СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ГРОМКОГОВОРИТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК H04R1/00 

Изобретение относится к электродинамическим громкоговорителям (динамикам), а именно к средствам снижения нагрева звуковой катушки динамика.

Из уровня техники известны следующие технические решения.

Известна система охлаждения динамика, состоящего из пластины с полюсным наконечником, кольцеобразным магнитом, кольцеобразной верхней пластины, рамы, звуковой катушки, демпфера, конической бумаги, пылезащитной крышки, прокладки, клеммы и гибкой проволоки. Воздух в части, образованной пластиной, звуковой катушкой и пылезащитным колпачком проходит через спиральную канавку посредством движения вверх и вниз звуковой катушки, а также проходит через сквозное отверстие и заменяется воздухом извне (Япония № S 6482898, 28.03.1989).

Недостаток решения, известного из указанного выше патента, заключается в том, что не увеличена поверхность теплообмена. Каналы обеспечат движение воздуха между керном и катушкой. Но не по всей плоскости катушки, а лишь по ее части. Поверхность теплообмена не увеличена, а лишь улучшилась циркуляция воздуха между частью поверхности теплообмена катушки и керном. Это может дать незначительный эффект в отведении тепла, радикальных изменений ждать не стоит.

Наиболее близким аналогом патентуемого решения является система охлаждения динамика, магнитная система которого содержит керн, магнитную цепь, каркас силовой катушки, обмотку силовой катушки, кольцевой зазор, канавки. Звуковая катушка расположена в кольцевом зазоре магнитной системы и может перемещаться под действием протекающего по ней переменного тока. Теплообменные поверхности, контактирующие с воздушной средой в зазоре, содержат канавки. Течение воздушной среды в зазоре преобразователей акустических систем образуется за счет изменения объема внутренней полости магнитной цепи колеблющейся силовой катушкой (патент РФ №2131163, 27.05.1999).

Недостаток наиболее близкого аналога заключается в том, что площадь теплообмена звуковой катушки не увеличена в сравнении с стандартной конструкцией, изменение эффективности циркуляции неоднозначно. Увеличение теплоотвода неоднозначно.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в том, что при работе динамика в режимах номинальной и максимальной мощности возникает, нагрев звуковой катушки. Нагрев звуковой катушки выше предельно возможной рабочей температуры называется перегревом. Перегрев звуковой катушки с ее последующим выходом из строя одна из самых распространенных поломок для динамиков. Есть два основных типа разрушения ЗК потеря прочности клея намотки звуковой катушки (в следствие перегрева) с последующим сползанием витков, и пробой изоляции проводника (в следствие перегрева), с последующим межвитковым замыканием. К негативным последствиям нагрева, стоит учесть и термокомпрессию - уменьшение эффективности динамика в следствии нагрева проводника звуковой катушки (при нагреве проводник увеличивает свое сопротивление, что уменьшает эффективность динамика). В некоторых случаях термокомпрессия может снижать звуковое давление на более 3-х децибел, что равносильно уменьшению мощности более чем в два раза. Все это происходит вследствие сильного нагрева звуковой катушки. А значит, уменьшив нагрев звуковой катушки, можно повысить эффективность работы на высокой мощности и повысить предел "тепловой прочности" динамика. Уменьшить нагрев катушки можно улучшив теплоотвод от нее.

Поставленная задача решается в первую очередь, повышением площади теплопередачи и во вторую очередь, увеличением скорости воздуха, движущегося вокруг катушки (улучшением циркуляции воздуха вокруг катушки).

Технический результат заявленного технического решения заключается в повышении предельной долговременной мощности, поступающей в динамик, за счет улучшения теплоотвода от катушки во время работы динамика, а также увеличении эффективности преобразования электрического сигнала в звук, при работе на мощностях близких к номинальной и выше номинальной.

Указанный технический результат обеспечивается за счет конструкции мотора электродинамического громкоговорителя. Мотор электродинамического громкоговорителя включает магнитную систему и звуковую катушку.

