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Title:
DRIVER FOR A FLAT ACOUSTIC PANEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/060820
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns the embodiment of drivers for panel loudspeakers. Panel loudspeakers working according to the principle of bending waves are already known in prior art. Said loudspeakers generally consist of an acoustic panel (11) and at least one driver (12). As a general rule, the driver (12) is arranged on an auxiliary frame at a distance from the acoustic panel (11). Said embodiment makes it possible to use conventional drivers (12) that can also be utilized in cone loudspeakers. A series of problem arise when the drivers (12) are to be integrated on or into the acoustic panel (11) itself. Said embodiment requires inter alia that the different components of the driver (12) be directly mounted on the acoustic panel (12). Hence, the invention aims at providing a driver for panel loudspeakers that can be connected with little complications to the acoustic panel (11) as a pre-fabricated component. This is achieved by connecting the oscillation coil support (17) in the air gap (18) to the permanent magnet (15) and/or to magnetic return path device using an elastic membrane (23).

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Inventors:
Bachmann, Wolfgang (Kästnerstrasse 10 Grevenbroich, D-41516, DE)
Krump, Gerhard (Rosengasse 19 Schwarzach, D-94374, DE)
Regl, Hans-jürgen (Nordstrasse 88 Düsseldorf, D-40477, DE)
Application Number:
PCT/EP1999/003305
Publication Date:
November 25, 1999
Filing Date:
May 14, 1999
Export Citation:
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Assignee:
HARMAN AUDIO ELECTRONIC SYSTEMS GMBH (Schlesische Strasse 135 Straubing, D-94315, DE)
Bachmann, Wolfgang (Kästnerstrasse 10 Grevenbroich, D-41516, DE)
Krump, Gerhard (Rosengasse 19 Schwarzach, D-94374, DE)
Regl, Hans-jürgen (Nordstrasse 88 Düsseldorf, D-40477, DE)
International Classes:
H04R7/10; H04R9/04; H04R9/06; H04R17/00; H04R7/04; H04R31/00; (IPC1-7): H04R9/06; H04R7/10; H04R17/00
Domestic Patent References:
WO1998034320A2
WO1997009859A1
WO1997009861A1
Foreign References:
US3801943A
Attorney, Agent or Firm:
WESTPHAL, MUSSGNUG & PARTNER (Waldstrasse 33 Villingen-Schwenningen, D-78048, DE)
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Claims:
Anspaiclle
1. Treiber fiir ein flaches Klangpaneel 11 mit einem Schwingspulenträger 17, auf welchem eine Schwingspule 16 befestigt ist, und mit wenigstens einem Dauennagneten 15, einer Rückschlußanordnung 14 und einem Luftspalt 18, in welchen der Schwingspulenträger 17mit der Schwingspule 16 eintaucht, dadurch gekennzeiclmet, daß der Schwingspulenträger 17 im Luftspalt 18 mit dem Dauermagneten 15 und/oder der Rückschlußanordnung 14 mittels einer elastischen Membran 23 verbunden ist.
2. Treiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiclmet, daß der Schwingspulenträger 17 topfförmig ausgebildet ist und einen Boden 17"und einen Rand 17'aufweist.
3. Treiber nach Anspmch 2, dadurch gekennzeiclmet, daß der Boden 17"des Schwingspulenträgers 17 mit dem Klangpaneel 11 verbunden ist.
4. Treiber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden 17"oder eine zwischen Boden 17"und Klangpaneel 11 angeordnete Platte 19 einen Durclunesser hat, der kleiner/gleich dem Durchmesser des Randes 17'des Schwingspulenträgers 17 ist.
5. Treiber nach Anspruch 2 oder Anspnich 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden 17"selbst oder die Platte 19 als piezoelektrische Biegewellenscheibe 19'ausgebildet ist.
6. Treiber nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Rand 17'des Schwingspulenträgers 17 einen Bereich 25 venninderter Wandstärke aufweist und daß die Schwingspule 16 im Bereich 25 der venninderten Wandstärke mit dem Schwingspulenträger 17 verbunden ist.
Description:
Beschreibung Treiber fiir flaches Klangpaneel Teclmisches Gebiet Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung von Treibern fiir flache Klangpaneele, insbesondere mit der Bildung von Treibern, die bei einer Vielzahl von Klangpaneelen als vorgefertigtes Bauteil verwendet werden können.

