Die Erfindung betrifft einen Schallwandler, insbesondere einen elektrodynamischen Schallwandler.

Schallwandler dienen der Wandlung von elektrischer Energie in akustische Schwingungen (Lautsprecher, Kopfhörer) oder der Wandlung von akustischen Schwingungen in elektrische Energie (Mikrofon). Sie können auch als Lautsprecher bezeichnet werden und besitzen im Allgemeinen einen rotationssymmetrischen Aufbau. Dabei kann die Achse der Rotationssymmetrie der Richtung der Schallausbreitung entsprechen. Der elektrodynamische Lautsprecher ist die häufigste Lautsprecherbauart und basiert auf der Lorentzkraft. Dies bedeutet, dass eine Membran durch die Wechselwirkung zwischen einem elektrischem Strom und einem magnetischen Gleichfeld zu Schwingungen angeregt wird.

Zur Umsetzung der Energiewandlung ist bei elektrodynamischen Lautsprechern meist ein zentraler Antrieb vorhanden. Eine stromdurchflossene Spule, Schwingspule genannt, befindet sich im magnetischen Gleichfeld eines Permanentmagneten. Die Schwingspule ist mit einem Schwingspulenträger verbunden, der wiederum an einer Membran befestigt ist. Wird ein Wechselstrom an die Schwingspule angelegt, so wird durch die Lorentzkraft eine Kraft auf die Membran ausgeübt, wodurch diese zum Schwingen angeregt wird. Schwingspule und Membran sind im Magnetfeld beweglich in der Richtung senkrecht zur magnetischen Durchflutung angeordnet. Dabei entspricht die Bewegungsrichtung der Schwingspule und der Membran der Achse der Rotationssymmetrie des Schallwandlers. Eine Zentrierspinne und eine Sicke sind für die Rückführung der Membran in die Ruhelage sowie für die Zentrierung der Schwingspule verantwortlich. Die Sicke verhindert weiterhin einen direkten Luftaustausch zwischen Vorder- und Rückseite. Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß dem Stand der Technik. Der Schallwandler weist einen Napf 1 , einen Permanentmagneten 2 und eine Polplatte 3 auf. Der Permanentmagnet 2 ist zwischen dem Napf 1 und der Polplatte 3 angeordnet. Die magnetische Durchflutung, die von der mag- netischen Feldstärke des Permanentmagneten 2 hervorgerufen wird, durchströmt über die jeweiligen Kontaktflächen die Polplatte 3 und den Napf 1. Dabei hängt die Richtung des magnetischen Flusses von der Orientierung des Permanentmagneten 2 ab.

Im Fluss der magnetischen Durchflutung befindet sich ferner ein Luftspalt 7a zwischen der Polplatte 3 und dem Napf 1. In diesem Luftspalt 7a ist eine Spule 5 vorhanden, die als Schwingspule bezeichnet wird. Die Schwingspule 5 kann aus einer Spule mit mehreren einzelnen Wicklungen oder auch aus einer Spule mit einer einzelnen Wicklung in mehreren Lagen bestehen. Die Schwingspule 5 wird von einem Strom durchflössen, der durch die Wechselwirkung mit dem magnetischen Feld im Luftspalt 7a aufgrund der Lorentzkraft die Schwingspule 5 zu einer Bewegung in Richtung der Pfeile der Figur 1 anregen kann. Dabei entspricht die Bewegungsrichtung der Schwingspule 5 der Richtung der Achse der Rotationssymmetrie des Schallwandlers.

Die Schwingspule 5 ist mit der Membran 6 verbunden. Durch die Schwingungen der Schwingspule 5 wird somit die Membran 6 angeregt, die hierdurch die Schwingungen der Schwingspule 5 in akustischen Schall umsetzt. Schwingspule 5 und Membran 6 sind mit einer Abdeckkappe 8 verbunden, die im Zentrum des Schallwandlers angeordnet ist. Am äußeren Rand des Schallwandlers sind die Schwingspule 5 und die Membran 6 mit einer sogenannten Spinne 9, auch Zentrierspinne genannt, sowie einer sogenannte Sicke 10 mit einem Gestell 4, auch als Chassis oder Korb bezeichnet, verbunden. Das Chassis 4 und die Sicke 10 sind für die Rückführung der Membran 6 in die Ruhelage sowie für die Zentrierung der Schwingspule 5 verantwortlich. Die Sicke 10 verhindert weiterhin einen direkten Luftaustausch zwischen Vorder- und Rückseite des Schallwandlers.

