Магнитная система и звуковая катушка

Для нашего случая решение напрашивается само собой – выполнить намотку звуковой катушки в четыре слоя (вместо традиционных двух слоев).

Существует обоснованное (на первый взгляд) мнение, что лишние два слоя намотки катушки увеличивают ВДВОЕ так называемую «мощность мотора» динамика. Тем не менее, это совсем НЕ очевидно!!!

И я постараюсь это объяснить… Последнее утверждение (про увеличение мощности мотора) справедливо с одной существенной оговоркой: «При прочих равных условиях»! Иными словами, если длина провода увеличится в 2 раза, но при этом сохранятся без изменения общая масса, индукция в зазоре и т.п, то выигрыш действительно будет в 2 раза. Но вот этого то, как раз, и не выполняется при перемотке катушки на 4 слоя (или 6 слоев).

Покажем это на конкретном примере. Возьмем за исходный тот же динамик 4ГД-5: ширина зазора 1, 0 мм, магнитная индукция в зазоре 1, 0 Тл, ферритовое магнитное кольцо К85х35х15. Ширина зазора такова, что штатная катушка с двумя слоями туда еле-еле умещается! Чтобы «уложить» в этот зазор катушку с двумя ЛИШНИМИ слоями провода нужно увеличить ширину зазора (т.е. придется расточить керн или фланец магнитной системы). И если мотать тем же проводом в 4 слоя, то нужно увеличить зазор до величины примерно 1, 60-1, 65 мм. А дальше совсем просто – если оставить магнит «родной», то при таком увеличении зазора индукция в зазоре снизится с 1, 0 Тл до примерно 0, 75-0, 80 Тл. Скажем также так, между прочим, что КПД динамика зависит от магнитной индукции < в квадрате>!

Вот и получается, что ожидаемого улучшения параметров динамика < в 2 раза> даже близко не будет, из-за снижения магнитной индукции в зазоре при расточке керна или фланца. А там еще – общая масса подвижки возрастет (медного провода ведь становится как минимум в 2 раза больше). И в лучшем случае суммарный выигрыш будет примерно 30%…

Чтобы перемотка катушки на два лишних слоя действительно дала бы результат < в 2 раза> НУЖНО УВЕЛИЧИТЬ МОЩНОСТЬ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ! Короче, нужно изменить конструкцию магнитной системы таким образом, чтобы, несмотря на увеличение зазора, индукция в зазоре осталась бы без изменения (а лучше, чтобы еще и возросла) – вот тогда можно будет получить действительно хороший результат!

Стандартные магнитные ферритовые кольца имеют типоразмеры: К85х35х15 (4ГД-5, 6ГД-2, 10ГД-34, 15ГД-11), К110х45х16 (10ГД-30Б, 25ГДН-3, 35ГДН-1), К134х57х12 (75ГДН-1 и др.), на 75-ках установлено по два магнитных кольца.

В принципе для перемотки динамиков типа 4ГД-5 или 6ГД-2 на катушку с 4-мя слоями подойдет «родная» МС от динамика 25ГДН-3 (с более мощным магнитом) – там зазор в аккурат 1, 60 мм… Скажу больше, даже крепежные отверстия совпадают!

Но если бы было все так просто…

Дело в том, что есть еще одно обстоятельство, которое обязательно следует учитывать! Звуковая катушка динамика имеет определенную индуктивность, в результате этого полное сопротивление динамика складывается из омического и индуктивного сопротивления. С ростом частоты сигнала индуктивная доля в сопротивлении динамика возрастает, еще и фазовый сдвиг с ростом частоты также растет. И совершенно очевидно, что чем больше индуктивность звуковой катушки динамика, тем больше индуктивная доля в сопротивлении и тем больше фазовый сдвиг, особенно на частотах выше 2-3 кГц!

Так вот, перемотка катушки динамика на 4 слоя неизбежно приведет к росту индуктивности нагрузки (со всеми «вытекающими последствиями»). Для «чистого» басовика такое вполне можно допустить, но для НЧ-СЧ динамика – такое решение можно считать рискованным, т.к. излишняя индуктивность звуковой катушки может сильно навредить качеству звучания на средних и тем более на высоких частотах.

Тут можно дискутировать до бесконечности, но факт проверенный. Вопрос в другом – можно ли с этим бороться? Существует два способа, которые могут уменьшить рост индуктивности катушки при перемотке на 4 слоя.

Во-первых, можно уменьшить высоту намотки звуковой катушки! Кто-то спросит: «А как же с осевым ходом Xmax? » Если речь идет о НЧ-динамике, то максимальный осевой ход динамика можно определить, как разницу между высотой намотки катушки и высотой магнитного зазора. Если нужно уменьшить высоту намотки катушки, но при этом оставить без изменения Xmax, то следует ОДНОВРЕМЕННО УМЕНЬШИТЬ высоту намотки катушки и высоту магнитного зазора.

Приведем пример. Два динамика: первый – высота намотки катушки 15 мм, высота магнитного зазора 10 мм, получается: Xmax=5 мм; второй динамик – высота намотки катушки 10 мм, высота магнитного зазора 5 мм, осевой ход получается такой же: Xmax=5 мм. Так вот, у второго динамика индуктивность звуковой катушки будет существенно меньше (при намотке одинаковым количеством слоев и на одинаковое сопротивление).

