Пути, способы и ухищрения для уменьшения индуктивности катушек электродинамических звуковых преобразователей.

[Папа Карло]

Всем добра. Как бы вопрос в топике.

Для чего это нужно думаю, что это очевидно.

Прошу высказывать идеи, мысли, мнения по данной теме, включая описания возможных реализаций.

[Dzymytch]

То есть это модель ? Просто наши ребята с Диффузора давно режут каркасы как новогодние фонарики с шагом по 3-5 мм ... это где то 26 разрезов на каркасе диаметром 1 дюйм...

Да, там рассматривается влияние вихревых токов, в том числе и в проводящем каркасе катушки, на импеданс. В статье пишется, что достаточно двух диаметрально расположеных разрезов, чтобы значительно снизить влияние вихревых токов в проводящем каркасе катушки (хотя статья писалась тогда, когда не было в наличии современных возможностей моделировать, сейчас это всё относительно просто можно рассчитать на компуктере). Надо ли делать стлько много надрезов в каркасе, как делают ребята из Диффузора, не знаю. Надо оценивать техническое задание, под которое делали такие каркасы. Но думается мне, что каждый надрез должен повышать теполвое сопротивлениетого каркаса, плюс снижать механическую почность.

[_Сам_]

смотрим

синий и красный диффузор двигаются в разные стороны.
В магнитопроводе потребуются отверстия для толкателей, чтобы соединить синюю катушку с синим диффузором.

Взмёте с полки пиражок, там их два, брать средний.

да? а я надеялся, что вы дезавуируете свои категоричные высказывания

неполучится.

Нарисуйте чертёж и убедитесь. На одной МС не выйдет.

[теоретизирующий практик]

смотрим

Выражением "4!!! отверстия для толкателя" Вы даёте обойти "патент" другим количеством отверстий.

---------- Сообщение добавлено 18:22 ---------- Предыдущее сообщение было 18:18 ----------

Вы это все сами пробовали?

Нифигасе! Вдруг это сработает только на ультразвуке.
Но теплоотвод по любому улучшит. Видел, как сгорают длинные катушки именно в выступающих из зазора концах.

---------- Сообщение добавлено 18:32 ---------- Предыдущее сообщение было 18:22 ----------

Обычно под поперечным сечением у катушек понимают всю площадь внутри обмотки. А как Вы предлагаете что то туго понимаю...

Да я не предлагаю, просто констатирую, что чем больше объём меди всунут в зазор, и вообще во всю длину катушки (чем больше объёма меди в обмотке при одинаковой длине по оси катушки), тем больше постоянная времени катушки.
Выигрываем в увеличении BL, проигрываем в увеличении индуктивности. Одновременно с увеличением постоянной времени (L/r) увеличивается масса ЗК. Выбирается компромисс.

Пример: Намотка второго слоя тем же проводом увеличивает приведённый к одинаковому сопротивлению ГГ коэффициент BL в 1,41 раза, увеличивает постоянную времени ЗК в 2 раза, увеличивает массу ЗК в 2 раза. Особенно критично при проектировании ГГ, работающих в ВЧ области.
- - - - - - - - - - - - - -
Сегодня добавил для ясности.

Другой пример: Вместо одной однорядной обмотки ЗК толстым проводом намотали проводом в два раза тоньше двухслойную катушку в тех же геометрических размерах. Результат: постоянная времени ЗК не изменилась, приведённый к одному и тому же сопротивлению ЗК коэффициент BL не изменился

Ещё пример: С двухслойной ЗК сняли один слой обмотки. Результат: Постоянная времени ЗК снизилась в 2 раза, приведённый BL снизился в корень из 2х, до 0,71 от первоначальной величины, масса ЗК снизилась в 2 раза. Самое то для ШП/ВЧ ГГ.

[meshin]

Снижение индуктивности во сколько раз (от такой же стандартной), можно считать эффективным?
(От такой же стандартной) - Как минимум с такой же геометрией и сопротивлением катушки?

[Папа Карло]

Снижение индуктивности во сколько раз (от такой же стандартной), можно считать эффективным?
(От такой же стандартной) - Как минимум с такой же геометрией и сопротивлением катушки?

