DE19630701A1 - Leistungsverstärker- und Lautsprecherkorb-Integration - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Verstärker- und Lautsprecher-Vorrichtung gemäß Anspruch 1.

Diese Erfindung betrifft insbesondere ein Verstärker- und Lautsprecher-Kombinationssystem, worin der Lautsprecher selbst eine wärmesenkende Funktion für den Verstärker ausübt.

Herkömmliche Audiosysteme erwarten getrennte Lautsprecher und Verstärker. Im allgemeinen führt ein Kühlkörper, welcher dem Verstärker zugeordnet ist, Wärme ab, welche durch (eine) Leistungsstufe(n) des Verstärkers erzeugt wurde. Im allgemein wird der Kühlkörper basierend auf den maximalen Leistungsgebrauchserfordernissen der Leistungsstufe(n) ausgewählt. Deshalb muß der Kühlkörper für (eine) besondere Leistungsstufe(n) eine wärmezerstreuende Fähigkeit haben, welche ausreichend ist, um die Temperatur der Leistungsstufe(n) bei jeder Leistungsabgabe bei oder unter dem gewünschten maximalen Temperaturniveau zu halten. Für Hochleistungsverstärker erhöht dieser getrennte Kühlkörper oft die Kosten und die Masse des Audiosystems. Ein nicht unwesentlicher Anteil der Masse eines Audiosystems kann auf den (die) Wärmeverbraucher für die Leistungsstufe(n) zurückgeführt werden.

Eine Aufgabe dieser Erfindung ist, einen Lautsprecher und einen Verstärker zu integrieren, so daß der Lautsprecher als ein Kühlkörper wirkt, um die mit der Lautsprecher-/Verstärker-Kombination verbundene Masse zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung wird eine integrierte Verstärker- und Lautsprecherkombination geschaffen. Die Kombination weist einen Lautsprecher auf, welcher einen Korb und einen Motoraufbau enthält. Ein Leistungsverstärker ist an dem Motoraufbau in einem wärmeleitenden Verhältnis zu ihm befestigt. Die durch den Leistungsverstärker erzeugte Wärme wird vom Leistungsverstärker zum Lautsprecher-Motoraufbau geleitet. Daher senken die thermischen Eigenschaften des Motoraufbaus und des Korbes des Lautsprechers die durch den Betrieb des Leistungsverstärkers erzeugte Wärme.

Beispielsweise enthält gemäß der Erfindung der Motoraufbau eine vordere Platte, welche einen Vorsprung bietet, welcher sich aus dem Motoraufbau herauserstreckt. Der Vorsprung dient als eine Befestigungsvorrichtung für (eine) Leistungsstufe(n) des Leistungsverstärkers. Wärme, welche durch die Leistungsstufe(n) erzeugt wird, wird durch den Vorsprung, die vordere Platte, den Magneten und die hintere Platte des Motoraufbaus und des Korbes übertragen, welche alle in wärmeleitender Beziehung miteinander verbunden sind. Häufig wird man einen elektrischen Isolator zwischen der (den) Leistungsstufe(n) und dem Vorsprung vorsehen, um zum Beispiel das Gehäuse der Leistungsstufe(n) elektrisch vom Lautsprecher zu isolieren.

Ein Wärmeübertragungsträger kann zwischen dem Motoraufbau und der (den) Leistungsstufe(n) in wärmeleitender Beziehung zu beiden angeordnet sein. Der Träger erlaubt es, daß eine elektrische Isolierung entweder zwischen der (den) Leistungsstufe(n) und dem Träger oder zwischen dem Träger und dem Motoraufbau, oder beiden, je nach Wahl des Schaltungsdesigners, bewirkt wird. Der Träger liefert auch Flexibilität bei den Befestigungsausrichtungen der Leistungsstufe(n) mit Bezug auf den Lautsprecher. Der Träger kann auch eine wärmeverbreitende Funktion liefern.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung enthält der Motoraufbau ein topfförmiges Gehäuse, einen Dauermagneten und eine Kernspitze. Ein thermisch leitender Träger ist in thermischer Verbindung mit dem topfförmigen Gehäuse befestigt. Die Leistungsstufe ist in thermischer Verbindung mit dem Träger befestigt.

Ein thermisch leitfähiges Material ist beispielsweise zwischen dem Träger und dem topfförmigen Gehäuse angeordnet, um die thermische Verbindung zwischen dem Träger und dem topfförmigen Gehäuse zu fördern.

Die Erfindung kann am besten durch Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, welche die Erfindung darstellen. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen bruchstückhaften Querschnitt durch Komponenten einer Leistungsverstärker- und Lautsprecher-Kombination, welche gemäß der Erfindung herstellt wurde,

Fig. 2 einen bruchstückhaften Querschnitt durch Komponenten einer anderen Leistungsverstärker- und Lautsprecher-Kombination, welche gemäß der Erfindung herstellt wurde,

Fig. 3 einen bruchstückhaften Querschnitt durch Komponenten einer anderen Leistungsverstärker- und Lautsprecher-Kombination, welche gemäß der Erfindung herstellt wurde, und

Fig. 4 einen bruchstückhaften Querschnitt durch Komponenten einer anderen Leistungsverstärker- und Lautsprecher-Kombination, welche gemäß der Erfindung herstellt wurde.

Bei den Beschreibungen der dargestellten Ausführungsformen, welche folgen, wurden die gleichen Bezugszahlen verwendet, um solche Elemente jeder Ausführungsform zu bezeichnen, welche die gleiche oder ähnliche Funktionen ausführen.

Mit Bezug auf Fig. 1 enthält eine Verstärker- und Lautsprecher-Kombination einen Lautsprecher 9, welcher einen tragenden Korb (Rahmen) 10 und einen Motoraufbau hat, welcher eine hintere Platte/Mittelpol 12, einen Dauermagneten 13 und eine vordere Platte 14 enthält, welche ein im wesentlichen gleichförmiges magnetisches Feld über einen Luftspalt 15 liefern. Ein Schwingspulenkörper 16 hält eine Schwingspule 17 im magnetischen Feld. Strom, welcher mit dem durch den Lautsprecher 9 zu wandelnden Programmaterial in Verbindung steht, treibt die Schwingspule 17 an und verursacht, daß sie sich in axialer Richtung im Luftspalt 15 in einer bekannten Weise hin- und herbewegt. Ein Kegel 18, welcher an seinem Gipfelpunkt an einem Ende des Spulenkörpers 16, welches außerhalb des Motoraufbaus liegt, befestigt ist, ist durch eine Umrandung 19 an seinem äußeren Umfang am Korb 10 befestigt. Eine Spinne 20 ist an ihrem äußeren Umfang mit dem Korb 10 verbunden. Die Spinne 20 enthält eine zentrale Öffnung 22, an welcher der Schwingspulenkörper 16 befestigt ist. Die Aufhängung, welche die Umrandung 19 und die Spinne 20 enthält, zwingt die Schwingspule 17 zur axialen Hin- und Herbewegung im Luftspalt 15.

Eine typische Konfiguration zur Vervollständigung der elektrischen Verbindung zwischen den Lautsprecher-Anschlußklemmen 24, 25 und den Schwingspulendrähten 26, 27 ist in Fig. 1 dargestellt. Die Schwingspulendrähte 26, 27 sind gegen die Seite des Spulenkörpers 16 gerichtet und verlaufen durch die zentrale Öffnung 22 und den Schnittpunkt des Spulenkörpers 16 und des Gipfelpunktes des Kegels 18. Die Drähte 26, 27 sind dann über die Vorderseite 32 des Kegels 18 zu den Punkten 28, 29 auf der Vorderseite des Kegels 18 gerichtet, wo sie mit den flexiblen Leitern 30, 31 verbunden sind. Anschlüsse 28, 29 werden durch jede einer Anzahl verfügbarer Techniken gemacht. Die Spulendrähte 26, 27 werden typischerweise mit (einem) elektrisch nicht-leitenden Klebstoff(en) 35 an der Vorderseite 32 des Kegels 18 befestigt.

