ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электроакустики, а именно, к конструкции электродинамических громкоговорителей с магнитной системой на встречных полях.
Известен громкоговоритель электродинамического типа (JP6233383, Н04R 9/00, 19.08.1994), содержащий размещенную в центре чашеобразной рамы магнитную систему, состоящую из двух аксиальных кольцеобразных постоянных магнитов встречной полярности по взаимной ориентации и магнитопровода в виде прокладки между ними, и подвижную систему, включающую каркас со звуковой катушкой, охватывающей магнитную систему, подвешенный в раме с помощью гофрированной шайбы и несущий конусообразную диафрагму, поддиафрагму и центральный пылезащитный колпак. Он обеспечивает за счет создания отталкивающего магнитного поля лучшие звуковые характеристики, чем преобразователи с магнитами одной полярности по ориентации.
Известен громкоговоритель электродинамического типа (WO9931931, Н04R 9/00, 24.06.1999), содержащий размещенную в центре чашеобразной рамы магнитную систему, одна из модификаций которой включает магнитопровод из трех соосных дисков прямоугольного сечения и охватывающих их с зазором цилиндра, а постоянные магниты выполнены в виде кольцевых прямоугольного сечения дисков, соосно расположенных между дисков магнитопровода при встречной полярности. Подвижная система включает проходящий через зазор магнитопровода каркас с тремя звуковыми катушками, расположенными в зоне дисков магнитопровода. Каркас подвешен в раме с помощью гофрированной шайбы и несет конусообразную диафрагму и центральный пылезащитный колпак. Он обеспечивает приемлемо чистую звуковую нагрузочную по сопротивлению характеристику.
Известен также электроакустический преобразователь (RU534887, Н04R 9/00, 02.02.1977), максимально совпадающий по конструкции магнитной системы и принятый в качестве прототипа. Он включает магнитную систему из жестко связанных между собой элементов и подвижную систему. Магнитная система состоит из магнитопровода, выполненного из трех (одного внутреннего и двух наружных) соосных дисков и охватывающих их цилиндра с образованием кольцевого зазора с внутренним диском и наличием по крайней мере двух окон, выполненных в одном из наружных дисков, двух в форме дисков постоянных магнитов, установленных со встречной ориентацией полюсов по обе стороны внутреннего диска магнитопровода и соосно ему, подвижная система имеет цилиндрический каркас, несущий в кольцевом зазоре магнитопровода звуковую катушку и имеющий с одного торца продольные части, проходящие через окна одного из наружных дисков магнитопровода и несущие колпак-мембрану. Известный преобразователь позволяет получить сильные рабочие магнитные поля при глубокой экранировке рабочего зазора и повысить его мощность без значительного увеличения его размеров.
Общим недостатком вышеуказанных известных электроакустических преобразователей является невозможность производить точную настройку излучателя для линеаризации амплитудно-частотной характеристики, особенно при больших амплитудных смещениях звуковой катушки.
Задача полезной модели состояла в создании такого электроакустического преобразователя, который при сохранении положительных свойств, обеспечиваемых отталкивающимися магнитными полями и экранировкой рабочего зазора, позволял бы производить точную настройку излучателя за счет тангенциального демпфирующего эффекта.
Для решения поставленной задачи с получением указанного технического результата патентуемый электроакустический преобразователь включает магнитную систему из жестко связанных между собой элементов и подвижную систему, причем магнитная система состоит из магнитопровода,
выполненного в виде трех (одного внутреннего и двух наружных) соосных дисков и охватывающего их цилиндра с образованием кольцевого зазора с внутренним дисками, наличием по крайней мере двух окон, выполненных в одном из наружных дисков, двух в форме дисков постоянных магнитов, установленных со встречной ориентацией полюсов по обе стороны внутреннего диска магнитопровода и соосно ему, подвижная система имеет цилиндрический каркас, несущий размещенную в кольцевом зазоре магнитопровода звуковую катушку и имеющий с одного торца продольные части, проходящие через окна наружного диска магнитопровода и несущие колпак-мембрану. Отличительной особенностью электроакустического преобразователя является то, что он снабжен жестко связанной с цилиндром магнитопровода опорой, его подвижная система оснащена центрирующим подвесом и центрирующим подвесом-демпфером, причем центрирующий подвес выполнен в виде кольцевой гофрированной шайбы, связанной своими периферийными частями с колпаком-мембраной и опорой соответственно, а центрирующий подвес-демпфер связан с центральной частью магнитопровода и дополнительными продольными частями цилиндрического каркаса, которые размещены по другую сторону от звуковой катушки и проходят через окна, выполненными в наружном диске магнитопровода с противоположной от колпака-мембраны стороны, при этом центрирующий подвес-демпфер выполнен в виде герметичной емкости, образованной двумя кольцевыми гофрированными оболочками с прижатыми друг другу краями у продольных частей каркаса и через прокладку у центральной части магнитопровода и заполненной вязким веществом, например силиконовой смазкой.