Наверное нужно исходить из того факта, что большинство динамиков эксплуатируются в пределах 4 октав ( плюс минус 1-2). Отсюда можно вывести мнемоническое правило, что если импеданс в пределах этих 4 октав не превышает удвоенного Re динамика, то это и есть та индуктивность, которая нас интересует. Дальнейшее снижение наверное будет интересно для расширения рабочей полосы динамиков свыше 4 октав.
ИМХО. При этом всплеск импеданса на резонансной частоте не учитываем.

---------- Сообщение добавлено 06:24 ---------- Предыдущее сообщение было 06:08 ----------

Да я не предлагаю, просто констатирую, что чем больше объём меди всунут в зазор, и вообще во всю длину катушки (чем больше объёма меди в обмотке при одинаковой длине по оси катушки), тем больше постоянная времени катушки.
Выигрываем в увеличении BL, проигрываем в увеличении индуктивности. Одновременно с увеличением постоянной времени (L/r) увеличивается масса ЗК. Выбирается компромисс.

Пример: Намотка второго слоя тем же проводом увеличивает приведённый к одинаковому сопротивлению ГГ коэффициент BL в 1,41 раза, увеличивает постоянную времени ЗК в 2 раза, увеличивает массу ЗК в 2 раза. Особенно критично при проектировании ГГ, работающих в ВЧ области.

Если формулу КПД электродинамического преобразователя немного раскрыть, а именно:
Заменить Mms на массу катушки Mk помноженную на коэффициент K= Mms/Mk.
Далее раскрыть Re и Mk через длину, сечение и удельное сопротивление и удельный вес провода.
То в конце концов получится, что КПД преобразователя обратно пропорционален объему провода в магнитном зазоре ( то есть чем меньше провода - тем лучше). А самым лучшим КПД будут обладать динамки с К стремящимся к 1 и наименьшим значением произведения удельного сопротивления проводника на его удельный вес.
Лидирующим материалом здесь будет провод из бериллия, затем алюминий, и с сильно позади от лидеров пойдут медь, серебро и никель.
То есть Ваше предположение как бы и не предположение получается. Кстати, в некоторых рупорных пищалках Солейшн обмотка однослойная плоским проводом CCAW...

---------- Сообщение добавлено 06:52 ---------- Предыдущее сообщение было 06:24 ----------

Да, там рассматривается влияние вихревых токов, в том числе и в проводящем каркасе катушки, на импеданс. В статье пишется, что достаточно двух диаметрально расположеных разрезов, чтобы значительно снизить влияние вихревых токов в проводящем каркасе катушки (хотя статья писалась тогда, когда не было в наличии современных возможностей моделировать, сейчас это всё относительно просто можно рассчитать на компуктере). Надо ли делать стлько много надрезов в каркасе, как делают ребята из Диффузора, не знаю. Надо оценивать техническое задание, под которое делали такие каркасы. Но думается мне, что каждый надрез должен повышать теполвое сопротивлениетого каркаса, плюс снижать механическую почность.

Спасибо, Дмитрий за наводку на статью и мнение. Попробую найти и почитать.
По поводу механической прочности разрезных катушек. Прочность свода конечно же пострадает, а прочность на сжатие-растяжение как ни странно, но останется практически прежней. На данный момент времени особо не заинтересован в применении катушек на металлическом каркасе. Больше интересуют цельноформованные каркасы на основе композитов. Есть даже возможность опробовать в качестве связущего полиимидный лак. Получится каптоново-композитная катушка. Правда, предполагаю, что в прочности такая катушка все таки уступит классике на эпоксидном связущем. Было бы интересно услышать Ваше мнение об армировании каркаса катушки мощным диамагнетиком - пиролитическим графитом. Правда, пока ничего лучше не нашел как PGS от Панасоник. Как я понял это пиролитический графит нанесенный на каптоновую пленку или что то в этом роде. Но вот левитирует ли эта пленочка в магнитном поле мне пока не известно...