Mit Bezug auf Fig. 1 enthält eine typische Leistungsverstärker- und Lautsprecher-Kombination eine gedruckte Leiterplatte 34 und eine oder mehrere Leistungsstufen 36. Die Leistungsstufe(n) 36 ist (sind) elektrisch durch Drähte 38, 39 mit der gedruckten Leiterplatte 34 verbunden. Das Gehäuse 40 einer Leistungsstufe 36 kann auch als eine Anschlußklemme der Stufe 36 wirken und liefert zum Beispiel ein von Null verschiedenes Betriebspotential zur Leistungsstufe 36. Es kann eine sehr große Vielfalt von Leistungsverstärkern, welche typischerweise bei Audiosystemen verwendet werden, auch gemäß der Erfindung verwendet werden.

Die Leistungsstufe 36 ist auf der vorderen Platte 14 des Motoraufbaus befestigt. In veranschaulichender Weise ist die vordere Platte 14 zum Beispiel durch (einen) geeignete(n) Klebstoff(e) in einer magnetischen Schaltung und in thermisch und elektrisch leitender Beziehung an dem Dauermagneten 13 und der hinteren Platte 12 befestigt. Auf der vorderen Platte 14 ist ein Vorsprung 42 vorgesehen. Die Leistungsstufe 36 ist an dem Vorsprung 42 in wärmeleitender Beziehung mit der vorderen Platte 14 angebracht. Ein elektrischer Isolator 44, welcher ein thermischer Leiter ist, ist zwischen der Leistungsstufe 36 und der vorderen Platte 14 angeordnet, um die Leistungsstufe 36 elektrisch vom Motor 12, 13, 14 und dem Lautsprecherkorb 10 zu isolieren, während er es erlaubt, daß Wärme über ihn strömt. Ein geeignetes Material wäre ein dünnes Glimmerblatt. Dieser Isolator 44 ist oft nötig, da, wie zuvor erwähnt, das Gehäuse 40 der Leistungsstufe 36 während des Leistungsverstärkerbetriebs auf einer von Null verschiedenen Spannung mit Bezug auf den Lautsprecher 9 sein kann. Es wird verstanden, daß der Isolator 44 aus einer großen Vielfalt von Materialien ausgewählt werden kann, welche gewöhnlich bei elektronischen Schaltungen verwendet werden, so lange der Isolator nicht wesentlich die thermische Leitung durch ihn hindurch verhindert. Thermisch leitfähige pastenähnliche Verbindungen werden auch häufig zwischen den benachbarten Oberflächen der Stufe 36 und des Isolators 44 und des Isolators 44 und der vorderen Platte 14 aufgestrichen, um einen innigen Kontakt zwischen diesen Komponenten zu gewährleisten und dadurch den Wärmestrom über diese Verbindungen zu verstärken.