Магнитная система состоит из постоянного магнита или магнитов, которые создают постоянное магнитное поле, и концентратора или концентраторов (магнитопроводов), которые концентрируют магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом или магнитами в магнитном зазоре или зазорах. Магнитная система может иметь различные конструкции, классическая конструкция с внешним расположением магнита или магнитов и зазором между керном (внутренним магнитопроводом) и верхним магнитопроводом, конструкция с внутренним расположением магнита и зазором между керном и внешним магнитопроводом, конструкция с магнитным зазором, образованным между керном и магнитом или магнитами, конструкция с двумя или более магнитными зазорами, образованными между керном или кернами и магнитопроводами.

Звуковая катушка имеет намотку или намотки, расположенную в магнитном зазоре или зазорах и каркас, соединяющий намотку с диффузором (диффузор не является частью мотора электродинамического громкоговорителя), помимо намотки и каркаса, звуковая катушка имеет выступающие элементы охлаждения, на внутренней и внешней поверхности, увеличивающие площадь теплоотвода. Элементы могут иметь форму пластин, расположенных под углом пластин, перфорированных пластин, изогнутых пластин, профильных пластин иголок или арок. Элементы могут иметь не большие размеры, и катушка с такими элементами может свободно перемещаться в магнитном зазоре вдоль оси керна. Элементы могут иметь размеры, не позволяющие звуковой катушке с такими элементами поместится в магнитном зазоре и для элементов необходимо выполнить прорези в магнитном концентраторе, концентраторах и/или магнитах. Элементы охлаждения, расположенные на каркасе звуковой катушки, могут быть частью каркаса, и не быть частью каркаса звуковой катушки, при этом каркас моет быть монолитным или составным. Элементы охлаждения, распложенные на намотке звуковой катушки, могут быть выполнены монолитной деталью или отдельными деталями. Так же элементы охлаждения расположенные на поверхности намотки могут быть соединены с каркасом или с элементами охлаждения расположенными с другой стороны намотки, что позволит охватить витки намотки и дополнительно фиксировать намотку на каркасе. Каркас может быть расположен на внутренней поверхности намотки, на внешней поверхности намотки или между слоями намотки звуковой катушки.

При этом магнитная система и прорези могут быть выполнены таким образом, чтобы при работе электродинамического громкоговорителя воздух циркулировал в прорезях и магнитном зазоре и охлаждал звуковую катушку. Так же можно дополнительно установить воздушный насос для охлаждения звуковой катушки с элементами охлаждения и/или магнитной системы.

Для катушки есть следующие типы теплообмена с окружающей средой:

- теплообмен излучением;

- теплопередача;

- конвективный теплообмен.

Для любого из видов теплообмена, площадь теплообмена является одним из факторов, влияющих на эффективность теплообмена. Чем выше площадь, тем больше теплообмен. Конвективный теплообмен вносит наибольший вклад в отвод тепла от звуковой катушки. Для повышения его эффективности, так же необходимо повысить площадь теплообмена и/или скорость движущегося воздуха. Для повышения поверхности теплообмена нужно увеличить площадь поверхности звуковой катушки, так как намотка звуковой катушки является главным источником тепла. Можно сделать это выполнив катушку по типу радиатора (с выступающими элементами) или установкой дополнительного радиатора или радиаторов на звуковую катушку. Катушка-радиатор может иметь разную форму, но главное, чтобы тепло отводилось непосредственно от обмотки звуковой катушки. Элементы охлаждения должны быть частью намотки, частью каркаса или быть установлены непосредственно на каркас или намотку. Такое выполнение звуковой катушки увеличивает поверхность теплообмена и способствует более эффективному отводу тепла от обмотки звуковой катушки, в воздух, в части магнитной системы и в раму.

За счет увеличения теплоотвода от катушки обеспечивается уменьшение ее нагрева в рамках работы динамика в номинальном и максимальном режиме, а также повышение предела рабочей мощности и уменьшение термокомпрессии. Изделие, изготовленное согласно заявленному техническому решению, работает надежнее и эффективнее, при работе в номинальном и максимальном режиме работы.

Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.

Фиг. 1.а - общая схема динамика в разрезе.

Фиг. 1.б - общая схема магнитной системы динамика классического типа вид сбоку в разрезе.

Фиг. 1.в - общая схема магнитной системы динамика классического типа вид сверху.

Фиг. 1.г - общая схема магнитной системы динамика с внутренним расположением магнита вид сбоку в разрезе.

Фиг. 1.д - общая схема магнитной системы динамика с внутренним расположением магнита вид сверху.

