Audio Panda: Geschlossene und offen Spulen und Chassis-Entwicklung

[JFA]

Das kannst du schon so machen, ist ja eine vektorielle Addition. Aber die Darstellung des Summenpfeils ist halt irreführend weil sie eine Richtung vortäuscht die nicht vorhanden ist.

[MT200]

Eben, das ist es. Die Vektoren haben in einem Koordinatensystem die Richtung der Phase am betrachteten Punkt, nicht die Ausbreitungsrichtung. Und es breitet sich keine Welle mit der Amplitude des Ergebnisvektors aus, sondern dieser ist der in genau diesem Punkt resultierende Schallpegel.

[Audio-Panda]

Eben, das ist es. Die Vektoren haben in einem Koordinatensystem die Richtung der Phase am betrachteten Punkt, nicht die Ausbreitungsrichtung. Und es breitet sich keine Welle mit der Amplitude des Ergebnisvektors aus, sondern dieser ist der in genau diesem Punkt resultierende Schallpegel.

Nun ja, endlich, fast schon ein Geständnis. 

[JFA]

Eben, das ist es. Die Vektoren haben in einem Koordinatensystem die Richtung der Phase am betrachteten Punkt, nicht die Ausbreitungsrichtung. Und es breitet sich keine Welle mit der Amplitude des Ergebnisvektors aus, sondern dieser ist der in genau diesem Punkt resultierende Schallpegel.

Ich wollte damit eigentlich sagen, dass mich das nicht sonderlich stört

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Nun ja, endlich, fast schon ein Geständnis. 

Hä?

[Audio-Panda]

Gestern habe ich den neuen 1M-Hochtontreiber mit der Archimedes-Spule getestet. Ich wollte den Schalldruckpegel (SPL) der hohen Frequenzen erhöhen, was ich bereits mit der 2M-Konstruktion und einer Schmetterlingsspule versucht hatte, aber ohne Erfolg. Mit der Archimedes-Spule hingegen zeigten erste Tests deutlich, dass der Klang sehr gut ist. Das passierte gestern, und ich freue mich, dass der Gesamtpegel aller Treiber im Lautsprecher auf den gewünschten Schalldruckpegel (SPL) ausgeglichen ist. Der Klang der Archimedes-Spule ist genauso gut wie der der Schmetterlingsspule, und der Druckpegel des Mitteltöners entspricht genau meinen Vorstellungen.

Nach diesem Test werde ich sofort mit der Fertigstellung der 1M-Treiber mit zweite der Archimedes-Spule beginnen. Die zweite Spule muss noch gewickelt werden, aber nach diesen erfolgreichen Tests geht die Arbeit doppelt so schnell voran.
       

[JFA]

Der Hochtöner ist also eine dünne Alufolie, auf welche die Flachspule geklebt ist? Und die Alufolie ist rundum am Rahmen festgeklebt? Das Gehäuse dahinter ist geschlossen?

[Audio-Panda]

Der Hochtöner ist also eine dünne Alufolie, auf welche die Flachspule geklebt ist? Und die Alufolie ist rundum am Rahmen festgeklebt? Das Gehäuse dahinter ist geschlossen?

Bitte verzeiht mir, ich kenne euch alle gut. Nicht umsonst sagt Michael: „Wir haben unterschiedliche Ansichten.“ Selbst wenn ihr es nicht als Gabe anseht, kann ich euch aus eigener Erfahrung sagen, dass euch niemand mehr schaden kann als ihr euch selbst.

Also habe ich heute eine halbe Plattform für die Hochtöner gebaut. Ich habe es herausgefunden und die Aluminiummembran zurückgezogen, um das Innere des Hochtöners freizulegen. Und ich habe angefangen, die zweite Archimedische Spule zu wickeln. Neben mir liegt eine neue CD von AUDIO-Stereoplay mit klassischer Musik.

Wie hast Sie deine Frage beantwortet, JFA? Ich wollte gerade erklären, was oben steht. Ich hoffe, du findest dort deine Antwort. Die Spule ist mit doppelseitigem Klebeband am Magneten befestigt. Die Spule wird auf dieses Klebeband gewickelt, wobei jede Windung mit einem Stab angedrückt wird, der ebenfalls im Bild zu sehen ist.

