Planardynamischer Schallwandler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen planardynamischen Schallwandler.

Zur Erzeugung von Schall, beispielsweise in Lautsprechern, werden als Schallquellen sog. Schallwandler verwendet, welche elektrische Spannung in akustische Signale wandeln. Ein Schallwandler kann umgekehrt auch akustische Signale als Schallwechseldrücke in elektrische Signale bzw. in elektrische Spannung wandeln, was beispielsweise in Mikrofonen umgesetzt wird. Dies kann jeweils nach unterschiedlichen Prinzipien erfolgen.

1. Dynamische Schallwandler

Heutzutage sind elektrodynamische bzw. dynamische Lautsprecher weit verbreitet, welche nach dem elektrodynamischen Prinzip arbeiten. Entsprechend wird ein elektrischer Leiter in einem Magnetfeld angeordnet. Zur Erzeugung des Magnetfelds kann entweder eine Magnetfeldspule oder ein Permanentmagnet verwendet werden. Wird nun der elektrische Leiter bestromt, so führt dies aufgrund der Lorentzkraft zu einer mechanischen Bewegung des elektrischen Leiters, welche von der Richtung des Stromes abhängt. Die mechanische Bewegung des elektrischen Leiters überträgt sich, zumeist mit Hilfe eines Membranelementes, auf die Luft als umgebendes Medium und verursacht dort Schallwellen als akustische Signale. Die Erfassung von Schallwellen kann umgekehrt erfolgen und wird beispielsweise bei Mikrofonen eingesetzt.

Weit verbreitet sind dabei dynamische Schallwandler in konusförmiger Bauart, welche aus dem Magnetsystem, auch Magnetanordnung genannt, einer Schwingspule, einer geformten Membran, einer Aufhängung und einem Gehäuse bzw. Chassis bestehen und, je nach Erzeugung des Magnetfelds, als elektrodynamische Konuslautsprecher oder als permanentmagnetische Konuslautsprecher bezeichnet werden können. In jedem Fall führen die Konus-Bauform der Membran und die zylindrische Form der Schwingspule zu einem vergleichsweise hohen Aufbau in der Richtung der Schallabgabe und damit zu einem vergleichsweise großen Bauraum. Auch resultiert aus den Komponenten derartiger dynamischer Schallwandler ein nicht-unerhebliches Gewicht. Die Schallerzeugung erfolgt eher kleinflächig bzw. punktuell, was nicht den natürlichen Schallwellen entspricht. Zudem führen die engen erforderlichen mechanischen Toleranzen zwischen Spule und Magnetsystem sowie der aufwändige Aufbau aus den genannten und weiteren Einzelteilen zu einem erheblichen Entwicklungs- und Herstellungsaufwand.

Dennoch dominieren in kommerziellen Produkten Schallwandler nach dem beschriebenen, etablierten dynamischen Schallwandlerprinzip, obwohl dynamische Schallwandler Nachteile in der Leistung und Klangqualität aufweisen, welche nur mit großem Aufwand abgemildert werden können.

Beispielsweise kann die Membran flach ausgeführt werden; in dieser Bauform neigt sie jedoch verstärkt zu unerwünschten Eigenschwingungen bzw. Moden und muss zusätzlich mechanisch bedämpft und versteift werden, wodurch die bewegte Masse ansteigt, deren Trägheit die Wiedergabe hoher Schallfrequenzen beeinträchtigt. Eine Vereinfachung des Magnetsystems etwa durch Weglassen der Polplatte oder durch Positionierung der Schwingspule tiefer im Magnetsystem führen zu einem weniger fokussierten, inhomogenen und in Bezug auf die Ruhelage der Membran unsymmetrischen Magnetfeld, was zu einer geringeren Effizienz und erhöhten Nichtlinearitäten und akustischen Verzerrungen führt. Ansätze, die Antriebskraft radial zur Membranachse zu generieren und mechanisch auf die axiale Richtung umzulenken, siehe z.B. WO 2011/013223 Al, führen zu einem nochmals erheblich komplexeren Aufbau, verbunden mit stark erhöhten Kosten für die Bauteile und deren Montage.

Die US 2015/256912 Al zeigt ein Beispiel für einen dynamischen Lautsprecher mit flacher Membran, die integral in eine größere Struktur eingearbeitet ist. Ein Verkleidungsteil eines Automobil-Innenraums weist eine Öffnung auf, in die eine flache Lautsprechermembran, bestehend aus einer umlaufenden elastischen Sicke und einem steifen Membranpaneel, eingesetzt wird. Auf der Rückseite des Verkleidungsteils sind brückenförmige Streben angebracht, die die Membranöffnung Überspannen und an denen mittig ein elektromagnetischer Aktuator angebracht ist, dessen Schwingspule die Membran aus ihrer Ruhelage auslenkt, um Schall zu erzeugen. Hier sind gewisse Fortschritte bezüglich der gesamten Bautiefe und der Komplexität der Baugruppe festzustellen; die bereits benannten Nachteile einer flachen Membranausführung bestehen jedoch auch hier, und es wird weiterhin eine Vielzahl an Einzelkomponenten benötigt, die separat vorzufertigen und anschließend zusammenzubauen sind.

2. Elektrostatische Schallwandler

Als weiteres Schallwandlungsprinzip sind elektrostatische Systeme bekannt, die aus einer oder zwei flächigen Elektrodengittern sowie einer dazwischen positionierten flach gespannten Membranfolie bestehen. Mit Hilfe einer vergleichsweise hohen Polarisationsspannung, die durch das Nutzsignal moduliert wird, werden elektrostatische Kräfte zwischen Membran und Elektroden erzeugt, welche die Membran flächennormal auslenken und Schall erzeugen. Die für viele Anwendungen relevanten Zielsetzungen der flachen Bauform und des vergleichsweise einfachen Aufbaus sind hier erreicht. Daher finden sich im Stand der Technik unter anderem Anwendungen dieses Prinzips zur Beschallung des Innenraums eines Automobils, z.B. in DE102006045385A1. Allerdings besteht im Betrieb die Gefahr, dass die Membran durch zu große Auslenkung oder durch äußere Luftdruckschwankungen in Kontakt mit einer der Elektroden gerät und an dieser elektrostatisch anhaftet, bis die Polarisationsspannung abgeschaltet wird.

Um diese Unterbrechungsgefahr zu reduzieren, sind andere Maßnahmen wie z.B. zusätzliche elektrische Isolierung, mehrschichtiger Membranaufbau, oder hohe mechanische Membranspannung erforderlich, die den Herstellungsaufwand erhöhen und die akustische Leistung (reduzierter Wirkungsgrad, Massedämpfung hoher Schwingungsfrequenzen, reduzierte Tieftonwiedergabe aufgrund hoher Grundresonanzfrequenz) beeinträchtigen. Weiterhin ergeben sich Nachteile aufgrund der elektrischen Polarisationsspannung, die typisch mehrere 100 Volt beträgt. Diese kann im Störfall eine Gefahr oder Beeinträchtigung für Personen oder technische Systeme darstellen. Des Weiteren führen parasitäre elektrische Effekte in den Zuleitungen zu einem signifikanten Spannungsabfall, der von der Leitungslänge abhängt und durch technischen Aufwand kompensiert werden muss, etwa durch noch höhere Quellspannungen oder aufwändige Leitungskonstruktionen. Alternativ kann die Hochspannungsquelle in direkter Nähe des Schallwandlers positioniert werden, wofür jedoch zusätzliche Leitungen für Versorgungsspannung sowie zusätzlicher Bauraum erforderlich sind. Gerade in Anwendungsfällen wie z.B. dem Innenraum eines Kraftfahrzeugs weist also jede dieser Varianten erhebliche Nachteile auf.

3. Flächenschwinger

Ein anderer Ansatz wird durch Flächenschwinger, Biegewellenwandler und ähnliche Systeme verfolgt. Hier wird ein flächiger Festkörper durch einen oder mehrere punktuelle Aktoren zu Schwingungen bzw. zu Biegewellen angeregt, die wiederum zu einer Schallabstrahlung führen.

Nachteilig hierbei ist, dass erhebliche konstruktive und signalverarbeitungstechnische Maßnahmen erforderlich sind, um in der schwingenden Fläche ein ausreichend kontrolliertes akustisches Verhalten zu erzielen. Bei den Frequenzen, die den Eigenmoden der Fläche entsprechen, darf keine übermäßige oder nichtlineare Resonanz entstehen, und zwischen diesen Frequenzen soll die Leistung der Schallabstrahlung möglichst wenig abfallen. Letzteres ist aufgrund der vergleichsweise großen schwingenden Masse insbesondere bei hohen Frequenzen technisch herausfordernd.

Eine besonders effiziente Raumausnutzung ergibt sich, sobald vorhandene Oberflächen z.B. von Bildschirmen, Möbeln, oder Fahrzeug-Innenverkleidungen oder Karosserieteilen verwendet werden. Beispiele hierfür sind US 6,181,797 Bl (Automobile) und US 6,332,029 Bl (Bildschirme und andere Anwendungen). Durch diese Mehrfachnutzung sind jedoch funktionale und konstruktive Kompromisse erforderlich. So können die Ausformung, Assemblierung, Stärke und materialtechnische Zusammensetzung sowie die Positionierung der Aktoren in der Regel nur sehr eingeschränkt für die akustische Leistung optimiert werden und die benötigten Schwingungen können für die ursprünglichen Funktionen oder die Langlebigkeit des flächigen Bauteils nachteilig sein. Hinzu kommen langfristig Alterungserscheinungen des Bauteils, die dessen Schwingungseigenschaften signifikant verschlechtern können, z.B. Veränderungen der Elastizität (Versprödung oder Erweichung), der mechanischen Toleranzen, oder der Ankopplung bzw. Verbindung mit benachbarten Bauteilen.

4. Planardynamisches Prinzip

Bekannt sind seit längerem auch planardynamische Schallwandler, welche im Wesentlichen aus einer flächigen Magnetanordnung oder aus zwei flächigen Magnetanordnungen bestehen, parallel zu der bzw. zwischen denen eine Membran mit darauf aufgebrachten Leiterbahnen positioniert ist. Die elektrisch leitfähigen Leiterbahnen interagieren bei Stromdurchfluss mit dem Feld der mehrpoligen Magnetanordnungen und erzeugen eine normal auf die Membranebene wirkende Kraft, wodurch die Membran elastisch ausgelenkt wird und eine Luftverschiebung und damit Schalldruck erzeugt.

Hierdurch können planardynamische Schallwandler üblicherweise dünner als dynamische Schallwandler in konusförmiger Bauart aufgebaut werden, wenngleich planardynamische Schallwandler dafür eine größere Länge und Breite in der Membranebene einnehmen. Die vergrößerte abstrahlende Fläche planardynamischer Schallwandler benötigt jedoch weniger Auslenkung und unterliegt damit geringeren Verzerrungen. Des Weiteren wird eine vergleichsweise großflächige Schallabstrahlung erzielt, welche den Verhältnissen in natürlichen Schallfeldern besser entspricht als die eher punktuelle Schallquelle, die ein dynamischer Schallwandler in konusförmiger Bauart darstellt. Ein weiterer Vorteil planardynamischer Schallwandler ist die in der Regel deutlich geringere Masse der Membranfolie und der flächigen Leiterbahnen, wodurch ein verbessertes Abstrahlverhalten von Impulsen, Transienten und hohen Frequenzanteilen bewirkt werden kann.

Mit anderen Worten besitzen planardynamische Schallwandler, welche auch als ortho-dynamische oder iso-dynamische Schallwandler bezeichnet werden, eine flächige Membran, auf der sich elektrische Leiterbahnen befinden und die sich parallel und in geringer Distanz zu einer Magnetanordnung befindet. Die Magnetanordnung erzeugt ein mehrpoliges Magnetfeld dergestalt, dass die Feldlinien im Bereich der Leiterbahnen tangential zur Membran und senkrecht zu den Leiterbahnen verlaufen. Bei Stromfluss in Letzteren entsteht eine normal zur Membran wirkende Kraft, wodurch diese ausgelenkt wird und Schall erzeugen kann. Ein solcher Schallwandler kann in Lautsprechern und Kopfhörern als Schallgeber, und in umgekehrter Betriebsart, d.h. durch Auslenkung der Membran durch Schall und hierdurch Induktion eines Wechselstroms, auch als Mikrofon eingesetzt werden. Bei planardynamischen Schallwandlern bestehen die Magnetanordnungen üblicherweise aus zahlreichen Bauteilen, u.a. aus Magnetstäben bzw. -ringen, aus Halterungs-Rahmen, aus Versteifungen, aus Klebstoffen und dergleichen, welche einzeln herzustellen und zusammenzufügen sind.

Konventionelle Magnetanordnungen von planardynamischen Schallwandlern verwenden z.B. einfache Stabmagneten, die an einer Längsseite einen Nordpol und an der gegenüberliegenden Längsseite einen Südpol besitzen. Diese bereits vormagnetisierten Stäbe müssen mit abwechselnder Ausrichtung in eine Halterung gebracht und mit dieser verklebt werden, was mit Montageaufwand und Materialeinsatz verbunden ist. Üblicherweise kommen weitere Bauteile wie Distanzringe, Kontaktierungsteile und dergleichen hinzu.

In jedem Fall erfolgt abschließend die Montage der genannten Baugruppen zum planardynamischen Schallwandler, welcher seinerseits im Endprodukt wie beispielsweise im Lautsprecher, im Kopfhörer oder auch im Mikrofon und dergleichen montiert wird. Hierbei kommen neben Halterungen, Rahmen, Verschraubungen und dergleichen auch akustisch wirksame Bauteile wie Gewebe, Resonatoren, Schaumstoffe oder sogenannte akustische Metamaterialien zum Einsatz.

5. Planardynamisches Prinzip mit separaten Magneten

Die US 5,901,235 A beschreibt einen planaren magnetische Wandler mit Membranen, auf denen sich elektrische Leiter befinden, die in Rahmen montiert sind, so dass beabstandete Magnete mit Hilfe metallischer Trägergitter auf gegenüberliegenden Seiten der zentralen schallerzeugenden Oberflächenbereiche der Membranen angeordnet sind.

Die US 2015 110 339 Al beschreibt einen planaren elektroakustischen Mehrmembranwandler mit einer Vielzahl von Membranen, die in einem oder mehreren Membranmodulen angeordnet sind. Jedes Membranmodul umfasst mindestens eine Membran, die jeweils durch einen Rahmen gespannt gehalten wird.

Die US 2018/0084346 Al beschreibt eine ebene Lautsprechereinheit mit einem Gehäuse, einem ersten Magnetsatz und einer Membran. Das Gehäuse hat einen Aufnahmeraum und eine Bodenwand. Der erste Magnetsatz ist an der Bodenwand angeordnet und befindet sich in dem Aufnahmeraum. Die Membran ist in dem Aufnahmeraum angeordnet und befindet sich über dem ersten Magnetsatz. Das Diaphragma umfasst ein Substrat und eine planare Spule. Die planare Spule ist flach auf dem Substrat angebracht.

Das US 10,003,876 B2 beschreibt einen planaren magnetischen Kopfhörer bestehend aus einer einzigen

Schicht paralleler länglicher Magnete, die voneinander beabstandet sind und auf einer

Magnethaltermatrix ruhen. Die Haltematrix kann aus Kunststoff oder aus einer metallischen Permeabilitätsplatte bestehen, wobei sich die Magnete auf der Innenseite (zum Ohr hin) der Platte befinden. Auf der Innenseite der Magnete befindet sich eine Dämpfungsmatrix aus Kunststoff, die eine erste durchgehende scheibenförmige Dämpfungsmembran trägt. Auf einer dünnen Membran, die sich außerhalb der Magnete befindet, ist eine serpentinenförmige Leiterbahn angebracht, die die Magnete erregt und die Membran bewegt, um entsprechend dem Strom in der Leiterbahn Schall zu erzeugen. Noch weiter außerhalb der Leiterbahn und an einer äußeren Hartplastikabdeckung angebracht befindet sich eine zweite durchgehende scheibenförmige Dämpfungsmembran.

Die DE 10 2017 102 159 Al beschreibt einen planardynamischen Schallwandler, welcher oft aus zwei gegenüberliegenden Magnetanordnungen mit jeweils mehreren parallel angeordneten Magnetstäben und einer dazwischenliegenden, mit einer flachen Spule versehenen Membran besteht. Die Ebene der Magnetanordnung liegt parallel zur Membranebene. Durch dabei entstehende Abstoßungskräfte zwischen den beiden Magnetanordnungen sowie durch Verbindungselemente zur Fixierung der Anordnung können Spannungen, Verwindungen, Durchbiegungen o.ä. auftreten. Konventionell wird die Membranfolie entweder direkt auf der Magnethalterung fixiert oder aber auf einem separaten Bauteil, z.B. einem Trägerrahmen. Dabei übertragen sich die mechanischen Spannungen auf die sehr dünne, vorgespannte Membranfolie und beeinträchtigen deren Planheit und bzw. oder die Homogenität der mechanischen Spannung. Bei dem vorliegenden planardynamischen Wandler mit einer ersten ebenen Magnetanordnung, einem Befestigungselement und einer Membran mit Leiterbahnen und mindestens einem Membran-Trägerrahmen wird der Membran-Trägerrahmen zwischen der Magnetanordnung und dem Befestigungselement eingeklemmt. Zwischen dem Membran-Trägerrahmen und der ersten Magnetanordnung und bzw. oder zwischen dem Membran-Trägerrahmen und dem Befestigungselement befindet sich ein elastisches Entkopplungselement.

