на что влияет магнит на динамике

Способы изменения параметров головок громкоговорителей

Несмотря на довольно большое количество типов выпускаемых ГГ (громкоговорителей), иногда могут возникать затруднения при их применении, вызванные тем, что параметры ГГ не соответствуют требованиям, предъявляемым к РЭА, в которой они могут быть использованы. Да и в нынешних условиях не всегда удается приобрести нужную ГГ, и цена бывает неприемлема для многих радиолюбителей. В таких случаях требуется некоторое изменение параметров имеющихся в распоряжении ГГ. Рассмотрим способы изменения некоторых параметров ГГ электродинамического типа.

Частота основного резонанса подвижной системы ГГ может быть повышена путем смазывания центрирующей шайбы раствором лака. При этом можно использовать 5-10%-ный раствор лаков ЦАПОН или целлулоида в ацетоне. Раствор лака следует наносить на центрирующую шайбу мягкой кисточкой равномерно по окружности, чтобы при высыхании не произошла “расцентровка” звуковой катушки в рабочем зазоре магнитной системы. Таким образом можно повысить частоту резонанса в 1,5-2 раза. Можно также смазывать лаком гофрированный подвес диффузора, однако это менее эффективно. Повышение резонансной частоты сопровождается одновременным повышением звукового давления ГГ на частоте резонанса, что объясняется повышением ее добротности.

Понизить частоту основного резонанса ГГ можно путем утяжеления его подвижной системы, например, приклеив картонное кольцо на центральную часть диффузора. При этом одновременно снижается звуковое давление в области средних и высших частот примерно пропорционально увеличению активной массы. Особенно значительно снижается звуковое давление на самых высших частотах диапазона, так что диапазон воспроизводимых частот сужается со стороны высших частот больше, чем расширяется со стороны низших частот. Следует заметить, что при утяжелении подвижной системы в довольно значительных пределах звуковое давление в области резонанса не изменяется.

Расширить эффективный рабочий диапазон частот ГГ в обе стороны как в области низших, так и высших частот можно путем вклеивания в центральную часть диффузора (желательно непосредственно на торец звуковой катушки) небольшого дополнительного “конуса”, склеенного из плотной, но не толстой бумаги, пропитанной 3-5%-ным раствором лака ЦАПОН в ацетоне и имеющего вид усеченного конуса с диаметром меньшего основания, примерно равным диаметру звуковой катушки, углом раскрыва около 70° и высотой около 0,5 высоты диффузора ГГ. Дополнительный конус снижает частоту основного резонанса подвижной системы за счет увеличения его активной массы и одновременно повышает верхнюю граничную частоту за счет большей жесткости его по сравнению с жесткостью основного диффузора ГГ. Правильно подобранный дополнительный конус может обеспечить расширение номинального диапазона воспроизводимых ГГ частот на 1-2 октавы. При этом одновременно снижается звуковое давление ГГ из-за увеличения активной массы подвижной системы.

Увеличить звуковое давление ГГ с неэкранированной магнитной цепью и кольцевым магнитом можно, приклеив к нижнему фланцу второй такой же кольцевой магнит (или близкий по размеру). Дополнительный магнит должен быть присоединен в противоположной полярности по отношению к полю рассеивания основного магнита так, чтобы при прикладывании его к фланцу магнитной цепи чувствовалась отталкивающая, а не притягивающая сила, т. е. магнитное поле дополнительного магнита уменьшает поле рассеивания основного магнита. При этом происходит увеличение использования полезной энергии основного магнита за счет концентрации магнитных силовых линий внутри магнитной цепи, т. е. в рабочем зазоре. Таким способом можно увеличить магнитную индукцию в рабочем зазоре на 10-25 % в зависимости от конструкции магнитной цепи ГГ. Уровень среднего стандартного звукового давления повышается пропорционально увеличению магнитной индукции в рабочем зазоре магнитной цепи, а частотная характеристика не изменяет своего вида. Повысить таким способом звуковое давление ГГ с экранированными магнитными цепями невозможно, поскольку внешнее поле рассеивания у них практически отсутствует.

