremsl.uftspalt, die.beide umgekehrt zum Magnetfluß im Arbeitsluftspalt und auch umgekehrt zum inneren Streufluß in der Umgebupg des Arbeitsluftspaltes gerichtet. sind, in ihrer Summe gleich oder gröBer als der innere Streufluß unterhalb des Arbeitsluftspaltes.In the preferred embodiment of the invention, ″ are the magnetic flux through the brake air gap and the leakage flux running in the braking direction over the Brake air gap, both of which are reversed to the magnetic flux in the working air gap and also reversed to the internal leakage flux in the environment of the working air gap. are, in their sum, equal to or greater than the internal leakage flux below the working air gap.
Wichtig ist dabei, daß die' untere Polplatte durch den tiefen Einschnitt des Bremsluftspaltes auf dem Umfang der Schwingspule eine Querschnittsverminderung für an Magnetfluß erfährt und damit einen solchen höheren magnetischen Widerstand aufweist, daß ein Teil des Magnetflusses nicht mehr durch den Weicheisenkörper, sondern durch den Bremsluftspalt führt. um Extremfall kann der Magnetfluß im'Welcheisenkörper von der unteren Polplatte zum Pol kern auch vollständig unterbrochen werden, z. 3. durch einen in den unteren Teil des Bremsluftspaltes eingesetzten Ring aus unmagnetischem Matcrist, wie Messing oder eine Messinc3platte, die die untere Polplatte mit dem Polkern mechanisch Verbindet. Hierdurch wird erreicht, daß der gesamte Magnetfluß und nicht.nur ein Teil durch den Bremsluftspa].t führt. In diesem Falle ist dermagnetische Widerstand in der unteren Polplatte dann identisch mit dem gesamten magnetischen Widerstand des Bremsluftspaltes in der unteren Polplatte.It is important that the 'lower pole plate through the deep cut of the brake air gap on the circumference of the voice coil a reduction in cross-section for experiencing magnetic flux and thus such a higher magnetic Has resistance that part of the magnetic flux no longer passes through the soft iron body, but leads through the brake air gap. In extreme cases, the magnetic flux in the iron body from the lower pole plate to the pole core are also completely interrupted, for. 3. by a non-magnetic ring inserted in the lower part of the brake air gap Matcrist, such as brass or a brass plate, which connects the lower pole plate to the Mechanically connects pole core. This ensures that the entire magnetic flux and not only a part of it leads through the brake air space. In this case it is magnetic Resistance in the lower pole plate is then identical to the total magnetic Resistance of the brake air gap in the lower pole plate.
Um den großen Hub'der Schwingspule zu ermöglichen und die Klangqualitäten des Lautsprechersystems durch das Eintauchen der Schwingspule.nicht zu beeinträchtigen, ist der Bremsluftspalt erst in einem axialen Abstand von der oberen Polplatte angeordnet, der etwa gleich der Dicke der oberen Polplatte oder größer ist.To enable the large stroke of the voice coil and the sound quality of the loudspeaker system by immersing the voice coil. if the brake air gap is only arranged at an axial distance from the upper pole plate, which is approximately equal to or greater than the thickness of the upper pole plate.
Zur einfacheren und besseren Abstimmung des Systems auf bestimmte gewünschte Klangqualitäten und aus Gründen der Wirtschaftlichkeit kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, daß an der unteren Polplatte ein den Bremsluftspalt über einen Teil seiner axialen Länge begrenzender Weicheisenring angeordnet ist, der mit dem Innenumfang des Dauermagnetringes verbunden ist. Die Tiefe und der Abstand des Bremsluftspaltes können dann durch Einsetzen unterschiedlich hoher Weicheisenringe jeweils entsprechend angepaßt werden.For easier and better adjustment of the system to certain Desired sound quality and for reasons of economy can be after a Another feature of the invention be provided that a on the lower pole plate Soft iron ring delimiting the brake air gap over part of its axial length is arranged, which is connected to the inner circumference of the permanent magnet ring. the The depth and distance of the brake air gap can then be different due to insertion high soft iron rings are adjusted accordingly.