Die US 2014/0270326 Al beschreibt einen planar-magnetischen Wandler mit einem Rahmen und einer primären Magnetreihenstruktur aus länglichen Magneten, die an eine erste Oberflächenseite eines beweglichen Abschnitts einer Dünnfilm- oder Dünnstrukturmembran mit in die Membran eingearbeiteten Leiterbahnen angrenzt und von dieser einen Luftspalt aufweist. Ein zusätzliches Paar von Magnetquellen, das an dem Rahmen außerhalb des schwingungsfähigen Bereichs der Membran angebracht ist und über der Ebene der gegenüberliegenden, zweiten Oberflächenseite der Membran montiert ist, um die magnetische Energie in der Nähe der zweiten Oberflächenseite der Folienmembran zu verstärken, ohne dass irgendwelche Magnetreihen direkt vor der zweiten Oberflächenseite des schwingungsfähigen Bereichs der Membran zwischen dem zusätzlichen Paar von Magnetquellen angebracht sind.

Wie aus einschlägigen Materialdatenblättern bekannt, erfordern die typischerweise eingesetzten, aus

Neodym (Nd2Fel4B) gefertigten Magnetstäbe (dies gilt analog auch für andere Bauformen wie Ringe usw.) aufgrund ihrer hohen Koerzitivfeldstärke, die mit der erwünschten hohen Energiedichte einhergeht, eine sehr hohe magnetische Feldstärke H von z.B. 2.400 kA/m, um vollständig bzw. bis in den Sättigungsbereich aufmagnetisiert bzw. polarisiert zu werden. Derartige Feldstärken können, auch wenn sie nur impulshaft benötigt werden, nur von Magnetisiervorrichtungen (Elektromagneten in Form von Solenoiden oder anders ausgeformten Spulen) erzeugt werden, deren Abmessungen die des zu magnetisierenden Bauteils deutlich überschreiten.

Zusammen mit der Anforderung, dass die Magnetstäbe mit abwechselnder Polaritätsrichtung angeordnet werden müssen, ergibt sich die zwingende Folge, dass die Magnetstäbe bereits vor der Assemblierung einzeln aufmagnetisiert werden müssen. Während der Assemblierung oder der Positionierung in einer Montagevorrichtung oder einem Spritzgusswerkzeug befinden sich die Magnetstäbe folglich im magnetisierten Zustand und entfalten somit, je nach relativer Lage zueinander und zu anderen ferromagnetischen Bauteilen oder Werkzeugen, erhebliche mechanische Abstoßungs- bzw. Anziehungskräfte. Beispielsweise beträgt die Kraft zwischen zwei Magnetstäben aus der gebräuchlichen Neodymlegierung „N45" mit Abmessungen von je 2 x 4 x 40 mm bei Kontakt rund 40 N, und in 2 mm Abstand bereits 10 N.

Um dieser Problematik teilweise Rechnung zu tragen, sind in der US 2005/036646 Al in Fig. 42 bis 44 Trägergitter mit flächennormal hervorstehenden Stiften oder Stegen dargestellt, die eine seitliche Bewegung der Magnetstäbe aufgrund der Abstoßungs-/Anziehungskräfte behindern, bis der Klebstoff zwischen Magnetstäben und Trägergitter ausgehärtet ist. Insbesondere besteht zwischen planar benachbarten, parallel verlaufenden Magnetstäben mit üblicherweise abwechselnder Polarität eine konstante Anziehungskraft, der auf geeignete Weise begegnet werden muss, um die gewünschte Position und Beabstandung zwischen den Magnetstäben aufrecht zu erhalten. Während weitere Magnetstäbe herangeführt werden, gehen von diesen jedoch anders gerichtete Kräfte aus, die die bereits positionierten Stäbe aus dieser Lage herausheben oder sie verdrehen (insbesondere dann, wenn sie auf nichtmagnetischem Material aufliegen), sofern keine weiteren Maßnahmen zur temporären Fixierung getroffen werden.

Eine weitere Problematik besteht in der großen Sprödigkeit bzw. Fragilität und der sehr geringen Elastizität der Magnetstäbe aufgrund ihres pulvermetallurgischen Herstellungsverfahrens. Dies führt bei unkontrollierter Kollision oder anderweitig erhöhter Krafteinwirkung häufig zum Zerbrechen und Zersplittern der Magnetstäbe und damit zu Materialausschuss sowie zur Gefährdung von Personen und Geräten durch fortgeschleuderte Splitter oder durch Quetschungen. Alle bisher genannten Eigenschaften der Magnetstäbe führen zu einem erheblichen Aufwand bei deren Lagerung, Entnahme, Manipulation, Positionierung und temporären Fixierung, bis sie in ihrer Endposition final fixiert wurden, z.B. durch Klemmung oder Verklebung mit einem Trägerelement oder durch Kunststoff-Umspritzung. Zusätzliche Aufwände und Kosten entstehen bei planardynamischen Schallwandlern gemäß dem Stand der Technik durch den mehrteiligen Aufbau aus Trägersystem für die Magnetstäbe, Trägersystem für die Membranfolie, elektrischen Anschlüssen, mechanischen Schnittstellen zum Gehäuse und anderen Bauteilen, Schutzgitter und Schallwand bzw. Gehäuse.

In WO 03/094571 A2 wird in Fig. 15-27 bis 15-29 und der zugehörigen Beschreibung eine Assemblierungsmethode beschrieben, bei der Magnetstäbe (15-2704, 15-2904) in der Kavität einer Spritzgussform positioniert und dort durch Federstifte (15-2900) fixiert werden. Wie diese potenziell miteinander kollidierenden Schritte (Positionierung, Fixierung und das folgende Schließen der Spritzgussform) erfolgen sollen, wird nicht näher ausgeführt, trotz ausführlicher Fertigungsprozessbeschreibungen an anderen Stellen von WO 03/094571 A2. Die hier beschriebene Notwendigkeit einer Fixierung verdeutlicht nochmals die oben ausgeführte Problematik der magnetischen Anziehungskräfte.

Zusätzlich könnte die nicht näher beschriebene Kavitätswand aus ferromagnetischem Stahl bestehen; die entstehenden Anziehungskräfte zur Wandung würden dann die temporäre Fixierung der Magnetstäbe unterstützen, zugleich aber beim Einlegen das Risiko von Materialbrüchen der Magnetstäbe durch zu schnelles Aufprallen auf die Kavitätswand bergen und zudem auch die Entformung der Baugruppe stark erschweren, wobei die Magnetstäbe aus dem Kunststoff herausgebrochen werden könnten, wenn sie stärker (magnetisch) an der Kavitätswand oder den Auswerfern haften als an den angrenzenden Kunststoffteilen.

Die Magnetstäbe der WO 03/094571 A2 werden im nächsten Schritt zu einer Baugruppe zusammengefügt, indem sie durch einen geeigneten Kunststoff umspritzt werden, wodurch ihre relative Lage dauerhaft fixiert und zugleich ein akustisch offenes Trägergitter (15-2600) gebildet wird. Die Magnetstäbe besitzen zudem innere Schlitze (15-2800), die durch den plastifizierten Kunststoff gefüllt werden, um einen Formschluss zu erzielen. Dies deutet erneut darauf hin, dass der Stoffschluss zwischen dem Kunststoff und der üblicherweise glatten (z.B. vernickelten) und nicht temperierten Oberfläche der Magnetstäbe unzureichend ist, vergleichbar mit der erwünscht geringen Haftung zwischen Kunststoff und Kavitätswand.

Der somit erforderliche zusätzliche mechanische Bearbeitungsschritt zur Erzeugung der Schlitze in den spröden Magnetstäben ist in der Regel sehr kostenintensiv, u.a. durch die erforderliche langsame Bearbeitungsgeschwindigkeit und bzw. oder durch den erhöhten Ausschuss. Dass der Kostenaufwand für mechanische Bearbeitung der Magnetstäbe eine hohe Relevanz besitzt, zeigt sich auch in der Aussage in WO 03/094571 A2, wonach die in Fig. 15-29 gezeigte Ausrichtung der Magnetstäbe an der Kavitätswand vorteilhaft sei, um auch größere Dickentoleranzen ausgleichen zu können, die zwecks Kostenersparnis bei der Herstellung der Magnetstäbe entstehen können. 6. Planardynamisches Prinzip mit Magnetscheibe

Zum Zwecke der Vereinfachung des Aufbaus und der erforderlichen Fertigungsprozesse sind planardynamische Schallwandler bekannt, die ein Gitter oder eine perforierte Scheibe aus zusammenhängendem hartmagnetischem Material verwenden. Hierdurch entstehen zwar Investitionskosten für ein Gusswerkzeug, es wird jedoch auch die Assemblierung vereinfacht, da nur noch ein einzelnes, zumeist noch nicht magnetisiertes und somit einfach zu handhabendes magnetisches Bauteil vorhanden ist. Im zumeist nachfolgenden Magnetisierungsschritt wird die relative und absolute Positionierung der Magnetpole reproduzierbar sichergestellt.

Dieses Gitter weist im Stand der Technik jedoch ausschließlich magnetische Funktionen auf, benötigt also stets einen separaten Träger, der die mechanische Ankopplung an die übrigen Bauteile herstellt.

Die JP 2008 113365 A zeigt einen solchen Schallwandler mit einer perforierten Magnetscheibe (22a, 22b), die von Trägergittern (24a, 24b) gehalten wird. Der Schallwandler besteht hier aus sieben Bauteilen, zuzüglich Bauteilen für die elektrische und mechanische Kontaktierung.

In der US 3,674,946 A wird ein planardynamischer Schallwandler beschrieben, der ein elastisches, flächig vorgefertigtes und mehrpolig magnetisiertes Magnetmaterial („Plastiform", z.B. Typ 1037) verwendet, das durch Stanzen u.ä. perforiert und zugeschnitten wird. Dabei handelt es sich um in Kautschuk gebundenes Bariumferrit mit einem geringen Energieprodukt von nur rund 1,1 MGOe. Dieses vergleichsweise schwache Magnetmaterial wurde gewählt, da es sich sehr leicht verarbeiten, montieren und an die Form eines nicht ebenen Trägergitters anpassen lässt, z.B. durch magnetische Anziehungskraft zwischen Magnetmaterial und Trägergitter. Das so für den Antrieb des Schallwandlers bereitgestellte Magnetfeld ist jedoch erheblich schwächer als das anderer zum Anmeldungszeitpunkt von US 3,674,946 A verfügbarer Materialien, und nochmals erheblich schwächer als das heutiger Neodym-Magnete, die ein Energieprodukt von bis zu 52 MGOe aufweisen. Aufgrund der hohen Elastizität des Magnetmaterials ist die Verwendung von tragenden Strukturen und weiteren Assemblierungskomponenten unerlässlich.

In einer späteren Anmeldung des selben Erfinders (US 4,471,173 A) werden neben dem o.g. elastischen Magnetmaterial auch magnetisch stärkere Materialien aus seltenen Erden wie Samarium-Kobalt erwähnt, sowie die Fertigung einer perforierten Magnetscheibe durch nicht näher spezifizierte Formung („molded to the shape illustrated") oder Stanzen („die cut"). Diese Magnetscheibe stellt eine Alternative zu den in den übrigen Darstellungen von US 4,471,173 A verwendeten einzelnen Magnetstreifen dar, und erfordert somit ebenfalls ein separates Trägergitter und weitere diskrete Bauteile. Eine weitere Variation einer akustisch geöffneten Magnetscheibe wird in der US 10,455,343 B2 beschrieben. Die dort gezeigte Magnetscheibe 14 ist einstückig gefertigt, weist ausschließlich magnetische Funktionalität auf und wird durch ein Trägergitter 16, einen Membran-Trägerring 12 und weitere Bauteile ergänzt. Zwar kann die Magnetscheibe 14 aus einem „beliebigen ferromagnetischen Material" gefertigt sein, die Angabe eines benötigten bzw. bevorzugten Energieproduktes des Materials zwischen 34 und 45 MGOe schränkt die Materialauswahl jedoch auf anisotrope, vollmetallische Seltenerdmagnete ein, insb. gesinterte Neodym-Magnete (Nd2Fel4B), die in Materialgüten mit Energieprodukten zwischen 30 und 52 MGOe kommerziell erhältlich sind. Auch die geringe geometrische Komplexität der Magnetscheibe, die eine Herstellung durch mechanische Bearbeitung von gesintertem Neodym-Material ermöglicht, sowie die aus Fig. 1A und Fig. 4B ersichtliche homogene flächennormale Magnetisierung deuten auf dieses anisotrope Material hin. Die alternativen Magnetmaterialien Ferrit, AINiCo, kunststoffgebundenes Neodym (engl. plastic bonded Neodymium; üblicherweise isotrop) sowie gesintertes Samarium-Kobalt erreichen lediglich Höchstwerte von 5 bzw. 9 bzw. 12 bzw. 33 MGOe und sind demzufolge für Schallwandler gemäß US 10,455,343 B2 wenig geeignet.

Die US 3,898,598 A beschreibt einen dynamischen elektroakustischen Wandler mit zwei geschlitzten Scheiben aus Permanentmagneten, die in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, um in einem Spalt zwischen ihnen eine Vielzahl von ausgerichteten Magnetfeldern mit wechselnder Polarität zu erzeugen. Eine Hauptmembran mit einer flachen Spule wird durch zwei Hilfsmembranen flach gehalten, die sie sandwichartig umgeben und parallel zu den Scheiben im Spalt angeordnet sind, wobei die Magnetfelder die verschiedenen Teile der Spule senkrecht schneiden. Zwei ringförmige elastische Halter klemmen die Umfangsränder der Haupt- und der Hilfsmembran zwischen sich ein, um der Hauptmembran die erforderliche Steifigkeit zu verleihen. Alternativ kann ein Spannring der Hauptmembran, die an dem ringförmigen elastischen Halter befestigt ist, die erforderliche Steifigkeit verleihen.

Die JP 2010-268045 A betrifft das Problem, einen dünnen akustischen elektromechanischen Wandler bereitzustellen, der einfacher als bisher zusammengebaut werden kann und ein verbessertes Design aufweist. Hierzu wird ein planarer Lautsprecher vorgeschlagen, der als dünner akustischer elektromechanischer Wandler verwendet wird. Er enthält ein Paar Abdeckungen als Gehäuse und vier Stifte und dergleichen sind in dem Gehäuse vorgesehen. Die Stifte werden durch Einpassen beider Enden in die in den Permanentmagnetplatten vorgesehenen Einpasslöcher gehalten, fungieren als Positionierungswerkzeug zum Positionieren einer schwingenden Membran und entsprechender Pufferelemente bei der Montage des planaren Lautsprechers und fungieren als Verschiebungssteuerungsmittel zum Steuern einer Verschiebungsrichtung der schwingenden Membran nach der Montage. Außerdem ist der Stift in das Gehäuse eingebaut, wodurch die Konstruktion einschließlich der Ebenheit des Gehäuses beibehalten wird. Nachteilig bleibt jedoch auch hier, dass derartige planardynamische Schallwandler noch aus zusätzlichen

Bauteilen wie Kontaktklemmen, Membranringen, Abstandsringen, Verschraubungen und dergleichen bestehen, welche entsprechenden Fertigungsaufwand, Toleranzketten und Kosten verursachen.

So beschreibt die DE 10 2017 122660 Al einen planardynamischen Schallwandler, welcher eine Magnetplatte mit länglichen Luftspalten enthält, die quer zum Leiter liegen. Die Magnetplatte ist einseitig mehrpolig magnetisiert, so dass sie auf der der Membran und dem Leiter zugewandten Seite zu beiden Seiten entlang jedes Luftspaltes je mindestens einen Nordpol und einen Südpol enthält. Dadurch wird die stärkste Auslenkungskraft auf die Membran direkt unterhalb der Magnetstäbe erzeugt, wo auch die akustische Dämpfung am stärksten ist. Auch kann die Breite der Luftspalte in der Magnetplatte frei gewählt werden, weil sie nicht von der Breite oder dem Abstand der Leiterbahnen abhängt.

