petersteindl skrev:Rikki, jag är inte säker på att jag förstår ditt inlägg. Jag ser saken så här. I en dynamisk högtalare finns det en spole/induktans som befinner sig i ett statiskt starkt DC-magnetfält. Om det nära denna spole finns ett elektriskt ledande material så uppstår en transformatoreffekt med en sekundär sida. Spolen i sig som är talspolen är primärsidan.
Sekundärsidan kommer att lasta primärsidan på ett eller annat sätt. Där får man skilja på förlustfri transformatoreffekt kontra med förluster. Förlusterna kan vara resistiva men även reaktiva eller snarast frekvensberoende resistiva. Impedansen ökar mot högre frekvens men inte fasvinkeln och ökningen i impedans är betydligt mindre än 6 dB/okt.
Finns mjukjärn på bägge sidor av spolen så är det ett magnetiskt ledande material såsom sig bör. Det är ju det som är dess önskvärda funktion i dynamiska högtalare.
I en dynamisk högtalare finns en så kallad top plate i mjukjärn på utsidan av talspolen och en så kallad center pole peace i mjukjärn på insidan av talspolen. I området mellan top plate och center pole piece är det så kallade magnetgapet som talspolen befinner sig i.
Det magnetiskt ledande materialet i närheten av talspolen ökar induktansen i spolen. Om det magnetiskt ledande materialet även till del är elektriskt ledande så fungerar det som sekundärsidan i en transformator som i viss mån kortsluter primärsidan.
Nu spelar man musik och det innebär växelspänning på högtalarklämmorna. Då uppstår växelström som går genom talspolen. I järnet runtomkring talspolen kommer det uppstå växelström som det gör på en sekundärsida. Man får virvelströmmar men även virvelströmsförluster som är frekvensberoende. Det uppstår en olinjär induktans. Magnetmaterialet är långt ifrån mättnad och en växelström genom talspolen kommer påverka det statiska DC-magnetfältet i järnet och modulera detta med växelströmmen. Det är en icke önskvärd effekt.
Sedan finns hysteresis med i ekvationen såsom en slags magnetisk friktion.
Man minskar induktansen och olinjäriteten med kortslutningsringar i eller runt magnetgapet som skall verka runt talspolen.
Kvar blir induktansen i talspolen såsom den skulle vara om spolen vore luftlindad. Det är tanken, men i praktiken uppnås inte det.
Då finns ett alternativ. Om man magnetiserar järnet kraftigt så att det går kraftigt in i mättnad och då skall den magnetiska returkretsen dimensioneras så att mättnaden sker närmast magnetgapet. Då kommer magnetkretsen d v s järnet uppföra sig mer som det vore luft. Induktansen minskar och virvelströmmar och förluster likaså. Hysteresiskurvan likaså.
Problemet är att komma till magnetisk mättnad. Förlusterna i form av strömagnetfält utanför gapet ökar markant då man går mot mättnad. Samtidigt får den magnetiska motorn mycket lägre utimpedans. Skulle denna impedans vara noll så kan inte magnetfältet moduleras.
Då finns det olika alternativ att attackera problemet. Säg att man skulle ha neodymmagneter som magnetiseras radiellt istället för axiellt, ja då kan man ha dessa magnetstavar runt talspolen och undgå alla magnetiska förluster samt minska/eliminera virvelströmmar och virvelströmsförluster i järnet.
Så är Bremens 10” bas tillverkad av Aurasound konstruerad. Den hade dessutom långt magnetgap och kort talspole.
Talspolen rör sig i magnetgapet på grund av att strömmen genom talspolen tillsammans med det statiska magnetfältet ger en kraft med riktning verkande på talspolen. Strömmen är växelström och riktningen blir fram och tillbaka i en kolvformsrörelse axiellt i magnetgapet. Men rörelsen måste regleras i dess sidled radiellt och det görs med upphängningen och centrerskiva. Domediskanter har upphängning och centrerskiva på samma ställe vilket är en nackdel.
Jag skulle tippa att beroende på vad man vill uppnå med magnetiseringen av den magnetiska returkretsen så kan det vara en fördel med superbrant magnetiseringskurva om man kör den i total mättnad. Tippar att hysteresis då möjligtvis kan gå mot noll, men jag vet inte riktigt.
Mvh
Peter
Intressant att vi resonerar något olika.
För min egen del tänker jag mer direkt på från spolen inducerade virvelströmmar i stålet. Magnetfältet i samband med dessa virvelströmmar motverkar det inducerade fältet och reducerar induktansen. Virvelströmmarna leder naturligtvis även till resistiva förluster. Stålet uppvisar olinjära hystereseffekter (minneseffekter), vilket leder till induktansrelaterad distorsion (strömmen som driver spolen blir distorderad) när magnetfältet varierar i styrka och växlar riktning i stålkornen. Dessa hystereseffekter kan ha tidskonstanter på minuter till mikrosekunder och är mycket svårhanterliga. Man får ett distorsionsgolv i återgivningen, typiskt runt ca 0,1 - 0,5 % i mellanregistret, som ligger kvar även vid låga ljudnivåer. Virvelströmmarna korresponderar med mycket kraftiga magnetfält i stålet, vilket förvärrar hysteresdistorsionen.
Kortslutningsringar runt magnetgapet kan reducera virvelströmmarna i stålet, men eliminerar dem inte. Att placera magnetmaterial nära spolen är en fördel eftersom man då slipper det känsliga stålet i detta område, men det leder även till lägre maximala flödestätheter och därmed lägre spänningskänslighet för högtalaren.
För att verkligen eliminera virvelströmmarna går det inte att utnyttja sintrad neodymium eftersom materialet har relativt låg resistivitet. Polymertypen av neodymiummagneter (bonded) fungerar i praktiken som isolatorer och är att föredra i en sådan tillämpning, men dessa producerar bara ungefär halva flödestätheten jämfört med sintrade dito.
Här är en länk till en intressant doktorsavhandling som tar steget full ut för en helt stålfri magnetkrets (t.o.m. returkretsen) uppbyggd av enbart just "bonded magnets" med olika magnetiseringsriktning och distorsionsreduktionen är imponerande (spänningskänsligheten är dock låg eftersom det är ferritmagneter som utnyttjas här):
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01279478/document.
För övrigt är mättnadsmagnetisering av stål inte en framkomlig väg om man är ute efter att närmast eliminera virvelströmmarna eftersom man i praktiken inte kommer tillräckligt nära full mättnad och att det därför fortsatt finns möjlighet för virvelströmmarna att uppstå (förvisso i reducerad form, men ändå tillräckligt starka för att vålla problem).
Det mest eleganta sättet att komma åt hela problematiken med induktanshysteresdistorsion är att gå över till strömdrift från förstärkaren (högimpediv drift), men detta leder förstås till en hel del nya svårigheter.