Фиг. 1.е - общая схема магнитной системы динамика с магнитным зазором между магнитами и концентратором вид сбоку в разрезе.

Фиг. 1.ж - общая схема магнитной системы динамика с магнитным зазором между магнитами и концентратором вид сверху.

Фиг. 1.з - общая схема магнитной системы динамика с двумя магнитными зазорами вид сбоку в разрезе.

Фиг. 1.и - общая схема магнитной системы динамика с двумя магнитными зазорами вид сверху.

Фиг. 2.а - общая схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа и звуковой катушки. Диметрия.

Фиг. 2.б - общая схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа и звуковой катушки. Разрез в диметрии.

Фиг. 3.а - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа и звуковой катушки с внутренними элементами охлаждения. Диметрия.

Фиг.3.б - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа и звуковой катушки с внутренними элементами охлаждения. Разрез в диметрии.

Фиг. 4.а - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа и звуковой катушки с внешними элементами охлаждения. Диметрия.

Фиг. 4.б - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа и звуковой катушки с внешними элементами охлаждения. Разрез в диметрии.

Фиг. 5.а - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними и внешними элементами охлаждения. Диметрия.

Фиг. 5.б - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними и внешними элементами охлаждения. Разрез в диметрии.

Фиг. 6.а - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внешними элементами охлаждения малого размера. Разрез в диметрии.

Фиг. 6.б - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внешними элементами охлаждения малого размера. Вид сверху.

Фиг. 6.в - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внешними элементами охлаждения малого размера. Вид А с фиг 6.б (Масштаб 5:1).

Фиг. 7.а - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними элементами охлаждения малого размера. Разрез в диметрии.

Фиг. 7.б - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними элементами охлаждения малого размера. Вид сверху.

Фиг. 7.в - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними элементами охлаждения малого размера. Вид В с фиг 7.б (Масштаб 5:1).

Фиг. 8.а - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними и внешними элементами охлаждения малого размера. Разрез в диметрии.

Фиг. 8.б - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними и внешними элементами охлаждения малого размера. Вид сверху.

Фиг. 8.в - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними и внешними элементами охлаждения малого размера. Вид С с фиг 8.б (Масштаб 5:1).

Фиг. 9.а - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними и внешними, арочными элементами охлаждения малого размера. Разрез в диметрии.

Фиг. 9.б - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними и внешними, арочными элементами охлаждения малого размера. Вид сверху.

Фиг.9.в - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внутренними и внешними, арочными элементами охлаждения малого размера. Вид С с фиг 9.б (Масштаб 5:1).

Фиг. 10.а - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внешними, наклонными элементами охлаждения малого размера. Разрез в диметрии.

Фиг. 10.б - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внешними, наклонными элементами охлаждения малого размера. Вид сверху.

Фиг. 10.в - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с внешними, наклонными элементами охлаждения малого размера. Вид С с фиг 10.б (Масштаб 5:1).

Фиг. 11.а - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с сдвоенными внешними и внутренними элементами охлаждения. Вид сверху.

Фиг. 11.б - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с сдвоенными внешними и внутренними элементами охлаждения. Вид А с фиг 11.а (Масштаб 5:1).

Фиг. 11.в - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с строенными внешними и внутренними элементами охлаждения. Вид сверху.

Фиг. 11.г - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с строенными внешними и внутренними элементами охлаждения. Вид А с фиг 11.в (Масштаб 5:1).

Фиг. 11.д - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с строенными внутренними элементами и внешними элементами охлаждения с пятью пластинами в блоке. Вид сверху.

Фиг. 11.е - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с строенными внутренними элементами и внешними элементами охлаждения с пятью пластинами в блоке. Вид А с фиг 11.д (Масштаб 5:1).

Фиг. 11.ж - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с строенными внутренними элементами и внешними элементами охлаждения с пятью пластинами в блоке, а также малыми элементами охлаждения. Вид сверху.

Фиг. 11.з - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с строенными внутренними элементами и внешними элементами охлаждения с пятью пластинами в блоке, а также малыми элементами охлаждения. Вид А с фиг 11.ж (Масштаб 5:1).

Фиг. 11.и - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с арочными внутренними и внешними элементами охлаждения. Вид сверху.