Nichtsdestotrotz führen die zumeist zahlreichen Einzelteile und Montageschritte planardynamischer Schallwandler zu einem entsprechenden Herstellungs- und Montageaufwand, einer der Reparierbarkeit und dem Recycling abträglichen Materialvielfalt einschließlich dem häufigen Einsatz von Klebstoffen sowie zu Qualitätsproblemen aufgrund aufeinander aufbauender Toleranzketten der einzelnen Komponenten. Hierdurch entstehen nicht unerhebliche Material- und Arbeitskosten bei der Herstellung dieses Schallwandlertyps, welche einer rationalen Fertigung in hohen Stückzahlen und kleinen Stückkosten entgegenstehen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen planardynamischen Schallwandler der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, dessen Herstellung und insbesondere Montage vereinfacht werden kann. Zusätzlich oder alternativ sollen die akustischen und bzw. oder elektrischen Eigenschaften verbessert werden. Dies soll möglichst einfach, kostengünstig, bauraumsparend und bzw. oder gewichtssparend umgesetzt werden können. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten planardynamischen Schallwandlern zur Verfügung gestellt werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen planardynamischen Schallwandler, durch eine Magnetanordnung, durch einen Hörer, durch ein Mikrofon sowie durch einen Lautsprecher mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung einen planardynamischen Schallwandler mit wenigstens einer Magnetanordnung mit einer Mehrzahl magnetischer Pole und mit wenigstens einer akustischen Öffnung und mit einer Membran mit wenigstens einer Leiterbahn, wobei die Magnetanordnung einen Innenbereich, welcher die magnetischen Pole aufweist, und einen Randbereich aufweist, welcher den Innenbereich umgibt und dessen Elemente miteinander verbindet, wobei der Innenbereich der Magnetanordnung senkrecht zur Horizontalen zur Leiterbahn der Membran versetzt und in der Horizontalen wenigstens überlappend zur Leiterbahn der Membran angeordnet ist. Derartige planardynamische Schallwandler sind beispielsweise aus der US 3,674,946 A bekannt, wie eingangs beschrieben.

Der erfindungsgemäße planardynamische Schallwandler ist dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich der Magnetanordnung ferner wenigstens eine mechanische, akustische und bzw. oder elektrische Funktion des planardynamischen Schallwandlers aufweist. Unter einer mechanischen Funktion kann eine mechanische Verbindung und insbesondere eine Halterung bzw. eine Befestigung des Randbereichs der Magnetanordnung mit insbesondere der Membran verstanden werden, was direkt oder indirekt erfolgen kann. Auch kann eine mechanische Funktion eine Beabstandung oder ein Anliegen bzw. eine nicht-Beabstandung senkrecht zur Horizontalen zwischen dem Randbereich der Magnetanordnung und der Membran sein. Unter einer akustischen Funktion kann eine Beeinflussung der akustischen Klangerzeugung bzw. Klangerfassung verstanden werden. Unter einer elektrischen Funktion kann eine elektrische Kontaktierung insbesondere der Leiterbahn der Membran verstanden werden. Weitere mechanische, akustische und bzw. oder elektrische Funktion des planardynamischen Schallwandlers, die durch den Randbereich der Magnetanordnung ermöglicht werden, werden hierdurch nicht ausgeschlossen.

In jedem Fall können hierdurch, einzeln oder in Kombination miteinander, die mechanischen, akustischen und bzw. oder elektrischen Eigenschaften des planardynamischen Schallwandlers verbessert bzw. erweitert werden, was die Qualität des planardynamischen Schallwandlers sowie eines entsprechenden Produkts wie beispielsweise eines Hörer, insbesondere Kopfhörers, eines Mikrofons, eines Lautsprechers und dergleichen entsprechend verbessern kann. Zusätzlich oder alternativ kann der Herstellungs- und insbesondere der Montageaufwand reduziert werden, indem mehr Funktionen von einem Bauteil in Form der Magnetanordnung bzw. dessen Randbereichs bzw. die gleichen Funktioinen von weniger Bauteilen übernommen und hierdurch zusätzliche Bauteile, welche herzustellen und zu montieren wären, eingespart werden können. Zusätzlich oder alternativ können bestimmte Möglichkeiten der Ausgestaltung wie beispielsweise die elektrische Kontaktierung einer filigranen Leiterbahn der Membran mittels der Magnetanordnung, wie weiter unten noch näher beschrieben wird, überhaupt erst ermöglicht werden.

In jedem Fall kann der Randbereich der Magnetanordnung nicht nur der Verbindung bzw. dem mechanischen Zusammenhalt des Innenbereichs bzw. dessen Elemente wie beispielsweise dessen magnetischer Pole dienen, wie bisher bekannt, sondern der Randbereich der Magnetanordnung kann erfindungsgemäß ausreichend groß, insbesondere in der radialen Richtung bzw. in der Horizontalen, ausgebildet sein, um weitere mechanische, akustische und bzw. oder elektrische Funktionen und Eigenschaften wie zuvor beschrieben zu ermöglichen. Dabei kann die Ausgestaltung des Randbereichs der Magnetanordnung eben gerade gezielt derart erfolgen, dass die entsprechenden Funktion ermöglicht und insbesondere möglichst wirkungsvoll ausgeführt werden können.

Dabei vorzugsweise den Innenbereich der Magnetanordnung senkrecht zur Horizontalen zur Leiterbahn der Membran versetzt und in der Horizontalen deckungsgleich zur Leiterbahn der Membran anzuordnen kann den Wirkungsgrad der Wechselwirkung zwischen den magnetischen Polen der Magnetanordnung und der Leiterbahn der Membran erhöhen. Hierzu kann insbesondere die akustische Öffnung der Magnetanordnung deckungsgleich zur Leiterbahn der Membran verlaufen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden der Innenbereich der Magnetanordnung und der Randbereich der Magnetanordnung einstückig von einem Magnetkörper gebildet und wenigstens der Innenbereich der Magnetanordnung weist ein hartmagnetisches Material auf, vorzugsweise besteht hieraus. Unter einem hartmagnetischen Material ist ein dauer- bzw. permanentmagnetisches Material zu verstehen, welches somit ein gleichbleibendes Magnetfeld besitzt und dieses auch dauerhaft beibehält. Zur Ausbildung des hartmagnetischen Innenbereichs des Magnetkörpers und damit der magnetischen Pole der Magnetanordnung können beispielsweise Legierungen aus Eisen, Cobalt, Nickel oder bestimmten Ferriten oder auch Seltene Erden verwendet werden.

Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß auf zusätzliche magnetische Elemente als separate Bauteile verzichtet werden, welche bisher auf ein Gitter oder dergleichen aufgebracht werden, um gemeinsam mit dem Gitter eine bisher bekannte Magnetanordnung zu bilden. Vielmehr kann erfindungsgemäß die Magnetanordnung bzw. deren Magnetkörper sowohl als mechanisch stabiles Element, insbesondere mit einem Randbereich mit zusätzlichen mechanischen, akustischen und bzw. oder elektrischen Funktionen wie zuvor beschrieben, als auch als permanentmagnetisches Element ausgebildet werden, um diese Eigenschaften in sich zu vereinen und so wenigstens zwei Bauteile an dieser Stelle des planardynamischen Schallwandlers zu vermeiden. Dies kann die Montage entsprechend vereinfachen. Auch können hierdurch Gewicht und bzw. oder Bauraum, insbesondere in der Richtung senkrecht zur Horizontalen, gespart werden.

Die Umsetzung kann erfolgen, indem wenigstens der Innenbereich der Magnetanordnung ein hartmagnetisches Material in einem ausreichenden Maße aufweist, um die gewünschte Wechselwirkung mit der Leiterbahn zu erzielen, und zusätzlich ein zusätzliches, vorzugsweise nichtmagnetisches, Material aufweist, um die Magnetanordnung bzw. deren Innenbereich zu vervollständigen und den Randbereich der Magnetanordnung zu bilden. Dies kann ggfs. die Herstellungskosten der Magnetanordnung geringhalten, falls das hartmagnetische Material teurer als das zusätzliche Material ist. Alternativ kann jedoch auch die Magnetanordnung bzw. deren Magnetkörper wenigstens im Innenbereich vollständig aus dem hartmagnetischen Material bestehen, was die Herstellung vereinfachen und ggfs. hierdurch kostengünstiger machen kann. Dies kann vorzugsweise auch für den Randbereich gelten.

In jedem Fall kann die Magnetanordnung einstückig, d.h. integral bzw. monolithisch, ausgebildet sein, was mittels Fräsen, Formpressen oder Stanzen aber auch durch Urformen wie beispielsweise durch Spritzguss, durch Druckguss, durch Metallpulver-Spritzguss, durch 3D-Druck und dergleichen erfolgen kann. Dies kann ebenfalls die Herstellung kostengünstiger machen, insbesondere bei der Verwendung lediglich eines einzigen Materials. Die einstückige Herstellung kann jedoch auch mittels wenigstens zweier unterschiedlicher Materialien in einem Zwei-Komponenten-Prozess, beispielsweise mittels Spritzguss, erfolgen, so dass, wie zuvor bereits erwähnt, wenigstens zwei unterschiedliche Materialen in Kombination miteinander verwendet werden können. Beispielsweise kann der Innenbereich, teilweise oder vollständig, ein hartmagnetisches Material aufweisen bzw. hieraus bestehen, während der Randbereich aus einem nicht-magnetischen Material bestehen kann, was hartmagnetisches Material sparen und damit die Herstellungskosten der Magnetanordnung geringhalten kann.

Besonders zu bevorzugen kann es dabei sein, wenigstens den Innenbereich der Magnetanordnung und ganz besonders genau bzw. nur den Innenbereich der Magnetanordnung hartmagnetisch auszubilden und vorzugsweise hierzu hartmagnetische Partikel, beispielsweise aus Neodym-Eisen-Bor, zu verwenden, welche in ein Kunststoffmaterial wie beispielsweise Polyamid, insbesondere Polyamid 6 oder 12, einzubetten. Dabei die hartmagnetischen Partikel, beispielsweise mittels eines Zwei- Komponenten-Spritzgussverfahrens, genau bzw. nur im Innenbereich der Magnetanordnung anzuordnen oder zu konzentrieren kann die Nutzung derartiger hartmagnetischer Partikel genau dort, wo das Magnetfeld erforderlich ist, ermöglichen, um die Menge hartmagnetischen Materials und damit die Kosten möglichst gering zu halten bzw. zu minimieren. Der Randbereich der Magnetanordnung kann dann insbesondere frei von dem hartmagnetischen Material ausgebildet sein, um die Kosten des hartmagnetischen Materials dort einzusparen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Randbereich der Magnetanordnung aus einem anderen Material als der Innenbereich der Magnetanordnung, vorzugsweise aus einem Material mit einem geringeren spezifischen Gewicht und bzw. oder aus einem Material mit einer geringeren oder keiner Magnetisierung und bzw. oder aus einem elastischen Material, ausgebildet. Hierdurch können die entsprechenden zuvor bzw. nachfolgendend beschriebenen Aspekte konkret umgesetzt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wurde der Innenbereich der Magnetanordnung in einem ersten Verfahrensschritt aus einem ersten Material und der Randbereich der Magnetanordnung in einem zweiten Verfahrensschritt aus einem zweiten, anderen Material gebildet. Dies kann beispielsweise als Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren (2K-Spritzguss) erfolgen. Die Bezeichnungen des ersten und zweiten Materials sind nicht in der Reihenfolge der Verwendung zu verstehen. Beispielsweise wird hierzu im ersten Teilschritt eines gesamten Spritzgussprozesses aus der nicht oder schwach magnetischen Materialkomponente ein strukturelles Gitter ausgebildet, das durch seine Ausformung und die Materialeigenschaften wie z.B. beigemischte kurze Glas- oder Karbonfasern den zu erwartenden mechanischen Belastungen entspricht und die gewünschten akustischen Eigenschaften wie z.B. Transparenz oder akustischen Widerstand aufweist.

Nach ausreichender Erstarrung des Gitters wird im zweiten Teilschritt ein Teilelement des Spritzgusswerkzeuges so verschoben, dass eine neue Kavität im Innenbereich entsteht, die in der horizontalen Ebene weitgehend der Gitterstruktur entspricht und sich auf der der Membran zugewandten Seite des zuvor hergestellten Gitters befindet. Diese neue Kavität kann nun mit der magnetischen Materialkomponente ausgefüllt werden, so dass diese eine vergleichsweise dünne Schicht auf dem zuvor hergestellten Gitter bildet und sich mit diesem durch dessen oberflächliche Plastifizierung stoffschlüssig verbindet.

In dieser Weise wird die Dicke und damit auch die Menge der benötigten magnetischen Materialkomponente auf das für die Magnetfelderzeugung erforderliche Minimum reduziert. Da die Stärke des Magnetisierfeldes bei einseitig-mehrpoliger Magnetisierung mit dem Abstand zur flächigen Magnetisiervorrichtung exponentiell abnimmt, genügt hierfür beispielsweise eine Materialdicke von 30% des magnetischen Polabstandes. Bei einem Polabstand (zwischen den Mittellinien benachbarter Nord- und Südpolstreifen) von 5 mm kann die Dicke der magnetischen Materialkomponente also 1,5 mm betragen. Der Randbereich sowie weitere damit verbundene Elemente (wie beispielsweise Wandungen zur Bildung akustischer Kanäle oder eines Lautsprechergehäuses), die geringeren mechanischen Anforderungen genügen müssen und die im Rahmen des selben gesamten Spritzguss- Prozesses angefertigt werden, können gemeinsam mit dem strukturellen Gitter im ersten Teilschritt aus derselben nicht oder schwach magnetischen Materialkomponente erzeugt werden, oder sie können in einem dritten Teilschritt aus einer dritten Materialkomponente, die beispielsweise nur aus der Polymermatrix ohne Beimischungen besteht, erzeugt werden.

In einem dritten bzw. vierten Teilschritt kann nach Verschiebung einzelner Werkzeugelemente ein Teilbereich aus einem elastisches Material hinzugefügt werden, beispielsweise ein umlaufender Dichtring oder Elemente zur schwingungstechnischen Entkopplung, wobei durch geeignete Materialauswahl bzw. Materialpaarung und geeignete Prozessparameter eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem elastischen Material und dem benachbarten, bereits hergestellten Teilbereich erreicht wird.

Sofern mögliche umgebende bzw. benachbarte Bauteile wie Einhausungsteile oder Verkleidungen nicht in einem der zuvor dargestellten Teilschritte hergestellt wurden, können diese auch aus Faserverbundwerkstoffen, gepresstem Fasermaterial, geschäumtem Kunststoff oder Metall, oder ähnlichen Werkstoffen bestehen, die in eine entsprechende Werkzeugkavität eingelegt werden und ganz oder teilweise von der in einem anderen Teilschritt eingebrachten Schmelzmasse durchdrungen werden, oder sich im Grenzbereich durch oberflächliche Plastifizierung mit dieser verbinden.

Die Auswahl und Reihenfolge der beschriebenen Teilschritte kann an die konkrete Konstruktion, Materialauswahl und andere Anforderungen angepasst werden, ohne vom erfindungsgemäßen Grundgedanken abzuweichen.

Alle zuvor beschriebenen Ausformungen des erfindungsgemäßen Magnetgitters können auch mit Hilfe anderer Fertigungsverfahren, insbesondere auch mit Hilfe von additiven Fertigungsverfahren wie 3D- Druck, Lasersintern, Stereolithografie usw., oder mit Hilfe von pulvermetallurgischen Verfahren wie Laserschmelzen, Metallpulver-Spritzguss usw. angefertigt werden, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Dabei können weitere Bauteile wie z.B. eine Gehäuserückwand (die einen Hohlkörper bildet und somit nicht als Ganzes in einem Spritzgussvorgang herstellbar ist) im selben Druckprozess angefertigt werden. Ebenso sind für die Assemblierung bzw. Integration des erfindungsgemäßen Schallwandlers in größere Baugruppen, Strukturen, Geräte, Gehäuse, Fahrzeuge usw. alle üblichen Verfahren der Verbindungstechnik wie Schraubverbindungen, Schnappungen, Schweißen, Löten, Kleben, Aufschrumpfen, aber auch das Umspritzen und vergleichbare Prozesse anwendbar, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wurde der Randbereich, vorzugsweise und Abschnitte des Innenbereichs, der Magnetanordnung in einem ersten Verfahrensschritt aus einem ersten Material und der, vorzugsweise übrige, Innenbereich der Magnetanordnung anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt aus einem zweiten, anderen Material gebildet. Vorzugsweise wurde in einem ersten Verfahrensschritt der Randbereich der Magnetanordnung und vorzugsweise Teile des Innenbereichs, insbesondere Stege, als Erweiterung des Randbereichs nach innen, aus einem ersten, wenig oder nicht magnetischen, sowie mechanisch vergleichsweise steifen und bzw. oder festen Material, und in einem weiteren Verfahrensschritt weitere Teile des Innenbereichs der Magnetanordnung, insbesondere Stege, aus einem zweiten Material mit hartmagnetischen Eigenschaften gebildet. Dies kann eine alternative Möglichkeit der Umsetzung darstellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Randbereich zumindest abschnittsweise ein elastisches Material auf. Vorzugsweise wurde der Randbereich in einem dritten Verfahrensschritt abschnittsweise aus einem dritten, anderen elastischen Material gebildet. Vorzugsweise wurde in einem weiteren, vorzugsweise dritten Verfahrensschritt der Randbereich der Magnetanordnung um einen oder mehrere Teilbereiche aus vorzugsweise elastischem Material ergänzt. Hierdurch kann der Randbereich zumindest teilweise bzw. abschnittsweise elastisch ausgebildet werden. Dies kann im Rahmen des mehrstufigen Herstellungsverfahrens, insbesondere Spritzgussverfahrens, durch die Verwendung eines entsprechenden Materials erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Randbereich der Magnetanordnung senkrecht zur Horizontalen höher als der Innenbereich der Magnetanordnung ausgebildet. Somit kann die Membran senkrecht zur Horizontalen direkt am Randbereich der Magnetanordnung anliegen und mit diesem durch Verklebung, Ultraschallschweißen, Klemmung oder andere Fügeverfahren verbunden werden. Hierdurch kann ein für die Schwingfähigkeit der Membran und damit für die Schallerzeugung erforderlicher bzw. üblicher Abstand senkrecht zur Horizontalen zwischen den magnetischen Polen des Innenbereichs der Magnetanordnung und der Leiterbahn der Membran durch den Randbereich der Magnetanordnung selbst hergestellt werden. Entsprechend kann auf ein zusätzliches Bauteil als Aufnahmeelement bzw. als Stützelement verzichtet werden, was den Aufwand der Herstellung reduzieren kann. Dies wäre bisher ein zusätzliches Element bzw. Bauteil, welches als Stützelement, als Aufnahmeelement bzw. als Trägerelement dem Stützen, Aufnehmen bzw. Tragen, z.B. durch Aufkleben, der Membran bzw. der Membranfolie dient, dessen Funktion erfindungsgemäß vom erhöhten Randbereich der Magnetanordnung zusätzlich übernommen werden kann. Dies könnte bisher auch ein Element bzw. Bauteil sein, welches als „loses" Element ohne Verbindung bzw. ohne Klebung den Abstand senkrecht zur Horizontalen zwischen der Magnetanordnung und der Membran herstellt, so dass auch dessen Funktion erfindungsgemäß vom erhöhten Randbereich der Magnetanordnung zusätzlich übernommen werden kann.