Figur 1 zeigt hierbei eine Prinzipskizze eines vorbekannten elektrodynamischen Schallwandlers mit einem innenliegenden Magnetsystem bestehend aus Napf 1 , Permanentmagnet 2 und Polplatte 3. Dies bedeutet, dass der Permanentmagnet 2 des Magnetsys- tems innerhalb der Schwingspule 5 angeordnet ist. Ferner weist der elektrodynamische Schallwandler nach Figur 1 ein Chassis 4 auf, das alle Wandlerkomponenten aufnimmt und der Positionierung und Befestigung der Komponenten dient. Figur 2 zeigt eine beispielhafte Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß Figur 1 in einem seitlichen Querschnitt durch die Achse der Rotationssymmetrie. Zur Vereinfachung der Darstellung und zur besseren Übersichtlichkeit sind in dieser Konstruktion nur der Napf 1 , der Permanentmagnet 2, die Polplatte 3 und das Chassis 4 dargestellt. Da es sich um ein innenliegendes Magnetsystem handelt, wird zwischen Napf 1 und Polplatte 3 ein magnetisch durchfluteter Luftspalt 7a ausgebildet.

Somit besteht ein elektrodynamischer Lautsprecher im Wesentlichen aus den Wandlerkomponenten Membran mit Spule und Magnetsystem, die durch die Lorentzkraft relativ zueinander in Schwingung versetzt werden. Unter der Komponente des Magnet- Systems werden dabei der Magnet selbst, der z.B. als Permanentmagnet ausgeführt ist und das magnetische Gleichfeld bereitstellt, sowie zwei sogenannte Polplatten zusam- mengefasst. Die beiden Polplatten sind jeweils mit einem der beiden magnetischen Pole des Permanentmagneten verbunden. Sie bestehen aus einem magnetisch leitfähigen Material und leiten die magnetischen Feldlinien des Permanentmagneten zu dem Luft- spalt hin bzw. von dem Luftspalt weg, in dem die Schwingspule angeordnet ist. Dabei lassen sich die Bauformen elektrodynamischer Lautsprecher danach unterscheiden, ob der Permanentmagnet im Verhältnis zur Schwingspule innenliegend oder außenliegend angeordnet ist.

Unter einem innenliegenden Magnetsystem ist somit ein Schallwandler zu verstehen, bei dem der Permanentmagnet innerhalb der Schwingspule angeordnet ist. Der Permanentmagnet kann in diesem Fall als Zylinder ausgeführt sein, dessen oberer Pol mit einer entsprechenden zylindrischen Polplatte verbunden ist. Der untere Pol des Permanentmagneten ist mit einer scheibenförmigen Polplatte verbunden, die sich außerhalb der Schwingspule als Ring fortsetzt und die Schwingspule umschließt. Aufgrund ihrer Form wird die untere Polplatte auch als Napf bezeichnet und die obere Polplatte dann lediglich als Polplatte. Diese Begriffe gelten für beide Bauformen innenliegender und außenliegender Magnetsysteme und sollen daher im Folgenden verwendet werden. Der ringförmige Teil des Napfes ist dabei so ausgebildet, dass er zusammen mit der Polplatte einen Luftspalt bildet, in dem die magnetischen Feldlinien des Permanentmagneten radial verlaufen.

Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß dem Stand der Technik mit einem außenliegenden Magnetsystem. Hierbei ist der Permanentmagnet 2 derart ausgebildet, dass er außerhalb der Schwingspule 5 angeord- - A -

net wird. Hierdurch wird die Größe des Permanentmagneten 2 und damit die zur Verfügung stehende magnetische Feldstärke des Magnetsystems nicht durch die Größe der Schwingspule 5 begrenzt, wodurch ein außenliegendes Magnetsystem grundsätzlich eine höhere Antriebsleistung bei gleichem benötigten Bauraum aufbringen kann wie ein ent- sprechendes innenliegendes Magnetsystem. Der elektrodynamische Schallwandler gemäß Figur 3 weist ebenfalls ein Chassis 4 zur Positionierung und Befestigung der Wandlerkomponenten auf.

Bei einem außenliegenden Magnetsystem ist der Permanentmagnet somit außerhalb der Schwingspule angeordnet ist. Der Permanentmagnet kann dabei als Ring ausgeführt sein, dessen oberer Pol mit der ebenfalls als Ring ausgebildeten Polplatte verbunden ist. Der untere Pol des Permanentmagneten ist mit einem scheibenförmigen Napf verbunden, die sich innerhalb der Schwingspule als Zylinder fortsetzt. Dabei ist der zylindrische Teil des Napfes derart ausgebildet, dass er zusammen mit der ringförmigen Polplatte einen Luftspalt bildet, in dem die magnetischen Feldlinien radial verlaufen.

Da die Anregung der Schwingspule mittels der Lorentzkraft aus der Wechselwirkung zwischen magnetischer Feldstärke und elektrischem Strom resultiert, ist gerade dann eine möglichst hohe im Luftspalt wirksame magnetische Feldstärke gewünscht, wenn zur Vermeidung einen starken Erwärmung sowie zur Minimierung des Energieverbrauchs der elektrische Strom in der Schwingspule gering gehalten werden soll.