Фиг. 11.к - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с арочными внутренними и внешними элементами охлаждения. Вид А с фиг 11.и (Масштаб 5:1).

Фиг. 11.л - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с счетверенными внешними и внутренними элементами охлаждения. Вид сверху.

Фиг. 11.м - схема мотора электродинамического громкоговорителя, состоящего из магнитной системы классического типа с расположенной в ней звуковой катушкой с счетверенными внешними и внутренними элементами охлаждения. Вид А с фиг 11.л (Масштаб 5:1).

Фиг. 12.а - Схема звуковой катушки с игольчатыми элементами охлаждения. Изометрия.

Фиг. 12.б - Схема звуковой катушки с игольчатыми элементами охлаждения. Изометрия.

Фиг. 12.в - Схема звуковой катушки с игольчатыми элементами охлаждения. Изометрия.

Фиг. 12.г - Схема звуковой катушки с пластинчатыми элементами охлаждения. Изометрия.

Фиг. 12.д - Схема звуковой катушки с пластинчатыми элементами охлаждения. Изометрия.

Фиг. 12.е - Схема звуковой катушки с пластинчатыми элементами охлаждения. Изометрия.

Фиг. 12.ж - Схема звуковой катушки с пластинчатыми элементами охлаждения. Изометрия.

Фиг. 12.з - Схема звуковой катушки с пластинчатыми элементами охлаждения. Изометрия.

Фиг. 13.а - Схема монолитного каркаса-радиатора. Изометрия.

Фиг. 13.б - Схема составного каркаса-радиатора. Изометрия.

Фиг. 13.в - Схема составного каркаса-радиатора. Изометрия.

Фиг. 13.г - Схема звуковой катушки с каркасом-радиатором, скрепленным друг с другом элементами охлаждения. Изометрия.

Фиг. 13.д - Схема звуковой катушки с каркасом, расположенным между витками намотки звуковой катушки. Изометрия.

Фиг.13.е - Схема звуковой катушки с каркасом, расположенным на внешней части намотки звуковой катушки. Изометрия.

На фиг. 1а, приведена общая схема электродинамического громкоговорителя (динамика) с магнитной системой классического типа. Динамик состоит из рамы (16), центрирующей шайбы (17), клемм (18), гибких подводящих проводов (19), диффузора (20), пылезащитного колпака (21), подвеса (22), звуковой катушки, включающей намотку (5) и каркас (6), и магнитной системы. Магнитная система состоит из постоянного магнита или магнитов (3), нижнего магнитного концентратора включающего, нижний магнитопровод (1) и керн (2), и верхнего магнитного концентратора (верхнего магнитопровода) (4). Намотка звуковой катушки располагается в магнитном зазоре (9), с постоянным магнитным полем и скрепляется через каркас с диффузором. Магнитная система и катушка образуют мотор динамика, он приводит в движение диффузор, а диффузор создает звуковую волну.

На фиг. 1б, фиг. 1в приведена схема магнитной системы классического типа (с внешним расположением постоянного магнита или магнитов). Магнитная система классического типа состоит из постоянного магнита или магнитов (3), нижнего магнитного концентратора включающего, нижний магнитопровод (1) и керн (2) (нижний концентратор может быть выполнен монолитной деталью), и верхнего магнитного концентратора (4) (верхнего магнитопровода). Магнитопроводы (1, 4) и керн (2) служат для концентрации магнитного поля постоянного магнита (3) в магнитном зазоре (9). Магнитный зазор (9) расположен между керном (2) и верхним магнитопроводом (4).

На фиг. 1г, фиг 1.д. приведена схема магнитной системы, с внутренним расположением магнита. В данной системе магнит расположен в пределах внутреннего диаметра звуковой катушки. Магнитная система с внутренним расположением магнита состоит из магнита (3), внутреннего магнитного концентратора (2) (керна) и внешнего магнитного концентратора (13) (внешнего магнитопровода). Магнитный зазор расположен между керном (12) и внешним магнитопроводом (13).

На фиг. 1е, фиг 1.ж. Приведена схема магнитной системы с магнитами, формирующими один из полюсов магнитного зазора. Магнитная система состоит из магнита или магнитов (3), и магнитного концентратора, включающего керн (2), нижний магнитопровод (1) и внешние магнитопроводы (13). Магнитный зазор расположен между магнитами (3) и керном (2). Внешние магнитопроводы (13) могут быть выполнены одной деталью. Керн (2) и нижний магнитопровод (1) могут быть выполнены одной деталью. Керн (2), нижний магнитопровод (1) и внешний магнитопровод (13) могут быть выполнены одной деталью.