Кстати, Дмитрий Рутковский также рекомендовал при намотке звуковой катушки в 4 или 6 слоев уменьшать высоту намотки с ОДНОВРЕМЕННЫМ уменьшением высоты магнитного зазора (это было, если не ошибаюсь, на форуме «Аудиопортал»).

Во-вторых, можно применить так называемый коротко-замкнутый виток на керне, иными словами, на керн следует надеть тонкий медный колпачок – это также существенно уменьшает индуктивность катушки динамика. Обычно толщина такого колпачка составляет 0, 25-0, 35 мм – очевидно, что применение колпачка приведет к еще большему увеличению зазора и снижению магнитной индукции в зазоре. Действительно, если нам нужен геометрический зазор 1, 60-1, 65 мм, то с медным колпачком на керне реальный магнитный зазор составит уже около 2, 0 мм! В итоге – применение медного колпачка приводит к дополнительному снижению магнитной индукции в зазоре!

Получается так: «Хвост вытянул из трясины, но голова увязла, голову вытянешь – хвост увязнет…»

Улучшение какого-то одного параметра динамика, как правило, приводит к ухудшению других параметров. В который раз убеждаешься, что конструирование динамика – это постоянный поиск компромиссов!

Максимальный осевой ход

Особенность НЧ-СЧ динамика состоит в том, что ему надлежит воспроизводить как басы (40-50 Гц), так и середину (вплоть до 4000-6000 Гц). Если увеличить осевой ход динамика Xmax до 8-10 мм, то сильно возрастет индуктивность звуковой катушки и это просто «убьет» «верхнюю середину». Напротив небольшая величина Xmax сильно испортит нижнюю часть диапазона.

Исходя из статистических данных, я остановил свой выбор на Xmax, равном 5-6 мм. Дело в том, что у динамика 10ГД-30Е (8”) осевой ход Xmax=5 мм и при этом динамик способен «давать» басы на уровне 40 Гц! В то же время, такой же осевой ход (Xmax=5 мм) у динамиков 4ГД-5 и 6ГД-2 – и оба эти динамика очень хорошо воспроизводят «середину».

Выбор магнита

Если честно, то особенного выбора то здесь и нет. Либо ферритовое магнитное кольцо К110х45х16 (от динамика 25ГДН-3), либо два ферритовых кольца К134х57х12 (от динамика 75ГДН-1). Я уже «опыты» в этом направлении проводил и скажу, что кольцо К110х45х16 хорошее, но недостаточно мощное… Приходится в данной работе ориентироваться на МС от 75-ки.

Однако совершенно понятно, что МС от 75-ки – слишком громоздкая для корзины динамика 4ГД-5! Хотя она по мощности магнита более чем устроит, но для этого динамика – это слишком тяжелая МС. При такой массе МС (около 3, 5 кг) может произойти деформация корзины динамика – в результате становится проблематичным применение магнитной системы от 75-ки для динамика 4ГД-5.

При осуществлении данного эксперимента по акустике я решил, что «патронов жалеть» не следует. Было ясно также, что МС от 75-ки для этого проекта не годится из-за чрезмерной массы. Поэтому было принято решение применить эксклюзивную магнитную систему, а именно применить высокоэффективные редкоземельные магниты марки «Неодим-Железо-Бор». Магниты этого типа позволяют получить огромную энергетику при очень скромных габаритах МС (фотографии я покажу далее).

Выбор подвеса

На «родном» динамике 4ГД-5 подвес из бумаги. Можно его отрезать и приклеить подвес из резины, из пенополиуретана (ППУ) или из прорезиненной ткани. Ссылки на изготовителей подвесов я приведу далее (см. гл. 16).

Если нужно понизить резонансную частоту динамика, то можно применить подвесы с бо’льшей гибкостью. Или простыми словами – эти подвесы должны быть более мягкие. В этом случае резонанс действительно снижается, однако, при этом увеличивается эквивалентный объем динамика! Расчеты показывают, что в такой ситуации выигрыш от снижения резонансной частоты «съедается» проигрышем от увеличения эквивалентного объема динамика, а это означает, что < по частоте среза> не получается никакого выигрыша от применения более мягкого подвеса! Нужно сделать оговорку, что такое утверждение справедливо при условии соблюдения «прочих равных условий».

Но, эквивалентный объем динамика Vas зависит не только от гибкости подвеса, но еще и от площади диффузора! В частности, если применить подвес такой же гибкости, но с уменьшенным так называемым «установочным» диаметром, то это позволит понизить эквивалентный объем динамика (почти) без изменения резонансной частоты!

На первый взгляд, это может показаться пустяками и «крохами», однако ЭТО сильное оружие в руках конструктора динамиков! Так, для динамика размером 8” снижение установочного диаметра подвеса с Ø 150 мм до Ø 140 мм (при сохранении гибкости) позволяет понизить эквивалентный объем динамика примерно на 15% – это соответствует увеличению объема ящика с V=30 литров до V=35 л! При желании это можно пересчитать в снижение частоты среза АС.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: