Электроакустический преобразователь

 

Изобретение относится к области электроакустики, в частности к формированию акустического излучения и конструкциям магнитных систем электроакустических преобразователей. Электроакустический преобразователь характеризуется тем, что снабжен мембранодержателем с центральным и рядами радиальных отверстий с крышкой, в центре которой установлен квазиконус, острие которого входит в центральные отверстия, по оси керна, изготовленного из немагнитного материала с центральным отверстием, введены дополнительно два кольцевых фланца, два кольцевых магнита и кольцевая магнитная многослойная прокладка, при этом два кольцевых магнита размещены коаксиально центральному керну с зазором между верхним и нижним кольцевыми фланцами и направлены друг к другу одноименными, но противоположными по отношению к внешним кольцевым магнитам полюсами, между которыми размещена кольцевая магнитная многослойная прокладка, а мембранодержатель механически соединен с немагнитной кольцевой прокладкой, с внешними краями крышки и мембраны, кроме того, внутренние края мембраны закреплены на поверхности центрального керна. Благодаря такому исполнению электроакустический преобразователь имеет высокий КПД и незначительные нелинейные искажения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электроакустики, в частности к формированию акустической волны и конструкциям магнитных систем электромеханических преобразователей.

Известен электродинамический громкоговоритель с мембранодержателем, монтируемым на полюсном наконечнике, содержащий керн из постоянного магнита, полюсной наконечник и звуковую катушку [1].

Известны акустические излучатели, содержащие магнитную цепь с зазором, звуковую катушку, размещенную в магнитном зазоре и соединенную с мембраной, излучающая поверхность которой находится в предрупорной камере, переходящей в рупор, при этом излучатель снабжен перегородкой, образующей компрессионную камеру, которая может быть открытой или закрытой [2].

Существенными недостатками упомянутых устройств является низкий коэффициент полезного действия, а также нелинейные искажения электроакустического излучателя. Это обстоятельство обусловлено тем, что электроакустические преобразователи имеют акустические камеры, которые поглощают значительную часть акустической энергии, а также являются резонаторами, ограничивающими частотный диапазон и вносящие нелинейные искажения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является "Электроакустический преобразователь" [3], содержащий центральный керн, два постоянных аксиально намагниченных кольцевых магнита, размещенных между верхним и нижним кольцевыми фланцами и направленных друг к другу одноименными полюсами, между которыми расположена кольцевая, магнитная, многослойная прокладка, средний слой которой выполнен из парамагнитного или диамагнитного материала, а остальные слои размещены симметрично относительно среднего слоя и выполнены из магнитомягких анизотропных материалов, немагнитная прокладка вплотную прилегает к нижнему кольцевому фланцу, и звуковую катушку, механически соединенную с мембраной, установленную в рабочем зазоре соосно и симметрично кольцевой, магнитной, многослойной прокладке.

Недостатком устройства, как и аналогов, является низкий коэффициент полезного действия и нелинейные искажения преобразователя.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание электроакустического преобразователя с высоким КПД и малыми нелинейными искажениями акустических колебаний.

Задача решается тем, что предлагаемый электроакустический преобразователь снабжен мембранодержателем с центральным и рядами радиальных отверстий и крышкой, в центре которой, по оси, установлен квазиконус, острие которого входит в центральные отверстия мембранодержателя и керна, изготовленного из немагнитного материала с центральным отверстием, введены дополнительно два кольцевых фланца, два кольцевых магнита и кольцевая, магнитная, многослойная прокладка, при этом два кольцевых магнита размещены коаксиально центральному керну, с зазором, между верхним и нижним кольцевыми фланцами и направлены друг к другу одноименными, но противоположными по отношению к внешним кольцевым магнитам, полюсами, между которыми размещена кольцевая, магнитная, многослойная прокладка, а мембранодержатель механически соединен с немагнитной кольцевой прокладкой, и с внешними краями крышки и мембраны, кроме того, внутренние края мембраны закреплены на поверхности центрального керна.

Кроме того, электроакустический преобразователь отличается тем, что слои кольцевой, магнитной, многослойной прокладки выполнены тороидальными, из ленты, изготовленной из магнитомягких анизотропных парамагнитных или диамагнитных материалов.

Конструкция и принцип работы электроакустического преобразователя поясняются чертежами, где: на фиг. 1 показан один из вариантов электроакустического преобразователя в разрезе и на фиг. 2 показана проекция на мембранодержатель преобразователя.

Электроакустический преобразователь содержит центральный керн 1, два постоянных аксиально намагниченных кольцевых магнита 2, размещенных между верхним и нижним кольцевыми фланцами 3 и направленных друг к другу одноименными полюсами, между которыми расположена кольцевая, магнитная, многослойная прокладка 4, средний слой 5 которой выполнен из парамагнитного или диамагнитного материала, а остальные слои 6 размещены симметрично относительно среднего слоя 5 и выполнены из магнитомягких анизотропных материалов, немагнитная прокладка 7 вплотную прилегает к нижним кольцевым фланцам 3 и 13, и звуковую катушку 8, механически соединенную с мембраной 9, установленную в рабочем зазоре соосно и симметрично кольцевым, магнитным, многослойным прокладкам 4 и 15, мембранодержатель 10 с крышкой 11, в центре которой, по оси, установлен квазиконус 12, острие которого входит в центральные отверстия по оси центрального керна 1, изготовленного из немагнитного материала с центральным отверстием 16, и мембранодержателя 10, два кольцевых фланца 13, два кольцевых магнита 14 и кольцевая, магнитная, многослойная прокладка 15 размещены коаксиально центральному керну 1 с зазором, два кольцевых магнита 14 находятся между верхним и нижним кольцевыми фланцами 3 и 13 и направлены друг к другу одноименными, но противоположными по отношению к внешним кольцевым магнитам 2 полюсами. Между магнитами 14 размещена кольцевая, магнитная, многослойная прокладка 15. Мембранодержатель 10 изготовлен с центральным отверстием 16 и с двумя рядами радиальных отверстий 17 и 18 и механически соединен с немагнитной кольцевой прокладкой 7, и с внешними краями крышки 11 и мембраны 9. Внутренние края мембраны 9 закреплены на поверхности центрального керна 1.