Vergleicht man nun die beiden Bauformen des innenliegenden und des außenliegenden Magnetsystems, so ist bei dem innenliegenden Magnetsystem die Größe des Permanentmagneten und damit auch die Größe der Kontaktfläche zur Polplatte durch die Größe der Schwingspule begrenzt, da der Permanentmagnet innerhalb der Schwingspule angeordnet ist. Somit ist bei innenliegenden Magnetsystemen die zur Schwingungsanregung zur Verfügung stehende magnetische Feldstärke alleine durch die Größe der Schwingspule begrenzt. Zur Bereitstellung einer hohen magentischen Feldstärke sind daher außenliegende Magnetsystem zu bevorzugen.

Bei beiden Bauformen werden die Wandlerkomponenten in einem Chassis, auch als Korb bezeichnet, angeordnet, um eine Positionierung der einzelnen Komponenten zueinander und deren Befestigung zu gewährleisten. Das Chassis umgibt dabei die Komponenten.

Das Chassis stellt eine weitere Komponente des Lautsprechers dar, die entsprechenden Bauraum benötigt und Fertigungskosten verursacht. Daher ist es zur Reduzierung des Bauraumes und zur Kostenreduzierung wünschenswert, auf ein Chassis zu verzichten.

Bei innenliegenden Magnetsystemen kann auf ein Chassis verzichtet werden, da der Napf den Permanentmagnet und die Polplatte vollständig umgibt und diese Komponenten im Napf befestigt werden können. Femer können ebenfalls die Elemente des Schwingungssystems wie Spinne und Membran mit Spule an dem Napf angeordnet werden. Somit bieten innenliegende Magnetsystem den Vorteil, den Napf sowohl zur Führung des magnetischen Flusses als auch zur Befestigung und Positionierung der Wandlerkomponenten verwenden zu können.

Auch bei außenliegenden Magnetsystemen kann auf ein separates Chassis verzichtet werden, doch ist hierfür eine Veränderung der Bauform des Napfes erforderlich, da dieser im äußeren Bereich lediglich als Scheibe ausgebildet ist, auf der ein kreisförmiger Permanentmagnet und eine entsprechende Polplatte angeordnet sind. Aufgrund dieser Bauweise können die Komponenten des Schwingungssystems nicht direkt auf der PoI- platte oder dem Permanentmagneten befestigt werden, sondern der Napf wird radial verlängert und um Polplatte und Permanentmagnet herum ausgebildet, so dass der Napf die Polplatte und den Permanentmagneten einschließt. Auf diese Weise wird eine Form des Napfes vergleichbar dem Napf eines innenliegenden Magnetsystems erreicht, so dass auch bei einem außenliegenden Magnetsystem die Komponenten des Schwin- gungssystems am Napf anstelle eines Chassis befestigt und positioniert werden können.

Nachteilig ist bei dieser Vergrößerung des Napfes jedoch, dass sich nun ein zweiter radialer Luftspalt zwischen Polplatte und Napf ausbildet, dessen magnetische Durchflutung jedoch nicht der Schwingspule zur Verfügung steht und damit den magnetischen Fluss reduziert, der zur Schwingungsanregung genutzt werden kann. Dabei ist die mag- netische Flussdichte im zweiten Luftspalt zwischen Polplatte und Napf umso größer, je geringer der Luftspalt ausgebildet ist. Ein geringer Luftspalt kann dabei durch eine möglichst kompakte Bauform des Schallwandlers bedingt sein ebenso wie durch einen radial groß ausgebildeten Permanentmagneten zur Bereitstellung einer möglichst großen magnetischen Feldstärke. Somit führt der Verzicht auf ein Chassis bei einem Schall- wandler mit einem außenliegenden Magnetsystem entweder zu einer Verringerung der vom Permanentmagneten zur Verfügung gestellten magnetischen Feldstärke bei gleichbleibendem Bauraum oder zur Vergrößerung des Bauraumes des Schallwandlers bei einer verringerten Antriebskraft zur Schallanregung. Somit besitzen elektrodynamische Schallwandler gemäß dem Stand der Technik mit innenliegendem Magnetsystem eine durch die Größe der Schwingspule begrenzte magnetische Feldstärke und damit eine geringere zur Schwingungsanregung zur Verfügung stehenden Antriebsleistung als Schallwandler mit außenliegendem Magnetsystem, Ande- rerseits kann bei elektrodynamischen Schallwandlern der vorbekannten Art mit innenliegendem Magnetsystem auf ein Chassis als zusätzliche Komponente verzichtet werden, ohne den Napf wesentlich zu verändern, den Bauraum zu vergrößern und die Antriebsleistung zu verringern. Soll hingegen bei einem Schallwandler mit außenliegendem Magnetsystem auf das Chassis verzichtet werden, so ist der Napf derart zu gestalten, dass bei gleicher Antriebsleistung der Bauraum des Schaliwandlers vergrößert oder bei gleichbleibendem Bauraum die Antriebsleitung verringert wird.

