Plant baselement

[solhaga]

Har försökt att passa in talspolen i magnetgapet.
Idealt är gapet 4 mm och idealt är spolen 1,5 mm så det finns drygt 1 mm på var sida om spolen.
Men verkligheten är inte ideal samt att det att den skall vara det i 500 mm gör att jag måste överge denna motor.
Att spolen även kommer att röra sig icke-idealt i Z-led gör ju inte saken lättare precis.

Talspolens höjd är 4 mm så Xmax blir tämligen blygsam - 3 mm ((10 - 4) / 2).

Så det blir en ny motordesign:



Järnet i magnetgapet är ändrat från 3x10 mm till 2x15 mm.

Det ger ytterligare 2 mm spel i gapet (totalt 6 mm - 1,5 mm) samt ytterligare Xmax (15 - 4 / 2 = 5,5 mm).

Givetvis till ett pris av lägre magnetfält:



Men bara 35 % mindre (nya gapet till höger):



Jag har även simulerat 1,5x15 mm, dvs ett luftgap på 7 mm:

Det skulle funka och kanske till och med vara att föredra, men det är lite svårt att få till 500 mm långa "stänger" av den dimensionen.

[nuffe]

Är verkligen imponerad av din skapar lust . Det ligger långt över min kunskap men är jättekul att läsa om.
Så, tyvärr kan jag inget tillföra mer än glada tillrop.

Henrik

[Svante]

Bör inte ett järnet nära gapet vara mättat för att ge låg dist? Eller är det bara "nära mättnad" som är ett problem, där magnetiseringskurvorna kröker mycket? Det här kanske är så omättat att BH-kurvan för järnet är tillräckligt linjär?

[solhaga]

Bör inte ett järnet nära gapet vara mättat för att ge låg dist? Eller är det bara "nära mättnad" som är ett problem, där magnetiseringskurvorna kröker mycket? Det här kanske är så omättat att BH-kurvan för järnet är tillräckligt linjär?

Det är nog enklare att åstadkoma mättat gap om motorn är överhängd.
Eftersom jag har valt en underhängd motor, för att det är enklare att göra själv, så skulle ett nära mättat gap vara mycket svårt att åstadkomma.
Har du någon idé här, så tar jag givetvis tacksamt emot den.

Det viktiga är att ha ett linjärt flöde som möjligt genom spolens väg genom gapet.
Om man backar på Xmax någon millimeter:

fås detta fält:

Fältet varierar alltså +/- 1,5%.

[solhaga]

Jag har simulerat lite andra geometrier men utan någon egentligt framgång, gapet är helt enkelt för stort.
Så för att öka Xmax har jag bara en väg att gå och det är att korta spolenshöjd.
Antingen då genom har fler varv med färre trådar i varje varv för att behålla resistansen eller behålla antalet varv men halvera antalet trådar med lägre resistans som följd.
Båda åtgärderna skulle dock öka temperaturen i tråden antingen genom de fler varven eller den ökade strömmen. I det första fallet skulle spolen dessutom bli 0,5 mm bredare.
Så designfrågan är om denna kompression kommer att göra sig gällande vid större membanutslag eller om gapets kompression (lägre fält i ändlägena) gör det.

Utan någon åtgärd för 2x15 mm fallet är ändå Xmax 4 mm men med då ett stort Vd, Sd är ju i storleksordningen 4400 kvadratcentimeter.

[darkg]

Om du integrerar gadolinium i motorn kan du möjligen med extremt mycket möda åstadkomma lite 'magnetokalorisk' kylning

[Svante]

Bör inte ett järnet nära gapet vara mättat för att ge låg dist? Eller är det bara "nära mättnad" som är ett problem, där magnetiseringskurvorna kröker mycket? Det här kanske är så omättat att BH-kurvan för järnet är tillräckligt linjär?

Det är nog enklare att åstadkoma mättat gap om motorn är överhängd.
Eftersom jag har valt en underhängd motor, för att det är enklare att göra själv, så skulle ett nära mättat gap vara mycket svårt att åstadkomma.
Har du någon idé här, så tar jag givetvis tacksamt emot den.

Det viktiga är att ha ett linjärt flöde som möjligt genom spolens väg genom gapet.
Om man backar på Xmax någon millimeter:

fås detta fält:

Fältet varierar alltså +/- 1,5%.

Nja, det finns väl inget "det viktiga är att..." när det gäller sådana här konstruktioner. Det finns en massa saker som är viktiga och det gäller att ha koll på alla om allt ska bli bra. Därmed inte sagt att jag har koll på alla . Men en sak som slår mig i din bild är att järnet ser ut att vara betydligt närmare mättnad i det lila pga att det är trångt för flödet där. Kanske kan man prova att göra de delarna tjockare, så att det blir som trängst vid magnetgapet. Det är ju så man gör i överhängda motorer.

Jag tror att närvaron av nära mättat järn kommer att ge en kraftigt olinjär talspoleinduktans, men jag kan ha fel. Detta skulle isf ge ökad dist mot högre frekvenser.

[solhaga]

Om du integrerar gadolinium i motorn kan du möjligen med extremt mycket möda åstadkomma lite 'magnetokalorisk' kylning

Ja, det vore något. Så att Gd "pumpar" in kyla då det rör sig in och ut genom magnetfältet.
Undrar dock om nettoeffekten blir just en kyleffekt.
Sedan kan man ju tycka att det blir lite dyrt...

[solhaga]

Nja, det finns väl inget "det viktiga är att..." när det gäller sådana här konstruktioner. Det finns en massa saker som är viktiga och det gäller att ha koll på alla om allt ska bli bra. Därmed inte sagt att jag har koll på alla . Men en sak som slår mig i din bild är att järnet ser ut att vara betydligt närmare mättnad i det lila pga att det är trångt för flödet där. Kanske kan man prova att göra de delarna tjockare, så att det blir som trängst vid magnetgapet. Det är ju så man gör i överhängda motorer.

Du har rätt i dina observationer och förslag. Och dessa designer har jag simulerat.
Tyvärr stupar det på att det skall gå att bygga också, hade jag haft en NC-maskin...

En snabb simulering på lite mer järn visar faktiskt på lägre mättnad i gapet:



Samma karakteristika på olinjariteten dock.

Med de toleranser (spolbredd, upphängning mm) jag kan jobba med så måste jag ha ett brett magnetgap, och hur mättat än slutjärnet än är så kommer jag inte högre än dessa 0,65 T på grund av magnetgapets bredd.

Nu visade det sig visserligen att göra en spole var enklare än vad jag trodde, så en överhängd motor skulle kunna vara möjlig.
En snabb simulering på en överhängd motor:




Det går säkert att förfina fältet men kan den högre spolen lindas så bra så att bättre toleranser erhålles än i det underhängda fallet (+/- 1,5 %)?
Sedan går ju effektiviteten ner; bara delar av spolen är i gapet vid varje givet tillfälle. Fältet är visserligen högre så det går kanske på ett ut.
Det gäller också att hålla den olinjära delen av fältet borta från spolen och dess väg genom gapet.

Jag tror att närvaron av nära mättat järn kommer att ge en kraftigt olinjär talspoleinduktans, men jag kan ha fel. Detta skulle isf ge ökad dist mot högre frekvenser.

Spolen är väl i det fält den är i, även om det mättade järnet skulle vara nära? Eller missförstår jag?
Spolen befinner sig i mitten av det röda strecket:

[darkg]

Om du integrerar gadolinium i motorn kan du möjligen med extremt mycket möda åstadkomma lite 'magnetokalorisk' kylning

Ja, det vore något. Så att Gd "pumpar" in kyla då det rör sig in och ut genom magnetfältet.
Undrar dock om nettoeffekten blir just en kyleffekt.
Sedan kan man ju tycka att det blir lite dyrt...

Tja, värmen måste ju bort i slutänden. Jag tänkte bara på rörelse i magnetfält + kylbehov. Med all sannolikhet bleve det icke-optimalt men det vore rätt porrigt om det funkade...

[solhaga]

Jag har haft stora svårigheter att få fast den sista biten järn, magnetkrafterna är helt enkelt för starka.
Risken är också stor att de skulle lossna i ett senare skede och i praktiken fördärva högtalaren.
Det är också risk för personskada.

Så det blir ett enklare magnetsystem med en lägre fältstyrka. Skippar också fasningen, senare simuleringar har visat att den inte gör någon skillnad.

Talspolen skall nu djupare ner i gapet.
Men jag kan ändå få 17 mm inom 2 % skillnad i fältstyrka. Med färre antal varv, 8 st i två lager, fås en 1 mm höjd på VCn.
Detta innebär 8 mm i Xmax under ideala förhållanden.
Gapets bredd blir 10 mm och med en VCF + VC på knappa 1 mm gör att alignmenten i sidled blir mindre kritisk.



Fältet +/- 3 mm:

Fältet +/- 5 mm:

Fältet 0 till 17 mm:

[solhaga]

Har tänkt om vad det gäller topologin, det blir nu stående magnetsystem 66,67 cm höga.
12 stycken magnetsystem med CC 50 mm bildar en högtalare med ett kvadratiskt membran på 70x70 cm.

Fortsätter dock en stund med utvärderingen av det första, 50 cm, magnetsystemet samt talspole/membran.

Såsom denna inkarnation:

[solhaga]

Som gav detta mätresultat:



Dippen vid 400 Hz är beroende på mätmikrofonens placering, just denna mätning är gjord 10 cm framför membranet.

För att kunna dela mot AMT:erna (just nu 250 Hz) så räcker frekvensresponsen (mer än 1 kHz).

Membranets "upphängning", dvs dess förlängning, fladdrar en del och det finns en del andra durrkällor.

SPL är inget vidare, men detta är ju bara en tiondel av det tänkta membranytan så jag oroar mig inte.

Så som utgångspunkt för vidare utveckling är jag nöjd.

[Nattlorden]

Och detta slår om ifall du limmat ett cellplastmembran på framför ett antal vanliga högtalarelement?
(Som tankeexperiment alltså)

Eller relativt ett normalt magnetostatemelement?

[solhaga]

Och detta slår om ifall du limmat ett cellplastmembran på framför ett antal vanliga högtalarelement?

Det är en jättebra idé, 3x3 kompetenta 8 " element kopplade från dammkåpan med en toarulleliknande cylinder till ett gemensamt membran.
Den ökade vikten skulle ju i detta fall bara vara önskvärd för att sänka fs.
Eventuellt kan dessutom kompliansen ökas något genom att skära bort snitt ur spindeln och/eller upphängningen.

Har du något förslag på element?
Kanske 4x4 6,5 "?

Eller relativt ett normalt magnetostatemelement?

Nja, de flesta jag har sett bygger på aluminiumledare i läckfälten från magnetsystemet.
Inte mycket till kontroll där alltså och dessutom ganska lågt Xmax.

[solhaga]

Ett "push-pull" magnetostatelement skulle innebära att ett galler av magneter även hamnar framför membranet.
Slitsarna för membranet i detta galler är 20 mm breda och 670 mm långa. Hela membranet är 700x700 mm och upphängt i en ram.
Frekvensområde är tänkt att vara 20 till 500 Hz

Hur skall man tänka för att avgöra om dessa slitsar vara horisontella:


eller vertikala:

[solhaga]

Glömde nämna att slitsarna är 20 mm djupa med en avslutande avfasning:

Uppåt i bilden är alltså framåt på högtalaren.

[njoak]

Är det något mer än tyngdkraften som gör att det är skillnad på de två alternativen? Om inte kanske man kan argumentera för den vertikala varianten - för att inte riskera att talspolarna närmar sig kanterna i gapen om nu membranet skulle hänga ner något på grund av just tyngdkraften?

Man skulle väl kunna tänka sig diffraktionsskillnader också, men det vågar jag inte säga något om. För mig känns det spontant som att våglängderna är så långa i förhållande till slitsarnas och motorernas bredd att det inte blir någon skillnad, men jag vet inte.

[solhaga]

Byggmässigt är vertikalt att föredra. Tror inte att tyngdkraften i det här fallet spelar någon roll dock.

[njoak]

Åh, jag registrerade inte att det gällde magnetostat, jag var kvar i förra versionen. Sorry.

[Svante]

En snabb simulering på lite mer järn visar faktiskt på lägre mättnad i gapet:

Samma karakteristika på olinjariteten dock.

Nuskavise.

Mättnad kan man bara ha i järnet, luften kan inte bli mättad. Man kan alltså inte ha mättnad i gapet, däremot kan man förstås ha olika magnetisk flödestäthet. Olinjäriteten som jag pratar om syns inte i dina kurvor, jag menar alltså INTE den olinjäritet man får av att kraftfaktorn blir olika för olika förflyttning av spolen, utan den olinjäritet man får av att det finns nära mättat järn i närheten av spolen.