Уменьшить неравномерность частотной характеристики ГГ можно путем промазывания гофрированных подвесов их диффузоров демпфирующими смазками. Отметим, что это относится лишь к тем типам ГГ, в которых такое промазывание не предусмотрено технологическим процессом при их изготовлении. Для промазывания применяются различные сложные по составу смазки на основе резиноподобных веществ, например, полиизобутилена и т. п., однако удовлетворительные результаты можно получить также при применении 50-70%-ного раствора касторового масла в ацетоне. Такая смазка наносится мягкой кистью на гофрированный подвес диффузора в небольшом количестве, чтобы не допустить значительного пропитывания конической части диффузора. Указанная смазка уменьшает величину неравномерности частотной характеристики ГГ на 2-5 дБ. При этом остальные параметры остаются практически без изменений. Отметим, что работы, связанные с промазыванием деталей подвижных систем ГГ, следует выполнять при вставленной в зазор между звуковой катушкой и керном магнитной цепи специальной оправке, которую можно заменить свернутой в кольцо лентой из бумаги или кинопленки. Если звуковая катушка ГГ закрыта со стороны диффузора защитным колпачком, то его предварительно следует отклеить, смочив ацетоном.

Следует иметь в виду, что конструкции электродинамических ГГ из-за наличия в них деталей, изготовленных из бумажной массы и ткани, требуют весьма осторожного обращения и все работы, связанные с изменением параметров ГГ, могут выполняться достаточно подготовленными людьми.

3 комментария: Способы изменения параметров головок громкоговорителей

“Дополнительный магнит должен быть присоединен в противоположной полярности по отношению к полю рассеивания основного магнита так, чтобы при прикладывании его к фланцу магнитной цепи чувствовалась отталкивающая, а не притягивающая сила, т. е. магнитное поле дополнительного магнита уменьшает поле рассеивания основного магнита.”

И вот эта фича о “концентрации магнитного поля” основного магнита кочует от сайта к сайту! Видимо, автор школьный курс физики прогулял, а учебник физики в школьном туалете скурил
На самом деле дополнительный магнит( главное тут слово ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ) создает дополнительное магнитное поле, часть которого замыкается через воздушный зазор магнитной системы динамика. По утверждениям разных авторов, эффективность до 30%, правда, одни говорят об увеличении индукции в магнитном зазоре, а другие об увеличении отдачи динамика, а это несколько разные вещи, хотя и имеют взаимосвязь.
Еще больше поднять эффективность использования дополнительного магнита (+10-15%) можно с помощью жестяной консервной банки, которая уменьшает рассеяние силовых линий ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО магнита и замыкает их на зазор в магнитной системе динамика.
Прежде чем применить дополнительный магнит надо понять, чего вы хотите достигнуть и что может быть на самом деле. Если хотите выровнять отдачу динамиков в АС, если хотите поднять отдачу АС при слабом усилителе, а применить более мощный не получается, тогда да, можно применять с определенными оговорками. Но, если вы хотите поднять звуковое давление динамика или Ас на максимальных мощностях,ждите разочарования- динамик выдаст повышенное количество искажений.

а почему надо соединять одинаковыми полюсами, думаю, объяснять не надо, достаточно посмотреть какое направление силовых линий основного и дополнительного магнита и как они будут замыкаться

Сейчас проверил как влияет на параметры ТС установка дополнительного магнита. Добротность динамика без доработки 1.0, если приложить второй магнит того же диаметра полярностью N к S (на притягивание) – добротность возрастает до 1.25, если прижать другой стороной N к N (на отталкивание), то наоборот добротность снижается до 0.82! Теория доказана.

Источник

Компендиум, или краткое руководство по High End-аудио. Акустические системы, статья. Журнал «АудиоМагазин»

Знаете ли вы, какая часть электродинамического излучателя самая дорогая? Нет, не золотая катушка и не диффузор из японской бумаги, а магнит.