Somit ist bei elektrodynamischen Schallwandlern gemäß dem Stand der Technik zwischen einer Reduzierung der Komponenten einerseits und einer Erhöhung der Antriebsleistung andererseits unter Beachtung des jeweils benötigten Bauraumes abzuwägen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines Schallwandlers zu vereinfachen und gleichzeitig die Antriebsleistung des Schallwandlers zu erhöhen.

Die Aufgabe wird durch einen Schallwandler nach Anspruch 1 gelöst.

Somit wird ein Schallwandler vorgesehen mit einem ersten magnetisch leitenden Element und einem zweiten magnetisch leitenden Element, einem Permanentmagneten, der mit einem ersten magnetisch leitenden Element und einem zweiten magnetisch leitenden Element verbunden ist. Hierbei bilden das erste magnetisch leitende Element und das zweite magnetisch leitende Element in radialer Richtung des Schallwandlers einen ersten magnetisch durchfluteten Luftspalt aus. Der Schallwandler besitzt ferner eine Schwingspule, die in dem ersten magnetisch durchfluteten Luftspalt axial beweglich angeordnet ist, und eine Membran, die mit der Schwingspule verbunden und axial beweglich angeordnet ist. Zwischen dem ersten magnetisch leitenden Element und dem zweiten magnetisch leitenden Element wird ein zweiter magnetisch durchfluteter Luftspalt ausgebildet. Das erste magnetisch leitende Element weist im Bereich des zweiten magnetisch durchfluteten Luftspalts einen ersten Abschnitt auf, der zumindest teilweise ein Material mit hohem magnetischem Widerstand aufweist. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schallwandlers besteht darin, dass durch das Einbringen eines Material mit hohem magnetischem Widerstand in den Bereich des zweiten magnetisch durchfluteten Luftspalts verringert wird, dessen magnetische Durchflutung nicht für die Antriebskraft der Schwingspule zur Verfügung steht und damit einen Verlust der magnetischen Durchflutung darstellt. Somit wird auch der Anteil der magnetischen Gesamtdurchflutung, der durch den zweiten magnetisch durchfluteten Luftspalt führt, verringert. Des Weiteren wird der Anteil der magnetischen Gesamtdurchflutung, der zur Anregung der Membran im ersten magnetisch durchfluteten Luftspalt zur Verfügung steht, entsprechend erhöht. So wird der magnetische Verlust im zweiten magnetisch durchfluteten Luftspalt durch die geringere magnetische Leitfähigkeit in diesem Bereich verringert und damit die Antriebsleistung des Schallwandiers gegenüber vorbekannten Schallwandern erhöht.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dadurch im Bereich des zweiten magnetisch durchfluteten Luftspalts ein Material mit hohem magnetischem Widerstand vorgesehen, indem in diesem Bereich eine Vielzahl von Aussparungen vorgesehen wird. Hierdurch wird im Bereich der Aussparungen der Abstand zwischen dem ersten magnetisch leitenden Element und dem zweiten magnetisch leitenden Element vergrößert, wodurch sich auch der magnetische Widerstand in den Bereichen der Aussparungen erhöht, da sich die Aussparungen mit Luft füllen und Luft einen hohen magnetischen Widerstand besitzt. Auf diese Weise kann sehr einfach ein Material mit hohem magnetischem Widerstand, nämlich Luft, in den zweiten magnetisch durchfluteten Luftspalt eingebracht werden. Die Aussparungen können bei der Fertigung vor der Montage der einzelnen Komponenten in das erste magnetisch leitende Element eingebracht werden, wodurch der Fertigungsaufwand für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Schall- wandlers nur unwesentlich höher ist als für die Fertigung von vorbekannten Schallwandlern. Die Form der Aussparungen ist dabei nebensächlich, da es lediglich auf die Erhöhung des magnetischen Widerstandes ankommt. Somit sind bei der Fertigung der Aussparung reichliche Toleranzen gegeben, wodurch die Fertigung vereinfacht und damit die Fertigungskosten gering gehalten werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Aussparungen als Durchbohrungen des ersten magnetisch leitenden Elements ausgeführt. Hierdurch wird der Widerstand im Bereich der Aussparungen maximiert, da bei einer vollständigen Durchbohrung im Bereich der Aussparungen überhaupt kein Material des ersten magnetisch leitenden Elements mehr dem zweiten magnetisch durchfluteten Luftspalt gegen- überliegend vorhanden ist. Ferner können die Durchbohrungen in der Fertigung einfacher vorgesehen werden, da Aussparungen, die keine Durchbohrungen sind, lediglich von der Innenseite des ersten magnetisch leitenden Elements eingebracht werden können, durchgehende Bohrungen jedoch auch von der Außenseite, die viel einfacher zugänglich ist. Somit wird die Fertigung des erfindungsgemäßen Schallwandlers durch die Verwen- düng von Durchbohrungen als Aussparungen vereinfacht bei gleichzeitiger Maximierung des magnetischen Widerstandes im Bereich der vollständig mit Luft gefüllten Durchbohrungen. Schließlich wird der Bereich im Inneren des Magnetsystems zwischen erstem und zweiten magnetisch leitenden Element mittels der Durchbohrungen mit der Umgebung des Schallwandlers verbunden. Hierdurch wird der Bereich hinter der Sicke entlüftet, so dass hier keine Luftfeder entsteht.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist zumindest ein Teil der Durchbohrungen zumindest teilweise ein akustisch dämpfendes Material auf. Hierdurch können einzelne oder auch alle Durchbohrungen entweder lediglich teilweise oder auch vollständig mit einem Material oder auch verschiedenen Materialen versehen werden, welches akustisch dämpfend wirkt. Hierdurch kann gezielt Einfluss auf das akustische Verhalten des erfindungsgemäßen Schallwandlers genommen werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Schallwandler um eine Bauform, die als außenliegendes Magnetsystem bezeichnet wird. Hierbei wird das Magnetsystem durch den Permanentmagneten, das erste magnetisch leitende Element und das zweite magnetisch leitende Elements gebildet. Diese Bauform eines elektrodynamischen Schallwandlers zeichnet sich durch ihre höhere Antriebsleistung gegenüber innenliegenden Magnetsystemen aus, da bei einem außenliegenden Magnetsystem ein größerer Permanentmagnet verwendet werden kann. Hierdurch besitzt das Magnetsystem eine größere magnetische Durchflutung und damit eine höhere Antriebsleistung, um die Schwingspule anzuregen. Somit wird die Antriebsleistung gegenüber innenliegenden Magnetsystemen erhöht.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Schallwandler kein Chassis zur Positionierung und bzw. oder Befestigung des Permanentmagneten, des ersten magnetisch leitenden Elements und des zweiten magnetisch leitenden Elements und bzw. oder weiterer Komponenten auf. Hierdurch kann das Chassis als Komponente eingespart werden, was aufgrund von geringeren Material- und Montagekosten zu geringeren Fertigungskosten des erfindungsgemäßen Schallwandlers führt. Gleichzeitig werden Toleranzfehler vermieden, die zwischen den Wandlerkomponenten, die innerhalb des Chassis zu montieren sind, und dem Chassis auftreten können, da eine Positionie- rung und Ausrichtung dieser Wandlerkomponenten gegenüber dem Chassis entfällt. Somit steigert der Verzicht auf ein Chassis auch die Montage- und damit Fertigungsgenauigkeit eines erfindungsgemäßen Schallwandlers, wodurch eine Qualitätsverbesserung des Produktes und hierdurch eine höhere Kundenzufriedenheit erreicht werden. Da femer das erste magnetisch leitende Element bei einem Verzicht auf ein separates Chassis nun selbst als Chassis dient und magnetisch leitend ist, wird hierdurch das Gesamtsystem nach außen magnetisch geschirmt.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein erfindungsgemäßer Schallwandler in einem Lautsprecher verwendet. Hierdurch können die Vorteile eines erfin- dungsgemäßen Schallwandlers in dem entsprechenden Lautsprecher benutzt werden.

Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird zumindest das erste magnetisch leitende Element eines erfindungsgemäßen Schallwandlers durch Tiefziehen hergestellt. Auf diese Weise kann ein bekanntes, erprobtes, einfaches und damit kostengünstiges Herstellungsverfahren zur Herstellung des ersten magnetisch leitenden Elements eines erfindungsgemäßen Schallwandlers genutzt und hierdurch die Fertigungskosten gering gehalten werden. Dabei können die Durchbohrungen des erfindungsgemäßen Schallwandlers vor dem Fertigungsschritt des Tiefziehens in das erste magnetisch leitende Element eingebracht werden, da die Form der Durchbohrungen für die Erhöhung des magnetischen Widerstandes nicht entscheidend ist und damit reichliche Toleranzen bei der Fertigung der Durchbohrungen vorliegen. Damit kann die Bearbeitung des ersten magnetisch leitenden Elements bereits vor dessen Ausformung zum Napf erfolgen, wodurch die Bearbeitung erheblich vereinfacht und damit die Fertigungskosten gering gehalten werden.

Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnah- me auf folgende Figuren näher erläutert:

Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß dem Stand der Technik,

Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß dem Stand der Technik,

Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß dem Stand der Technik, Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers,

Figur 5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß dem Stand der Technik,

Figur 6 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Figur 7 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin- düng, und

Figur 8 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß dem Stand der Technik mit einem innenliegenden Magnetsystem, welches ohne ein Chassis 4 ausgeführt ist. Hierbei ist der Napf 1 derart ausgebildet, dass er die Funktion des Chassis 4 übernehmen und zur Positionierung und Befestigung der Wandlerkomponenten dienen kann. Hierdurch kann auf die Komponente des Chassis 4 verzichtet und damit der Fertigungsaufwand für den elektrodynamischen Schallwandler reduziert werden, ohne die Eigenschaften des Schallwandlers wesentlich zu verändern.