Durch die Erfindung wird ein impulsfester Tiefton-Lautsprecher geschaffen, bei dem eine Eigenbegrenzung der Amplitude der Schwingspule gewährleistet ist durch das Gegenfeld, das im Bremsluftspalt in umgekehrter Richtung zum Magnetfeld im Arbeitsluftspalt -und zum inneren Streufluß erzeugt -wird. Da keine mechanischen Anschläge für die Schwingspule vorhanden sind, sondern nur der, im Bremsluftspalt erzeugte Mägnetfluß, ergibt sich hierdurch ein besonders wirksamer Uberlastungsschutz bei extrem weicher Aufhängung der Schwingspule mit der Lautsprechermembran.The invention creates an impulse-proof bass loudspeaker, in which a self-limiting of the amplitude of the voice coil is guaranteed by the opposing field in the brake air gap in the opposite direction to the magnetic field in the working air gap -and to the internal leakage flux -is generated. Since there are no mechanical stops for the Voice coil are present, but only the magnetic flux generated in the brake air gap, This results in a particularly effective overload protection with extremely soft Suspension of the voice coil with the loudspeaker membrane.
Aus der DE-AS 12 81 600 ist es zwar bereits bekannt, bei einem Ringspaltmagnetsystem hoher Feldstärke, bei dem sich im Arbeits- oder AntriebsSuftspalt eine Schwingspule bewegt, unmittelbar unterhalb des ArbeitsluftspaTtes einen den Polkern umgebenden weichmagnetischen Polring anzuordnen, der jedoch für die Aufnahme des inneren seitlichen magnetischen Streuflusses mit dem Fuß des Polkerns so verbunden ist, daß einerseits zwischen Polkern und Polring ein, freier Raum für die Bewegung der Schwingspule vorhanden ist, dem.andererseits ein freier Raum zwischen Polring und Dauermagnetring gegenüberliegt. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um einen Bremsluftspalt im Sinne der vorliegenden Erfindung. Die Zielsetzung derartiger bekannter Ringspaltmagnetsysteme ist vielmehr speziell darauf gerichtet, im Arbeitsluftspalt eine möglichst hohe Induktion zu erreichen. Zu diesem'Zweck erfolgt die Umlenkung des Magnetflusses daher unmittelbar unterhalb des.Arbeitsluftspaltes, um die Belastung des Polkernes durch einen Nebenschluß zu verringern und eine hohe Induktion im Arbeitsluftspalt zu erreichen. Diese Zielsetzung, Induktionen von etwa 15 000 Gauß und zum Teil auch darüber zu erhalten, wird mit den bekannten Anordnungen zwar auch tatsächlich-erreicht, ohne jedoch im Sinne der vorliegenden Erfindung zu wirken.From DE-AS 12 81 600 it is already known in an annular gap magnet system high field strength, in which there is a voice coil in the working or drive air gap moved, immediately below the working air gap surrounding the pole core To arrange soft magnetic pole ring, however, for the reception of the inner lateral magnetic leakage flux is connected to the foot of the pole core so that on the one hand between pole core and pole ring, free space for the movement of the voice coil there is, on the other hand, a free space between the pole ring and permanent magnet ring opposite. However, this is not a brake air gap in the Meaning of the present invention. The objective of such known annular gap magnet systems rather, it is specifically aimed at keeping the working air gap as high as possible To achieve induction. For this purpose, the deflection of the magnetic flux takes place therefore immediately below the working air gap to reduce the load on the pole core by a shunt and a high induction in the working air gap to reach. This objective, inductions of about 15,000 Gauss and partly also to get about it is actually achieved with the known arrangements, but without acting within the meaning of the present invention.
Im Unterschied zu diesen bekannten Ringspaltmagnetsystemen liegt die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung nicht darin, die Belastung des Polkernes durch den inneren Streufluß zu verringern oder eine extrem hohe Induktion im Arbeitsluftspalt zu erreichen, sondern es geht darum, einen zusätzlichen Bremsluftspait im Bereich der unteren Polplatte vorzusehen, in welchem die Schwingspule des Lautsprechersystems bei einer übersteuerung eine Eigenbegrenzung der Schwingungsamplitude durch das im Bremsluftspålt erzeugte Gegenfeid erfährt.In contrast to these known annular gap magnet systems, the The aim of the present invention is not to reduce the load on the pole core due to the internal leakage flux or an extremely high induction in the working air gap to achieve, but it is about an additional brake air space in the area the lower pole plate, in which the voice coil of the speaker system in the event of overdrive, the oscillation amplitude is limited by the in the Bremsluftspålt generated opposing field experiences.