Fasen jag önskar att jag hade bättre koll på detta, men det som händer i en spole med järnkärna är väl ungefär detta: Vid låga strömmar så ökar den magnetiska flödestätheten snabbt pga järnet. När sedan järnet närmar sig mättnad så avtar ökningstakten och när järnet är helt mättat så är ökningen per ampere lika stor som om det hade varit luft i spolen.

Det gör att magnetiseringkurvan kröker nära mättnad och det avspeglar sig i att induktansen man ser på den elektriska sidan varierar med strömmen. Talspolen i en högtalare har en talspoleinduktans och om mättnaden (från magneten) är låg så kommer talspoleinduktansen att bli hög, järnet blir ju aldrig mättat. Om järnet är nära mättat så kommer induktansen att variera med strömmen genom talspolen och man får en olinjäritet (det är DEN jag pratar om) och dist. Mättar man järnet ordentligt så får man en låg talspoleinduktans och den blir dessutom linjär. Och så får man ju en hög kraftfaktor.

Men det handlar alltså om att man bör ha en rejäl flödestäthet i det järn som ligger närmast spolen. Tror jag.

Jag tror att det är detta som gör att såna där riktigt billiga basar med underdimensionerade magnetsystem ofta har en alldeles för hög talspoleinduktans.

Någon som vet?

[solhaga]

Det låter vettigt, men är inte det svårt att åstadkomma denna mättnad med en underhängd motor?

Nu har jag ju gått ifrån denna design utan tänker mig nu en "push-pull"-design.
Men det är väl så att samma sak gäller där?
Jag har ingen känsla för i vilket härad vi pratar om vad det gäller induktansen i "push-pull"-talspolen.
Men det går ju faktiskt att med tämligen enkla medel skaffa sig den kunskapen.

[solhaga]

En snabb simulering på lite mer järn visar faktiskt på lägre mättnad i gapet:

Nuskavise.

Mättnad kan man bara ha i järnet, luften kan inte bli mättad. Man kan alltså inte ha mättnad i gapet, däremot kan man förstås ha olika magnetisk flödestäthet.

Javisst, det var slarvigt av mig. Flödestäthet skall det givetvis vara.

[solhaga]

Åh, jag registrerade inte att det gällde magnetostat, jag var kvar i förra versionen. Sorry.

Nej, det är verkligen inte lätt att hänga med i alla svängarna så ursäkten är ödmjukt godtagen.

Visste jag exakt hur allt skulle vara så behöver jag ju ingen hjälp, så alla förslag och svar läses och begrundas.

[solhaga]

Men det går ju faktiskt att med tämligen enkla medel skaffa sig den kunskapen.

Duger en sådan här från Kjell och Co för 800:-.

Uni-T UT611 LCR-mätare:
LCR-mätare är lämplig för både lab och service. Mäter induktans (600 µH - 200 H), kapacitans (300 pF - 10 mF) och resistans (60 Ω - 20 MΩ). Testfrekvens vid mätning 100 Hz - 10 kHz

[solhaga]

Mer om mättnad, "for the record":
"In electronic circuits, transformers and inductors with ferromagnetic cores operate nonlinearly when the current through them is large enough to drive their core materials into saturation. This means that their inductance and other properties vary with changes in drive current. In linear circuits this is usually considered an unwanted departure from ideal behavior. When AC signals are applied, this nonlinearity can cause the generation of harmonics and intermodulation distortion. To prevent this, the level of signals applied to iron core inductors must be limited so they don't saturate."

Så vilken induktans har min talspole, vilket flöde resulterar det i vid största strömmen och kommer detta flöde att mätta magneterna.

Så här ser simuleringen ut av AIR-blocket den tänkta magnetiska kretsen, membranet är mittemellan magneterna från vänster till höger.



Strecket visar spolens (spolen är här in i papperets plan) väg genom flödet från -Xmax till +Xmax. Flödesvariationen i kurvan till höger.

Sett från ovan så ligger spolen så här (dvs framifrån i den färdiga högtalaren):

[MattiasBGD]

Men det går ju faktiskt att med tämligen enkla medel skaffa sig den kunskapen.

Duger en sådan här från Kjell och Co för 800:-.

Uni-T UT611 LCR-mätare:
LCR-mätare är lämplig för både lab och service. Mäter induktans (600 µH - 200 H), kapacitans (300 pF - 10 mF) och resistans (60 Ω - 20 MΩ). Testfrekvens vid mätning 100 Hz - 10 kHz

Hittade en tråd om 612an
http://www.eevblog.com/forum/testgear/r ... lcr-meter/

http://www.eevblog.com/forum/testgear/uni-trend-2013-catalogue/?action=dlattach;attach=33208;image

Verkar ju vara vettig.