Figur 5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß dem Stand der Technik mit einem außenliegenden Magnetsystem, welches ebenfalls ohne ein Chassis 4 ausgeführt ist. Der Schallwandler weist einen Napf 1 , einen Permanentmagneten 2 und eine Polplatte 3 auf. Der Permanentmagnet 2 ist zwischen dem Napf 1 und der Polplatte 3 angeordnet. Die magnetische Durchflutung, die von der magnetischen Feldstärke des Permanentmagneten 2 hervorgerufen wird, durchströmt über die jeweiligen Kontaktflächen die Polplatte 3 und den Napf 1. Dabei hängt die Richtung des magnetischen Flusses von der Orientierung des Permanentmagneten 2 ab. Im FIuss der magnetischen Durchflutung befindet sich ferner ein Luftspalt 7a zwischen der Polplatte 3 und dem Napf 1. In diesem Luftspalt 7a ist eine Spule 5 vorhanden, die als Schwingspule bezeichnet wird. Die Schwingspule 5 kann aus einer Spule mit mehreren einzelnen Wicklungen oder auch aus einer Spule mit einer einzelnen Wicklung in mehreren Lagen bestehen. Die Schwingspule 5 wird von einem Strom durchflössen, der durch die Wechselwirkung mit dem magnetischen Feld im Luftspalt 7a aufgrund der Lorentzkraft die Schwingspule 5 zu einer Bewegung in Richtung der Pfeile der Figur 1 anregen kann. Dabei entspricht die Bewegungsrichtung der Schwingspule 5 der Richtung der Achse der Rotationssymmetrie des Schallwandlers.

Die Schwingspule 5 ist mit der Membran 6 verbunden. Durch die Schwingungen der Schwingspule 5 wird somit die Membran 6 angeregt, die hierdurch die Schwingungen der Schwingspule 5 in akustischen Schall umsetzt. Schwingspule 5 und Membran 6 sind mit einer Abdeckkappe 8 verbunden, die im Zentrum des Schallwandlers angeordnet ist. Am äußeren Rand des Schallwandlers sind die Schwingspule 5 und die Membran 6 mit einer sogenannten Spinne 9, auch Zentrierspinne genannt, sowie einer sogenannte Sicke 10 mit einem Gestell 4, auch als Chassis oder Korb bezeichnet, verbunden. Das Chassis 4 und die Sicke 10 sind für die Rückführung der Membran 6 in die Ruhelage sowie für die Zentrierung der Schwingspule 5 verantwortlich. Die Sicke 10 verhindert weiterhin einen direkten Luftaustausch zwischen Vorder- und Rückseite des Schallwandlers.

Da bei einem außenliegenden Magnetsystem aus Gründen der Stabilität und zur Vermeidung von Beschädigungen des außenliegenden Permanentmagneten 2 das Magnetsystem selbst nicht direkt zur Positionierung und Befestigung der weiteren Wandlerkomponenten verwendet werden kann, ist der Napf 1 derart auszugestalten, dass er wie bei einem innenliegenden Magnetsystem den Permanentmagneten 2 und die Polplatte 3 umschließt. Hierdurch wird auch bei einem außenliegenden Magnetsystem ohne Chassis 4 der Napf zur Befestigung und Positionierung genutzt und es kann auf die Komponente des Chassis 4 verzichtet werden. Allerdings wird durch diese Ausgestaltung des Napfes 1 ein weiterer Luftspalt 7b zwischen Napf 1 und Polplatte 3 erzeugt, dessen magnetische Durchflutung nicht durch die Schwingspule 5 geführt wird, damit nicht zur Erzeugung der akustischen Schwingungen der Membran 6 zur Verfügung steht und somit als Verlust der magnetischen Flussdichte anzusehen ist.

Dieser Verlust an magnetischer Flussdichte kann durch eine möglichst große Ausgestaltung des Luftspaltes 7b entgegengewirkt werden, da die magnetische Durchflutung umgekehrt proportional zur Abstand zwischen den magnetisch leitenden Oberflächen des Napfes 1 und der Polplatte 3 ist. Dieser möglichst große Abstand zwischen Napf 1 und Polplatte 3 im Bereich des Luftspaltes 7b sowie die gegenüber einem außenliegenden Magnetsystem mit Chassis 4 veränderte Ausgestaltung des Napfes 1 erfordern zusätzli- chen Bauraum, wenn die Größe des Permanentmagneten 2 und damit die im Magnetsystem zur Verfügung stehende Antriebskraft beibehalten werden soll. Andererseits kann ein außenliegendes Magnetsystem ohne Chassis 4 auch mit dem gleichen Bauraum wie ein innenliegendes Magnetsystem ohne Chassis 4 ausgeführt werden. Allerdings muss dann die Größe des Permanentmagneten 2 sowie der Polplatte 3 entsprechend reduziert werden, um überhaupt einen Luftspalt 7b zwischen Napf 1 und Polplatte 3 zu schaffen und diesen Luftspalt 7b ferner derart groß auszugestalten, dass die magnetischen Verluste im Luftspalt 7b möglichst gering sind. Hierdurch wird die magnetische Durchflutung im Magnetsystem und damit auch die Antriebskraft der Schallwandlers sehr stark verringert.