На фиг. 1з, фиг 1.и. Приведена схема магнитной системы с двумя магнитными зазорами. Магнитная система состоит из нижнего магнитного концентратора (1) (нижнего магнитопровода), верхнего магнитного концентратора (4) (верхнего магнитопровода), постоянного магнита или магнитов (3), керна (2) и фланца из материала с низкой магнитной проницаемостью (15), соединяющего керн с нижним магнитопроводом. Данная конструкция имеет 2 магнитных зазора, между керном (2) и нижним магнитопроводом (1), и между керном (2) и верхним магнитопроводом (4). Звуковая катушка должна быть так же разделена на две обмотки по высоте и находится в обоих магнитных зазорах.

На фиг. 2.а и 2.б приведена схема стандартного выполнения мотора динамика (магнитная система классического типа + звуковая катушка), которую модифицировали в заявленном изобретении. Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5) и каркаса (6). Намотка звуковой катушки (5) размещена в магнитном зазоре (9) и может свободно передвигаться вдоль оси керна (2).

На фиг. 3.а и 3.б приведена схема мотора электродинамического громкоговорителя, включающего магнитную систему классического типа и катушку с внутренними, выступающими элементами охлаждения (7) в виде пластин. Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5) и составного каркаса (6) совмещенного с внутренними элементами охлаждения (7). Керн (2) имеет прорези (10) для свободного перемещения звуковой катушки с внутренними элементами охлаждения (7) вдоль оси керна (2).

На фиг. 4.а и 4.б приведена схема мотора электродинамического громкоговорителя, включающего магнитную систему классического типа и катушку с внешними, выступающими элементами охлаждения (8) в виде пластин. Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6) и внешних элементов охлаждения (8). Верхний магнитопровод (4) имеет прорези (11) для свободного перемещения звуковой катушки с внешними элементами охлаждения (8) вдоль оси керна (2).

На фиг. 5.а и 5.б приведена схема мотора электродинамического громкоговорителя, включающего магнитную систему классического типа и катушку с внутренними (7) и внешними (8), выступающими элементами охлаждения в виде пластин. Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6) внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8). Керн (2) имеет прорези (10), верхний магнитопровод (4) имеет прорези (11) для свободного перемещения звуковой катушки с внутренними (7) и внешними (8) элементами охлаждения вдоль оси керна (2).

На фиг. 6.а, 6.б и 6.в. приведена схема мотора электродинамического громкоговорителя, включающего магнитную систему классического типа и катушку с внешними выступающими элементами охлаждения в виде пластин малого размера (8) расположенными в магнитном зазоре (9). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6) и внешних элементов охлаждения (8). Внешние элементы охлаждения (8) имеют размеры позволяющие звуковой катушке свободно передвигаться в магнитном зазоре (9) вдоль оси керна (2).

На фиг. 7.а, 7.б и 7.в. приведена схема мотора электродинамического громкоговорителя, включающего магнитную систему классического типа и катушку с внутренними выступающими элементами охлаждения в виде пластин малого размера (7) расположенными в магнитном зазоре (9). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6) и внутренних элементов охлаждения (7). Внутренние элементы охлаждения (7) имеют размеры позволяющие звуковой катушке свободно передвигаться в магнитном зазоре (9) вдоль оси керна (2).

На фиг. 8.а, 8.б и 8.в приведена схема мотора электродинамического громкоговорителя, включающего магнитную систему классического типа и катушку с внутренними (7) и внешними (8) выступающими элементами охлаждения в виде пластин малого размера расположенными в магнитном зазоре (9). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6) и внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8). Внутренние элементы охлаждения (7) и внешние элементы охлаждения (8) имеют размеры позволяющие звуковой катушке свободно передвигаться в магнитном зазоре (9) вдоль оси керна (2).