[теоретизирующий практик]

Если формулу КПД электродинамического преобразователя немного раскрыть, а именно:
Заменить Mms на массу катушки Mk помноженную на коэффициент K= Mms/Mk.
Далее раскрыть Re и Mk через длину, сечение и удельное сопротивление и удельный вес провода.
То в конце концов получится, что КПД преобразователя обратно пропорционален объему провода в магнитном зазоре ( то есть чем меньше провода - тем лучше). А самым лучшим КПД будут обладать динамки с К стремящимся к 1 и наименьшим значением произведения удельного сопротивления проводника на его удельный вес.
Лидирующим материалом здесь будет провод из бериллия, затем алюминий, и с сильно позади от лидеров пойдут медь, серебро и никель.

Упрощение до формулы КПД преобразователя не учитывает множество других параметров.

Практически, учитывая возможности энергии магнитного поля магнита, получается, что наиболее важными параметрами проводника ЗК является удельное электрическое сопротивления и удельная масса. У бериллия электропроводность в 2,4 раза хуже, чем у меди. Но удельная масса меди в 4 раза больше, чем у бериллия. С одной стороны медь даёт больше BL (при равном объёме), а с другой, бериллий более эффективен за счёт меньшей удельной массы.

Для ГГ с большой массой неактивного диффузора может оказаться эффективнее медь. Например НЧ динамик традиционной конструкции.

Для ГГ где вся мембрана - "активный мотор", и использование энергии поля магнита ничтожно (ленточный ГГ, например), эффективнее бериллий. Применяйте бериллиевую фольгу (если найдёте ) Алюминий почти не отличается от бериллия по произведению плотности на удельное сопротивление.

Всё не так однозначно и при учёте конструктива ГГ. Не так просто обеспечить "достойное" сопротивление излучению мембаны в воздух в широком диапазоне частот.

То есть Ваше предположение как бы и не предположение получается.

Это наезд?
Это не предположение, это несложный расчёт для условия увеличения/уменьшения объёма проводника в ЗК при неизменной магнитной индукции в зазоре. Частный случай.

В предыдущем моём сообщении добавил два примера.

[SilentS]

Да, там рассматривается влияние вихревых токов, в том числе и в проводящем каркасе катушки, на импеданс. В статье пишется, что достаточно двух диаметрально расположеных разрезов, чтобы значительно снизить влияние вихревых токов в проводящем каркасе катушки (хотя статья писалась тогда, когда не было в наличии современных возможностей моделировать, сейчас это всё относительно просто можно рассчитать на компуктере). Надо ли делать стлько много надрезов в каркасе, как делают ребята из Диффузора, не знаю. Надо оценивать техническое задание, под которое делали такие каркасы. Но думается мне, что каждый надрез должен повышать теполвое сопротивлениетого каркаса, плюс снижать механическую почность.

Критерий достаточности несколько размыт. Очевидно, что два разреза - лучше чем один, но единого рецепта не должно существовать, потому что бывают длинные катушки (и в таком случае нужно несколько разрезов на каркасе), а есть - короткие (а для коротких должно и одного разреза хватать).

За статью - спасибо, почитал и поностальгировал по временам, когда рисунки и формулы рисовались от руки... Очень понятно объяснено, откуда появляется коренная зависимость импеданса от частоты. А еще порадовали надежды автора о сверхпроводимости про комнатной температуре. Хех, 30 лет прошло, а нет ни комнатной сверхпроводимости, ни даже нормальной теории, которая бы количественно описывала базовые характеристики имеющихся высокотемпературных сверхпроводников.

[hydr]

С одной стороны медь даёт больше BL (при равном объёме), а с другой, бериллий более эффективен за счёт меньшей удельной массы.

Индукция в зазоре обратно пропорциональна его величине. Масса обмотки далеко не есть 100% массы подвижной составляющей. Посему бериллию лучше выполнять другие функции.

С уважением hydr.