Es stellt sich heraus, dass ihr einen MT200 benutzt, Kollegen. Ich verstehe genau, wovon ihr sprecht und kann mir vorstellen, wie der MT200 bescheftigt ist. Mir ist auch aufgefallen, dass keiner von euch Schaltpläne lesen kann und ihr nicht sofort verstanden habt, was ich für alle geschenkt habe. Und damit lässt sich die Tesla-Batterie einfach durch einen Klasse-D-Verstärker ersetzen.
           
Das dritte Bild zeigt, wie der Magnet für den zweiten HT-Kopf aussieht. Es handelt sich um ein 1M-System mit einem Magneten, und dieser ist rund.

[JFA]

Beginnen wir mit dem Hohtöner. Dieser Lautsprecher verfügt über zwei flache Magnete mit einer aufgeklebten Spule und eine 0,1 mm dicke Aluminiummembran, die 3 mm von der Spule entfernt ist. Er hat keine beweglichen Teile, und die Membran reagiert ausschließlich auf Änderungen des elektromagnetischen Feldes, das von den Permanentmagneten und der Spule erzeugt wird, welche statisch arbeiten. 

Ach, das hattest du hier schon geschrieben. Hatte ich zwar gelesen aber irgendwie verdrängt. 

Wie sind denn die Magnete angeordnet? Nebeneinander, einer mit dem Südpol, einer mit dem Nordpol zur Spule/Membran?

[Audio-Panda]

Ich habe bereits über Konstruktionen mit unterschiedlicher Magnetanzahl geschrieben. Diese umfassen 1M, 2M, 3M und 4M. Bei Konstruktionen mit mehr als einem Magneten sind die Magnete nur so zueinander positioniert, dass sie sich anziehen – es handelt sich also um eine +/- Kombination. Ich überlege, +/+ Kombinationen auszuprobieren, bin aber etwas besorgt, da jeder nicht-intelligente Magnet eine enorme Eigenkraft besitzt. Ich und andere hatten schon viele Unfälle mit solchen Magneten. Durch Unachtsamkeit ziehen sie sich so stark an, dass sie der Kraft nicht standhalten und direkt in den Händen zerbrechen. Daher ist jede Arbeit mit solchen Magneten sogar gefährlich – man kann sich die Finger abtrennen. 

[JFA]

Ach, jetzt hab ich es. Ich war verwirrt, weil du einerseits von 2 Magneten geschrieben hast, aber es ist ja doch nur ein Magnet.

Die Spule (zeitlich veränderliches Magnetfeld) erzeugt in der Folie Wirbelströme, die wiederum im statischen Feld des Permanentmagneten zu einer Lorentzkraft (mit Hilfe der nach außen gerichteten Feldkomponente) und damit Bewegung der Folie führen. Die sorgt natürlich auch wieder für Wirbelströme in der Folie, die nach der Lenz'schen Regel der Bewegung entgegenwirken müssen, aber wenn der Gradient der senkrecht durch die Folie gehenden Feldkomponente klein genug gegenüber der Bewegung ist dann macht sich das nicht weiter bemerkbar.

Vorteil ist, dass man keine bewegten direkt stromführenden Teile braucht, sondern der Antriebsstrom transformatorisch übertragen wird. Beim Wirkungsgrad hätte ich noch Zweifel, aber die Membran ist ja wirklich leicht und man hat relativ wenig Einschränkungen bei den Spulenwindungen.

[Audio-Panda]

JFA, Sie könnten mit Ihrer Annahme zur Funktionsweise des Systems Recht haben. Vor Ihrer Erklärung gingen wir davon aus, dass das Aluminium selbst paramagnetisch ist und auf Änderungen im Magnetfeld des Permanentmagneten reagiert, die durch den Betrieb der Spule mit dem Verstärkersignal verursacht werden. Die Theorie der durch den Spulenbetrieb induzierten Foucaultschen Ströme könnte durchaus zutreffen.
Sehen Sie sich das Bild an: Es handelt sich um ein 2M-System mit einer Schmetterlingsspule. Auf der Membranoberfläche, wo die Magnete hinter der Membran angebracht sind, ist der Glanz des Aluminiums verblasst, und die Umrisse der beiden rechteckigen Magnete sind deutlich sichtbar. Ich bin sicher, dass selbst bei einer 1M-Konstruktion nach einiger Zeit der Abdruck eines runden Magneten auf der Membran sichtbar sein wird.
   
