01.02.2022

Kühle Lautsprecher ohne Gehäuse

Körperschallwandler mit Federelement führt Wärme effizient ab.

Lautsprecher ohne Gehäuse – Körper­schallwandler – werden überall dort eingesetzt, wo aus Designgründen oder zum Schutz vor Umwelt­einflüssen oder Vandalismus keine sichtbaren Lautsprecher verbaut werden können. Diese Körperschall­wandler oder Exciter werden jedoch meist sehr heiß und müssen daher zusätzlich gekühlt werden. Forscher der Universität Stuttgart haben die Bauweise eines solchen gehäuse­losen Lautsprechers verbessert und ein neuartiges Federelement entwickelt, mit dem der Exciter auch ohne Kühlung auskommen kann.

Abb.: Prototyp eines gehäuse­losen Lautsprechers mit einem neuartigen...
Abb.: Prototyp eines gehäuse­losen Lautsprechers mit einem neuartigen Feder­element. (Bild: B. Grisin)

Üblicherweise wird ein Lautsprecher ohne Lautsprecher­membran auf einer Montage­platte befestigt und eine schwing­fähige Masse überträgt die Schwingungen auf die Platte. Die so angeregte Platte strahlt dann das Musik- oder Sprachsignal ab. Exciter werden jedoch besonders bei höheren Leistungen sehr warm. Für einen hohen Wirkungsgrad des Körper­schallwandlers muss die Wärme abgeführt werden, die in der Induktions­spule entsteht. Gerd Falk und Benjamin Grisin vom Institut für Flugzeugbau an der Universität Stuttgart haben ein Federelement für Exciter entwickelt, das aus faser­verstärkten Kunststoffen besteht, die wärmeleitfähig sind. Bestimmte Endlos­fasern haben eine sehr gute Wärmeleit­fähigkeit und durch die Möglichkeit die Faserorientierung zu steuern, kann auch der Wärmefluss gesteuert werden. Mit einer geeigneten Faser­orientierung kann die Wärme, ohne eine zusätzliche Kühlung, abgeführt werden.

Mit diesen Endlos­fasern wird zudem die Materialermüdung im Federelement um ein Vielfaches verringert. Die mechanischen Eigen­schaften werden durch Schäftung der Endlosfasern im endlosfaser­verstärkten Federelement verbessert. Die Erfindung kann den Wirkungsgrad von Körperschall­wandlern erheblich erhöhen, indem die Kühlung und die mechanischen Eigen­schaften des Federelementes verbessert werden. Darüber hinaus wird eine Gewichts­reduzierung des Exciters erreicht. Die Erfinder haben mit einem Prototyp bewiesen, dass die veränderte Bauweise des Feder­elements und die Verwendung von endlosfaser­verstärkten Kunststoffen eine zusätzliche Schall­verstärkung ermöglichen und die Wirkung des Körperschall­wandlers verbessern.

Der Prototyp wurde in einem Projekt mit der Firma Mechakustik gebaut und in verschiedenen Anwen­dungen geteste­t. Einsatzbereiche sind beispielsweise in der Luftfahrt­technik, Automobil­technik oder in Bereichen der Musik­industrie oder Veranstaltungs­technik. Die Erfindung wurde zum Patent angemeldet.

TLB / JOL

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