Wird die Membran senkrecht zur Horizontalen zwischen der Magnetanordnung und einem Schutzgitter angeordnet, so kann zwischen der Membran und dem Schutzgitter ein Abstandselement als separates Element, Komponente bzw. Bauteil angeordnet werden, um auch hier einen entsprechenden Abstand für die Schwingungsauslenkung der Membran zu erreichen. Alternativ kann aber auch der Randbereich des Schutzgitters wie hinsichtlich des Randbereichs der Magnetanordnung zuvor beschrieben senkrecht zur Horizontalen zur Membran hinzeigend erhöht ausgebildet sein, um den erforderlichen Abstand auch ohne zusätzliches Abstandselement als separates Element, Komponente bzw. Bauteil zu erreichen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Leiterbahn der Membran an wenigstens einem Leiterbahnende, vorzugsweise an beiden Leiterbahnenden, elektrisch leitfähig mit einem Kontaktelement des Randbereichs der Magnetanordnung verbunden und die Magnetanordnung, vorzugsweise der Randbereich der Magnetanordnung, weist, vorzugsweise jeweils, ein äußeres Kontaktelement auf, welches ausgebildet ist, von außerhalb der Magnetanordnung elektrisch leitfähig kontaktiert, vorzugsweise verlötet, zu werden. Auf diese Art und Weise kann eine elektrische Kontaktierung der üblicherweise sehr filigranen Membran bzw. deren Leiterbahn mittels entsprechender elektrisch leitfähiger Kontakte der Magnetanordnung erfolgen, welche selbst üblicherweise deutlich massiver und stabiler als die Membran ausgebildet ist. Dies kann zum einen die vergleichsweise dünne bzw. filigrane Ausbildung der Membran und zum anderen trotzdem die elektrische Kontaktierung der Leiterbahn der Membran beispielsweise durch vergleichsweise massiv ausgebildete elektrische Kontaktelemente und insbesondere Lötstellen ermöglichen. Hierzu kann die Magnetanordnung der elektrischen Überbrückung zwischen Leiterbahn der Membran und der von außerhalb des planardynamischen Schallwandlers elektrisch kontaktierbaren Anschlusselemente bzw. Lötstellen dienen. Die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Ende der Leiterbahn bzw. beiden Enden der Leiterbahn kann insbesondere über Kontaktflächen und ggfs. zusätzlich elektrisch leitfähigen Klebstoff an dieser Stelle erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der planardynamische Schallwandler wenigstens ein Stützelement auf, welches senkrecht zur Horizontalen zwischen dem Randbereich der Magnetanordnung und der Membran angeordnet ist und den Innenbereich der Magnetanordnung mittels eines hohlen Innenbereichs zur Membran beabstandet. Hierdurch kann alternativ ein erforderlicher bzw. üblicher Abstand senkrecht zur Horizontalen zwischen den magnetischen Polen des Innenbereichs der Magnetanordnung und der Leiterbahn der Membran hergestellt werden, wozu zwar ein zusätzliches Bauteil als Stützelement oder als Aufnahmeelement erforderlich ist, jedoch die Ausgestaltung der Magnetanordnung vereinfacht werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Leiterbahn der Membran an wenigstens einem Leiterbahnende, vorzugsweise an beiden Leiterbahnenden, elektrisch leitfähig mit einem Kontaktelement des Stützelements verbunden und das Stützelement weist, vorzugsweise jeweils, ein äußeres Kontaktelement auf, welches ausgebildet ist, von außerhalb der Magnetanordnung elektrisch leitfähig kontaktiert, vorzugsweise verlötet, zu werden. Hierdurch können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile alternativ umgesetzt werden, falls senkrecht zur Horizontalen ein Stützelement vorgesehen ist, um den nötigen Abstand senkrecht zur Horizontalen zwischen den magnetischen Polen der Magnetanordnung und der Leiterbahn der Membran zu erreichen, ohne die Magnetanordnung randseitig erhöht auszubilden. Dies kann die Umsetzung des zuvor beschriebenen Aspekts der elektrischen Kontaktierung auch in diesem Fall wie zuvor beschrieben ermöglichen, wobei dann die elektrische Kontaktierung von außerhalb des planardynamischen Schallwandlers an dem Stützelement erfolgen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung folgt die akustische Öffnung der Magnetanordnung dem Verlauf der Leiterbahn der Membran zumindest im Wesentlichen, vorzugsweise vollständig. Mit anderen Worten überlagert sich die akustische Öffnung der Magnetanordnung und die Leiterbahn der Membran zumindest im Wesentlichen, vorzugsweise vollständig, betrachtet in Richtung senkrecht zur Horizontalen. Auf diese Weise werden jeweils beidseitig jedes Leiterbahnabschnittes und parallel dazu ungleiche Magnetpole bereitgestellt. Die zwischen diesen Magnetpolen verlaufenden Feldlinien sind durch diese Anordnung optimal tangential auf die Leiterbahn ausgerichtet und weisen über die gesamte Länge der Leiterbahn eine nahezu konstante Dichte auf. Im Ergebnis kann das eingesetzte Magnetmaterial optimal genutzt und eine über die Membranfläche besonders gleichmäßig verteilte Antriebskraft erreicht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erstrecken sich die akustische Öffnung der Magnetanordnung und die Leiterbahn der Membran im Wesentlichen länglich und parallel zueinander in der Richtung der größten Erstreckung der Magnetanordnung. Hierzu können wenigstens die akustische Öffnung der Magnetanordnung und die Leiterbahn der Membran rechteckig oder oval mit einer länglichen Ausdehnung in der Horizontalen ausgebildet sein. Die rechteckige oder ovale Ausbildung stellen dabei bevorzugte Optionen für die Gesamtform der Magnetanordnung und damit auch des gesamten planardynamischen Schallwandlers dar, um eine bevorzugte bzw. größte Erstreckung umzusetzen. In jedem Fall kann hierdurch die Anzahl der parallelen Leiterbahnsegmente und die der Verbindungsstücke (Kehren) gering gehalten werden, was die Herstellung der Magnetanordnung vereinfachen kann. Auch kann hierdurch die Anzahl der Abschnitte der Leiterbahn, welche nahe dem Randbereich der Magnetanordnung vergleichsweise wenig zum Antrieb des planardynamischen Schallwandlers beitragen, jedoch die Länge der Leiterbahn und damit dessen elektrischen Widerstand erhöhen, geringehalten werden, da mit der Länge der Leiterbahn und damit auch mit dem erhöhten Wert des elektrischen Widerstands der Leiterbahn die elektrische Stromstärke und damit die Antriebskraft im Betrieb sinken kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Randbereich der Magnetanordnung wenigstens einen Führungszapfen, vorzugsweise ein Paar von Führungszapfen, und die Membran, vorzugsweise und ein Stützelement und bzw. oder ein Abstandselement und bzw. oder ein Schutzgitter, wenigstens eine Durchgangsöffnung, vorzugsweise ein Paar von Durchgangsöffnungen, für den Führungszapfen der Magnetanordnung auf. Auch hierdurch kann der Randbereich der Magnetanordnung eine zusätzliche mechanische Funktion übernehmen und mittels der Führungszapfen die Montage erleichtern sowie den Sitz bzw. das Zusammenpassen von Magnetanordnung und Membran, ggfs. auch weiterer Elemente bzw. Komponenten des planardynamischen Schallwandlers verbessern, indem die Membran und ggfs. noch weitere Elemente, Komponenten bzw. Bauteile auf den bzw. die Führungszapfen aufgesetzt und so geführt und definiert gegenüber der Magnetanordnung angeordnet werden können. Dies kann insbesondere durch ein Paar von Führungszapfen erfolgen. Es können jedoch auch mehr als lediglich zwei Führungszapfen verwendet werden, was trotz gesteigertem Aufwand die Führung entsprechend verbessern kann. Vorzugsweise können die Enden der Führungszapfen nach Assemblierung der Membran bzw. der übrigen Schallwandler-Bauteile durch Kraft- und bzw. oder Wärmeeinwirkung umgeformt werden, um die Membran bzw. um die übrigen Bauteile zu fixieren. Dies kann einen dauerhaften Halt gewährleisten und gleichzeitig einfach und kostengünstig durchzuführen sein. Dies kann umso wirkungsvoller erfolgen, desto mehr Führungszapfen verwendet werden, wobei die Anzahl der Führungszapfen andererseits zweckmäßigerweise begrenzt sein sollte, um den Aufwand geringzuhalten. Beispielsweise kann die Verwendung von vier bis acht Führungszapfen hier einen Kompromiss zwischen Aufwand und Wirkung darstellen.

In jedem Fall ist es bei der Verwendung einer Mehrzahl von Führungszapfen vorteilhaft, die Führungszapfen in der Umfangsrichtung des planardynamischen Schallwandlers möglichst gleichmäßig zu verteilen. Dies kann sowohl der Führung als auch dem Halt zugute kommen.

Alternativ kann in dem Fall, dass die Membran senkrecht zur Horizontalen zwischen der Magnetanordnung und einem Schutzgitter angeordnet wird, dies auch derart umgesetzt werden, dass der oder die Führungszapfen am Rand des Schutzgitters angeordnet sowie insbesondere dort einstückig ausgebildet sind und der Randbereich der Magnetanordnung eine bzw. mehrere entsprechende Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsöffnungen aufweist. Hierdurch kann die gleiche Wirkung mit denselben technischen Mitteln erreicht werden, welche lediglich hinsichtlich der Magnetanordnung und des Schutzgitters andersherum anzuordnen sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Randbereich der Magnetanordnung wenigstens eine Aufnahme, vorzugsweise ein Mehrzahl von Aufnahmen, zur Aufnahme eines Befestigungsmittels, vorzugsweise einer Schraube, auf und die Membran, vorzugsweise und ein Stützelement und bzw. oder ein Abstandselement und bzw. oder ein Schutzgitter, weist wenigstens eine Durchgangsöffnung , vorzugsweise eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen, für das Befestigungsmittel auf. Dies kann eine entsprechende mechanisch einfache und haltbare Verbindung ermöglichen. Hierzu können insbesondere Schrauben eingesetzt werden, was besonders einfach sowie zerstörungsfrei lösbar sein kann, um Elemente auszutauschen bzw. um den planardynamischen Schallwandler zu reparieren oder dessen Einzelteile zu separieren und dem Stoffkreislauf (Recycling) zuzuführen. Hierzu kann eine derartige Aufnahme auch als Innengewinde ausgeformt oder mit einem Gewindeeinsatz versehen sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Randbereich der Magnetanordnung wenigstens einen Schnapphaken, vorzugsweise ein Mehrzahl von Schnapphaken, zum Umgreifen der Membran, vorzugsweise oder eines Abstandselements oder eines Schutzgitters, auf, wobei vorzugsweise ein der Magnetanordnung abgewandter Schnapphakenkopf magnetisch ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann hierdurch eine Schnapp-, Rast- bzw. Klemmverbindung zum Halten und Positionieren der Elemente bzw. Bauteile des planardynamischen Schallwandlers vorgesehen werden, was alternativ einfach und kostengünstig umsetzbar sein kann. Insbesondere kann hierdurch die Funktion des Haltens mit der Funktion des Positionierens in einem Element bzw. in einem Schritt kombiniert werden, was besonders einfach und kostengünstig sein kann.

Vorzugsweise kann der Schnapphaken, insbesondere an seinem senkrecht zur Horizontalen oberen Ende, magnetisch ausgebildet sein, um weitere Bauteile wie z.B. Ohrpolster eines Kopfhörers magnetisch dort zu befestigen. Dies kann auf einfache, kostengünstige und bzw. oder bauraumsparende Art und Weise weitere Funktionen ermöglichen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Randbereich wenigstens einen, vorzugsweise horizontalen, Hohlraum, vorzugsweise mehrere, vorzugsweise horizontale, Hohlräume, auf, welcher offen, vorzugsweise zu wenigstens einer akustischen Öffnung, besonders vorzugsweise zu mehreren akustischen Öffnungen, ausgebildet ist, wobei die Länge des Hohlraums und bzw. oder der Abstand zwischen zwei Öffnungen des Hohlraums derart gewählt ist, sodass wenigstens eine Schallfrequenz, deren Wellenlänge in einem vorbestimmten Verhältnis zur Länge des Hohlraums und bzw. oder zum Abstand zwischen zwei Öffnungen des Hohlraums steht, eine Resonanz und bzw. oder eine Reflektion erfährt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Innenbereich, vorzugsweise wenigstens ein magnetischer Steg, besonders vorzugsweise mehrere magnetische Stege, ganz besonders vorzugsweise alle magnetischen Stege, des Innenraums, wenigstens einen, vorzugsweise horizontalen, Hohlraum, vorzugsweise mehrere, vorzugsweise horizontale, Hohlräume, auf, welcher offen, vorzugsweise zu wenigstens einer akustischen Öffnung, besonders vorzugsweise zu mehreren akustischen Öffnungen, ausgebildet ist, wobei die Länge des Hohlraums und bzw. oder der Abstand zwischen zwei Öffnungen des Hohlraums derart gewählt ist, sodass wenigstens eine Schallfrequenz, deren Wellenlänge in einem vorbestimmten Verhältnis zur Länge des Hohlraums und bzw. oder zum Abstand zwischen zwei Öffnungen des Hohlraums steht, eine Resonanz und bzw. oder eine Reflektion erfährt.

Somit können im Innenbereich und bzw. oder im Randbereich der Magnetanordnung Hohlräume, vorzugsweise horizontal und bzw. oder parallel zur größten Erstreckung der Magnetanordnung, eingebracht werden, z.B. durch Schieber in einem Spritzgusswerkzeug, durch mechanische Nachbearbeitung, oder durch entsprechende additive Urformung wie z.B. Lasersintern, 3D-Druck u.ä.. Diese Hohlräume können an ausgewählten Positionen mit Öffnungen versehen sein, durch die Schallfluss ein- und austreten kann. Bei bestimmten Schallfrequenzen, deren Wellenlänge in einem bestimmten Verhältnis zur Hohlraumlänge bzw. zum Öffnungsabstand steht, können somit Resonanzen und bzw. oder Reflektionen entstehen, die sich mit der regulären Schallabstrahlung des planardynamischen Schallwandlers überlagern können. Diese Überlagerung kann, je nach Phasenlage der Resonanzen und bzw. oder der Reflektionen, konstruktiv oder destruktiv sein. Somit kann bei diesen Frequenzen eine Verstärkung oder eine Schwächung des nach außen abgegebenen Schalls entstehen.