Сохранить и прочитать потом —

СКОВАННЫЕ ОДНОЙ ЦЕПЬЮ

Изложенная в предыдущей части задача магнитной цепи — создать высоколинейное и мощное магнитное поле в воздушном зазоре, в котором перемещается звуковая катушка, — возложена не только на магнит, а на весь магнитопровод: магнит (магнитомягкий материал), задний и передний фланцы плюс керн (магнитотвердые материалы). Да что там, геометрия воздушного зазора и воздух в нем могут как помочь, так и навредить, причем в такой степени, что никакой магнит не исправит положения. Ведь вместо воздуха в зазоре может быть специальная магнитопроводящая среда, например ферромагнитная жидкость. Но об этом позже.

ЧТО ОБЩЕГО У АНГЛИЧАНИНА ДЖИЛБЕРТА, ДАТЧАНИНА ЭРСТЕДА, ФРАНЦУЗА АМПЕРА И ХОЛОДИЛЬНИКА?

Магнит — это вещь, природа которой понятна всем. Для звукотехники вроде все предельно просто: нужен магнит помощнее. Так оно и есть, но при этом в мощном излучателе, например низкочастотном, магнитная цепь нагревается. По звуковой катушке течет ток, и вследствие ее сопротивления выделяется тепло.

А теперь вспомните про паспортную мощность НЧ-динамика. 100 Вт? Пожалуйста! 200 Вт — тоже не редкость.

Нагрев звуковой катушки вызывает такое неприятное явление, как компрессия, когда за счет роста сопротивления при нагреве начинает снижаться чувствительность и ухудшаются другие электроакустические параметры излучателя.

Подобная деградация особо характерна для медного провода звуковой катушки, будь он чистотой 99% или 99,9999%. Нагрев же магнита чреват потерей его намагниченности. Причем в отличие от случая со звуковой катушкой тут тепловые последствия будут необратимыми и заметными на слух даже в условиях домашнего, а не концертного применения.

Исторически первым шагом в погоне за мощностью магнитного поля в излучателе стал электромагнит, то есть дополнительная обмотка вокруг керна, на которую подавался постоянный ток и которая повышала напряженность магнитного поля в зазоре магнитной цепи. В 30-е годы из сплава железа, алюминия, никеля и кобальта под названием альнико научились отливать удобной формы магниты, отлично подходившие для тогдашних динамиков, которые, напомню, использовались с ламповыми усилителями небольшой мощности и, соответственно, должны были иметь высочайшую чувствительность; к мощности особых требований не предъявлялось. Иными словами, в них были немыслимы температуры нагрева выше 50°. С появлением более мощных усилителей выяснилось, что альнико после нескольких циклов нагрева теряет намагниченность, к тому же из-за политической ситуации в бассейне реки Конго в конце 1970-х кобальт стал роскошью (за год его цена поднялась на 2000%), и магниты снова стали электромагнитными. Нет, не так, конечно. К счастью, с 1950-х годов стал использоваться порошок феррита бария (или стронция), который можно добавить в железный порошок (магнетит и другие оксиды железа), а затем запечь и отформовать. Получится дешевый и удобный ферритовый магнит. Он хорош всем: выносит нагрев и при старении сохраняет без ухудшения свои характеристики, кроме одной: его магнитная энергия оставляет желать лучшего, особенно если учесть, что в условиях реальной жизни электроакустического преобразователя лишняя масса никогда не приветствуется. Еще феррит не любит мороз, но для сферы High End это малосущественно.

В 1960-х годах в авангарде исследователей, искавших альтернативу альнико, долгое время оставался американский ученый Карл Стрнат, который придумал самарие-во-кобальтовые сплавы, но с возникновением дефицита кобальта его идеи устарели. В 1983 году General Motors, Sumitomo Corporation и Китайская академия наук вроде бы независимо друг от друга создали соединение неодим-железо-бор. Мощные редкоземельные магниты, имея крошечные размеры и колоссальную магнитную индукцию, заняли с тех пор трон наиболее эффективного материала для магнита излучателей. Делают их двумя способами: порошок из смеси металлов либо запекается в специальной печи под давлением (и при температуре 1200 градусов), либо впрыскивается в расплавленный полимер и затем формуется.