На фиг. 9.а, 9.б и 9.в приведена схема мотора электродинамического громкоговорителя, включающего магнитную систему классического типа и катушку с внутренними (7) и внешними (8) выступающими элементами охлаждения в виде арок малого размера расположенными в магнитном зазоре (9). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6) и внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8). Внутренние элементы охлаждения (7) и внешние элементы охлаждения (8) имеют размеры позволяющие звуковой катушке свободно передвигаться в магнитном зазоре (9) вдоль оси керна (2).

На фиг. 10.а, 10.б и 10.в приведена схема мотора электродинамического громкоговорителя, включающего магнитную систему классического типа и катушку с внешними выступающими элементами охлаждения в виде наклонных пластин малого размера (8) расположенными в магнитном зазоре (9). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6) и внешних элементов охлаждения (8). Внешние элементы охлаждения (8) имеют размеры позволяющие звуковой катушке свободно передвигаться в магнитном зазоре (9) вдоль оси керна.

На фиг. 11.а и 11.б приведена схема расположения элементов охлаждения (7), (8) на звуковой катушке, с двумя параллельными пластинами с каждой стороны от намотки звуковой катушки, расположенными в прорезях керна (10) и прорезях верхнего магнитопровода (11). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6), внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 11.в и 11.г приведена схема расположения элементов охлаждения (7), (8) на катушке, с тремя параллельными пластинами с каждой стороны от звуковой катушки, расположенными в прорезях керна (10) и прорезях верхнего магнитопровода (11). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6), внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг.11.д и 11.е приведена схема расположения элементов охлаждения на катушке, с тремя расположенными под углом пластинами (7) внутри звуковой катушки, расположенными в прорезях керна (10) и с пятью расположенными под углом пластинами (8) снаружи звуковой катушки, расположенными в прорезях верхнего магнитопровода (11). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6), внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 11.ж и 11.з приведена схема расположения элементов охлаждения на катушке, с тремя расположенными под углом пластинами (7) внутри звуковой катушки, расположенными в прорезях керна (10) и с пятью расположенными под углом пластинами (8) снаружи звуковой катушки, расположенными в прорезях верхнего магнитопровода (11), а как же элементы маленького размера (7) (8), расположенные внутри и снаружи звуковой катушки в магнитном зазоре (9). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6), внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 11.и и 11.к приведена схема расположения элементов охлаждения на катушке, с внутренними (7) и внешними (8) арочными элементами охлаждения, расположенными в прорезях керна (10) и прорезях верхнего магнитопровода (11). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6), внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 11.л и 11.м приведена схема расположения элементов охлаждения на катушке, с внутренними (7) и внешними (8) элементами охлаждения, выполненными из гнутого листового металла. Счетверенные элементы охлаждения (7) на внутренней части катушки в прорезях керна (10) и счетверенные элементы охлаждения (8) на внешней части катушки в прорезях верхнего магнитопровода (11). Магнитная система состоит из нижнего магнитопровода (1), керна (2), верхнего магнитопровода (4), постоянных магнитов (3). Звуковая катушка состоит из намотки (5), каркаса (6), внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 12.а приведена схема звуковой катушки с элементами охлаждения выполненными в виде круглых иголок, расположенных в один ряд в одном элементе. Звуковая катушка состоит из каркаса (6), обмотки (5) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 12.б приведена схема звуковой катушки с элементами охлаждения выполненными в виде круглых иголок, расположенных в два ряда в одном элементе. Звуковая катушка состоит из каркаса (6), обмотки (5) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 12.в приведена схема звуковой катушки с элементами охлаждения выполненными в виде круглых иголок, расположенных в шахматном порядке в 3 ряда в одном элементе. Звуковая катушка состоит из каркаса (6), обмотки (5) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 12.г приведена схема звуковой катушки с элементами охлаждения выполненными в виде плоских пластинок, расположенных в два ряда в одном элементе. Звуковая катушка состоит из каркаса (6), обмотки (5) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 12.д приведена схема звуковой катушки с элементами охлаждения выполненными в виде изогнутых пластин. Звуковая катушка состоит из каркаса (6), обмотки (5) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 12.е приведена схема звуковой катушки с элементами охлаждения выполненными в виде наклонных пластин, расположенных в ряд. Звуковая катушка состоит из каркаса (6), обмотки (5) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 12.ж приведена схема звуковой катушки с элементами охлаждения выполненными в виде перфорированных пластин. Звуковая катушка состоит из каркаса (6), обмотки (5) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 12.з приведена схема звуковой катушки с элементами охлаждения выполненными в виде пластин с криволинейной образующей. Звуковая катушка состоит из каркаса (6), обмотки (5) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 13.а приведена схема монолитного каркаса звуковой катушки. Каркас-радиатор совмещает в себе каркас (6) и выступающие внутренние элементы (7).