Hierdurch kann eine akustisch wirksame Ausformung der Magnetanordnung erreicht werden. Dies kann nur mittels des Randbereichs der Magnetanordnung oder nur mittels des Innenbereichs der Magnetanordnung erfolgen. Es können aber auch beide Bereiche der Magnetanordnung in Kombination miteinander hierzu verwendet werden. In jedem Fall kann eine Auslegung auf größtmögliche Absorption und destruktive Interferenz erfolgen, um den nach außen abgegebenen Schall zu minimieren. Alternativ kann die Auslegung auch derart erfolgen, um beispielsweise in einem Kopfhörer mit geschlossenem Gehäuse unerwünschte Reflektionen und stehende Wellen durch die Gehäuserückwand zu reduzieren. Alternativ können z.B. hohe Frequenzen, die von der Membran aufgrund deren Massehemmung mit reduziertem Schalldruck abgestrahlt werden, durch Resonatoreffekte verstärkt und somit ein bis zu hohen Frequenzen gleichmäßiger, linearer Klangeindruck erzeugt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Innenbereich abschnittsweise akustisch stärker transparent, insbesondere für hohe Schallfrequenzen, und im Übrigen akustisch weniger transparent, insbesondere für hohe Schallfrequenzen, ausgebildet. Mit anderen Worten betrifft dies die Struktur des Innenbereichs und sieht in einem Teilbereich des Innenbereichs eine Ausformung der geöffneten Bereiche dergestalt vor, dass diese mit akustischer Transparenz insbesondere auch für hohe Schallfrequenzen einhergeht, während im übrigen Bereich des Gitters die geöffneten Bereiche so geformt sind, dass sie akustisch schlechter oder nicht durchlässig sind, insbesondere für hohe Schallfrequenzen. Somit entsteht eine reduzierte Größe der Schallöffnung, die zu einer Reduktion der Richtwirkung der Schallabstrahlung führt, die durch das Verhältnis zwischen der Größe der nach außen abstrahlenden Fläche und der Signalfrequenz bestimmt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der planardynamische Schallwandler ein spiegelsymmetrisches Paar von Magnetanordnungen auf, welche die Membran senkrecht zur Horizontalen umgeben. Hierdurch kann eine beidseitige Anordnung von Magnetanordnungen relativ zur Membran erfolgen, was die Gestaltungsmöglichkeiten des planardynamischer Schallwandlers erweitern kann. Dies mittels zweier spiegelsymmetrischer Magnetanordnungen umzusetzen, welche identisch und zueinander passend ausgebildet sind, kann die zweifache Nutzung desselben Bauteils ermöglichen und damit die Herstellungskosten geringhalten.

Mit anderen Worten können hierzu beide Magnetanordnungen vorzugsweise weitgehend identisch und symmetrisch entlang einer Hauptachse ausgebildet sein. Beide Magnetanordnungen können dabei vorzugsweise durch ihre Ausformung und bzw. oder durch Einbettung von bzw. Verbindung mit versteifenden Elementen mechanisch verstärkt ausgeführt sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Magnetanordnung wenigstens einen weiteren Innenbereich auf, welcher magnetische Pole aufweist und vom Randbereich umgeben wird.

Mit anderen Worten ist der Randbereich so ausgeformt, dass er ein oder mehrere zusätzliche Innenbereiche mit magnetischem Material und einer optionalen Aufnahme für eine Membranfolie mit Leiterbahnen aufweist. Diese zusätzlichen Innenbereiche können sich neben dem ersten Innenbereich befinden oder diesen ganz oder teilweise umgeben. Diese Innenbereiche können durch Anbringung einer Membranfolie mit kontaktierten Leiterbahnen als weitere unabhängige Schallwandler betrieben werden. Diese können sich voneinander und bzw. oder vom ersten Schallwandler z.B. in der Größe, Gitterstruktur, Membranhub usw. unterscheiden und sind somit z.B. für die Wiedergabe unterschiedlicher Frequenzbereiche geeignet. Hierfür können die verschiedenen Schallwandler mit eigenen elektrischen Signalen, die nur die jeweils relevanten Signalfrequenzen enthalten, angeregt werden. Diese Signale können z.B. durch digitale Signalverarbeitung und folgende Digital-Analog- Wandlung und Verstärkung erzeugt werden, oder durch passive Bauteile wie Kondensatoren oder passive Filternetzwerke.

Vorteilhaft ist, dass die einzelnen Schallwandler für die Wiedergabe ihres jeweiligen Frequenzbereichs dimensioniert und optimiert werden können. Beispielsweise sind für tiefe Signalfrequenzen üblicherweise deutlich größere Membranflächen und Membranhübe erforderlich, während hohe Signalfrequenzen durch eine leichte und flächenmäßig kleine Membran abgegeben werden können. So wird auch ein starker Anstieg der Richtwirkung der Schallabstrahlung zu hohen Frequenzen hin vermieden.

Besonders kleine Ausführungen des ersten oder eines zusätzlichen Gitterbereichs und der zugehörigen Membran eignen sich auch zur Verwendung als elektrodynamisches Mikrofon.

Die o.g. verschiedenen Schallwandler können auch ähnlich oder gleich ausgeformt sein und mit unterschiedlichen, z.B. durch digitale Signalverarbeitung wie Beamforming oder Wellenfeldsynthese erzeugten, Digital-Analog gewandelten und verstärkten Signalen angeregt werden, um beispielsweise eine steuerbare Richtwirkung der Schallabstrahlung oder die Nachbildung beliebig geformter akustischer Wellenfronten zu erhalten. Auf diese Weise kann eine lokal begrenzte Beschallung, oder eine virtuelle akustische Umgebung erzeugt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Magnetanordnung wenigstens einen weiteren Innenbereich auf, welcher frei von magnetischen Polen ist und vom Randbereich umgeben wird. Der weitere Innenbereich kann auch als zweiter Innenbereich bezeichnet werden, zur Unterscheidung vom bisher alleinige betrachteten Innenbereich als erstem Innenbereich. Mit anderen Worten ist der Randbereich so ausgeformt, dass er ein oder mehrere zusätzliche Innenbereiche ohne magnetisches Material und mit einer optionalen Aufnahme für eine Membranfolie aufweist. Diese zusätzlichen Innenbereiche können sich neben dem ersten Innenbereich befinden oder diesen ganz oder teilweise umgeben. Diese Innenbereiche können durch Anbringung einer Membranfolie als sog. passive Strahler (engl.: passive radiator) betrieben werden. Diese können sich voneinander und/oder vom ersten Schallwandler z.B. in der Größe, Gitterstruktur, Membranhub usw. unterscheiden und weisen, in Verbindung mit den angekoppelten Luftvolumina, entsprechende Resonanzfrequenzen erster Ordnung auf. Um diese Resonanzfrequenz einzustellen und z.B. einen gewünschten niedrigen Wert zu erhalten, kann die Vorspannung und die Masse der Membranfolie variiert werden, z.B. durch Variierung der Folienstärke oder durch mechanische Strukturierung (Wellung, Prägung o.ä.) der Membranfolie oder durch zusätzliche massebehaftete Materialien, die mit der Membranfolie dauerhaft verbunden werden, etwa durch Kleben, Laminieren, Umspritzen oder Ähnliches. Der oder die passiven Strahler können rückseitig durch gemeinsame, von der Umgebung abgegrenzte Luftvolumina stark an den oder die aktiven Schallwandler akustisch angekoppelt sein, so dass sie durch diese bei bestimmten Signalfrequenzen zu einer Resonanz angeregt werden, die mit einer Phasenverschiebung einhergeht. Im Ergebnis wird eine zusätzliche Schallabstrahlung bestimmter Frequenzen erhalten, die sich mit der Schallabstrahlung des oder der aktiven Schallwandler überwiegend konstruktiv überlagert und somit die insgesamt abgegebene Schallenergie bei diesen Frequenzen, beispielsweise im Bassbereich, erhöht.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Randbereich der Magnetanordnung wenigstens eine zusätzliche Wandung auf, welche im Wesentlichen außerhalb der Horizontalen verläuft und den Innenbereich der Magnetanordnung akustisch von dem weiteren Innenbereich trennt. Die zusätzliche zweite Wandung kann insbesondere im Wesentlichen bis genau senkrecht zur Horizontalen verlaufen bzw. sich von dem Randbereich weg erstrecken, welcher als in der Horizontalen verlaufend angesehen werden kann. In jedem Fall kann mittels der zusätzlichen Wandung eine strukturelle und bzw. oder akustische Trennung erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Randbereich der Magnetanordnung als Schallwand ausgebildet.

Mit anderen Worten ist der Randbereich so ausgeformt, dass er die Funktion einer Schallwand erfüllt, also einen akustischen Kurzschluss zwischen Vorder- und Rückseite der Membran im relevanten Frequenzbereich weitgehend unterbindet und somit die Wiedergabe von tiefen Audiofrequenzen (z.B. Basstöne) verbessert. Hierfür kann der Randbereich so weit vergrößert werden, dass für den rückseitig generierten Schall ein ausreichend langer Umweg entsteht, damit dieser sich am gewünschten Schallempfangsort bei der tiefsten relevanten Signalfrequenz nur noch minimal destruktiv mit dem vorderseitig generierten Schall überlagert, also der Phasenunterschied zwischen diesen beiden Schallwellen von ursprünglich 180° auf weniger als 140° (maximal rund 3dB Amplitudenreduktion durch destruktive Interferenz) reduziert wird. Es können im selben Herstellprozess zusätzliche funktionale Merkmale wie Aussparungen, Bohrungen, Haken, Bolzen, Stege usw. erzeugt werden, die z.B. der Assemblierung mit, und der Beabstandung gegen andere Bauteile und Strukturen dienen.

Alternativ kann der Randbereich auch so ausgeformt sein, dass er Vorder- und/oder Seitenwandungen eines Lautsprechergehäuses bildet und Merkmale wie Bohrungen, Gewinde, Schnapphaken usw. zur Anbringung von einem oder weiteren Bauteilen, die Seiten- und/oder Rückwandungen bilden, aufweist. Auf diese Weise kann ein ganz oder teilweise geschlossenes Lautsprechergehäuse gebildet werden. Dieses verhindert oder reduziert den akustischen Kurzschluss auch bei deutlich geringeren als den für die o.g. Schallwand erforderlichen Abmessungen.

Der zur Schallwand oder zum Lautsprecher-Gehäuseteil erweiterte Randbereich kann im Sinne einer effizienten und integrierten Fertigung auch in weitere Bauteile wie z.B. ein flächiges Einhausungs-, Karosserie- oder Verkleidungsbauteil wie z.B. ein Einhausungsteil eines Bildschirms oder eine Leuchte, eine Außenfläche eines Möbelstücks oder einer Deckenabhängung, oder eine Innenverkleidung eines Automobils übergehen und ganz oder teilweise gemeinsam mit diesem im selben Spritzgussprozess gefertigt werden.

Zusätzlich kann der Randbereich weitere, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Membranebene verlaufende Wandungen zwischen dem Antriebsbereich und dem äußeren Rand des Randbereichs aufweisen. Diese weiteren Wandungen können, ggf. in Verbindung mit der separaten Rückwandung, einen akustischen Kanal definierter Länge bilden, der Schallenergie von der Membranrückseite zu einem Schallauslass führt, der sich in einer der äußeren Gehäusewandungen befindet. Somit wird, je nach Länge und Querschnittsfläche des Kanals, entweder ein akustischer Umweg ähnlich dem der oben beschriebenen Schallwand gebildet, jedoch mit deutlich geringeren als denen für die o.g. Schallwand erforderlichen Abmessungen.

Oder es wird ein Resonanzsystem gebildet, bestehend aus der im Kanal befindlichen Luft (bewegliche Masse) sowie der außerhalb des Kanals im geschlossenen Gehäuse befindlichen Luft (akustische Feder), das bei der Resonanzfrequenz eine verstärkte Schallabstrahlung bewirkt.

Der akustische Kanal kann über seine Länge in Form und bzw. oder Flächeninhalt des Querschnittes konstant oder veränderlich sein, und er kann einen geraden, gebogenen oder gewinkelten Verlauf nehmen; dementsprechend wird beispielsweise ein Horn, ein invertiertes Horn, oder eine sog.

Transmission Line gebildet. Diese weiteren Wandungen können auch, ggf. in Verbindung mit der separaten Rückwandung, das Gehäusevolumen unterteilen, um beispielsweise bei Vorhandensein von mehr als einem aktiven Schallwandler jedem Schallwandler ein unabhängiges Luftvolumen bereitzustellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Randbereich der Magnetanordnung wenigstens eine, im Wesentlichen außerhalb der Horizontalen verlaufende Wandung auf, welche wenigstens einen Innenbereich zumindest abschnittsweise umschließt. Mit anderen Worten können Teile des Randbereichs der Magnetanordnung als eine oder mehrere, im Wesentlichen außerhalb der Horizontalen verlaufenden Wandungen ausgebildet sein, welche mindestens einen Innenbereich teilweise oder ganz umschließen. Optional kann diese Wandung auch als eine beispielsweise durch ein Filmscharnier angebundene Rückwand einer Umhausung ausgebildet sein.

Hierdurch kann eine Wand bzw. eine Wandung zur seitlichen Begrenzung, vorzugsweise einstückig mit dem Randbereich, ausgebildet werden, was den Gestaltungsspielraum erhöhen kann. Hierdurch kann auch die Stabilität der Magnetanordnung erhöht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bildet die Magnetanordnung zusammen mit einer Rückwand eine Umhausung des planardynamischen Schallwandlers. Hierdurch kann ein umhauster bzw. umschlossener Raum geschaffen werden.

Vorzugweise die Rückwand, vorzugsweise durch ein Filmscharnier, mit der Wandung des Randbereichs der Magnetanordnung verbunden, vorzugsweise einstückig ausgebildet, vorzusehen kann die Montage und Herstellung vereinfachen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Randbereich der Magnetanordnung wenigstens eine, im Wesentlichen außerhalb der Horizontalen verlaufende Wandung auf, welche wenigstens einen akustische Kanal bildet, welcher ausgebildet ist, mit dem Luftvolumen oberhalb des Innenbereichs sowie mit der umgebenden Atmosphäre akustisch zu kommunizieren. Mit anderen Worten weist der Randbereich der Magnetanordnung eine oder mehrere zusätzliche Wandungen auf, die im Wesentlichen außerhalb der Horizontalen verlaufen und die einen oder mehrere akustische Kanäle bilden, der bzw. die mit dem Luftvolumen oberhalb des Innenbereichs bzw. mit dem Luftvolumen oberhalb eines oder mehrerer optionaler weiterer Innenbereiche sowie der umgebenden Atmosphäre akustisch kommunizieren. Dies kann die Gestaltungsmöglichkeiten erhöhen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Randbereich der Magnetanordnung wenigstens ein, vorzugsweise im Wesentlichen in der Horizontalen verlaufendes, Flächenelement auf, vorzugsweise einstückig ausbildet. Mit anderen Worten kann der Randbereich der Magnetanordnung ein oder mehrere weitere Flächenelemente aufweisen, welche der Montage oder Integration in größere TI

Baugruppen, Geräte oder Fahrzeuge dienen können. Dies kann die Montage des planardynamischen

Schallwandlers erleichtern.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Magnetanordnung zur Verwendung in einem planardynamischen Schallwandler wie zuvor beschrieben. Hierdurch kann eine Magnetanordnung als Bauteil bzw. als Baugruppe zur Verfügung gestellt werden, um einen erfindungsgemäßen planardynamischen Schallwandler wie zuvor beschrieben umsetzen und dessen Eigenschaften und Vorteile nutzen zu können.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Hörer, vorzugsweise Kopfhörer, mit wenigstens einem planardynamischen Schallwandler wie zuvor beschrieben. Hierdurch können die Eigenschaften und Vorteile eines erfindungsgemäßen planardynamischen Schallwandlers wie zuvor beschrieben bei einem Hörer und insbesondere Kopfhörer umgesetzt und genutzt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Mikrofon mit wenigstens einem planardynamischen Schallwandler wie zuvor beschrieben. Hierdurch können die Eigenschaften und Vorteile eines erfindungsgemäßen planardynamischen Schallwandlers wie zuvor beschrieben bei einem Mikrofon umgesetzt und genutzt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Lautsprecher mit wenigstens einem planardynamischen Schallwandler wie zuvor beschrieben. Hierdurch können die Eigenschaften und Vorteile eines erfindungsgemäßen planardynamischen Schallwandlers wie zuvor beschrieben bei einem Lautsprecher umgesetzt und genutzt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lautsprecher-Mikrofon-Kombination mit wenigstens einem planardynamischen Schallwandler wie zuvor beschrieben, wobei wenigstens der Innenbereich mit einer zugehörigen ersten Membran als Lautsprecher und wenigstens der weitere Innenbereich mit einer zugehörigen weiteren Membran als Mikrofon konfiguriert sind. Dies kann eine vorteilhafte Möglichkeit der Umsetzung bzw. der Nutzung der entsprechenden Eigenschaften und Vorteile darstellen.

Mit anderen Worten betrifft die vorliegende Erfindung eine Magnetanordnung, welche auch als Magnetgitter oder als Magnetsystem bezeichnet werden kann. Die Magnetanordnung kann mit geeigneten Schalldurchgangs-Öffnungen aus einem Stück (monolithisch) gefertigt werden, z.B. durch Fräsen, Spritzguss, Druckguss, Metallpulver-Spritzguss, Formpressen, 3D-Druck o.ä., und aus einem geeigneten Material wie z.B. einer Kunststoffmatrix (z.B. Polyamid 6 oder 12) bestehen, die zumindest bzw. genau im Innenbereich mit hartmagnetischen Partikeln wie z.B. Neodym-Eisen-Bor gefüllt sein kann. Der Füllgrad der hartmagnetischen Partikel im umgebenden Material kann für einen hohen Wirkungsgrad des Schallwandlers möglichst hoch sein, kann jedoch je nach Erfordernissen der Teilegeometrie und des Fertigungsverfahrens angepasst werden. Bei Verwendung von anisotropen Partikeln kann während des Urformens, oder in einem nachgeschalteten Schritt, ein geeignetes Magnetfeld zur mechanischen Ausrichtung der Magnetpartikel angelegt werden, z.B. durch Permanentoder Elektromagneten im Spritzgusswerkzeug.