Неодимовые магниты подвержены коррозии, но это преодолимо. Они не любят нагрев даже больше, чем альнико. Но главная их проблема — цена, стремительно скакнувшая вверх с 2009 года. Дело в том, ч то 95% редкоземельных металлов добывается в Китае, а поскольку тамошней автомобильной промышленности они тоже нужны, то страна ввела квоты на экспорт. За 2011 год неодим подорожал к 5 раз. Сплав самария и кобальта прекрасно выдерживает перегрев, но он еще дороже. Так что редкоземельные магниты чаще всего встречаются в ВЧ-динамиках, а остальные по-прежнему верны ферритам.

Кстати, магниты поставляются на заводы по производству громкоговорителей ненамагниченными — иначе их было бы трудно перевозить.

И еще: магнитная полоса на кредитной карте сделана из феррита бария.

Наконец, знаете ли вы, какая часть электродинамического излучателя самая дорогая? Нет, не золотая катушка и не диффузор из японской бумаги, а магнит.

Перейдем к более скучному, но не менее важному предмету. Что делает магнитная цепь в излучателе, мы обсудили в предыдущей части руководства: она концентрирует магнитное поле в воздушном зазоре, в котором движется звуковая катушка.

Расположить магнит в магнитной цепи можно двумя основными способами, и в этих случаях он носит названия магнит кольцевой или керновый.

Поскольку в звуковой катушке течет переменный ток звуковой частоты, она будет двигаться в магнитном поле в воздушном зазоре в двух направлениях: вверх и вниз. И при движении вверх, и при движении вниз собственное электромагнитное поле катушки должно сталкиваться с симметричным постоянным магнитным полем. Если напряженность поля будет гулять, то искажения звукового сигнала, рождаемого нашим электроакустическим преобразователем, неизбежны.

Распределение эквипотенциальных линий магнитного потока вокруг зазора (по материалам расчетного ПО FEMM 4.2)

Казалось бы, в небольшом по длине воздушном зазоре совсем нетрудно обеспечить равномерное магнитное поле.

Так и было бы, если бы магнитное поле хотело в этом зазоре оставаться. Ан нет — оно не хочет и из-за разброса магнитной проницаемости керна, воздуха и нижнего фланца норовит разбежаться по сторонам.

Для начала можно, например, изменить края керна у зазора, сделать их фигурными: с выемкой или выступом. Тогда магнитный поток стабилизируется и лучше сконцентрируется в зазоре. Это замечательно, но такое решение предъявляет более жесткие требования к качеству станочных работ и пресса, вбивающего керн в задний фланец.

Чем уже зазор, тем больше полезный магнитный поток в витках катушки, но и здесь очевидны ограничения: если катушка начнет скрести по керну или переднему фланцу, о качестве звука можно забыть.

Осталось, наконец, привлечь к делу звуковую катушку. Пока как некую теоретическую концепцию, без технологий и материалов. В НЧ-излучателе катушка должна двигать диффузор не с таким уж малым смещением — иначе не получить нужное звуковое давление на самых низких частотах. Чтобы сбалансировать равномерность и мощность магнитного потока при минимуме нелинейных искажений и максимуме отдачи, конструкторам динамиков приходится думать над соотношением высоты намотки катушки и высоты зазора. Есть два полярных способа выбрать это соотношение.

Намного шире распространен случай, когда высота катушки больше высоты зазора, поскольку сила поля (зависящая от произведения магнитной индукции в зазоре на длину катушки) будет явно больше, как и максимальное смещение катушки. Главное, чтобы при смещении число витков в зазоре оставалось таким же, как и в положении покоя, и тогда линейность преобразования сохраняется на должном уровне. Случай, когда высота катушки меньше высоты зазора, дает более высокую линейность, но лишь в узком диапазоне смещений. Масса звуковой катушки меньше, но поскольку произведение магнитной индукции в зазоре на длину катушки меньше, то меньше и чувствительность. Поэтому системы, у которых высота катушки меньше высоты зазора, встречаются редко.

В общем заключительные выводы сводятся к тому, что однозначный вердикт тем или иным материалам, используемым в High End-динамиках, вынести нельзя, не углубившись в функции и особенности реализации (в том числе и в производстве) конструктивных узлов, в которых эти материалы применяются. В следующей части мы подробнее рассмотрим вопрос о материалах диффузоров и других элементов подвижной системы, а также поговорим о средне- и высокочастотных динамиках, которые пока остаются за пределами нашего с вами компендиума.

