Звуковые катушки. Часть 2. Из чего сделана звуковая катушка, взаимосвязи и взаимозависимости.
- Просмотров: 14347
Давайте будем разбираться, как влияют материалы, из которых изготовлена катушка, на ее конкретные качества. Для начала мы определим «идеал», попробуем охарактеризовать наилучшее состояние, а затем посмотрим, что имеем в современной практике.
1. Итак, идеальный каркас катушки должен...
• … быть прочным, чтобы без труда переносить огромные нагрузки.
• … быть выполнен точно, чтобы помещаться в самых плотных зазорах.
• … быть максимально легким, чтобы обеспечивать максимальную эффективность.
• … обладать максимальной магнитной проницаемостью, чтобы не мешать работе полей.
• … обладать максимальной магнитной проницаемостью, чтобы влиять на форму полей.
• … быстро отводить неограниченное количество тепла, чтобы не дать намотке возможность резко нагреваться.
• … быстро и эффективно рассеивать максимум тепла, чтобы охлаждать намотку при длительной работе.
• … иметь достойную адгезию.
• … стоить дешево, по понятным причинам.
Как видим, в этой простоте все очень сложно, многие требования к каркасу противоречивы, многие вообще невозможно достичь, не «убив» все остальное. Вот почему существует множество различных материалов, из которых каркасы изготавливают сегодня.
Самый распространенный материал для производства каркасов –алюминий. Достаточно прочен и легок, технологии точного литья существуют и дешевы, обеспечивает эффективный теплоотвод, с магнитной проницаемостью все хуже.
Все еще хуже с адгезией, потому, для упрощения и повышения качества сборки, для улучшения многих других свойств, на алюминий наносят различные покрытия – от анодирования и NOMEX до углеродных волокон, что на порядок увеличивает конечную стоимость.
Медь так же применяется в производстве каркасов. Медный каркас очень эффективно отводит тепло и обладает лучшей (в сравнении с алюминием) адгезией, приемлемой ценой. Из за проблем с весом и низкой магнитной проницаемостью, медные каркасы практически не применяют.
Титан – одни из самых эффективных каркасов производятся из этого металла. Такие каркасы прочные и легкие, умеренно хорошо отводят тепло, обладают высокой магнитной проницаемостью. Как в случае с другими металлами, требуется дополнительная модификация каркаса. Вместе с чем, широкому распространению мешает высокая сложность обработки и крайне высокая итоговая цена.
Сталь – своеобразный антипод титана. Дешево, но почти все параметры средние или ниже среднего.
Текстолит – еще один дешевый материал, обладающий целым комплексом достоинств, и недостатков так же. Магнитная проницаемость пластиков очень высока, ввиду чего, эффективность динамиков с такими каркасами очень высока. Средний вес, средняя прочность, высокая адгезия. Однако, проблемы с теплоотводом существенно ограничивают возможности применения таких каркасов, потому, они с успехом применяются для маломощных изделий.
Каптон – сравнительно новый материал, его стоимость выше текстолита, а вес – ниже. Он приобрел все достоинства стеклотектолитовых каркасов, но не избавился от их недостатков.
Композитные каркасы – наиболее актуальное направление в промышленном производстве каркасов для катушек. Производители используют разные материалы в разных сочетаниях, чтобы добиваться высоких, компромиссных, характеристик. Различают простые композиты, например, алюминий+бакелитовая бумага, и сложные композиты, в состав которых входит множество элементов. С увеличением сложности каркасов, увеличивается и стоимость изготовления, и, к сожалению, реальные положительные качества каркасов растут не пропорционально цене.
Нано-материалы и нано-технологии – об этом невозможно не упомянуть. Мы стоим на пороге изобретений иного, гораздо более высокого уровня. Вероятно, в ближайшем будущем появится материал, который будет способен заменить все вышеперечисленные.
2. Идеальная намотка звуковой катушки отвечает следующим требованиям...
• Минимальный вес.
• Максимальная и стабильная токопроводность.
• Максимальная термостойкость.
• Максимальная способность рассеивать тепло.
• Стойкая изоляция.
В качестве основы для изготовления проводников широко распространены два материала – медь и алюминий. Споры по этому поводу не утихают до сих пор, так давайте раз и навсегда поставим точку в этом вопросе.
Раунд 1. Вес. Рассудим, опираясь на плотность - 8,93 г\кв.см у меди против 2,7 у алюминия. Разница в 3.3 раза в пользу алюминия.
Раунд 2. Электрическая проводимость. 58,1млн См\м у меди против 27,0млн у алюминия. Разница в 2,2 раза в пользу меди.
Раунд 3. Теплоотвод. 401 Вт\(м*К) у меди против 220 у алюминия. Разница в 1,8 раза в пользу меди.
В финале у нас нет победителя, результаты по сумме достоинств практически равные, но они не равны ввиду разного объема, который займут проводники при равном весе. Так катушки с большой высотой намотки выйдут эффективнее из алюминия, а с малой – из меди. Тут кроется основное «Но», определяющее выбор. Как известно, увеличение хода без потерь не происходит бесплатно, потребуется увеличивать и постоянный магнит, как обычно, несоразмерно. Ввиду этого фактора, будет различаться и характер использования конечных динамиков – качество или громкость.
Финальный раунд сыгран в ничью, но это только один бой, который не определяет исход войны. Исход войны определит изоляционный лак, которым покрыт проводник, и соединительный лак, который помогает намотке надежно держаться на каркасе.
Электро-изоляционные лаки образуют пленку на проводнике и отличаются стойкостью на пробой и термостойкостью – от этого зависит и вес проводника, и его характеристики. Керамика – самый надежный изолятор, но существенно увеличивает вес и цену намотки. Акриловые лаки проще, но теряют свойства даже при сравнительно небольшом нагреве. Так изоляционный лак выбирают в качестве некоего среднего варианта, чтобы обеспечить умеренный вес и достаточно надежную изоляцию, но требуемая термостойкость влияет на цену, так или иначе.
Клеящий лак отличается термостойкостью, он должен не просто надежно держать обмотку, но и не должен терять своих свойств с нагревом. У разных производителей он может быть разным, но разница в цене, как и в случае с изоляционным лаком, в основном, заключается в дороговизне обработки. Так, лаки воздушного отверждения требуют только нанесения и времени на сушку, а термоотверждаемые лаки требуют значительного и длительного нагрева. Чем выше термостойкость требуется, тем выше нагрев для отверждения лака, тем выше конечная стоимость изделия. Цвет лака, в зависимости от нагрева для отверждения или его отсутствия, изменяется от однородного светлого с применением воздушноотверждаемых лаков, и до темно-черных неоднородных тонов намотки, подвергнутой серьезному нагреву для отверждения высококачественного лака и имеющей максимальную термостойкость.
Таким образом, именно качество лака определяет реальную разницу между различными вариантами намотки. Ввиду использования разных по качеству и методу отверждения лаков, стоимость намотки может отличаться в несколько раз, как будут отличаться и качества звуковой катушки. К сожалению, как нигде в природе, вы и тут не увидите роста качества изделия, соразмерного росту цены.
Подведем итоги второй части. Как обычно, итоги простые и краткие. В зависимости от материалов, применяемых для изготовления звуковой катушки, можно судить о "характере" динамика. Еще один важный урок, который следует усвоить в очередной раз - тут нет чудес, «бесплатным сыр бывает только в мышеловке». Обо всем этом вы и так всегда догадывались, но теперь имеете лишь чуть больше знаний.