На фиг. 13.б приведена схема составного каркаса звуковой катушки в сложенном состоянии (в звуковой катушке каркас находится в сложенном состоянии). Каркас-радиатор совмещает в себе каркас (6) и выступающие внутренние элементы (7).

На фиг. 13.в приведена схема составного каркаса звуковой катушки в разложенном состоянии (для наглядности). Каркас-радиатор совмещает в себе каркас (6) и выступающие внутренние элементы (7).

На фиг. 13.г приведена схема звуковой катушки внешние элементы (8) и каркас (6) которой замыкаются в контур вокруг намотки (5) для предотвращения сползания витков намотки звуковой катушки. Катушка состоит из каркаса (6), намотки (5), внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 13.д приведена схема звуковой катушки каркас (6) которой расположен между слоями намотки (5) звуковой катушки. Катушка состоит из каркаса (6), намотки (5), внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8).

На фиг. 13.е приведена схема звуковой катушки каркас (6) которой расположен на внешней поверхности намотки (5) звуковой катушки. Катушка состоит из каркаса (6), обмотки (5), внутренних элементов охлаждения (7) и внешних элементов охлаждения (8).

Согласно патентуемому решению, катушка выполнена в виде радиатора с выступающими элементами охлаждения, увеличивающими площадь теплоотвода, которые могут быть выполнены на внешней поверхности обмотки звуковой катушки, на внутренней поверхности обмотки или с обеих сторон.

В случае, если элементы теплоотвода имеют небольшой размер, они могут находиться в магнитном зазоре, между звуковой катушкой и поверхностями образующими магнитный зазор.

Если элементы теплоотвода имеют значительные размеры, и не помещаются в магнитный зазор, необходимо сделать прорези или отверстия в магнитных концентраторах (керн, верхний магнитопровод, внутренний магнитопровод, внешний магнитопровод) или магнитах, для свободного перемещения в них элементов теплоотвода (ребер, пластин, арок или иголок).

Все элементы образуют собой радиатор, увеличивающий поверхность теплоотвода. Радиатор может быть выполнен как цельным, так и составным. Радиатор может быть совмещен с каркасом звуковой катушки. Каркас катушки и радиатор могут быть произведены методом вытяжки, литья, а также каркас и радиатор могут быть гнутыми или штампованными из листового металла. Ребра или иголки радиатора могут быть разной формы. Например, плоские пластины, наклонные пластины, профилированные пластины, изогнутые пластины, перфорированные пластины, элементы арочного типа, круглые иголки, эллиптичные иголки. Пластины могут быть расположены как радиально, так и параллельно радиусу и под углом к радиусу, могут быть объединены по несколько в один элемент. Пластины и иголки могут быть расположены рядами или в шахматном порядке.

Составной металлический радиатор, при изолировании частей друг от друга будет меньше тормозить намотку в магнитном зазоре, чем это делает цельный металлический каркас или радиатор, изготовленный из одной части, так как в каркасе или радиаторе образуются вихревые токи, тормозящие каркас или радиатор при движении в магнитном поле. Разделяя каркас или радиатор на отдельные, изолированные части мы уменьшаем вихревые токи и уменьшаем сопротивление движению в магнитном поле. При этом, цельный радиатор может быть более технологичным.

Также можно сделать магнитную систему, раму и подвижную систему таким образом, чтобы при перемещении подвижной системы вверх-вниз воздух, находящийся, в подколпачном пространстве (внутри звуковой катушки, между колпаком и керном) циркулировал между керном и звуковой катушкой и в каналах (прорезях) керна, а воздух из-под центрирующей шайбы, циркулировал между звуковой катушкой и верхним магнитопроводом и в каналах (прорезях) верхнего магнитопровода. Таким образом увеличивается скорость воздуха, проходящего мимо радиатора звуковой катушки и дополнительно увеличивается теплоотвод в окружающую среду и в магнитную систему с рамой динамика.