Während des Betriebs der Leistungsverstärker- und Lautsprecher-Kombination erzeugt (erzeugen) die Leistungsstufe(n) 36 des Verstärkers Wärme. Diese Wärme muß von der (den) Leistungsstufe(n) 36 zerstreut werden, um die Temperatur der Leistungsstufe(n) 36 innerhalb eines vorbestimmten sicheren Betriebstemperaturbereiches zu halten. Um die Temperatur der Leistungsstufe(n) 36 innerhalb des sicheren Betriebstemperaturbereiches zu halten, ist (sind) die Leistungsstufe(n) 36 in wärmeleitender Beziehung mit der vorderen Platte 14 des Motoraufbaus 12, 13, 14 und, aufgrund dessen, mit dem gesamten Lautsprechermotoraufbau und Lautsprecherkorb 10. Die vordere Platte 14 ist so ausgebildet, daß sie Wärme von der (den) Leistungsstufe(n) 36 in den Motoraufbau 12, 13, 14 versenkt, und, wenn der Korb 10 aus einem thermisch leitfähigen Material hergestellt ist, wie zum Beispiel gestanztem Stahl, in den Korb 10. Daher strömt Wärme, welche durch die Leistungsstufe(n) 36 erzeugt wurde, durch den Vorsprung 42 der vorderen Platte 14 und dadurch in den Motoraufbau 12, 13, 14 und den Korb 10. Auf diese Weise wird Wärme, welche durch den Betrieb der Leistungsstufe(n) 36 erzeugt wird, wirkungsvoll durch den gesamten Motoraufbau 12, 13, 14 und den Korb 10 des integrierten Lautsprecher- und Verstärkersystems zerstreut.

Fig. 2 stellt ein anderes integriertes Lautsprecher- und Verstärkersystem dar, welches einen Motoraufbau mit einem thermisch leitfähigen Träger 46 hat, welcher an der vorderen Platte 14 befestigt ist. Beispielsweise ist der Träger 46 an dem Vorsprung 42 der vorderen Platte 14 befestigt, und die Leistungsstufe(n) 36 ist (sind) an dem Träger 46 befestigt. Der dargestellte Träger 46 ist L-förmig und kann sich über die in Umfangsrichtung äußere Ausdehnung des Vorsprunges 42 erstrecken. Es ist jedoch klar, daß der Träger 46 eine große Vielfalt von Formen und Größen haben kann, um verschiedene Ausrichtungen des Verstärkers mit Bezug auf den Lautsprecher 9 in Übereinstimmung mit der Erfindung unterzubringen, so lange der Träger 46 den Wärmestrom zwischen der (den) Leistungsstufe(n) 36 und dem Motoraufbau 12, 13, 14 und dem Korb 10 fördert.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist ein elektrischer Isolator 44, welcher thermisch leitfähig ist, zwischen der Leistungsstufe 36 und dem Träger 46 angeordnet, um die Leistungsstufe 36 elektrisch vom Motoraufbau 12, 13, 14 und dem Korb 10 des Lautsprechers zu isolieren. Beispielsweise ist die gedruckte Leiterplatte 34 auch auf dem Träger 36 befestig;t. Deshalb kann ein elektrischer Isolator 48, welcher gewöhnlicherweise auch thermisch leitfähig ist, auch zwischen dem Träger 46 und der gedruckten Leiterplatte 34 vorgesehen werden, um jedes Schaltungsmuster auf der gedruckten Leiterplatte 34 elektrisch vom Kontakt mit dem Träger 46 zu isolieren.

Fig. 3 zeigt eine andere Konfiguration, bei welcher der Korb 10 aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material wie dem zuvor erwähnten gestanzten Stahl hergestellt wurde. Ein Träger 46′, welcher an dem Korb 10 vorgesehen ist, erlaubt das Befestigen der Leistungsstufe(n) 36 am Korb 10. Der Isolator 44 erlaubt einen Wärmestrom von der (den) Leistungsstufe(n) 36 über den Isolator 44 und den Träger 46′ zum Korb 10 und Motoraufbau 12, 13, 14, um Wärme, welche durch den Betrieb der Leistungsstufe(n) 36 erzeugt wurde, abzuführen.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform vereinigt ein Topfgehäuse 50 die Funktionen der vorderen und hinteren Platte in sich, außer der als Mittelpol. Der Mittelpol ist durch einen Dauermagneten 52 und eine Kernspitze 54 geschaffen. Der Luftspalt 15 ist zwischen der radial inneren Oberfläche des Topfgehäuses 50 und der radial äußeren Oberfläche der Kernspitze 54 definiert. Der Träger 46′′ ist an der hinteren Oberfläche des Topfgehäuses 50 befestigt. Beispielsweise können alle Komponenten 50, 52, 54 des Motoraufbaus und der Träger 46′′ durch mit Gewinde versehene Befestigungsmittel, nicht dargestellt, verbunden werden. Eine thermisch leitfähige Verbindung kann auf die aneinander anliegenden Oberflächen des Topfgehäuses 50 und des Trägers 46′′ aufgetragen werden, um guten thermischen Kontakt zwischen diesen zwei Komponenten des zusammengebauten Lautsprechers 9 zu gewährleisten.

Claims (12)

1. Integrierte Verstärker- und Lautsprechervorrichtung, mit einem Lautsprecher (9), welcher einen Motoraufbau (12, 13, 14; 50, 52, 54) und einen Korb (10) hat, und mit einem Verstärker, welcher eine Leistungsstufe (36) und eine Befestigungsvorrichtung (42) für die Leistungsstufe (36) hat, wobei die Leistungsstufen-Befestigungsvorrichtung (42) mit der Leistungsstufe (36) und mit mindestens einem der beiden Motoraufbau (12, 13, 14; 50, 52, 54) oder Korb (10) in thermischer Verbindung steht, so daß Wärme, welche durch die Leistungsstufe (36) erzeugt wird, zu dem mindestens einen der beiden Motoraufbau (12, 13, 14; 50, 52, 54) oder Korb (10) übertragen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motoraufbau (12, 13, 14) eine vordere Platte (14), einen Dauermagneten (13) und eine hintere Platte (12) enthält, wobei die Leistungsstufe (36) an der vorderen Platte (14) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen thermisch leitfähigen elektrischen Isolator (44) enthält, welcher zwischen dem mindestens einen der beiden Motoraufbau (12, 13, 14) und Korb (10) und der Leistungsstufe (36) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen thermisch leitfähigen Träger (46; 46′) enthält, daß der Träger (46; 46′) in thermischer Verbindung mit dem mindestens einen der beiden Motoraufbau (12, 13, 14) und Korb (10) befestigt ist, und daß die Leistungsstufe (36) in thermischer Verbindung mit dem Träger (46; 46′) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen thermisch leitfähigen elektrischen Isolator (44) enthält, welcher zwischen mindestens einem der Träger (46; 46′) und Motoraufbau (12, 13, 14) und Korb (10) und Träger (46; 46′) und Leistungsstufe (36) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen thermisch leitfähigen elektrischen Isolator enthält, welcher zwischen dem anderen der Träger (46; 46′) und Motoraufbau (12, 13, 14) und Korb (10) und Träger (46; 46′) und Leistungsstufe (36) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine gedruckte Leiterplatte (34) enthält, und daß die Leistungsstufe (36) in elektrischer Verbindung mit einer elektrischen Schaltung steht, welche auf der gedruckten Leiterplatte (34) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Leiterplatte (34) an dem Träger (46) befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen thermisch leitfähigen elektrischen Isolator (44) enthält, welcher zwischen dem Träger (46) und der Leistungsstufe (36) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Motoraufbau (12, 13, 14) eine vordere Platte (14), einen Dauermagneten (13) und eine hintere Platte (12) enthält, wobei der Träger (46) an der vorderen Platte (14) befestigt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motoraufbau (50, 52, 54) ein topfförmiges Gehäuse (50), einen Dauermagneten (52) und eine Kernspitze (54) enthält, daß ein thermisch leitfähiger Träger (46′′) vorgesehen ist, daß der Träger (46′′) in thermischer Verbindung mit dem topfförmigen Gehäuse (50) befestigt ist, und daß die Leistungsstufe (36) in thermischer Verbindung mit dem Träger (46′′) befestigt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein thermisch leitfähiges Material enthält, welches zwischen dem Träger (46′′) und dem topfförmigen Gehäuse (50) angeordnet ist, um die thermische Verbindung zwischen dem Träger (46′′) und dem topfförmigen Gehäuse (50) zu fördern.