Figur 6 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen elektrodynamischen Schall- wandlers mit einem außenliegenden Magnetsystem ohne Chassis 4. Dabei entspricht der Aufbau des erfindungsgemäßen Schallwandlers dem Aufbau des Schallwandlers gemäß Figur 5.

Der erfindungsgemäße Schallwandler gemäß Figur 6 unterscheidet sich dabei von dem Schallwandler gemäß Figur 5 dadurch, dass der Napf 1 im Bereich des Luftspaltes 7b erfindungsgemäß Durchbohrungen 11 aufweist. Hierdurch ist an den Stellen der Durchbohrungen 1 1 des Napfes 1 kein magnetisch leitendes Material sondern lediglich Luft vorhanden. Auf diese Weise wird an diesen Stellen kein Luftspalt zwischen Napf 1 und Polplatte 3 ausgebildet, da das magnetisch leitende Material auf der Seite des Napfes 1 fehlt und damit kein magnetischer Rückschluss für die magnetische Durchflutung auf der Seite des Napfes 1 vorhanden ist, in den die aus der Polplatte 3 austretenden magnetischen Feldlinien eintreten könnten. Hierdurch wird an den Stellen der Durchbohrungen 11 des Napfes 1 ein sehr hoher magnetischer Widerstand erzeugt und damit die magnetische Durchflutung an diesen Stellen sehr stark reduziert. Insgesamt kann hierdurch der Anteil der von dem Permanentmagneten 2 dem Magnetsystem zur Verfügung gestellten magnetischen Durchflutung, der durch den Luftspalt 7b hindurchtritt und damit nicht der Schwingungsanregung der Schwingspule zur Verfügung steht, reduziert und damit der Anteil der magnetischen Durchflutung, der durch den Luftspalt 7a hindurchtritt und zur Schwingungsanregung genutzt wird, im gleichen Maße erhöht werden. Dabei wird der magnetische Gesamtwiderstand zwischen Napf 1 und Polplatte 3 umso größer, desto mehr bzw. größer flächige Durchbohrungen 11 im Napf 1 vorhanden sind. Hierbei ist allerdings zu beachten, dass die Durchbohrungen 11 auch die Stabilität des Napfes 1 reduzieren. Die Stabilität des Napfes 1 ist jedoch gerade daher bedeutend, dass bei einem außenliegenden Magnetsystem der Napf 1 als Chassis 4 zur Positionierung und Befestigung der Wandlerkomponenten verwendet wird. Somit können bei einem erfindungsgemäßen Schallwandler lediglich so viele Durchbohrungen 11 im Napf 1 vorgesehen werden, dass gleichzeitig der Napf 1 ausreichend stabil ausgestaltet ist, um seiner Funktion als Chassis 4 gerecht zu werden.

Die Durchbohrungen 11 bieten ferner den Vorteil, dass hierdurch der Innenraum des Schallwandlers mit der Außenluft direkt verbunden wird. Dadurch erfolgt eine Entlüftung des Innenraumes des Schallwandlers, wodurch das Entstehen einer Luftfeder im Bereich hinter Sicke 10 vermieden wird.

Das akustische Verhalten des Schallwandlers kann mittels der Durchbohrungen 11 gezielt beeinflusst werden. So können die Durchbohrungen 11 mit einem oder auch unterschiedlichen Materialien versehen werden, wobei das akustische Verhalten sich über die Wahl der Materialien und deren Anordnung verändern lässt. So können z.B. einzelne Durchbohrungen teilweise oder auch vollständig verschlossen werden, um die

Dämpfung des Schallwandlers zu beeinflussen. Erfolgt dabei das Verschließen oder Verengen der Durchbohrungen 11 mit einem nicht oder zumindest schlecht magnetisch leitenden Material, so wird der magnetische Widerstand, der durch die Durchbohrungen

11 erreicht wird, vollständig oder zumindest weitestgehend beibehalten und dennoch der

Schallwandler bedämpft. Ferner können die Durchbohrungen 11 auch mit einem Material lediglich derart verschlossen oder verengt werden, dass der Eintritt von Schmutz oder Feuchtigkeit in den Innenraum des Schallwandlers vermieden oder zumindest reduziert.