Aspekte der Erfindung können insbesondere die folgenden, zusätzlich oder alternativ zueinander, sein:

Ein planardynamischer Schallwandler mit einem mehrpolig magnetisierten Gitter aus hartmagnetisches Material enthaltendem Werkstoff, im Wesentlichen aus einem bis vier Einzelteilen bestehend, sowie einer im Wesentlichen parallel und in direkter Nähe zum Gitter positionierten, im Wesentlichen flächigen Membranfolie mit darauf befindlichen Leiterbahnen, die bei Stromfluss durch Interaktion mit dem Magnetfeld des Gitters eine im Wesentlichen flächennormale Kraft erzeugen, wobei das magnetische Gitter zusätzliche, über die Bereitstellung des direkt zur Schallerzeugung erforderlichen Magnetfeldes hinausgehende spezifische Eigenschaften bzw. Ausformungen und bzw. oder Elemente bzw. Merkmale besitzt, die der Leistung, Qualität und bzw. oder Assemblierung des Schallwandlers und bzw. oder des Produktes dienlich sind.

Die erfindungsgemäße Besonderheit dieses Aspekts kann in der Ausformung und dem Aufbau des Magnetgitters zur Verbesserung der Eigenschaften und bzw. oder der Leistung als Schallwandler oder zur Erhöhung der Funktionalität, um höheren Nutzen, bessere Qualität, und geringere Kosten zu realisieren, gesehen werden. Konkrete Merkmale werden im Folgenden erläutert.

Die Magnetanordnung bzw. das Magnetgitter kann zusätzliche mechanische und bzw. oder magnetische Merkmale aufweisen wie z.B. Assemblierungs-Bohrungen, -Zapfen, -Aussparungen, Schnapphaken, Distanzstufen, Trägerstufen, Magnetpole außerhalb der beweglichen Membranfläche usw., welche die Positionierung, Ausrichtung, Distanzierung und bzw. oder Befestigung weiterer Bauteile oder Elemente wie einer Membranfolie, einem Schutzgitter, einem akustischen Dämpfungsmaterial, einem Gehäuse, einem Ohrpolster, einem zweiten gespiegelt angeordneten Magnetgitter usw. ermöglichen können.

Der planardynamische Schallwandler und das zugehörige Produkt können somit, wie zuvor allgemein beschrieben, neben dem Magnetgitter weitere Bauteile aufweisen, die relativ zueinander positioniert und fixiert werden können bzw. müssen. Das Magnetgitter kann verschiedene Elemente oder Merkmale aufweisen, die diese Zwecke erleichtern bzw. einige Bauteile oder Hilfsmittel ersetzen. Beispiele hierfür sind: a. Führungszapfen: Diese können aus demselben Grundmaterial wie das Magnetgitter bestehen und somit eine natürliche Einheit mit diesem bilden, d.h. integral miteinander ausgebildet sein, oder sie können während der Fertigung des Magnetgitters z.B. per Spritzguss oder 3D-Druck mit diesem fest verbunden werden, etwa indem sie als Einlegeteil in der Gussform platziert und vom formbaren Magnetmaterial umspritzt werden und dadurch mit diesem eine feste Einheit bilden. Ein oder mehrere solcher Zapfen können es ermöglichen, die übrigen Bauteile mit Hilfe korrespondierender Bohrungen oder Aussparungen „aufzufädeln" bzw. zu positionieren. Umgekehrt können solche Zapfen auch mit einem anderen Bauteil verbunden sein und in entsprechende Bohrungen des Magnetgitters eingeführt werden. Auch eine Kombination ist möglich, d.h. beispielsweise kann das Magnetgitter an einer Seite einen Führungszapfen besitzen und an der symmetrisch gegenüberliegenden Seite eine Bohrung; nun kann ein zweites gleichartiges Magnetgitter, um 180° gedreht, mit dem ersten Magnetgitter verbunden und über beide Zapfen ausgerichtet werden, um ein symmetrisches Antriebssystem mit zwei gegenüber liegenden Magnetgittern zu erhalten. b. Schnapphaken: Hierbei kann es sich um Widerhaken handeln, die während des Zusammenbaus leicht verformt werden, um hinter dem Fügepartner in ihre Ursprungsform zurück zu springen und einen Formschluss zu erzeugen, der die Bauteile fixiert und dazu keiner weiteren Arbeitsschritte und Hilfsmittel wie Klebstoff, Schrauben, Nieten o.ä. bedarf. Zugleich können Schnapphaken auch eine Führungs- und Ausrichtungsfunktion haben, wie die Führungszapfen unter Punkt a. Beim Urformen des Magnetgitters können Schnapphaken und ähnliche Funktionen aus dem Grundmaterial ausgeformt werden und eine natürliche Einheit mit dem Magnetgitter bilden, oder es können separate Haken z.B. aus Federstahl verwendet und beim Urformen mit dem Magnetgitter verbunden (z.B. umspritzt) werden. c. Distanz- und Trägerstufen: Einige Bauteile wie z.B. die Membranfolie können in einer definierten Distanz zum Magnetgitter positioniert und fixiert werden. Hierfür kann das Magnetgitter eine umlaufende Stufe entsprechender Höhe besitzen, die diese Distanz herstellt, und die ggf. auch der direkte Träger der Membranfolie sein kann, indem diese durch Kleben, Klemmen oder andere Methoden auf der umlaufenden Stufe befestigt wird. Ähnliches kann auch für andere Bauteile wie z.B. Schutzgitter, Staubschutz, Dichtungen, akustische Dämpfungselemente usw. realisiert werden. d. Bohrungen: Wenn die verschiedenen Bauteile mit Hilfe von Schrauben miteinander oder mit einem Gehäuse o.ä. verbunden werden sollen, kann in herkömmlicher Bauweise ein Halterahmen verwendet werden, der die Magnetanordnung aufnimmt und Bohrungen besitzt. Erfindungsgemäß kann das Magnetgitter diese Bohrungen enthalten, die entweder Durchgangsbohrungen für Schrauben oder Gewindebohrungen (ggf. mit Gewindeeinsätzen oder Einpressmuttern) für metrische oder selbstschneidende Schrauben sein können. Somit können zusätzliche Arbeiten, Toleranzrisiken und Kosten reduziert werden bzw. entfallen, die mit der herkömmlichen Assemblierung von z.B. zehn Magnetstäben und einem Halterahmen verbunden sein können. e. Zusätzliche Magnetpole: Durch die hier zugrundeliegende Fertigungsmethode des Magnetgitters steht auch außerhalb des eigentlichen Antriebsbereiches (in der Nähe der Leiterbahnen) hartmagnetisches Material zur Verfügung und kann bei Bedarf magnetisiert werden. Diese zusätzlichen Magnetpole können dazu dienen, andere Permanent- oder Elektromagnete oder ferromagnetische Bauteile anzuziehen und somit zu positionieren und zu fixieren. Beispiele hierfür sind Schutzgitter aus Stahl oder Ohrpolster mit integrierten Trägerringen aus Stahl oder integrierten Einzelmagneten. Diese Bauteile können ohne Werkzeuge oder Hilfsstoffe entfernt und wieder angebracht werden, was insbesondere für den Endanwender vorteilhaft sein kann. Diese Magnetpole müssen sich dabei nicht auf der Ebene des Antriebsbereichs befinden, sondern können sich auch auf erhöhten Bereichen wie z.B. der Oberseite der Schnapphaken oder Führungszapfen oder der Außenseite des Magnetgitters befinden, um diese Funktionalität dort zu ermöglichen, wo sie benötigt wird.

Die Magnetanordnung bzw. das Magnetgitter können durch die Verwendung leichterer und bzw. oder kostengünstigerer Materialien oder Elemente, die mit dem Magnetgitter fest verbunden oder von diesem umschlossen werden und somit lokal das hartmagnetische Material ersetzen können, die gleiche Funktionalität besitzen wie zuvor, jedoch mit reduziertem Gesamtgewicht und bzw. oder Kosten.

Diesem Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass hartmagnetisches Material wie z.B. Neodym-Eisen-Bor eine relativ hohe Dichte besitzt und üblicherweise mit relativ hohen Rohmaterialkosten verbunden ist. Daher kann dieses Material in Bereichen, die keine magnetische Funktionalität benötigen, durch andere Materialien ersetzt werden, die geringere Kosten und bzw. oder Dichte aufweisen. In dem Fall, dass das hartmagnetische Material als Füllstoff in einer Kunststoffmatrix eingesetzt wird, kann insbesondere in den nichtmagnetischen Bereichen dieselbe Kunststoffsorte, jedoch ohne Füllung, verwendet werden, wodurch eine gute stoffschlüssige Verbindung zwischen den Bereichen ermöglicht wird. Aber auch andere Kunststoffe, geschäumte Materialien, Holz u.v.a. kommen in Betracht. Die nichtmagnetischen Bereiche können, sofern sie im plastischen Zustand vorliegen, entweder auf dem Wege der 2K-Fertigung zusammen mit den übrigen Bereichen gedruckt oder spritzgegossen werden, oder sie können vorgeschaltet gefertigt und als Einlegeteil in der Gussform oder auf der Druckform platziert und beim Urformen des hartmagnetischen Bereichs integriert und mit diesem fest verbunden werden.

Die Magnetanordnung bzw. das Magnetgitter kann Merkmale und bzw. oder integrierte Elemente für die elektrische Kontaktierung der auf der Membranfolie befindlichen Leiterbahnen aufweisen, z.B. Kontaktflächen, Lötflächen, Bond-Pads, Lötfahnen usw.. Diesem Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die elektrische Kontaktierung zwischen der Leiterbahn und den Zuleitungen herausfordernd sein kann, da Leiterbahn und Membranfolie in vielen Fällen sehr dünn und temperaturempfindlich sein können, so dass Löten oder Bonden nicht möglich sein kann. Eine erfindungsgemäße Lösung kann darin bestehen, flache metallische Teile auf die Enden der Leiterbahn aufzupressen, ggf. kombiniert mit einem leitfähigen Klebstoff. Diese Kontakt-Teile oder die offenen Enden der Leiterbahnen, ggfs. bei entsprechend flächiger und bzw. oder dicker Ausbildung, selbst können ihrerseits eine Lötverbindung mit den Zuleitungen erlauben und können z.B. als Einlegeteile in das Magnetgitter integriert werden, um eine stabile und einfach herzustellende Kontaktierung zu ermöglichen. Insbesondere dann, wenn es sich um einen symmetrischen Schallwandler wie zuvor beschrieben handelt, der nur aus zwei Magnetgittern und der Membran mit Leiterbahn besteht, kann diese Kontaktierungsmethode sehr vorteilhaft sein. Ggf. können einige Oberflächen der Kontakt-Teile elektrisch isoliert werden, z.B. durch eine Lackierung, um einen elektrischen Nebenschluss durch das magnetische Material zu verhindern.

Die Magnetanordnung bzw. das Magnetgitter kann durch seine Ausformung und bzw. oder durch Elemente, die mit der Magnetanordnung bzw. mit dem Magnetgitter fest verbunden oder von diesem umschlossen werden, mechanisch verstärkt und bzw. oder versteift ausgebildet sein, um eine größere Robustheit für anspruchsvolle Anwendungsfälle zu erreichen und bzw. oder um die abstoßenden Kräfte bei symmetrischem Aufbau aus zwei gespiegelt und in direkter Nähe zueinander angeordneten Magnetgittern dauerhaft tragen zu können.

Somit kann die Magnetanordnung bzw. das Magnetgitter für die Kernfunktionalität, im Antriebsbereich ein Magnetfeld bereitzustellen, relativ dünn ausgeführt werden, z.B. ca. 1 mm stark. In dieser Ausführung kann jedoch die Stabilität und bzw. oder die Festigkeit der Magnetanordnung bzw. des Magnetgitters gefährdet sein, da der hartmagnetische Werkstoff spröde und zerbrechlich sein kann, insbesondere wenn nennenswerte Kräfte auf die Magnetanordnung bzw. auf das Magnetgitter einwirken. Dynamische Kräfte können im Gebrauch durch Kollisionen oder Herunterfallen entstehen, während statische Kräfte insbesondere bei symmetrischem Aufbau aus zwei Magnetgittern, die einander abstoßen, entstehen können. Um die Stabilität der Magnetanordnung bzw. des Magnetgitters zu erhöhen, kann sie bzw. es durch geeignete konstruktive Versteifungen, Verstrebungen usw. verstärkt werden. Alternativ oder zusätzlich können weitere Teile oder Materialien in die Magnetanordnung bzw. in das Magnetgitter integriert werden, z.B. Einlegeteile, 2K-Spritzguss, Carbonfasern, Stahlstäbe, Metallbleche usw.

Die Magnetanordnung bzw. das Magnetgitter kann im Wesentlichen symmetrisch zu mindestens einer

Achse ausgebildet sein, um die Verwendung eines zweiten gleichartigen Magnetgitters für einen symmetrischen Aufbau aus zwei gespiegelt angeordneten Magnetgittern zu ermöglichen. Für einen symmetrischen Aufbau aus zwei gegenüberliegenden Magnetgittern kann es vorteilhaft sein, wenn zwei Mal das gleiche Magnetgitter verwendet werden kann. Um die dafür erforderliche 180°-Drehung zu ermöglichen, kann es vorteilhaft sein, wenn das Magnetgitter in sich mindestens eine Symmetrieachse besitzt, von einzelnen Merkmalen wie zuvor beschrieben abgesehen.

Die Magnetanordnung bzw. das Magnetgitter kann akustische Eigenschaften aufweisen, die das Schallfeld, den Schalldruck, die Schallschnelle oder den Schallfluss in der Umgebung des Schallwandlers beeinflussen oder frequenz- oder amplitudenabhängig formen oder das Schwingungsverhalten der Membranfolie oder anderer Elemente beeinflussen, um nichtlineare Verzerrungen oder frequenzabhängige Amplitudenschwankungen im erzeugten Schallsignal zu vermindern oder bewusst zu formen.

Die Magnetanordnung bzw. das Magnetgitter kann hierzu in seiner Gitterstruktur, also dem Öffnungsgrad und bzw. oder der Ausformung der enthaltenen Öffnungen, auf volle akustische Transparenz ausgelegt sein. Alternativ kann es aber auch einen definierten akustischen Widerstand aufweisen, um eine Dämpfung von unerwünschten Schwingungsmoden und nichtlinearen Verzerrungen der Membran zu realisieren. Oder es kann Bereiche aufweisen, die eine akustische Resonanz erzeugen und dadurch bestimmte Schallfrequenzen verstärken oder abschwächen. Im selben Magnetgitter können mehrere Schallpfade mit unterschiedlichen Weglängen und bzw. oder Resonanzfrequenzen realisiert sein, um verschiedene Frequenzbereiche beeinflussen zu können. Des Weiteren können (zusätzliche) Bereiche des Magnetgitters in einem anderen, z.B. porösen und damit akustisch absorbierenden Material ausgeführt sein, vorzugsweise entweder als Einlegeteil oder per 2K-Fertigung, um den Schallfluss zu beeinflussen oder z.B. unerwünschte Reflektionen und Moden zu reduzieren. Auf diese Weise können die verschiedenen Größen des Schalls (Schalldruck, -schnelle, -fluss, -abstrahlung) geformt werden, um im Endeffekt eine bestimmte Klangqualität und -Signatur zu erzielen.

Die Magnetanordnung bzw. das Magnetgitter kann in Bereichen, die an die übergeordnete Baugruppe (z.B. Gehäuse) angrenzen, aus einem elastischen Material bestehen, das eine akustische Abdichtung und eine Entkopplung von Körperschall und eine Kompensation mechanischer Toleranzen bewirkt.

Diesem Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass oftmals zwischen dem Schallwandler und dem Gehäuse elastische Elemente wie z.B. Dichtungen aus Schaumstoff oder Silikon eingefügt werden. Diese Elemente können als Einlegeteile oder per 2K-Fertigung in das Magnetgitter integriert werden, wie zuvor erwähnt, um den entsprechenden Arbeitsschritt bei der Assemblierung einzusparen. Das Ziel kann einerseits die Abdichtung, um einen akustischen Kurzschluss zwischen der Vorder- und Rückseite des Schallwandlers zu verhindern, und andererseits die mechanische Entkopplung sein, um die Übertragung und Hörbarkeit von Körperschall vom Gehäuse, Kabel oder anderen Teilen auf den Schallwandler zu reduzieren. Ebenso kann eine Kompensation möglicher mechanischer Toleranzen, also im Verlauf der Serienfertigung streuender mechanischer Abmessungen und Eigenschaften, durch mehr oder weniger starke Verformung des elastischen Materials erreicht werden.