[vladimir sim]

Все видели, как дрянные басовики при больших амплитудах или выпрыгивают вперед, или проваливаются назад на глаз. Это так называемый DC- оффсет- 2 гармоника + пост. составляющая вынуждающей силы. Демодуляционные кольца решают три задачи- уменьшают DC- оффсет, уменьшают индуктивность ЗК, стабилизируют пространственный контур наведенного тока в МС, тем самым уменьшая интермодуляционные искажения на 10-15 дб. Разрезные люминевые катушки в виде лапши 3 мм с зазором в 0,1мм практически не тормозят подвижку и не портят звучание, патентов достаточно много . Механическая прочность такой- инсайд -оутсайд катушки с двухсторонней намоткой наоборот выше монолитной за счет лучшего сцепления клея в одном слое и микрозазорах каркаса, плюс лучшее охлаждение.

[теоретизирующий практик]

Индукция в зазоре обратно пропорциональна его величине. Масса обмотки далеко не есть 100% массы подвижной составляющей. Посему бериллию лучше выполнять другие функции.

Индукция обратно пропорциональна величине чего?

Про массу обмотки уже упомянул:

Для ГГ с большой массой неактивного диффузора может оказаться эффективнее медь. Например НЧ динамик традиционной конструкции.

Бериллий можно было бы применить вместо алюминия в ленточных или других ГГ типа "изодинамических" и т.п. конструкций, но "экзотичность" бериллиевой фольги останавливает. Кроме того технология формообразования, склейки, пайки... Везде могут быть подводные камни.

[hydr]

Индукция обратно пропорциональна величине чего?

Зазора в котором движется катушка. А посему проводимость на первом месте т.е. чем меньше объем занимаемый катушкой при равных витках и сопротивлении тем лучше.

С уважением hydr.

[теоретизирующий практик]

проводимость на первом месте т.е. чем меньше объем занимаемый катушкой при равных витках и сопротивлении тем лучше

На высоких частотах не всё так однозначно, тем более для "изодинамических" ГГ.

[eksaedr]

теоретизирующий практик, Вы уже закончили эксперименты с фольговой ЗК? Есть интересные результаты?

[hydr]

На высоких частотах не всё так однозначно, тем более для "изодинамических" ГГ.

А каким боком изодинамические? Мы вроде бы говорим о катушечных. Не думаю, что ШП наше все и потом для ВЧ есть другие не катушечные типы. А по низу мощность и кпд мотора одни из самых важных характеристик.

С уважением hydr.

[теоретизирующий практик]

Вы уже закончили эксперименты с фольговой ЗК?

Текучка заела... Или старость.

---------- Сообщение добавлено 08:14 ---------- Предыдущее сообщение было 08:06 ----------

А каким боком изодинамические?

А поговорить? Кроме того автору ветки тема изодинамических близка.

[Папа Карло]

Это наезд?
Это не предположение, это несложный расчёт для условия увеличения/уменьшения объёма проводника в ЗК при неизменной магнитной индукции в зазоре. Частный случай.

Нет, наоборот, ближе к похвале.
Но Вы так легко учитываете свои выкладки (которых никто не видел) и не хотите учитывать моих по преобразованию формулы КПД.

Упрощение до формулы КПД преобразователя не учитывает множество других параметров.

Упростив формулу, мы ведь ничего из нее не исключали. В формулу КПД входит то, что нужно и ничего более. А то, что Вы называете неучтенкой входит в коэффициент называемый коэффициентом передачи и он тоже входит в формулу КПД. Просто по умолчанию его часто принимают равным единице. Для оценочных категорий этого достаточно. Для углубленного прочтения конечно нет! Но углубленное прочтение осложнено многими объективными причинами. Одну из них я хотел рассмотреть в этой теме.

Практически, учитывая возможности энергии магнитного поля магнита, получается, что наиболее важными параметрами проводника ЗК является удельное электрическое сопротивления и удельная масса. У бериллия электропроводность в 2,4 раза хуже, чем у меди. Но удельная масса меди в 4 раза больше, чем у бериллия. С одной стороны медь даёт больше BL (при равном объёме), а с другой, бериллий более эффективен за счёт меньшей удельной массы.