Слои 5 и 6 кольцевых, магнитных, многослойных прокладок 4 и 15, при больших мощностях излучателя и значительных размерах звуковой катушки 8, оптимально, по затратам и технологии, выполнены тороидальными, витыми из ленты, изготовленной из магнитомягких анизотропных и диамагнитных или парамагнитных материалов.

В преобразователе образованы три акустических камеры. Внутренняя камера образована внутренней, излучающей поверхностью мембраны 9, внутренней поверхностью крышки 11, поверхностью квазиконуса 12, острие которого входит в отверстие центрального керна 1 и центральное отверстие 16 мембранодержателя 10, которое является выходным отверстием акустической камеры. Акустическое излучение камеры направлено к центру, через центральное отверстие 16.

Внешняя камера образована внешней, излучающей поверхностью мембраны 9, внутренней поверхностью мембранодержателя 10 и поверхностью магнитной системы. Радиальное отверстие 18 является выходным отверстием акустической камеры. Акустическое излучение камеры направлено от центра через радиальное отверстие 18.

Средняя камера образована внешней, излучающей поверхностью мембраны 9, внешней поверхностью центрального керна 1 и поверхностью магнитной системы. Зазор между поверхностями центрального керна и магнитной системы, переходящий в радиальное отверстие 17, является выходным отверстием акустической камеры. Акустическое излучение камеры направлено к центру через радиальное отверстие 17.

Электроакустический преобразователь работает следующим образом. При подаче электрического сигнала в звуковую катушку 8 поле ее взаимодействует с магнитными потоками магнитной системы, состоящей из постоянных кольцевых магнитов 2 и 14, магнитных фланцев 3 и 13 и многослойных, магнитных, прокладок 4 и 15. Катушка 8 совершает продольные колебания в рабочем зазоре, в магнитном поле, создаваемом двумя коаксиально размещенными магнитными системами, в зависимости от направления электрического тока. При движении катушки 8 к торцу одного из полюсов магнитов 2, 14 она попадает в рассеянное магнитное поле и тормозится, так как основное магнитное поле, формируемое магнитными прокладками 4 и 15, направлено в другую сторону. Рабочий ход катушки 8 и мембраны 9 рассчитывается таким образом, что катушка 8 при максимальной амплитуде движений не доходит до торцов магнитов 2 и 14. Благодаря открытым акустическим камерам мембрана 9 симметрично подвешена и нагружена, а магнитная система ограничивает выход в области нелинейных искажений акустических излучений.

Предлагаемая конструкция позволяет значительно увеличить КПД и при больших мощностях акустических излучений, до 1 кВт акустической мощности, обеспечивать незначительные нелинейные искажения.

Литература 1. Патент США N 3 930 129, H 04 R 9/02, 12.30.75.

2. Патент США N 7 321 059, H 04 R 1/22, 03.01.75.

3. Патент США N 2 018 211, H 04 R 9/00, 28.02.92.

Формула изобретения

1. Электроакустический преобразователь, содержащий центральный керн, два постоянных аксиально намагниченных кольцевых магнита, размещенных между верхним и нижним кольцевыми фланцами и направленных друг к другу одноименными полюсами, между которыми расположена кольцевая магнитная многослойная прокладка, средний слой которой выполнен из парамагнитного или диамагнитного материала, а остальные слои размещены симметрично относительно среднего слоя и выполнены из магнитомягких анизотропных материалов, немагнитная прокладка вплотную прилегает к нижнему кольцевому фланцу, и звуковую катушку, механически соединенную с мембраной, установленную в рабочем зазоре соосно и симметрично кольцевой магнитной многослойной прокладке, отличающийся тем, что преобразователь снабжен мембранодержателем с центральным и рядами радиальных отверстий, с крышкой, в центре которой установлен квазиконус, острие которого входит в центральные отверстия мембранодержателя и керна, изготовленного из немагнитного материала с центральным отверстием, введены дополнительно два кольцевых фланца, два кольцевых магнита и кольцевая магнитная многослойная прокладка, при этом два кольцевых магнита размещены коаксиально центральному керну с зазором между верхним и нижним кольцевыми фланцами и направлены друг к другу одноименными, но противоположными по отношению к внешним кольцевым магнитам полюсами, между которыми размещена кольцевая магнитная многослойная прокладка, а мембранодержатель механически соединен с немагнитной кольцевой прокладкой и с внешними краями крышки и мембраны, кроме того, внутренние края мембраны закреплены на поверхности центрального керна.

2. Электроакустический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что слои кольцевой магнитной многослойной прокладки выполнены тороидальными из ленты, изготовленной из магнитомягких анизотропных парамагнитных или диамагнитных материалов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2