Die Magnetanordnung bzw. das Magnetgitter, also die Anordnung und Ausformung von Stegen und Aussparungen, kann im Wesentlichen den Verlauf der Leiterbahnen auf der Membranfolie und insbesondere im Bereich der Verbindungsstücke, Kehren u.ä. direkt oder invers abbilden, um das Permanent-Magnetfeld bestmöglich und gleichmäßig auf sämtliche Abschnitte der Leiterbahnen zu fokussieren.

Diesem Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass herkömmliche Implementierungen Magnetstäbe verwenden, die parallel zu den Leiterbahnen verlaufen. Die Formgebungsfreiheit des erfindungsgemäßen monolithischen Magnetgitters kann es erlauben, auch den Kehren bzw. Verbindungen zwischen den parallelen Leiterbahnsegmenten genau zu folgen, entweder direkt oder invers, und somit auch dort ein konstantes Magnetfeld und somit eine über die gesamte Membranfläche homogene Antriebskraft zu erzeugen.

Die Leiterbahnen und die korrespondierenden magnetischen Pole des Gitters können in Richtung der längsten Ausdehnung des Schallwandlers (z.B. der langen Halbachse einer Ellipse) verlaufen, um die Anzahl der parallelen Leiterbahnsegmente und die der Verbindungsstücke (Kehren) gering zu halten. Somit kann es, aufbauend auf dem vorangehenden Aspekt, zudem vorteilhaft sein, wenn die parallelen Leiterbahnsegmente und die entsprechende Gitterstruktur in Richtung der längsten Ausdehnung des Schallwandlers verlaufen, um die Anzahl und Länge der Kehren bzw. Verbindungsstücke zu minimieren. Dies vereinfacht die Herstellung des Gitters und minimiert die Anzahl der Leiterbahnstücke, die im Randbereich wenig zum Antrieb des Schallwandlers beitragen, jedoch die Leiterlänge und den elektrischen Widerstand erhöhen, wodurch die elektrische Stromstärke und damit die Antriebskraft sinken kann.

Insgesamt wird erfindungsgemäß durch deren Aspekte und Merkmale eine vergleichsweise sehr geringe Anzahl an Einzelteilen benötigt. Auch kann der Assemblierungs- und Qualitätssicherungsaufwand dementsprechend sehr gering ausfallen und eine wirtschaftliche Fertigung auf oder unter dem Kostenniveau herkömmlicher dynamischer bzw. Tauchspulen-Schallwandler ermöglichen. Ferner kann damit die deutlich verbesserte Klangqualität eines planardynamischen Schallwandlers einem erheblich erweiterten Kundenkreis zugänglich gemacht werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im

Zusammenhang mit den folgenden Figuren rein schematisch dargestellt und näher erläutert. Darin zeigt: Figur 1 eine perspektivische schematische Explosionsdarstellung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels von schräg oben;

Figur 2 eine perspektivische schematische Explosionsdarstellung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels von schräg oben;

Figur 3 eine perspektivische schematische Darstellung einer Magnetanordnung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels von schräg oben;

Figur 4 die Darstellung der Figur 3 von schräg unten:

Figur 5 eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels von schräg oben;

Figur 6 eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels von schräg unten;

Figur 7 eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels von schräg oben;

Figur 8 eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines siebten Ausführungsbeispiels von schräg oben;

Figur 9 eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines achten Ausführungsbeispiels von schräg oben;

Figur 10 eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines neunten Ausführungsbeispiels von schräg oben;

Figur 11 eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines zehnten Ausführungsbeispiels von schräg oben;

Figur 12 eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines elften Ausführungsbeispiels von schräg oben;

Figur 13 eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung eines planardynamischen Schallwandlers gemäß eines zwölften Ausführungsbeispiels von schräg oben; und

Figur 14 die Darstellung der Figur 13 von schräg unten. Die o.g. Figuren werden in kartesischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsrichtung X, welche auch als Tiefe X oder als Länge X bezeichnet werden kann. Senkrecht zur Längsrichtung X erstreckt sich eine Querrichtung Y, welche auch als Breite Y bezeichnet werden kann. Senkrecht sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y erstreckt sich eine vertikale Richtung Z, welche auch als Höhe Z bezeichnet werden kann und der Richtung der Schwerkraft entspricht. Die Längsrichtung X und die Querrichtung Y bilden gemeinsam die Horizontale X, Y, welche auch als horizontale Ebene X, Y bezeichnet werden kann.

Ein planardynamischer Schallwandler 0 weist gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der Figur 1, in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y von unten nach oben betrachtet, eine Magnetanordnung 1, eine Membran 2, ein Abstandselement 3 und ein Schutzgitter 4 auf, welche im zusammengesetzten Zustand (nicht dargestellt) von Befestigungsmitteln 5 in Form von Schrauben 5 zusammengehalten werden. Die Schrauben 5 können zwecks Reparatur oder Demontage zerstörungsfrei entfernt werden. Der planardynamische Schallwandler 0 bzw. dessen entsprechende Elemente, Komponenten bzw. Bauteile sind im Wesentlichen flach bzw. flächig in der Horizontalen X, Y ausgebildet und erstrecken sich dort oval mit der Längsrichtung X als bevorzugte Erstreckungsrichtung.

Die Magnetanordnung 1, welche auch als Magnetgitter 1 bezeichnet werden kann, ist einstückig, d.h. integral bzw. aus einem Stück, als Magnetkörper 1 ausgebildet. Die Magnetanordnung 1 weist einen Innenbereich 11 auf, welcher im ersten Ausführungsbeispiel als Senke 11 gegenüber einem Randbereich 14 ausgebildet ist. In diesem Innenbereich 11 sind zum einen magnetische Stege 12 mit magnetischen Polen und zum anderen akustische Öffnungen 13 ausgebildet, welche in der Längsrichtung X parallel zu den magnetischen Stegen 12 verlaufen und die magnetischen Stege 12 jeweils an einem Ende umgeben sowie in der Querrichtung Y zueinander beabstanden. Dabei sind die magnetischen Stege 12 jeweils am gegenüberliegenden Ende über den bereits erwähnten Randbereich 14 miteinander verbunden.

Die Membran 2, welche als Membranfolie 2 vergleichsweise dünn, vorzugsweise weniger als 10 pm stark, ausgebildet ist, wird ebenfalls einstückig von einem Membrankörper 20 aus einem biegsamen Material gebildet. Auf die Membran 2 ist eine Leiterbahn 21 aus elektrisch leitfähigem Material ausgebracht, welche deckungsgleich zu den akustischen Öffnungen 13 der Magnetanordnung 1 verläuft. Entsprechend verlaufen Längsabschnitte 21a der Leiterbahn 21 parallel zu den akustischen Öffnungen 13 in der Längsrichtung X und Kehren 21b der Leiterbahn 21 umrunden die offenen Enden der magnetischen Stege 12 in der Querrichtung Y.

Das Abstandselement 3, welches auch als ersten Ring 3 bezeichnet werden kann, weist einen Abstandselementkörper 30 auf, welcher ebenfalls einstückig ausgebildet ist. Das Abstandselement 3 weist einen ovalen Innenbereich 31 als materialfreie Durchgangsöffnung in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y auf, so dass der Abstandselementkörper 30 den hohlen Innenbereich 31 oval umschließt.

Das Schutzgitter 4 schließt den planardynamischen Schallwandler 0 in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y gemäß der Darstellung der Figur 1 nach oben hin ab. Auch das Schutzgitter 4 ist als Schutzgitterkörper 40 einstückig ausgebildet. Im inneren Bereich (nicht bezeichnet) weist der Schutzgitterkörper 40 eine Mehrzahl von akustischen Öffnungen 41 auf, welche jeweils kreisrund ausgebildet und gleichmäßig verteilt angeordnet sind sowie vom Schutzgitterkörper 40 umgeben werden.

Erfindungsgemäß weist der Randbereich 14 noch weitere mechanische, akustische und elektrische Funktionen auf. Hierdurch kann der Funktionsumfang des planardynamischen Schallwandlers 0 erweitert, dessen Eigenschaften bzw. Qualität verbessert und bzw. oder dessen Herstellung und insbesondere Montage vereinfacht werden.

Als mechanische Funktion des planardynamischen Schallwandlers 0 wird erfindungsgemäß der Halt der Elemente, Komponenten bzw. Bauteile dadurch verbessert, dass der Randbereich 14 der Magnetanordnung 1 mehrere gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Aufnahme 15 in Form von Bohrungen 15 mit Innengewinde aufweist, welche jeweils die korrespondierenden Außengewinde der Schrauben 5 aufnehmen können. Hierdurch kann eine einfache und sichere Montage erfolgen. Dabei weisen die Membran 2 randseitig korrespondierende Durchgangsöffnungen 22 für Befestigungsmittel 5 bzw. für Schrauben 5, das Abstandselement 3 randseitig korrespondierende Durchgangsöffnungen 32 für Befestigungsmittel 5 bzw. für Schrauben 5 und das Schutzgitter 4 randseitig korrespondierende Durchgangsöffnungen 42 für Befestigungsmittel 5 bzw. für Schrauben 5 auf, welche im montierten Zustand deckungsgleich zueinander sind, so dass die Schrauben 5 die Aufnahmen 15 des Randbereichs 14 der Magnetanordnung 1 erreichen können. Dies kann eine einfache Montage mit sicherem Halt ermöglichen.

Um dabei die Aufnahme 15 des Randbereichs 14 der Magnetanordnung 1 möglichst einfach, schnell und verlässlich mit den Durchgangsöffnungen 22 für Befestigungsmittel 5 bzw. für Schrauben 5 der Membran 2, mit den Durchgangsöffnungen 32 für Befestigungsmittel 5 bzw. für Schrauben 5 des Abstandselements 3 und den Durchgangsöffnungen 42 für Befestigungsmittel 5 bzw. für Schrauben 5 des Schutzgitters 4 in Deckung zu bringen, weist der Randbereich 15 der Magnetanordnung 1 ferner ein Paar von Führungszapfen 16 in Form von Führungsstiften 16 auf, welche einander diametral gegenüberliegen. Die Membran 2 weist ein korrespondierendes Paar von Durchgangsöffnungen 23 für Führungszapfen 16 der Magnetanordnung 1 auf. Entsprechend weist auch das Abstandselement 3 ein Paar von Durchgangsöffnungen 33 für Führungszapfen 16 der Magnetanordnung 1 auf. Dies gilt entsprechend für das Schutzgitter 4, welche seinerseits ein Paar von Durchgangsöffnungen 43 für Führungszapfen 16 der Magnetanordnung 1 aufweist.

Diese Durchgangsöffnungen 23, 33, 43 für Führungszapfen 16 der Magnetanordnung 1 sind ebenfalls korrespondierend zu einander angeordnet, so dass die Membran 2, das Abstandselement 3 und abschließend das Schutzgitter 4 nacheinander oder gemeinsam mittels der Führungszapfen 16 der Magnetanordnung 1 zueinander und in Deckung miteinander positioniert und gehalten werden können, so dass dann die Schrauben 5 wie zuvor beschrieben eingeschraubt werden können. Dies kann die Montage und insbesondere die Positionierung bzw. Ausrichtung zueinander weiter vereinfachen.

Als elektrische Funktion des planardynamischen Schallwandlers 0 wird erfindungsgemäß eine Kontaktierung der Leiterbahn 21 der Membran 2 am Randbereich 14 der Magnetanordnung 1 ermöglicht. Hierzu sind die beiden Leiterbahnenenden 21c als Kontaktstellen 21c der Leiterbahn 21 flächig ausgebildet und in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y nach unten zeigend mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs mit jeweils einem korrespondierenden Kontaktelement 17 bzw. mit einer korrespondierenden Kontaktfläche 17 für Leiterbahnen 21 der Membran 2 verbunden, so dass an diesen beiden Stellen eine elektrische Verbindung zwischen Membran 2 und Magnetanordnung 1 vorliegt. Durch den Magnetkörper 10 hindurch sind die beiden Kontaktfläche 17 für Leiterbahnen 21 der Membran 2 der Magnetanordnung 1 mit radial vom Randberereich 14 der Magnetanordnung 1 nach außen Zeigendenden äußeren Kontaktelementen 18 des Magnetkörpers 1 in Form von äußeren Kontaktstiften 18 elektrisch leitfähig verbunden.

Die beiden äußeren Kontaktstifte 18 des Randbereichs 14 der Magnetanordnung 1 sind dabei ausreichend massiv ausgebildet, so dass mittels der beiden äußeren Kontaktstifte 18 des Randbereichs 14 der Magnetanordnung 1 jeweils durch Verlöten eine elektrische Kontaktierung von außerhalb des planardynamischen Schallwandlers 0 erfolgen kann, um die Leiterbahn 21 der Membran 2 elektrisch speisen und damit den planardynamischen Schallwandler 0 betreiben zu können. Eine direkte elektrische Kontaktierung der Leiterbahnenden 21c der Leiterbahn 21 der Membran 2 von außerhalb kann somit entfallen, wodurch die Leiterbahn 21 der Membran 2 bzw. die Membran 2 vergleichsweise dünn bzw. filigran ausgebildet und dennoch elektrisch kontaktiert werden kann.

In jedem Fall kann der Magnetkörper 10 der Magnetanordnung 1 derart einstückig, beispielsweise mittels eines zwei-Komponenten-Spritzgußverfahrens (2K-Spritzgußverfahren), ausgebildet sein, so dass im Innenbereich ein Kunststoffmaterial wie beispielsweise ein Polyamid vorhanden ist, in welches permanentmagnetische bzw. hartmagnetische Partikel wie beispielsweise aus Neodym-Eisen-Bor eingebettet sind. Mittels des 2K-Verfahrens wird dieser Innenbereich 11 des Magnetkörpers 1 nur vom selben Kunststoffmaterial einstückig umgeben, so dass der Randbereich 14 des Magnetkörpers 1 frei von hartmagnetischen Partikeln ausgebildet wird. Hierdurch könen die gewünschten magnetischen Eigenschaften der Magnetanordnung 1 in dessen Innenbereich 11 erreicht werden. Gleichzeitig können die Herstellungskosten der Magnetanordnung 1 hinsichtlich des Materials des Magnetkörpers 10 geringgehalten werden, da die hartmagnetische Partikel im Randbereich 14 des Magnetkörpers 1 eingespart werden können.

Der planardynamische Schallwandler 1 des zweiten Ausführungsbeispiels der Figur 2 entspricht im Wesentlichen dem planardynamischen Schallwandler 1 des ersten Ausführungsbeispiels der Figur 1.

Jedoch wird der Halt der Elemente, Komponenten bzw. Bauteile des planardynamischen Schallwandlers 1 des zweiten Ausführungsbeispiels der Figur 2 dadurch bewirkt, dass randseitig am Randbereich 14 der Magnetanordnung 1 vom Magnetkörper 10 vier Schnapphaken 19 einstückig ausgebildet werden, welche auch als Rasthaken 19 bezeichnet werden können und welche sich in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y nach oben erstrecken. Die Hakenelemente (nicht bezeichnet) der Schnapphaken 19 ragen dabei radial nach innen, wobei die oberen Flächen (nicht bezeichnet) der Hakenelemente schräg nach innen verlaufend ausgebildet sind. Die vier Schnapphaken 19 sind quasi an den vier Ecken der ovalen Fläche der Magnetanordnung 1 positioniert.

Der Randbereich 14 der Magnetanordnung 1 ist eben bzw. flach mit dem Innenbereich 11 ausgebildet, so dass der Abstand zwischen der Magnetanordnung 1 in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y nach oben zur Membran 2 durch ein zusätzliches Element, Komponente bzw. Bauteil in Form eines einstückigen Stützelements 6 erreicht wird. Das Stützelement 6 kann auch als Aufnahmeelement 6 bezeichnet werden, da es die Membran 2 aufnimmt, oder auch als zweiter Ring 6. Auch das Stützelement 6 weist einen ovalen Innenbereich 61 als materialfreie Durchgangsöffnung in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y auf, so dass der Stützelementkörper 60 den hohlen Innenbereich 61 oval umschließt.

Die Montage der Elemente, Komponenten bzw. Bauteile des planardynamischen Schallwandlers 1 des zweiten Ausführungsbeispiels der Figur 2 erfolgt nun derart, dass zunächst das Stützelement 6 von oben auf die Magnetanordnung 1 aufgedrückt wird, so dass die Schnapphaken 19 federelastisch nach radial außen gebogen werden, um dem Stützelementkörper 60 zwischen sich hindurch zu lassen. Dies erfolgt jeweils nacheinander ferner für die Membran 2, für das Abstandselement 3 und für das Schutzgitter 4, welches dann von den radial nach innen ragenden Hakenelementen in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y von oben hintergriffen und somit gehalten wird. Hierdurch kann eine Montage ohne zusätzliche Befestigungsmittel 5 bzw. Schrauben 5 erfolgen, was die Montage vereinfachen und Materialkosten sparen kann.