Эффективность на самом деле получается несколько иной ( выше). В преобразованной формуле электропроводность и объем проводника в первой степени, а плотность материала и коэффициент утяжеления катушки Mk входят во второй степени. При прочих равных условиях расчет дает преимущество алюминия по сравнению с медью до 8,5 дб. Бериллия по сравнению с алюминием около 2 дб.
Тут еще нужно конечно же учесть сколько трудов лежит на пути уменьшения K=Mms/Mk... и что 1 он равен только у натуральных риббонов. Кстати, у изодинамики этот коэффициент иногда доходит до 2,5. У Хейлов бывает до 4... У классики бывает, что превышает 10...

---------- Сообщение добавлено 08:34 ---------- Предыдущее сообщение было 08:29 ----------

Кроме того автору ветки тема изодинамических близка.

Близка то близка, но вряд ли мои мысли кому то понравятся. А чужих на этот счет слишком мало чтобы об этом стоило говорить. Тема о странных пиках импеданса так и ушла и разбираться с ними мне пришлось исключительно самому.

---------- Сообщение добавлено 08:42 ---------- Предыдущее сообщение было 08:34 ----------

На высоких частотах не всё так однозначно, тем более для "изодинамических" ГГ.

И что именно там по Вашему неоднозначно?

[eksaedr]

Другой пример: Вместо одной однорядной обмотки ЗК толстым проводом намотали проводом в два раза тоньше двухслойную катушку в тех же геометрических размерах. Результат: постоянная времени ЗК не изменилась, приведённый к одному и тому же сопротивлению ЗК коэффициент BL не изменился

Как неизменился? непонимаю причём здесь приведённое сопротивление.

[SilentS]

Как неизменился? непонимаю причём здесь приведённое сопротивление.

Люди образованные сравнивают не BL, а BL/Sqrt(Re), именно этот параметр позволяет хоть как-то сравнивать моторы головок с разным сопротивлением.
А еще разумнее сразу сравнивать fs/Qes (или fs/Qts), этот параметр с высокой точностью определяет и нижнюю граничную частоту, и "скорость" головки, т.е. время установления переходных процессов при подаче узкого импульса или ступени. Речь про работу в поршневом диапазоне, конечно.

[Папа Карло]

Как неизменился? непонимаю причём здесь приведённое сопротивление.

Говоря об одном - на самом деле говорят о совсем другом.
Рассматривать одно лишь произведение BL - бессмысленно. А рассматривать произведение IBL почему то считают лишним. А между тем, легкими арифметическими преобразованиями получаем более интересную интертрепацию BL в виде ускорения на ватт подводимой мощности B*L/ Mms*sqrt (Re)
А вот тут становится ясно почему переход на два слоя ничего не дал... Хотя на самом деле динамик с удвоенным сопротивлением при том же КПД играет на 3 дб тише, если его подключить на выход одного и того же усилителя и не трогать РГ...

[теоретизирующий практик]

И что именно там по Вашему неоднозначно?

В изодинамическом ГГ проводимость проводника мотора не однозначно на первом месте. Другой не менее важный параметр - плотность материала проводника мотора. Это связанно именно с тем, что использование энергии магнитного поля магнита в этих ГГ очень мало. Явно меньше долей %. Можно с успехом воткнуть вместо 1,0мк медной фольги 4,8мк бериллиевой фольги. Объём проводника увеличился в 4,8 раза, масса осталась та же, а электрическое сопротивление уменьшилось в 2 раза. Для алюминия аналогичная картина, но толщина фольги принимается не 1,0мк, а 3,3мк. Толщина фольги приведена условно, но эта величина показывает мизерность использования магнитного зазора.
Впрочем, Вы это понимаете.

---------- Сообщение добавлено 14:56 ---------- Предыдущее сообщение было 14:52 ----------

Тут еще нужно конечно же учесть сколько трудов лежит на пути уменьшения K=Mms/Mk... и что 1 он равен только у натуральных риббонов. Кстати, у изодинамики этот коэффициент иногда доходит до 2,5. У Хейлов бывает до 4... У классики бывает, что превышает 10...

Это что, коэффициент утяжеления массы мотора? У ленточных ГГ он близок к единице. Но там проблема с согласованием акустического сопротивления излучения мембраны.
Ой! Вы называете риббоны. Не по русски...
Дела зовут, однако...