Hinsichtlich der Herstellung eines erfindungsgemäßen Schallwandlers ist vorteilhaft hervorzuheben, dass bei der Einbringung der Durchbohrungen 11 kaum Toleranzen zu beachten sind und die Form der Durchbohrungen 11 wenig relevant ist. Lediglich der Teil der Durchbohrungen 11 , der sich in radialer Richtung gegenüber der Polplatte 3 befindet, führt zu einer Erhöhung des magnetischen Widerstandes zwischen Napf 1 und Polplatte 3. Somit sind die Durchbohrungen 1 1 zumindest so groß auszuführen und derart anzuordnen, dass die Durchbohrungen 11 mindestens in radialer Richtung der Polplatte 3 gegenüber liegen. Werden die Durchbohrungen 11 größer ausgeführt und liegen damit auch zumindest Teilbereichen des Permanentmagneten 2 radial gegenüber, so wird durch diese Teilbereiche der Durchbohrungen 11 der magnetische Widerstand zwischen Napf 1 und Polplatte 3 nicht beeinflusst, d.h. weder vergrößert noch verringert, da zwischen dem Permanentmagneten 2 und dem Napf 1 keine radialen Feldlinien ausgebildet werden. Somit können die Durchbohrungen 11 auch größer ausgeführt werden als der Bereich des Napfes 1 , der der Polplatte 3 direkt radial gegenüber liegt.

Femer können die Durchbohrungen 11 auch in verschiedenen Formen ausgestaltet werden. So können die Durchbohrungen 11 eine kreisrunde Form aufweisen und mittels eines Bohrens eingebracht werden. Andererseits lassen sich die Durchbohrungen 11 auch mittels eines Fräsers mit z.B. rechteckiger Kontur ausführen. Hierbei sind möglichst großflächig ausgestaltete Durchbohrungen 11 besonders vorteilhaft, da der magnetische Widerstand zwischen Napf 1 und Polplatte 3 umso größer ist, desto mehr magnetisch leitendes Material auf der Seite des Napfes 1 durch Luft ersetzt wird. Somit sind Durchbohrungen 11 in der Form eines Langloches oder einer rechteckigen Ausfräsung besonders geeignet, einen hohen magnetischen Widerstand zu erzielen.

Wird der Napf 1 des erfindungsgemäßen Schallwandlers durch Tiefziehen hergestellt, so kann das Einbringen der Durchbohrungen 11 bereits vor dem Fertigungsschritt des Tiefziehens erfolgen. Dies ist sehr vorteilhaft für die Fertigung, da auf diese Weise das flache Rohmaterial gebohrt oder gefräst werden kann anstelle nach dem Schritt des Tiefziehens die Durchbohrungen 11 oder Fräsungen in den ausgeformten, dreidimensionalen Napf 1 einbringen zu müssen. Hierdurch wird die Fertigung deutlich vereinfacht, da sich flache und gerade Bauteile gegenüber gewellten oder gekrümmten Bauteilen sehr viel einfacher und schneller zur Bearbeitung spannen lassen. Da ferner die Toleranzen der Durchbohrungen 1 1 wenig relevant für die Fertigung sind, kann auch ein Verziehen der vor dem Schritt des Tiefziehens eingebrachten Durchbohrungen 11 durch das Tiefziehen weitgehend unbeachtet bleiben, solange die Form der Durchbohrungen 11 nach dem Tiefziehen derart ausgestaltet ist, dass zumindest ein Teilbereich der Durchbohrungen 11 der Polplatte 3 radial gegenüber liegt.

Die Erfindung betrifft den Gedanken, den Antrieb des Magnetsystems eines Schall- wandlers zu verstärken. Dabei soll bei einer Optimierung der magnetischen Flussdichte im Bereich der Wandlerspule gleichzeitig der Wandleraufbau vereinfacht werden. Die oben beschriebenen elektrodynamischen Wandler können in Lautsprechern, Kopfhörern, Ohrhörern, In-Ohr Hörern, Headsets oder in Mikrofonen verwendet werden.

Die magnetische Feldstärke wird von dem Permanentmagneten zur Verfügung gestellt. Daher sollte der Permanentmagnet aus einem Magnetwerkstoff bestehen, der eine möglichst hohe magnetische Feldstärke besitzt. Über die Kontaktflächen zwischen Permanentmagnet und Polplatte bzw. Napf wird die magnetische Feldstärke als magnetischer Fluss weitergeleitet. Entsprechend ist für die Polplatte und den Napf ein Werkstoff zu verwenden, der eine möglichst gute magnetische Leitfähigkeit besitzt. Ferner ist der magnetische Fluss umso größer, je größer die Kontaktflächen zwischen Permanentmag- net und Polplatte bzw. Napf sind. Um eine möglichst große magnetische Flussdichte im Luftspalt und damit eine möglichst große Kraft zur Anregung der Schwingspule zu erreichen, ist ein möglichst geringer radialer Abstand zwischen Polplatte und Napf im Bereich des Luftspalts erwünscht. Hingegen soll der Abstand zwischen Polplatte und Napf in axialer Richtung des Schallwandlers möglichst groß sein, um eine geringere magneti- sehen Flussdichte in der Richtung der Achse der Rotationssymmetrie zu erreichen, da dieser magnetische Fluss nicht zur Schwingungsanregung genutzt werden kann.