Verbesserter Ansatz zur Wärmeableitung

Lautsprecher ohne Gehäuse

17. Februar 2022, 7:16 Uhr | Corinna Puhlmann-Hespen
Exciter ohne Kühlung
Forscher der Universität Stuttgart haben die Bauweise eines gehäuselosen Lautsprechers verbessert und ein neuartiges Federelement entwickelt, mit dem der Exciter ohne Kühlung auskommen kann.
© Benjamin Grisin

Gehäuselose Lautsprecher, auch Körperschallwandler oder Exciter genannt, werden normalerweise sehr heiß und benötigen deswegen eine zusätzliche Kühlung. Forscher der Universität Stuttgart haben jetzt ein neues Design entwickelt, das dieses Problem löst.

Üblicherweise wird ein Lautsprecher ohne Lautsprechermembran auf einer Montageplatte befestigt; 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 endlosfaserverstärkten Kunststoffen (Carbon- oder Glasfaser) besteht, die wärmeleitfähig sind. Bestimmte Endlosfasern haben eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit. Der Vorteil: Durch die Möglichkeit, die Faserorientierung zu steuern, kann auch der Wärmefluss gesteuert werden! Mit einer geeigneten Faserorientierung lässt sich dadurch die Wärme, ohne eine zusätzliche Kühlung, effektiv abführen. 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.

Mit einem Prototyp können die Erfinder demonstrieren, 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 ZIM-Projekt mit der Firma Mechakustik gebaut und in verschiedenen Anwendungen getestet.

Die Technik könnte zum Beispiel für die Luftfahrttechnik und Automotive-Anwendungen interessant sein, ebenso wie für Anwendungen in der Veranstaltungstechnik. Die Forscher haben die Erfindung zum Patent angemeldet (DE, EP anhängig). Das Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH unterstützt die Universität Stuttgart bei der Patentierung und Vermarktung der Innovation. TLB ist mit der wirtschaftlichen Umsetzung dieser zukunftsweisenden Technologie beauftragt und bietet Unternehmen Möglichkeiten der Zusammenarbeit und Lizenzierung der Schutzrechte.

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