За что отвечает магнит в динамике

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

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

Тема: В чем сущность размера магнита и работа динамика

Опции темы

Я акустики не так силен как некоторые форумцы на этом сайте. Хоть я и закончил Одесскую Национальную Академию Связи, закончил факультет который далеко от изучения акустики, но просто я аматор своего дела, а на выпуске этих аматоров и пару палец много будет чтобы пречислить. Короче одним словом сейчас нету инженеров, которые были раньше.

Теперь к делу, меня интересует вопрос на что влияет размер магнита в динамике. Неужели теряется постояное поле магнита при падачи на катушку довольно большой мощности. И вообще как идет взаимосвязь магниного поля создаваемым самим магнитом и электромагнитным полем создающем в катушке, если известно что эти поля расположены перпендикулярно.

На индукцию в зазоре при определённой величине этого зазора.

На индукцию влияет «сила» магнита (характеристики намагниченности), степень насыщения железа и геометрия (толщина и ширина) зазора. ИМХО размер магнита определяет величину свободного места унутре для неонки, тфу, пардон, катушки!

ты хочеш сказать зазор между керном и самим магнитом

[ADDED=Отшельник]1135025213[/ADDED]
я вот видел динамик в акусткики B and W в которых стоят пищалки бирилион, так вот магнит в СЧ динамике выполнен из 5 липестков. Тут еще и от формы много зависит

[ADDED=Berkut]1135067667[/ADDED]
И вот сама магнитная цепь

Ну незнаю разработчики завода Акустика утверждают, что в 10ГДШ-1 индукция в зазоре 0.85 Тл.
(Berkut)
Я как вижу из твоего рисунка, то индукция принимает максимальное значение но только в верхнем и нижнем фланце. Fenyx пытался обьяснить, но я все равно не понял как поля между собой взаимосвязаны.

Разумеется понятно, что чем больше размер магнита, тем больше можно сделать магнитную индукцию в зазоре.

Но, по-моему, этот вопрос можно рассмотреть несколько в другом ракурсе.

Представьте себе, что есть две магнитные системы с похожими по свойствам магнитами и с одинаковой индукцией в зазоре, но массы самих магнитов разные.

Я думаю так. В обоих системах магнитная индукция будет одинаковая (т.к. диаметры магнитов одинаковые). Но вот стабильность магнитного поля в зазоре в варианте с тремя кольцами будет больше, чем в варианте с двумя кольцами.

К сожалению, не специалист по магнитам, но это просто предчувствие.

Поэтому думаю, что Fenyx прав, когда говорит:
>

Источник