Auch beginnt die Umkehrung der Magnetflußrichtung bei der Erfindung im Gegensatz zum vorbekannten Stande der Technik nicht ganz dicht unter der oberen Polplatte, sondern erst in einem Abstand von dieser, der etwa gle.ich oder größer ist als die Dicke der oberen Polplatte. Dies steht der Erreichung einer möglichst hohen Induktion im Arbeitsluftspalt voll entgegen.The reversal of the direction of the magnetic flux also begins with the invention In contrast to the prior art, not quite close to the top Pole plate, but only at a distance from it that is about the same or greater is than the thickness of the top pole plate. This stands for the achievement of a possible high induction in the working air gap.
Wesentlich ist allerdings bei der Erfindung, daß der in Gegenrichtung verlaufende Magnetfluß im Bremsluftspalt und dessen Umgebung etwa gleich oder größer sein muß als der in Hauptrichtung unterhalb der oberen Polplatte verlaufende Streufluß, jeweils abhängig von de verwendeten -Schwingspule, so daß für diese Schwingspule ein Bremsluftspalt in der unteren Polplatte geschaffen wird, der verhindert, daß die Schwingspule auf der unteren Polplatte aufschlägt, weil eine totale Umkehrung der Richtung der Antriebskraft für die Schwingspule eintritt.However, it is essential in the invention that the in the opposite direction running magnetic flux in the brake air gap and its surroundings approximately the same or greater must be than the leakage flux running in the main direction below the upper pole plate, each depending on the voice coil used, so that for this voice coil a brake air gap is created in the lower pole plate which prevents the voice coil hits the lower pole plate because it is a total inversion the direction of the driving force for the voice coil occurs.
Weitere EinzelheiLen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten'Ausführungsbeispielen.Further details and advantages of the invention emerge from FIG The following description of preferred embodiments shown schematically in the drawing.
Es zeigen Fig. 1 eine erste Äusfuhrungsform eines Ringspaltmaghetsystems mit Bremsluftspalt, Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 in matcrialsparender Weise abgewandelte zweite Ausführungsform, Fig. 3a und Fig. 3b jeweils Teildarstellungen von Zwe-i weiteren Ausführungsformen, die durch eine Verwendung von zusätzlichten Weicheisenringen zur Begrenzung des Bremsluftspaltes gekennzeichnet sind, Fig. 4 noch eine abgewandelte Ausführungsform, bei der.der Polkern und die untere -Polplatte' durch einen Zwischenring aus unmagnetischem Material, wie Messing, unterhalb des Bremsluftspaltes miteinander verbunden sind, -und Fig. 5 eine weitere abyewandelte Ausführungsform, bei der die betreffenden Teile durch eine Platte oder Scheibe aus unmagnetischem Material, wie Messing oder dergleichen, fest miteinander verbunden-sind.1 shows a first embodiment of an annular gap magnet system with brake air gap, FIG. 2 is a modified compared to FIG. 1 in a material-saving manner second embodiment, FIGS. 3a and 3b each partial representations of Zwe-i further embodiments, through the use of additional soft iron rings to limit the brake air gap, Fig. 4 shows a modified one Embodiment in which the pole core and the lower pole plate are supported by an intermediate ring made of non-magnetic material, such as brass, below the brake air gap with one another are connected, -and Fig. 5 shows a further modified embodiment in which the affected parts by a plate or disk made of non-magnetic material, such as Brass or the like, firmly connected to one another.
Bei den gezeigten Ausführungsformen von Ringspaltmagnetsystemen 1 für Tiefton-Lautsprecher mit konischer Membran 2.bewegt sich im Arbeitsluftspalt.3 des Magnetsystems eine mit ihrem Körper 4b an der Membran 2 befestigte Schwingsp.ule' 4a mit großem Hub. Däs, Ringspaltmagnetsystem 1 besteht aus einem' zylindrischen Polkern 5 aus Weicheisen und einem ringförmigen Dauermagneten 6, der im Abstand vom Polkern 5 zwischen einer den Arbeitsluftspalt 3 begrenzenden oberen Polplatte 7 und einer unteren.Polplatte 8 angeordnet ist.; An der unteren Polplatte 8 ist ein den Pokern 5 in axialer Verlängerung des Arbeits luftspaltes 3 umgebender Bremsluftspalt 9 für die Schwingspule 4a in Verbindung mit einem magnetischen Widerstand 10e in der unteren Polplatte 8 derart ausgebildet, daß der Magnetfluß 10a durch den Bremsluftspalt 9 und der in Bremsrchtung-verlaufenden Streufluß 10d über dem Bremsluftspalt 9 die beide umgekehrt zum Magnetfluß 1Ob im Arbeitsluftspalt 3und auch umgekehrt zum inneren Streufluß 10c in der Umgebung des Arbeitsluftspaltes 3 gerichtet sind, in ihrer Summe gleich oder größer als der innere Streufluß 10c unterhalb des Arbeitsluftspaites 3 sind.In the illustrated embodiments of annular gap magnet systems 1 for woofer with a conical membrane 2. moves in the working air gap. 3 of the magnet system a voice coil attached to the membrane 2 with its body 4b ' 4a with a large stroke. The annular gap magnet system 1 consists of a 'cylindrical Pole core 5 made of soft iron and an annular permanent magnet 6, which is at a distance from the pole core 5 between an upper pole plate delimiting the working air gap 3 7 and a lower pole plate 8 is arranged; At the bottom Pole plate 8 is an air gap to the poker 5 in the axial extension of the working 3 surrounding brake air gap 9 for the voice coil 4a in connection with a magnetic one Resistor 10e formed in the lower pole plate 8 so that the magnetic flux 10a through the brake air gap 9 and the stray flux 10d running in the braking direction Above the brake air gap 9, the two opposite to the magnetic flux 1Ob in the working air gap 3 and vice versa to the internal leakage flux 10c in the vicinity of the working air gap 3 are directed, in their sum equal to or greater than the internal leakage flux 10c are below the working air gap 3.
Der Bremsluftspalt 9 ist bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen in einem axialen Abstand 11 von der oberen Polplatte 7 angeordnet, der etwa gleich der Dicke 7a der oberen Polplatte 7 oder größer ist. Bei der Ausführungsform von Fig. 2 weist die untere Polplatte 8 eine stirnseitige Ausdrehung 8a zur Materialersparnis auf.The brake air gap 9 is in all shown embodiments arranged at an axial distance 11 from the upper pole plate 7, which is approximately the same the thickness 7a of the upper pole plate 7 or greater. In the embodiment of Fig. 2, the lower pole plate 8 has an end face recess 8a to save material on.
Während bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Bremsluftspalt 9 volständig in die untere Polplatte 8 eingearbeitet ist, ist bei der Ausführungsform von Fig. 3a an der Oberseite der unteren Polplatte 8 ein den Bremsluftspalt 9 über einen Teil seiner axialen Länge begrenzender Weicheisenring 12 angeordnet, der mit dem Innenumfang 6a des Dauermagnetringes 6 verbunden ist und an diesem eng anliegt. Dies ist auch bei der Ausführungsform von Fig. 3b der Fall, wobei jedoch der Weicheisenring 12 bei gleichem axialem Abstand 11 von der oberen Polplatte eine etwas grössere axiale Erstreckung hat und daher in eine Ringnut 13 an der-unteren Polplatte 8 eingelassen ist, die zugleich den radial innenliegenden Teil des Bremsluftspaltes 9 bildet.While in the embodiments shown in Fig. 1 and 2, the brake air gap 9 is completely incorporated into the lower pole plate 8, is in the embodiment of Fig. 3a on the top of the lower pole plate 8 over the brake air gap 9 arranged a part of its axial length limiting soft iron ring 12, which with is connected to the inner circumference 6a of the permanent magnet ring 6 and rests closely against it. This is also the case with the embodiment of FIG. 3b, but with the soft iron ring 12 a somewhat larger one with the same axial distance 11 from the upper pole plate has axial extension and is therefore embedded in an annular groove 13 on the lower pole plate 8 which at the same time forms the radially inner part of the brake air gap 9.
Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen von Fig. 1 bis 3 sind bei den in Fig. 4 und 5 gezeigten beiden abgewandelten Ausführungsformen der Polkern 5 und die untere Polplatte 8 im unteren Teil des Bremsluftspaltes 9 durch einen Ring 14 bzw. durch eine Scheibe 15 aus unmagnetischem Material, wie Messing, Kunststoff oder dergleichen, verbunden, so daß bei diesen beiden Ausführungsformen der gesamte Innenquerschnitt der unteren Polplatte 8 vom Polkern 5 magnetisch getrennt ist und das gesmate Magnetfeld an dieser Stelle durch den Bremsluftspalt 9 hindurchtreten muß.In contrast to the exemplary embodiments of FIGS. 1 to 3 are in the two modified embodiments of the pole core shown in FIGS 5 and the lower pole plate 8 in the lower part of the brake air gap 9 by a Ring 14 or by a disk 15 made of non-magnetic material such as brass, plastic or the like, connected, so that in these two embodiments the entire Inner cross section of the lower pole plate 8 is magnetically separated from the pole core 5 and the entire magnetic field pass through the brake air gap 9 at this point got to.
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