Treiber mit elektromagnetischer Rückstellkraft

Hallo!

Nach der Kontroverse Arbeitspunkt bei waagrechtem Einbau habe ich ein Papier, in dem auch ein Treiber mit getrennten Spulen für Antrieb und Rückstellkraft beschrieben wird, verfasst. Ich bitte von schnellgeschossenen "Was soll das nützen?"-Antworten abzusehen. Einfach mal lesen, wirken lassen, und falls sich etwas sachlich Konstruktives ergibt, antworten. Jetzt das Papier:

Lautsprecher mit elektromagnetischer Rückstellkraft

Ein Schwachpunkt des elektromagnetischen Lautsprechers ist die Aufhängung des Schwingkolbens. Sie muß zwei Aufgaben gleichzeitig erfüllen: Erstens muß sie die Schwingspule vertikal zentrieren, sodaß sie nicht am Magnetspalt kratzt. Zweitens muß sie sie horizontal zentrieren, sodaß der elektromagnetische Arbeitspunkt stimmt, und eine Rückstellkraft erzeugen. Viele belastungs- und alterungsbedingte Fehler kommen von der Aufhängung, so auch folgendes Beispiel: Wenn man einen Lautsprecher waagrecht einbaut und betreibt, zieht die Schwerkraft den Kolben zum Erdmittelpunkt, wodurch der Arbeitspunkt absinkt, und zwar um knapp (16/fs)^2/1000. Das ist zwar wenig, kann jedoch durch Kriechvorgänge schlimm werden. Dies ist auch ein Grund dafür, daß in Vierradheckablagen keine weich aufgehängten Treiber verwendet werden.

Sicke und Zentrierspinne sollen mittels elektromagnetischer Rückstellkraft entlastet werden. Ich beschreibe zuerst den einfachsten Aufbau, der schon geeignet ist, um den Arbeitspunkt festzulegen: Hier muß die Schwingspule b länger als der Magnetspalt a sein. Die Schwingspule ist geometrisch symmetriert, hat also eine Mittelanzapfung, die in der Mitte des Magnetspalts ruhen soll. Von dieser fließen gleichgroße Gleichströme zu den Enden, wodurch eine Rückstellkraft erzeugt wird. Ein Wechselstrom durch die gesamte Schwingspule erzeugt wie gehabt die Auslenkung.



Egal wie groß man b/a auch wählt, ist die elektromagnetische Rückstellkraft höchstens so lange verhältnismäßig zur Auslenkung, wie der Antrieb verhältnismäßig zum Signalstrom ist, und höchstens so lange, bis die Auslenkung die halbe Magnetspaltlänge erreicht. Darüber hinaus nimmt sie wieder ab. Diese Regression führt dazu, daß Signale oberhalb der unteren Resonanzfrequenz, also im massegebremsten Frequenzbereich, von großen Signalen im steifigkeitsgebremsten Frequenzbereich stärker moduliert werden. Zwar kann diese Regression durch die Progression der mechanischen Aufhängung soweit kompensiert werden, daß unmittelbarer Materialschaden verhindert wird. Doch wenn hohe Wiedergabetreue verlangt wird, begrenzt diese Regression die Anwendung dieser einfachen Konstruktion auf Fälle, in denen die elektromagnetische viel kleiner als die mechanische Rückstellkraft ist.

Schwingspule und -träger werden etwas aufwendiger als üblich, und der Magnetspalt wird nicht ganz so gut ausgenutzt, sodaß etwas stärkere Magnete nötig werden.

Ein weitergehender Aufbau besteht darin, verschiedene Schwingspulen für Auslenkung und Rückstellkraft zu verwenden. Bild 2 zeigt ihn. Wenn die Schwingspule sehr viel kürzer als der Magnetspalt ist, bleibt die elektromagnetische Rückstellkraft so lange linear, wie Antriebskraft erzeugt wird. So läßt sich die mechanische Aufhängung von der Last in einer Dimension befreien, was die Haltbarkeit erhöht. Leider ist für einen starken Unterhang viel Magnetmaterial nötig. Für b=a/3 und c=a ergibt sich ein moderateres Ergebnis: Weil die Regression der Rückstellkraft auch bei höchsten Auslenkungen moderat bleibt, kann sie hoffentlich mechanisch kompensiert werden, sodaß keine zusätzlichen Intermodulationsverzerrungen entstehen.



Zwei Zuleitungen würden wie gehabt von oben und zwei weitere von unten, also durch den Magnettorus hindurch, kommen. Weil die Rückstellspulen viel schwächer als die Antriebsspule sein sollen, gäbe es keinen Magnetmalus mehr. Doch die Rückstellspulenmasse würde den Wirkungsgrad verringern.

Ich hoffe, daß man den elektromagnetischen Lautsprecher auch 88 Jahre nach seiner Erfindung noch wesentlich verbessern kann.

Uli

grasso
Themenersteller
Hat sich gelöscht

Gute Entscheidung!

Grüße - Manfred