Stand der Technik Gemäß dem Stand der Teclmik sind Klangpaneele bekannt, die nach dem Multiresonanzprinzip arbeiten und auch als Multiresonanzplattenlautsprecher bekannt sind. Nähere Einzelheiten zu diesen Anordnungen sind den Anmeldungen DE-A-197 57 097 bis 197 57 099 sowie weiteren Anmeldungen der Anmelderin, welche unter dem Anmeldetag dieser Anmeldung hinterlegt wurden, entnelunbar.

Um iiberfliissig Wiederholungen zu venneiden, werden diese Anmeldungen zum Gegenstand auch dieser Anmeldung gemacht. <BR> <BR> <P> Um im jeweiligen Klangpaneel Biegewellen zu erzeugen, wird dieses von einem oder auch von melireren elektrodynamischen Treibern (Shakern) angeregt. Auch sind Klangpaneele bekannt, die ausschließlich oder auch kombiniert mit den eben benannten elektrodynamischen Treibern von piezoelektrischen Biegeschwingerscheiben angetrieben werden. Gegenstand dieser Anmeldung sind aber nur die elektrodynamische Treiber.

Diese Treiber werden im wesentlichen von einer mit einer Schwingspule versehenen Schwingspulenträger, wenigstens einem Dauennagneten und einer Rückschlußanordnung gebildet, wobei durch die gegenseitige Anordnung der verschiedenen Bauteile die Schwingspule in einen vorhandenen Luftspalt eintaucht. Schon an dieser Stelle sei daraufhingewiesen, daß die Rückschlußanordnung auch solche Anordnungen umfaßt, die die magnetischen Feldlinien lediglich lenken oder leiten. Auch ist der Luftspalt im Sinne dieser Anmeldung nicht bloß als Spalt zwischen Bauteilen zu verstehen, in den der Schwingspulenträger bzw. die Schwingspule eintaucht. Vielmehr wir im Zusammenhang mit dieser Anmeldung alles als Luftspalt, d. h. all die Bereiche angesehen, in denen die Schwingspule den magnetischen Feldlinien des oder der Dauermagneten ausgesetzt ist.

Die Kombination zwischen Klangpaneel und elektrodynamischen Treibern ist so gelöst, daß die Treiber an einer Seite des Klangpaneels aufgesetzt oder in diesem integriert werden. Werden die Treiber an eine Seite des Klangpaneels aufgesetzt, kann auf Treiberprinzipien zurückgegriffen werden, die auch zum Antrieb von Konuslautsprechern verwendet werden. Im Einzelnen ist dies so realisiert, daß die aus der Rückschlußanordnung und den jeweiligen Dauermagneten gebildete Einheit mittels von Haltemngen mit dem Klangpaneel verbunden wird. Die Schwingspule, welche auf das Klangpaneel wirkt und zu diesem Zweck ebenfalls mit diesem verbunden ist, kann bei dieser Ausfiilmngsfonn iiber die von den Konuslautsprechern her bekannten Zentriennembranen zentriert werden. Dazu ist die Zentriermembran, welche mit dem Schwingspulenträger verbunden ist, an der Haltemng befestigt. Auch wenn solche Einheiten unter Nutzung der aus der Konuslautsprecherteclmik bekannten Fertigkeiten in großen Sttickzahlen preiswert hergestellt werden können, ist der Einsatz dieser Treiber bei flachen Klangpaneelen mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Abgesehen davon, daß aufgesetzte Treiber zu einer Vergrößerung der Bautiefe ftihren, wird durch die Verwendung der bei dieser Antriebsteclmik notwendigen Haltemngen eine Versteifung des Klangpaneels herbeigeftilurt, welche die Einprägung und Ausbreitung von Biegewellen im Klangpaneel behindert.

Aus diesen Griinden heraus ist man dazu übergegangen, auf Halterungen gänzlich zu verzichten und die Treiber im Klangpaneel zu integrieren. Derartige Anordnungen sind der DE-A-197 57 097 entnehmbar. Wesentlich bei diesen Anordnungen ist, daß der Schwingspulenträger bzw. die Schwingspule nicht mit den iibrigen Bauteilen des Treibers (Riickschlul3anordnung, Dauermagnet) verbunden ist. Dies bedeutet, daß der Aufbau solcher Anordnungen außerordentlich aufwendig ist, um eine streifende Beriihnmg zwischen dem Schwingspulenträger bzw. der Schwingspule und den iibrigen Bauteilen des Treibers während des Betriebs auszuschließen. Die Verwendung einer aus der Konuslautsprechertechnik bekannten Zentriermenbran zwischen dem Schwingspulenträger und dem Klangpaneel in Fig. 1 gemäß DE-A-197 57 097 könnte dieses Problem sicherlich lösen. Damit ist aber immer noch nicht das weitere Problem beseitigt, daß bei den im Klangpaneel angeordneten Treibern immer noch eine paßgenaue Zuordnung zwischen den übrigen Bauteilen des Treibers (= den Teil 17.4 in Fig. 1 gemäß DE-A-197 57097) und der Schwingspule im Klangpaneel selbst herbeigefiillrt werden muß.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugmnde, einen Treiber fiir ein Klangpaneel anzugeben, welcher ftir eine Vielzahl von Anwendungsfällen vorproduziert werden und ohne weitere Zentrienmgsarbeiten im Klangpaneel integriert werden kann.