Для расширения технологических возможностей при изготовлении преобразователя дисковые элементы его магнитной системы выполнены с осевыми отверстиями и связь элементов между собой осуществлена с помощью немагнитной шпильки, несущей на своих резьбовых концах застопоренные гайки, например пружинными шайбами, а на своей
нерезьбовой части - дистанцирующую втулку с возможностью взаимодействия с подвесом-демпфером и две симметрично расположенные втулки с наружными буртиками, взаимодействующими с внешними торцами наружных дисков магнитопровода, причем втулки выполнены с осевым рабочим размером меньшим, чем половинный осевой размер магнитной системы.
Для увеличения срока службы магниты магнитной системы преобразователя имеют антикоррозионное покрытие, например из цинка.
Для улучшения эффективности работы преобразователя при больших амплитудных смещениях звуковой катушки кольцевая шайба его подвижной системы имеет гофры переменного радиуса с возрастанием его при переходе от центра к периферии, а гофрированные оболочки подвеса-демпфера выполнены одинаковыми с гофрами переменного радиуса с уменьшением его при переходе от центра к периферии.
Для возможности функционирования и упрощения конструкции преобразователя он снабжен кожухом в виде стакана, разъемно соединенного с цилиндром магнитопровода магнитной системы, а его дно оснащено клеммами и имеет как и опора отверстия для прохода воздуха.
Для расширения частотного диапазона преобразователь снабжен связанными между собой дополнительной мембраной и дополнительной опорой, причем дополнительная мембрана выполнена в виде усеченного конуса, меньшим основанием присоединенного к цилиндрическому каркасу подвижной системы у торца с колпаком-мембраной, а дополнительная опора соединена с основной опорой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - электроакустический преобразователь (общий вид, совмещенный с продольным разрезом);
на фиг.2 - то же, ступенчатый разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - то же, объемное изображение каркаса подвижной системы;
на фиг.4 - то же, часть продольного разреза центрирующего подвеса-демпфера.
Полезная модель представляет электроакустический преобразователь, функционирующий на принципе встречных магнитных полей. Он включает магнитную систему 1 и подвижную систему 2 (фиг.1 и 2).
Магнитная система 1 может быть выполнена на базе жестко связанных между собой дисковых (прямоугольного сечения) элементов в двух модификациях: неразъемно соединенных, например склеенных (на чертеже не показано) или разъемно соединенных с центральными отверстиями, т.е. колец. Вторая модификация магнитной системы 1 состоит из магнитопровода 3, выполненного в виде трех соосных (с общей геометрической осью 4) прямоугольного поперечного сечения колец - одного внутреннего 5 и двух наружных 6 и 7 (соответственно с центральными отверстиями 5а, 6а, 7а) и охватывающих их цилиндра 8 с образованием кольцевого зазора 9 с внутренним диском 5, а также двух постоянных магнитов 10 и 11 в форме колец прямоугольного сечения, которые выполнены из сплава, например на основе неодима, и имеют антикоррозионное, например из цинка, покрытие (на чертеже не показано) и центральные отверстия 10а и 11а соответственно. В каждом из наружных дисков 6 и 7, выполнены по крайней мере два одинаковых окна 12 (при значительных диаметральных габаритах предпочтительно четыре). Наружное кольцо 6 соединено с цилиндром 8 радиально ориентированными винтами 8а.
Разъемная связь элементов магнитной системы 1 осуществлена с помощью немагнитной шпильки 13, несущей на своих резьбовых концах 14 и 15 застопоренные гайки 16, например пружинными шайбами 17, а на своей нерезьбовой части 18 - дистанцирующую втулку 19 и шайбу 19а с возможностью взаимодействия с центрирующим подвесом-демпфером 20 и две симметрично расположенные немагнитные втулки 21 и 22 с наружными буртиками 21а и 22а, взаимодействующими с внешними торцами 23 и 24
1
0
наружных колец 6 и 7 магнитопровода 3. Втулки 21 и 22 выполнены с осевым рабочим размером L меньшим, чем половинный осевой размер L магнитной системы 1. Постоянные магниты 10 и 11 установлены со встречной ориентацией своих полюсов (N и N или S и S) по обе стороны внутреннего диска 5 магнитопровода 3 и соосно ему.
Подвижная система 2 имеет цилиндрический из изоляционного материала каркас 25 (фиг.3), несущий звуковую катушку 26, намотанную из изолированного медного или алюминиевого провода в ее средней части 27. Цилиндрический каркас 25 имеет с обеих сторон от средней части 27 приторцевые продольные, например четыре, части 28 между его вырезами 29. К приторцевым продольным частям 28 (фиг.1 и 2), проходящим через окна 12 наружного диска 6 магнитопровода 3 приклеен колпак-мембрана 30 и центрирующий подвес 31 (своей центральной частью 31а). К остальным (дополнительным) приторцевым продольным частям 28, проходящим через окна 12 наружного диска 7 магнитопровода 3 приклеен центрирующий подвес-демпфер 20 (своей периферийной частью 32).
x
Центрирующий подвес 31 выполнен в виде кольцевой гофрированной шайбы, которая может иметь гофры 33 переменного радиуса R с возрастанием его при переходе от центра к периферии.