Ein sicherer Halt in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y kann ggfs. durch die

Ausbildung des Stützelements 6 und bzw. oder des Abstandselements 3 aus einem elastischen Material erfolgen, um in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y eine gewisse Kraft von innen bzw. von unten gegen die Hakenelemente der Schnapphaken 19 zu bewirken. Hierdurch können auch Fertigungstoleranzen dieser Elemente, Komponenten bzw. Bauteile in der vertikalen Richtung Z bzw. senkrecht zur Horizontalen X, Y ausgeglichen werden.

Eine einfache und verlässliche Positionierung der Elemente, Komponenten bzw. Bauteile des planardynamischen Schallwandlers 1 des zweiten Ausführungsbeispiels der Figur 2 kann durch die ovale Ausbildung der Kontur der Elemente, Komponenten bzw. Bauteile erfolgen, welche korrespondierend zu der Anordnung der Schnapphaken 19 ist und somit die Montage wie zuvor beschrieben nur in zwei spiegelsymmetrischen Konstellationen ermöglichen kann. Die Ausgestaltung der Elemente, Komponenten bzw. Bauteile des planardynamischen Schallwandlers 1 kann entsprechend erfolgen.

Zusätzlich können die oberen Enden der Schnapphaken 19, welche als Schnapphakenköpfe 19a oder als Rasthakenköpfe 19a bezeichnet werden können, nach oben hin permanentmagnetisch ausgebildet sein, so dass anderen Elemente, Komponenten bzw. Bauteile des Produktes, in welchem der planardynamische Schallwandler 1 verwendet bzw. verbaut wird, magnetisch mit dem planardynamischen Schallwandler 1 des zweiten Ausführungsbeispiels der Figur 2 lösbar verbunden werden können. Dies kann die Montage des Produktes vereinfachen und bzw. oder weitere Möglichkeiten der Verwendung schaffen.

In jedem Fall können die hinsichtlich des ersten Ausführungsbeispiels des planardynamischen Schallwandlers 1 der Figur 1 beschriebenen Möglichkeiten der elektrischen Kontaktierung der Leiterbahn 21 der Membran 2 auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel genutzt werden, indem nun das Stützelement 6 ein Paar von Kontaktelementen 62 bzw. Kontaktflächen 62 für Leiterbahnen 21 der Membranfolie 2 sowie ein Paar von äußeren Kontaktelemente 63 bzw. äußere Kontaktstifte 63 aufweist. Hierdurch kann die entsprechende elektrische Funktion auch beim zweiten Ausführungsbeispiel wie zuvor beschrieben umgesetzt und genutzt werden.

Als akustische Funktion kann die Magnetanordnung 1 bzw. das Magnetgitter 1 hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung und Anordnung der akustischen Öffnungen 13 und der magnetischen Stege 12 bzw. deren magnetischer Pole derart ausgebildet sein, dass das Schallfeld, der Schalldruck, die Schallschnelle oder den Schallfluss in der Umgebung des planardynamischen Schallwandlers 1 beeinflusst, frequenz- oder amplitudenabhängig geformt oder das Schwingungsverhalten der Membranfolie 2 oder anderer Elemente beeinflusst werden können, um nichtlineare Verzerrungen oder frequenzabhängige Amplitudenschwankungen im erzeugten Schallsignal zu vermindern oder bewusst zu formen. Hierzu kann die Gitterstruktur der magnetischen Stege 12 der Magnetanordnung 1 hinsichtlich des Öffnungsgrads und bzw. oder der Ausformung der akustischen Öffnungen 13 auf volle akustische Transparenz ausgelegt sein. Alternativ können die akustischen Öffnungen 13 der Magnetanordnung 1 aber auch einen definierten akustischen Widerstand aufweisen, um eine Dämpfung von unerwünschten Schwingungsmoden und nichtlinearen Verzerrungen der Membran 2 zu realisieren. Oder die akustischen Öffnungen 13 der Magnetanordnung 1 können Bereiche aufweisen, die Resonanzen und bzw. oder Reflektionen erzeugen und dadurch bestimmte Schallfrequenzen verstärken oder abschwächen.

Gemäß der Darstellungen der Figuren 3 und 4 kann dies beispielsweise dadurch konkret umgesetzt werden, indem im Innenbereich 11 horizontale Hohlräume 12a der magnetischen Stege 12 und im Randbereich 14 horizontalen Hohlräume 14a des Randbereichs 14 in der Längsrichtung X bzw. parallel zur Längsrichtung X als größte Erstreckung des planardynamischen Schallwandlers 1 eingebracht sind. Ebenso können sich die horizontalen Hohlräume 12a der magnetischen Stege 12 zusätzlich in der Querrichtung Y erstrecken. In jedem Fall können durch die horizontalen Hohlräume 12a der magnetischen Stege 12 in Längsrichtung X, durch die horizontalen Hohlräume 12a der magnetischen Stege 12 in Querrichtung Y sowie durch die horizontalen Hohlräume 14a des Randbereichs 14 in Längsrichtung X Schall aus den akustischen Öffnungen 13 der Magnetanordnung in die Hohlräume 12a, 14a eintreten oder umgekehrt. Diese Hohlräume 12a, 14a sind hierzu an ausgewählten Positionen mit Öffnungen versehen, durch die Schallfluss ein- und austreten kann.

Auf diese Art und Weise können somit als akustische Funktion der Magnetanordnung 1 und insbesondere deren Randbereichs 14 und bzw. oder Innenraums 11 bei bestimmten Schallfrequenzen, deren Wellenlänge in einem bestimmten Verhältnis zur jeweiligen Hohlraumlänge bzw. zum jeweiligen Öffnungsabstand steht, Resonanzen und bzw. oder Reflektionen entstehen, die sich mit der regulären Schallabstrahlung des planardynamischen Schallwandlers 1 überlagern. Diese Überlagerung ist, je nach Phasenlage der Resonanzen und je nach räumlicher Anordnung, konstruktiv oder destruktiv. Somit entsteht bei diesen Frequenzen eine Verstärkung oder Schwächung des nach außen abgegebenen Schalls.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung 1 eines planardynamischen Schallwandlers 0 gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels von schräg oben. Figur 5 stellt eine perspektivische Ansicht einer Magnetanordnung 1 dar, deren Randbereich 14 zu einer Schallwand 10a ausgeformt wurde, die einen akustischen Kurzschluss zwischen Vorder- und Rückseite der Membran im relevanten Frequenzbereich weitgehend unterbindet. Dabei bezeichnet 11 den Innenbereich mit Gitterstruktur, gebildet aus magnetischen Stegen 12, die stoffschlüssig verbunden sind mit nichtmagnetischen Stegen 12b.

Figur 6 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung 1 eines planardynamischen Schallwandlers 0 gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels von schräg unten. Figur 6 stellt eine perspektivische Ansicht einer Magnetanordnung 1 dar, dessen Randbereich 14 zu einer vorderen Gehäuseschale ausgeformt wurde, die eine umlaufende seitliche Wandung 14b und Bohrungen 15 aufweist, die beispielsweise Schrauben aufnehmen können, mit deren Hilfe die vordere mit einer hinteren Gehäuseschale 7 verbunden werden kann, um ein geschlossenes Gehäuse zu erhalten.

Figur 7 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung 1 eines planardynamischen Schallwandlers 0 gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels von schräg oben. Figur

7 stellt eine perspektivische Ansicht einer Magnetanordnung 1 dar, dessen Randbereich 14 zu einer vorderen Gehäuseschale ausgeformt wurde, die eine umlaufende seitliche Wandung 14b und Bohrungen 15 aufweist, die beispielsweise Schrauben aufnehmen können, mit deren Hilfe die vordere mit einer hinteren Gehäusewand oder -schale (nicht dargestellt) verbunden werden kann, um ein geschlossenes Gehäuse zu erhalten. Eine weitere Wandung 14c bildet in Verbindung mit der nicht dargestellten hinteren Gehäusewand einen akustischen Kanal definierter Länge, der durch eine erste Öffnung 14d Schallenergie von der Membranrückseite zu einem Schallauslass 14e führt und sie dabei aufgrund der Schalllaufzeit verzögert und bzw. oder stehende Wellen generiert, wodurch die abgestrahlte Schallenergie des Gesamtsystems in Abhängigkeit von der Anregungsfrequenz beeinflusst werden kann. Dabei bezeichnet 14f eine erhöhte Auflagefläche für eine Membran.

Figur 8 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung 1 eines planardynamischen Schallwandlers 0 gemäß eines siebten Ausführungsbeispiels von schräg oben. Figur

8 stellt eine perspektivische Ansicht einer Magnetanordnung 1 dar, dessen Randbereich 14 zu einer vorderen Gehäuseschale ausgeformt wurde, die eine umlaufende seitliche Wandung 14b und Bohrungen 15 aufweist, die beispielsweise Schrauben aufnehmen können, mit deren Hilfe die vordere mit einer hinteren Gehäusewand oder -schale (nicht dargestellt) verbunden werden kann, um ein geschlossenes Gehäuse zu erhalten. Zwei weitere Wandungen 14c bilden in Verbindung mit der nicht dargestellten hinteren Gehäusewand einen akustischen Kanal definierter Länge, der zwischen einer ersten Öffnung 14d und einem Schallauslass 14e eine akustische Masse für ein Resonanzsystem einschließt.

Figur 9 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung 1 eines planardynamischen Schallwandlers 0 gemäß eines achten Ausführungsbeispiels von schräg oben. Figur 9 stellt eine perspektivische Ansicht einer Magnetanordnung 1 dar, dessen Randbereich 14 zu einer vorderen Gehäuseschale ausgeformt wurde, die eine umlaufende seitliche Wandung 14b und Bohrungen 15 aufweist, die beispielsweise Schrauben aufnehmen können, mit deren Hilfe die vordere mit einer hinteren Gehäusewand oder -schale (nicht dargestellt) verbunden werden kann, um ein geschlossenes Gehäuse zu erhalten. Der Randbereich 14 enthält einen zusätzlichen, gegenüber der ersten Innenbereich 11 verkleinerten Innenbereich 11a, sowie eine zusätzliche erhöhte Auflagefläche 14h für eine zusätzliche Membran. Der so zu bildende zusätzliche Schallwandler ist aufgrund seiner reduzierten Abmessungen für die Wiedergabe höherer Schallfrequenzen besser geeignet als der durch den ersten Innenbereich 11 und die Membranauflage 14f und die zugehörige erste Membran gebildete Schallwandler.

Figur 10 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung 1 eines planardynamischen Schallwandlers 0 gemäß eines neunten Ausführungsbeispiels von schräg oben. Figur

10 zeigt die Magnetanordnung 1 aus Figur 9, das in Verbindung mit einer nicht dargestellten hinteren Gehäusewand ein Gehäuse mit einem eingeschlossenen Luftvolumen bildet. Letzteres wird durch die zusätzliche Wandung 14i in zwei getrennte Luftvolumina unterteilt, die dem ersten Innenbereich 11 bzw. dem zusätzlichen Innenbereich 11a zugeordnet sind.

Figur 11 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung 1 eines planardynamischen Schallwandlers 0 gemäß eines zehnten Ausführungsbeispiels von schräg oben. Hierbei ist der Innenbereich 11 aus mehreren, im selben Herstellungsprozess wie z.B. einem Spritzgussprozess verarbeiteten Materialkomponenten gebildet. Insbesondere sind die magnetischen Stege 12 in Z-Richtung nur so stark ausgeführt, wie es für die Bereitstellung eines einseitig-mehrpoligen Magnetfeldes erforderlich ist. Die magnetischen Stege 12 werden dabei von weiteren, in der Horizontalen näherungsweise deckungsgleichen und in der Vertikalen benachbart angeordneten Stegen 12b aus nichtmagnetischem Material mechanisch unterstützt oder getragen.

Figur 12 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung 1 eines planardynamischen Schallwandlers 0 gemäß eines elften Ausführungsbeispiels von schräg oben. 14 bezeichnet den Randbereich, der zugleich eine erhöhte Auflagefläche 14f für eine Membran bereitstellt.

11 bezeichnet den Innenbereich mit Gitterstruktur, wobei äußere Öffnungen bzw. Schlitze 13a eine geringere Breite aufweisen als innere Öffnungen bzw. Schlitze 13b, um die Schallabstrahlung auf die inneren Öffnungen zu konzentrieren und die Flächenschallquelle näherungsweise in eine Linien- oder Punktschallquelle zu überführen.

Figur 13 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer Magnetanordnung 1 eines planardynamischen Schallwandlers 0 gemäß eines zwölften Ausführungsbeispiels von schräg oben. Figur 14 zeigt die Darstellung der Figur 13 von schräg unten. Figur 13 (Oberseite) und Figur 14 (Unterseite) zeigen die Magnetanordnung 1 aus Figur 9, mit einer anderen Ausformung des akustischen Kanals, der durch die seitliche Wandung 14b und die weitere Wandung 14c gebildet wird. Der Randbereich 14 setzt sich außerhalb der seitlichen Wandung 14b fort und geht damit nahtlos in eine Fläche 14g über, die Bestandteil einer größeren Struktur ist und hier nur vereinfachend als kreisförmige, ebene Scheibe dargestellt ist. Sie kann jedoch nahezu beliebig ausgeformt werden und beispielsweise die Rückwand eines Bildschirmgehäuses oder einer Leuchte, eine Außenfläche eines Möbelstücks oder einer Deckenabhängung, oder eine Verkleidungsfläche von Tür, Dach, Armaturenbrett, Hutablage, Fußraum oder Sitz eines Fahrzeuges bilden. Eine weitere Verkleidung z.B. durch Anbringen von Folien, Verkleidungsstoffen oder Polsterungsschaum ist unbenommen, sollte im Bereich der Schallauslässe jedoch akustisch weitgehend transparent ausgeführt werden. Diese Integration in eine durchgängige größere Struktur macht es erforderlich, dass der Schallauslass 14e im Wesentlichen in der Ebene des Innenbereiches 11 liegt und somit zur selben Seite Schall nach außen abgibt wie der Schallwandler. Dies gilt entsprechend bei Verwendung eines Verzögerungskanals wie in Figur 9 dargestellt.

BEZUGSZEICHENLISTE (Teil der Beschreibung)

X Längsrichtung; Tiefe; Länge

Y Querrichtung; Breite

Z vertikale Richtung; Höhe

X, Y Horizontale; horizontale Ebene

0 planardynamischer Schallwandler

I Magnetanordnung; Magnetgitter; Magnetsystem

10 Magnetkörper

10a Schallwand

II Innenbereich; Senke

11a zusätzlicher Innenbereich

12 magnetische Stege

12a (horizontale) Hohlräume des Innenbereichs 11 bzw. der magnetischen Stege 12

12b nichtmagnetische Stege

13 akustische Öffnungen der Magnetanordnung 1

13a akustische Öffnungen geringerer Breite der Magnetanordnung 1

13b akustische Öffnungen größerer Breite der Magnetanordnung 1

14 Randbereich

14a (horizontale) Hohlräume des Randbereichs 14

14b seitliche Wandung des Randbereichs 14

14c weitere Wandung (akustischer Kanal) des Randbereichs 14

14d erste Öffnung (akustischer Kanal) des Randbereichs 14

14e Schallauslass (akustischer Kanal) des Randbereichs 14

14f erhöhte Auflagefläche für Membran des Randbereichs 14

14g Fläche (Bestandteil größerer Struktur) des Randbereichs 14

14h zusätzliche erhöhte Auflagefläche für zusätzliche Membran des Randbereichs 14

14i zusätzliche Wandung (Trennung Luftvolumina) des Randbereichs 14

15 Aufnahmen für Befestigungsmittel 5; Bohrungen mit Innengewinde

16 Führungszapfen; Führungsstifte

17 Kontaktelemente bzw. Kontaktflächen für Leiterbahnen 21 der Membran 2

18 äußere Kontaktelemente bzw. äußere Kontaktstifte

19 Schnapphaken; Rasthaken

19a Schnapphakenkopf; Rasthakenkopf 2 Membran; Membranfolie

20 Membrankörper

21 Leiterbahn

21a Längsabschnitte der Leiterbahn 21

21b Kehren der Leiterbahn 21

21c Leiterbahnenden; Kontaktstellen der Leiterbahn 21

22 Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel 5

23 Durchgangsöffnungen für Führungszapfen 16 der Magnetanordnung 1

3 Abstandselement; erster Ring

30 Abstandselementkörper

31 hohler Innenbereich

32 Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel 5

33 Durchgangsöffnungen für Führungszapfen 16 der Magnetanordnung 1

4 Schutzgitter

40 Schutzgitterkörper

41 akustische Öffnungen des Schutzgitters 4

42 Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel 5

43 Durchgangsöffnungen für Führungszapfen 16 der Magnetanordnung 1

5 Befestigungsmittel; Schrauben

6 Stützelement; Aufnahmeelement; zweiter Ring

60 Stützelementkörper

61 hohler Innenbereich

62 Kontaktelemente bzw. Kontaktflächen für Leiterbahnen 21 der Membran 2

63 äußere Kontaktelemente bzw. äußere Kontaktstifte

7 hintere Gehäuseschale