Ja, ich bin gerade dabei, die zweite Archimedische Spule fertigzustellen. Sie wird mit doppelseitigem Klebeband befestigt, und jede Windung muss fest gegen die Oberfläche des Klebebands gedrückt werden. Dazu verwende ich einen kegelförmigen Stab, wie man auf dem Bild an dem danebenliegenden quadratischen Stab erkennen kann.
   

[JFA]

An den Diamagnetismus hatte ich auch gedacht, aber der ist wirklich schwach ausgeprägt, daher habe ich den verworfen.

[Audio-Panda]

Im Grunde ist es uns egal, was funktioniert. Fakt ist: Es funktioniert ohne Bremsen, mit eigenem Strom, und die Membran ist bis auf wenige Ausnahmen nahezu statisch. Und der resultierende Klang ist sehr, sehr natürlich. Die Leute sagen mir, sie hätten noch nie zuvor einen solchen Klang von einem Gerät gehört.

[MT200]

Die Sache ist genau, dass eben auch ganz ohne externes Magnetfeld eine Alumembran (also jede leitfähige Membran natürlich) schwingt. Eben durch die Lorenzkraft, so funktioniert ja ein Asynchronmotor. Nun der unschöne Part: Nach der lentzschen Regel (oder anschaulich weil sich der induzierte Strom mit dem ursächlichen auch umkehrt) erfolgt die Schwingung unipolar mit doppelter Frequenz.
Das erklärt den weichen "Röhrensound", wie im Ge-Thread erwähnt erzeugt man sich geradzahlige Oberwellen, die als angenehm empfunden werden.

[Audio-Panda]

Mir wurde diese Frage bereits gestellt, und ich habe sie explizit überprüft.
Selbst ohne Permanentmagnet schwingt eine Aluminiummembran mit einer einzelnen Spule nicht, sofern die für den Hochfrequenzemitter benötigte Leistung anliegt. Dieses Gerät funktioniert nur wie beschrieben und gezeigt. Was bei höheren Strömen passiert, interessiert mich wenig; meine Aufgabe ist es, den Hochfrequenzemitter mit der vom Verstärker vorgegebenen Leistung zu betreiben. Er funktioniert wie ein normaler Lautsprecher, wenn man die Spule an einer ausreichend großen, flachen Membran aus Papier oder Balsaholz befestigt und diese flexibel am Lautsprechergehäuse montiert.
MT200, Sie haben wohl Lautsprecher und Elektromotor verwechselt, angefangen bei der benötigten Leistung.
Dass diese Schwingungen unipolar sind, stört das Ohr nicht. Alle Hochfrequenzlautsprecher sollten einen solchen Klang erzeugen können. Und wir sprechen hier nicht von angenehmen Klängen, obwohl es diese auch gibt, sondern von einem präzisen Klang, und genau das ist besonders wertvoll.

[Audio-Panda]

Ich stimme der Aussage, dass der Lorentz-Effekt funktioniert, teilweise zu und teilweise nicht.
Das Problem ist, dass der Lorentz-Effekt Wirbelströme voraussetzt, die in einem so dicken Material ( 0,1 mm) nicht auftreten. Die Natur der Wirbelströme selbst ist noch nicht vollständig erforscht, dennoch sind sie typischerweise die Hauptursache physikalischer Phänomene. Wirbelströme entstehen nur, wenn die Dicke der Aluminiummembran erhöht wird. Danach der Ton nicht verschfundet, aber die Membran beginnt sich zu erwärmen. Hier kommt der Wirbelstrom ins Spiel.

Ich habe Membranen aus anderen Materialien in Hochfrequenzemittern getestet: Titan und Edelstahl beide mit dicke 0,1 mm. Die Titanmembran erzeugte etwas von Töne, die Edelstahlmembran hingegen blieb stumm. Es scheint, als ob der Lorentz-Effekt materialunabhängig sein sollte und zumindest Töne erzeugen müsste, was aber nicht der Fall ist.

Mir wurde klar, dass im Hochfrequenzemittersystem etwas wirkt, zwar schwach, aber ausreichend für hochfrequenten Ton. Eine vollständige Erklärung erfordert Laboruntersuchungen, und die alleinige Schuldzuweisung an den Lorentz-Effekt ist nicht stichhaltig.