[solhaga]

612:an har logging via USB men något sämre display verkar det som.
Beställde en 611:a från Kjell, så vi får väl snart se vad den duger till.

[solhaga]

Uni-T UT611 LCR-mätare:
LCR-mätare är lämplig för både lab och service. Mäter induktans (600 µH - 200 H), kapacitans (300 pF - 10 mF) och resistans (60 Ω - 20 MΩ). Testfrekvens vid mätning 100 Hz - 10 kHz

Jag bara kopierade från Kjells websida utan att reflektera över vad det angavs vara (ingen annan har påpekat det heller ). Det verkade ju vara en mycket dålig LCR-mätare.

Naturligtvis är det inte så.
Värdena ovan är från onoggrannhets- och upplösningsmätningar av LCR-mätaren.
Exempelvis så är 0 till 60.00 ohmsområdet uppmätt att för ett motstånd på 10,00 ohm ha en onoggrannhet på +/- 0.5 % med en minsta upplösning av 0,01 ohm.

LCR-mätaren är lite svår att använda då den är tänkt för att testa komponenter för montering på mönsterkort; testproben är i form av en pincett med 10 mm nominellt gap.
Lite svårt att göra mätningar mot två avskalade 0,25 mm koppartrådar alltså.

Mätningar:


Har gjort två plana fullskalespolar (670 x 50 mm) enligt ovan, en med tre varv och en med fyra.
Det blev nästan precis en ohm per varv, 2,99 respektive 3,99 ohm.

Induktansen visade motsvarande skalning, 33 uH respektive 50 uH. Lite fladder vid mätningarna gör att jag inte kan ange fler decimaler.
Är dessa värden rimliga?

Nu till det intressanta:

Förde in spolen i magnetgapet på mina gamla bandelement och kunde inte se någon signifikativ skillnad på induktansvärdena, hur jag än vände och vred på spolen i magnetgapet.
Ej heller gjorde direktkontakt med magneterna någon skillnad.

Tänker så här:
Spolen omsluter ju ingen järnkärna eller någon annat material än foamboarden, som kan antas ha samma permeabilitet som luft, så varför skulle dess induktans påverkas?

Kan man dra några slutsatser av detta resultat, om det nu är riktigt resonerat, vad det gäller spolens eventuella olinjaritet när man kör ett antal watt igenom?

Det gör att magnetiseringkurvan kröker nära mättnad och det avspeglar sig i att induktansen man ser på den elektriska sidan varierar med strömmen. Talspolen i en högtalare har en talspoleinduktans och om mättnaden (från magneten) är låg så kommer talspoleinduktansen att bli hög, järnet blir ju aldrig mättat. Om järnet är nära mättat så kommer induktansen att variera med strömmen genom talspolen och man får en olinjäritet (det är DEN jag pratar om) och dist. Mättar man järnet ordentligt så får man en låg talspoleinduktans och den blir dessutom linjär. Och så får man ju en hög kraftfaktor.

För spolen ovan, kommer spolen påverka eller påverkas av någon annan permeabilitet än luft?

Jag blir gärna emotsagd

[solhaga]

I den nedre spolen med genomsynlig gaffatejp ligger tråden i en utskuren fåra i foamen. Foamen mister då sin styvhet och denna metod går alltså inte att använda.
I den övre spolen ligger tråden på foamen och är tejpad med 3Ms 74-film. Den verkar bonda bra mot underlaget efter några timmar. Här hamnar de fyra varvens tråd bredvid varandra och spolen är alltså idealt en mm bred.
Foamen styvhet är inte kompromitterad och det borde vara en fördel med en större angreppsyta för spolen.
Dock blir inte variationen av kraften från spolen på dess väg mellan magnetsystem "utsmetad" som den hade blivit om spolen hade varit vertikal som i en undre spolen.
Å andra sidan så innebär en horisontell spole 0,75/2 mm mer i Xmax, många bidrag små

Här syns membranet som den horisontella långa linjen mellan magnetsystemen. Pilarna skall visualisera membranets rörelse i magnetgapet.
Vyn är alltså uppifrån. Det som på bilden är uppåt är på slutresultatet framåt.