Источник

Короткокатушечные опыты ч.2. Мидбасовая.

Всем привет! Данная запись, не несет какой либо практической пользы, хотя, для общего кругозора, возможно, окажется полезной и познавательной.
Еще, сразу хотел упредить обвинителей, которые, без труда узнают по фото и видео, мастерскую, где проводились всю работы и сочтут запись…хотя пофиг. Пусть сочетают меня и запись, как им угодно. 😀 Бороться с ними я устал, да и речь совсем не об этом.

В общем, многие наверняка помнят, мои эксперименты с короткими катушками, на примере донора вархед. Ссылку на свой боротовик делать не буду. Это запрещено правилами сооба. Тем более, ссылки есть в содержании БЖ моей 12хи, там все расписано что к чему подробно, но для понимания сути, повторюсь и здесь.

Суть идеи заключалась в следующем: Сейчас 99% (если не 100) сабвуферов и мидбасовых динамиков, строятся по технологии «длинная катушка» (у ней есть и умное название, но для простоты обзовем ее так). В динамике, работающем по такой технологии, высота магнитного зазора значительно меньше высоты обмотки катушки. Соответственно, в каждый момент времени, находится в зазоре и совершает работу только часть обмотки. Остальная часть просто греет воздух. Плюсы данной конструкции очевидны.

Во-первых, динамики можно делать очень мощными. Большая площадь намотки, позволяет ей эффективно охлаждаться.

Во-вторых, в этой технологии предел хода мотора динамика определяется только высотой намотки.(разумеется общий ход ограничат подвесы, но в моторе именно начало вылета катушки из зазора обозначит предел хода.)

В-третьих, невысокий магнитный зазор, позволяет сконцентрировать достаточно мощное магнитное поле, используя относительно недорогие и не особо мощные магниты, что напрямую влияет на стоимость динамика.

Разумеется, все эти плюшки достаются не даром. Я всегда говорил: динамики, это такое устройство, в котором все взаимосвязанно. Нельзя улучшить один параметр, не потеряв в ряде других. Именно по этому, всегда призывал не сравнивать динамики по каким то 2м-3м параметрам, игнорируя остальные. Сравнить можно только комплекс параметров, и то только относительно своих конкретных требований. Плохих динамиков не бывает, бывает рукозадый подбор. 😀 Эммм. чот отвлекся. Вернемся к нашим катушкам…

За эти плюшки, длиннокатушечные динамики платят, относительно невысокой эффективностью (ибо не с чего им быть эффективными, когда 2/3 катушки работают всегда как паяльник). Соответственно, чтоб компенсировать низкую эффективность, приходится увеличивать мощность, что влечет увеличение сечения обмотки и как следствие длины обмотки(чтоб сохранить импеданс в заданных пределах) ну и увеличение высоты катушки, что влечет снижение эффективности и так по кругу. 😀 На практике, там еще несколько пичалек закопано, связанных с увеличением массы подвижки, мощностью мотора, приростом импеданса и т.д. Но это все лирика и голову себе можно не забивать этими дебрями.

По факту, длинная катушка дает динамикам достаточно эффективности, чтоб они радовали как любителей качественного звука, так и громкого.

Тем не менее, есть еще второй тип моторов динамиков с логичным названием «короткая катушка». Если верить той информации, которую я нарыл в интернете, такой тип моторов, применяется во всех купольных пищалкаках (что не удивительно, хода там нет практически), на некоторых СЧ и еще япошки в 80х делали такие басовички в некоторых моделях акустических систем.
Вот картинка для наглядности сравнения обоих типов моторов.

Плюсы и минусы данной конструкции, логично зеркалят плюсы и минусы «длинных» катушек. Поскольку вся катушка, целиком, в каждый момент времени находится в зазоре, эффективность динамика стремится к максимальной, для диффузорной конструкции громкоговорителей. Но, вместе с тем, зазор приходится делать такой высоты, чтобы не только сама катушка уместилась в нем, но и весь запас хода динамика. В итоге, чтобы достичь силы магнитного поля, хотя бы сопоставимого с полем зазора длинной катушки, придется кардинальным образом увеличить мощность магнита. Не говоря уже о том, чтобы сделать его мощнее. Логичным выходом кажется уменьшение высоты намотки, но это тянет за собой снижение мощности как из за уменьшения длины и сечения провода, так и из-за плохого теплообмена. Ну и третий минус вытекает из первых двух. Ход такого динамика будет ограничен высотой зазора и сделать мы насос с такой технологией не сможем. По крайней мере не сможем уложившись в адекватный бюджет и габариты.