х
Центрирующий подвес-демпфер 20 выполнен в виде герметичной емкости, образованной двумя кольцевыми гофрированными оболочками 34 и 35 (фиг.4) с прижатыми друг к другу периферийными краями 34а и 35а непосредственно и через прокладку 36 своими центральными краями 34б и 35б. Полость между оболочками 34 и 35 заполнена вязким веществом 20а, например силиконовой смазкой. Гофрированные оболочки 34 и 35 могут быть выполнены одинаковыми с гофрами 37 переменного радиуса r с уменьшением его при переходе от центра к периферии.
x
х
Радиусы R и r гофров выполняются переменными таким образом, чтобы плавно обеспечить увеличение колеблющейся массы соответственно
подвесов 31 и 20 при увеличении амплитуды колебаний каркаса 25 звуковой катушки 26.
Оба подвеса 31 и 20 (его оболочки 34 и 35) могут быть изготовлены из фторопластов.
Подвижная система 2 подвешена относительно магнитной системы 1 с помощью центрирующих подвеса 31 и демпфера-подвеса 20 за счет соответственно их связи периферийной части 31б с опорой 38 и центральными краями 34б и 35б с дистанцирующей втулкой 19 и шайбой 19а, установленных на шпильке 13. Опора 38 выполнена, например, в виде двойного стакана со стенками 39 (меньшего диаметра) и 40 (большего диаметра) с общим дном 41, имеющего центральное отверстие 42 для прохода приторцевых продольных частей 28 каркаса 25 и периферийные отверстия 43 для прохода воздуха. Опора 38 надета на цилиндр 8 магнитопровода 3 и зафиксирована на нем с помощью винтового соединения 44. Стенка 40 опоры 38 снабжена фланцем 45 с монтажными отверстиями 45а, на ней закреплен центрирующий подвес 31 своей периферийной частью 31б.
Преобразователь снабжен кожухом 46, выполненным в виде стакана и разъемно соединенного с цилиндром 8 магнитопровода 3. Дно 47 кожуха 46 имеет отверстия 48 для прохода воздуха и снабжено двумя клеммами 49 и 50 для подключения проводов 51 и 52 звуковой катушки 26 и внешних проводов (на чертеже не показано).
Преобразователь может быть снабжен дополнительной мембраной 53 и дополнительной опорой 54. Дополнительная опора 54 представляет собой корзину, состоящую из двух соединенных между собой наклонными кронштейнами 55 соосных фланцев 56 и 57 (меньшего и большего диаметра) с монтажными отверстиями 58 и 59 соответственно. Дополнительная мембрана 53 в виде усеченного конуса меньшим основанием 53а присоединена (приклеена) к цилиндрическому каркасу 25 подвижной системы 2 у торца с колпаком-мембраной 30, а большим основанием 53б (за
своим гофром 53в) подвешена (приклеена) на фланце 57 дополнительной опоры 54, при этом дополнительная опора 54 соединена болтовыми соединениями 60 с опорой 38, которая в этом случае является основной или базовой.
Работает предлагаемый электроакустический преобразователь следующим образом.
При подаче на клеммы 49 и 50 переменного тока катушка 26, находящееся в постоянном магнитном поле, создаваемое магнитной системой 1 вместе с каркасом 25 и колпаком-мембраной 30 приходит в колебательное движение. Магнитные потоки 61 с противолежащих в центральной части магнитной системы 1 полюсов магнитов 10 и 11 во внутреннем диске 5 магнитопровода 3 суммируются и концентрируются при обеспечении симметрии магнитного поля в рабочем зазоре 9.
При работе преобразователя обеспечивается интенсивный отвод тепла от катушки 26 воздушным потоком 62, который входит через окна 43, проходит через окна 12 и выходит наружу через окна 48.
Применение предлагаемого электроакустического преобразователя, позволяя сохранить высокий КПД, присущий электродинамическим громкоговорителям с магнитной системой на встречных полях при экранировании магнитного поля внутри системы, создает возможность производить точную настройку излучателя для линеаризации амплитудно-частотной характеристики за счет возможности создания тангенциального демпфирующего эффекта. Кроме того, при его работе обеспечивается практически полный отвод тепла от звуковой катушки. Также, благодаря подвески каркаса звуковой катушки с двух его торцов, исключается «рыскание» при больших амплитудах входного сигнала, а блочное выполнение конструкции обеспечивает изготовление модификаций преобразователя по полосе воспроизводимых частот звуковых колебаний,
причем центрирующие подвесы могут быть изготовлены из материалов, не подверженных атмосферному воздействию, что дополнительно придает большую стабильность акустическим характеристикам.