Darstellung der Erfindung Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Aus-und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen entnelunbar.

Wird der Schwingspulenträger im Luftspalt mit den Dauennagneten und/oder der Rvicksclalußanordntmg mittels einer elastischen Membran verbunden, ist ein Treiber geschaffen, der ohne weitere Zentriemngsarbeiten in einem Klangpaneel integriert werden kann.

Ist gemäß Anspmch 2 der Schwingspulenträger topfförmig ausgebildet und gemäß Anspruch 3 sein Boden mit dem Klangpaneel verbunden, wird im Gegensatz zu den sonst üblichen ringfönnigen Schwingspulenträgem eine relativ großflächige Anregung des Klangpaneels hervorgemfen.

Letzteres gilt insbesondere dann, wenn gemäß Anspruch 4 der Boden selbst oder eine zwischen dem Boden und dem Klangpaneel angeordnete Platte einen Durclunesser hat, der kleiner/gleich dem Durchmesser des Schwingspulenträgers ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Boden selbst oder die Platte als piezoelektrischer Biegewellenschwinger ausgebildet ist, weil in diesem Fall durch die enge räumliche Verbindung zweier Treiber sich deren Kontaktiermg vereinfacht. In diesem Falle sollte aber zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung von Treiber und piezoelektrischem Biegewellenschwinger der piezoelektrische Biegewellenschwinger mit dem Schwingspulenträger des Treiber entkoppelt verbunden sein.

Weist der Rand des Schwingspulenträgers einen Bereich mit venninderter Wandstärke auf und ist in diesem Bereich die Schwingspule mit dem Schwingspulenträger verbunden, können dank der massiveren Ausgestaltung des Schwingspulen große Kräfte iibertragen werden, ohne daß Wickelvorrichtungen, die fiir das Wickeln von Schwingspulen auf dünnwandigen Schwingspulenträgem ausgelegt sind, modifiziert werden müssen. Ist der Übergang vom Bereich verminderter Wandstärke zum übrigen Rand des Schwingspulenträgers als Stufe ausgebildet, muß wegen der durch die Stufe gegebenen zusätzlichen Verzahnung der Schwingspule auf dem Schwingspulenträger auch eine Ablösung des Schwingspule vom Schwingspulenträger selbst bei großen Übertragungskräften nicht befürchtet werden.

Schon an dieser Stelle sei daraufhingewiesen, daß ein gemäß den Ansprüchen 2, 3,4 und 6 ausgebildeter Schwingspulenträger eigenständig verwendbar ist.

Kurze Darstellung der Figuren Es zeigen : Fig. 1 einen Schnitt durch ein Klangpaneel ; Fig. 2 eine weitere Darstellung gemäß Fig. 1 ; Fig. 3 einen Schnitt durch einen Schwingspulexlträger, Fig. 4 eine weitere Darstellung gemäß Fig. 3 ; und Fig. 5 eine weitere Darstellung gemäß Fig. 3.

Wege zum Ausfiihren der Erfindung Die Erfindung sei ! nun anhand der Figuren näher erläutert werden.

Die in Fig. I gezeigte Anordnung zeigt ein Klangpaneel 11, welches aus einer aus Hartschaum gebildeten Kemschicht 11'und zwei mit der Kemschicht 11' verbundenen Deckschichten 11"bestelit. Ferner zeigt Fig. 1 einen elektromagnetischen Treiber 12, welcher in eine Ausfräsung im Klangpaneel 11 eingesetzt ist.

Dieser Treiber 13 wird im wesentlichen von einer topfförmig ausgebildeten Rückschlußanordnung 14, einem Dauennagneten 15 und einem mit einer Schwingspule 16 versehenen Schwingspulenträger 17 gebildet. Der Dauermagnet ist in die topfförmige ausgebildete Rückschlußanordnung eingesetzt und verbunden. Da der Durchmesser des Dauennagneten 15 kleiner ist als der Innendurclunesser der topfförmig ausgebildeten Rückschlußanordnung 14, besteht zwischen diesen Teilen (14,15) ein gegenseitiger radialer Abstand, welcher im Zusammenhang mit dieser Anmeldung als Luftspalt 18 bezeichnet wird.

Der Schwingspulenträger 17, welcher gleichfalls topffönnig ausgebildete ist, ist an seinem mit der Schwingspule 16 versehenen Rand 17'in den Luftspalt 18 eingesetzt. Der Boden 17"des Schwingspulenträgers 17 ist unter Zwischenordnung einer Platte 19 mit dem Boden 20 der Ausfräsung 13 verbunden. Schon an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß eine gesonderte Platte 19 dann nicht notwendig ist, wenn die Platte 19 durch eine entsprechende Gestaltung des Bodens 17"des Schwingspulenträgers 17 und/oder des Bodens 20 der Ausfräsung 13 ersetzt wird.

Deutlich ist der Darstellung gemäß Fig. 1 entnelunbar, daß die Platte 19 im Vergleich zum Schwingspulenträger 17 einen kleineren Durchmesser hat. Diese Durchmesserverringermg bewirkt eine verbesserte Einprägung von Biegewellen in das Klangpaneel 11, weil zum einen die Krafteinprägung auf eine kleine Fläche konzentriert und sich zum weiteren hierdurcl1 auch der finir die Erzeugung von Biegewellen wesentliche radiale Abstand A zwischen dem Bereich, an dem die Krafteinleitung erfolgt, und dem Bereich, in welchem der unter Betriebsbedingungen nicht schwingende Teil des Treibers 12 mit dem Klangpaneel 11 verbunden ist, vergrößert ist.

Der dem Dauennagneten 15 abgewandte Boden der Rückschlußanordnung ist mit einer Ankerplatte 21 versehen und liber diese mit dem Klangpaneel 11 verbunden.

Um den Treiber 12 ftir eine Vielzahl von Anwendungen vorzuproduzieren bzw. um beim Zusammenbau von Treiber 12 und Klangpaneel 1 1 aufwendige Zentrieningsarbeiten zu venneiden, ist im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Rand 14'der Rückschlußanordnung 14 mit einem Ring 22 versehen, welcher den Rand 14'in Richtung der Platte 19 verlängert. Außerdem ist eine Zentriermembranen 23 vorhanden, welche sich im Luftspalt 18 zwischen dem Ring 22 und dem Rand 17'des Schwingspulenträgers 17 erstreckt. Wird der Treiber 12 gemäß Fig. 1 ausgebildet, kann die Verbindung zwischen Treiber 12 und Klangpaneel 11 sellr einfach dadtlrch realisiert werden, daß der vorproduzierte und bereits mit der Ankerplatte 21 versehene Treiber 12 lediglicl in die Ausfräsung 13 im Klangpaneel 11 eingesetzt und verbunden wird. Ob der Schwingspulenträger 17 schon werksseitig mit der Platte 19 verbunden ist oder ob diese Verbindung erst später realisiert wird, ist ohne Bedeutung, wenn die Platte 19 lediglich gegenüber dem Schwingspulenträger 17 eine Durclunesser Verringerung sicherstellen soll. Wird jedoch die Platte 19-wie im Zusammenhang mit Fig. 4 noch erläutert werden wird-als piezoelektrische Biegenwellenscheibe ausgebildet wird, ergeben sich in bezug auf die Kontaktiertmg Vorteile, wenn die als Biegenwellenscheibe ausgebildete Platte 19 schon werksseitig, d. h. vor ihrem Verbinden mit dem Boden 20 bereits mit dem Schwingspulenträger 17 verbunden war.

Nur der Vollständigkeit halber sei daraufhingewiesen, daß zur Einstellung der gewiinschten Radialabstände zwischen dem Dauennagneten 15 und dem Schwingspulenträger 17 bzw. zwischen der Schwingspule 16 und dem Rand 14' der Rückschlußanordnung 17 die Zentriennembran 23 und/oder der Boden 17" des Schwingspulenträgers 17 Durchbruche (nicht gezeigt) aufweisen kann, durch welche bei der Montage des in Fig. 1 gezeigten Treibers 12 Abstandhalter (nicht gezeigt) eingeschoben werden können. Soll auf Durchbrüche in der Zentriennembran 23 und/oder dem Boden 17"verzichtet werden, kann die erforderliche Zentriermg auch mittel eines zentrisch durch den Dauermagneten 15 und die Rückschlußanordnung 17 gefiihrten Stifts (nicht gezeigt) erfolgen, welcher je nach Ausführung auch erst in der Kemschicht 11 enden kann.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausfülirungsbeispiel gemäß Fig. l dadurch, daß der Ring 22 durch eine entsprechende Verlängerung der Randes 14'der Riickschlußanordnung 14 ersetzt ist und daß die Zentriemembranen 23 als flache Scheibe ausgebildet ist.