Все эти нюансы, делают короткую катушку, абсолютно не применимой в СПЛ и экономически не оправданной в SQ. Но тяга к экспериментам и к чему-то новому, необычному, взяла надо мной верх и год назад у меня появился сабвуфер, работающий с короткой катушкой. Поскольку, я не гнался за громкостью, этот сабвуфер, в теории, должен был с лихвой удовлетворить мои требования и запросы. Целью эксперимента, было просто послушать звук динамика, в котором вся катушка, постоянно и полностью совершает работу. До проектирования и сборки, во время них, да и после, ни я ни мастер понятия не имели, что получится и были готовы, что в итоге проект, вместе с идеей уйдет в утиль. Но по результату, саб превзошел все мои, даже самые смелые надежды и пожелания. Опасения о недостатке мощности и громкости оказались совершенно напрасны. Динамик показал отличную скорость и панч, очень ловко сочетая их с достаточной глубиной баса. Те, кому довелось отслушать 12шку в Ростове на открытии АМТ, смогли сами оценить его работу, сделав самостоятельные выводы о плюсах и минусах данной идеи.
В общем, я был и остаюсь очень доволен сабвуфером. Я сменил 9 или 10 сабов за время увлечения автозвуком и чем больше я менял сабы, тем сильнее приходил в уныние. Те сабы, которые давали серьезный низ и глубину, страдали катастрофической нехваткой скорости и атаки. Играли как бы отдельно от мидов, вне зависимости от настроек. Спасала установка более низкопоющих и тяжелых мидов, но тогда за слитность диапазона, приходилось расплачиваться скоростью уже и мида. Те же сабы, что отлично панчевали и лезли вверх, логично теряли сочность и «валилово» в самом низу. Для эску это совсем не критично, но лично для меня было проблемой. Возможно, выше бюджетом я нашел бы то, что надо, но прыгнуть выше головы крайне сложно, да и не было такой особой надобности.
Короткокатушечный вархед, полностью решил мою проблему. Поставил к нему легенькие 16е неодимовые миды АСАлаб с массой подвиги порядка 11 грамм и ездил кайфовал. Хотя останавливаться на достигнутом не очень то и хотелось.

Спустя пол года нашел пару доноров. Миды, точно такие же неодимы как мои, но уже не работоспособные. Отложил их в запас, решив заняться ими в зиму.
Ну и собственно далее то, что получилось из этого))).

В конце осени, договорился с мастером об отправке ему доноров. Цель была точно такая же, как в истории с сабвуфером. Сделать динамики работающими на коротких катушках. Разница была в том, что дверные динамики, ограничены по посадочной глубине конструкцией двери, либо, что еще хуже, стеклом в нижнем положении. Очень многие за стекло вспоминают, когда оно упрется в готовый мид, установленный в готовый подиум.))) Чтобы избежать этого, сделал замер допустимой глубины динамика с запасом. Также был еще ряд нюансов с агрессивной средой любой двери и ограничением по диаметру мотора. Подиумные кольца мидов, достаточно высоки и магнит большого диаметра просто перекрыл бы свободный доступ звуку, в пространство двери, что очень пагубно влияет на звук динамиков. Это я уже проверял в свое время 😀
Таким образом, у нас было достаточно времени, чтобы обговорить все нюансы, учесть все проблемные моменты. Определиться с требованиями и пожеланиями, а также сопоставить их с техническими возможностями мастера в плане реализации МС и, разумеется, с моим бюджетом. ))))

Стоковые миды представляют из себя следующую конструкцию:

Неодимовый мотор с небольшими магнитами по кругу, достаточно скромными (даже для данной конструкции) магниторпроводами.
Вполне обычной катушкой.

Источник