Außerdem ist in Fig. 2 die Zentriermembrane 23 mit den Stirnflächen 24 des Randes 14'und dem Boden 17"des Schwingspulenträgers 17 verbunden, wodurch sich weitere Herstellungsvorteile ergeben.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann zur Herstellung der Zentrizität der Schwingspule 16 zum Dauermagneten 15 die Zentriennembrane 23 und/oder der Boden 17"des Schwingspulenträgers 17 mit entsprechenden Durchbrüchen (nicht gezeigt) versehen sein.

In Fig. 3 ist ein Schwingspulenträger 17 fiir einen zum Antrieb eines Klangpaneels 11 gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 näher dargestellt. Deutlich ist der Darstellung gemäß Fig. 3 entnelunbar, daß der Rand 17'des Schwingspulenträgers 17 einen Bereich 25 mit venninderter Wandstärke aufweist und daß die Schwingspule 16 in diesem Bereich 25 angeordnet ist. Durch die relativ dickwandige Ausbildung des Schwingspulenträgers 17 wird sichergestellt, daß für den Antrieb des Klangpaneels 11 erforderlichen Kräfte weitgehend frei von Verformungsverlusten auf das Klangpaneel 11 übertragen werden. Der dünnwandige Bereich 25 gewährleistet, daß trotz des relativ dickwandigen Schwingspulenträgers 18 i. ii. der Luftspalt 18 (Fig. 1) sehr schmal und damit gleichzeitig auch sehr verlustann ausgebildet werden kann. Außerdem wirkt die Stufe 26 zwischen dem dünnwandigen Bereich 25 und dem übrigen Schwingspulenträger als zusätzliche Verankerung des Schwingspule 16 auf dem Schwingspulenträger 17. Ferner ist in Fig. 3 noch eine Zentriennembrane 23 gezeigt, welche gewölbt ausgebildet ist und mit dem Schwingspulenträger 17 verbunden ist.

Im Gegensatz zum Schwingspulenträger 17 gemäß Fig. 3 ist der Schwingspulenträger 17 gemäß Fig. 4 zweiteilig atlsgebildet und besteht aus einem relativ dickwandigen Topf 27 und einem dünnwandigen Rolu 27'. Das Rohr 27', welches mit der Schwingspule 16 versehen ist, ist mit dem Topf 27 verbunden. Diese Zweiteiligkeit des Schwingspulenträgers 17 hat den Vorteil, daß die Einheit aus Schwingspule 16 und Rollr 27 auf Vorrichhmgen hergestellt werden kann, die auch bei der Herstellung solcher Einheiten ffir Konuslautsprecher verwendet werden.

Wie schon im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert, ist auch in Fig. 4 der Schwingspulenträger 17 mittels einer flachen Zentriennembrane 23 mit den Stirnflächen 24 des Randes 14'der Rückschlußanordnung 14 verbunden.

Abweichend zu der in Fig. 2 gezeigten und lediglicl1 als Distanzstück dienenden Platte 19 ist in Fig. 4 diese Platte als piezoelektrische Biegewellenscheibe 19' ausgestaltet und in den Boden 17"des Schwingspulenträgem 17 eingelassen und mit dem Schwingspu ! enträger 17 entkoppelt (nicht gezeigt) verbunden. Diese Kombination von piezoelektrischer Biegewellenscheibe 19'und elektromagnetischem Treiber 12 hat den Vorteil, daß damit auf engstem Raum fiir unterschiedliche Frequenzbereiche optimiert ausgelegte Treiber (12,19') zur Verfügung stehen.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausftiiulingsfonn eines Schwingspulenträgers 17 gemäß Fig. 3 gezeigt. Dieser einteilige Schwingspulenträger 17 ist so gestaltet, daß dessen Boden 17"gegeniiber dem Durchmesser des Randes 17'einen verminderten Durclunesser hat. Wird der Schwingspulenträger 17 gemäß Fig. 5 ausgebildet, kann wegen dieser Formgebung auf die Verwendung der beispielsweise in Fig. 1 gezeigten Platte 19 verzichtet werden, da iber den Durclunesser des Bodens 17"eines Schwingspulenträgers 17 gemäß Fig. 5 die gewiinschten Abstände A (Fig. 1) problemlos eingestellt werden können.