Второй вариант увеличения скорости воздуха вокруг радиатора заключается в том, чтобы заставить воздух циркулировать в магнитном зазоре и каналах магнитной системы принудительно (с помощью воздушного насоса). Что так же приведет к увеличению теплоотвода от звуковой катушки.

Особенно эффективно тепло будет отводится в случае, если теплопроводность клея в намотке высокая.

Помимо увеличения отвода тепла от катушки, радиатор можно сделать таким образом, чтобы он охватывал намотку по кругу и предотвращал сползание обмотки. Так как с обоих сторон намотки мы имеем элементы охлаждения, нам нужно лишь соединить их в единый контур.

Так же, ребра или пластины на каркасе являются ребрами жесткости и дополнительно увеличивают жесткость каркаса звуковой катушки, что так же увеличивает надежность изделия.

Варианты выполнения звуковой катушки в виде радиатора приведены на фиг. 3-13.

Работает система следующим образом.

При протекании электрического тока через проводник (намотка звуковой катушки), расположенный в постоянном магнитном поле, сконцентрированном в магнитном зазоре, в звуковой катушке образуется сила, заставляющая двигаться катушку в зазоре вместе с диффузором, закрепленным на каркасе звуковой катушки. Диффузор перемещаясь возвратно-поступательно создает звуковую волну. Для подведения электрического сигнала к звуковой катушке служат гибкие подводящие провода, которые подводят электричество от терминалов до выводов звуковой катушки. При этом в намотке звуковой катушки выделяется тепло, которое нагревает намотку звуковой катушки и может перегреть ее в случае превышения номинальной мощности. За счет выполнения катушки с увеличенной площадью поверхности увеличивается площадь теплообмена, что позволяет передавать больше внутренней энергии в воздух и окружающие тела (магнитные концентраторы, магниты, раму) и тем самым снизить температуру катушки при работе. Что в свою очередь позволит повысить эффективность переработки электрической энергии в звук на номинальных и максимальных режимах работы динамика, повысить надежность изделия и его номинальную и максимальную мощность, а, следовательно, повысить звуковое давление, воспроизводимое динамиком.

Изобретение относится к электродинамическим громкоговорителям, а именно к средствам снижения нагрева звуковой катушки динамика. Мотор электродинамического громкоговорителя, включающий по меньшей мере один постоянный магнит и по меньшей мере один концентратор магнитного поля, для концентрации магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом, в магнитном зазоре, и звуковую катушку, состоящую из каркаса и намотки, расположенной в магнитном зазоре, при этом звуковая катушка имеет по меньшей мере один выступающий элемент для отвода тепла, расположенный на внутренней и/или внешней поверхности звуковой катушки. Технический результат – повышение предельной долговременной мощности динамика. 23 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Мотор электродинамического громкоговорителя, включающий по меньшей мере один постоянный магнит и по меньшей мере один концентратор магнитного поля, для концентрации магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом, в магнитном зазоре, и звуковую катушку, состоящую из каркаса и намотки, расположенной в магнитном зазоре, отличающийся тем, что звуковая катушка имеет по меньшей мере один выступающий элемент для отвода тепла, расположенный на внутренней и/или внешней поверхности звуковой катушки.

2. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы имеют размеры, не препятствующие перемещению катушки в магнитном зазоре.

3. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы имеют такие размеры, что для свободного перемещения звуковой катушки с выступающими элементами вдоль оси керна выполнены прорези по меньшей мере в одном из концентраторов и/или магнитов.

4. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один постоянный магнит расположен в пределах внутреннего диаметра звуковой катушки.

5. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один постоянный магнит расположен за пределами внешнего диаметра звуковой катушки.

6. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что магнитная система имеет по меньшей мере два магнитных зазора.

7. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что магнитный зазор образован между двумя концентраторами магнитного поля.

8. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что магнитный зазор образован между магнитом или магнитами и концентратором и/или одним из концентраторов.

9. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что конструкция прорезей в концентраторах и/или магнитах позволяет циркулировать в них воздуху при работе электродинамического громкоговорителя, тем самым охлаждая намотку звуковой катушки.

10. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что включает в себя дополнительный воздушный насос, обеспечивающий циркуляцию воздуха, охлаждающего звуковую катушку с элементами охлаждения и/или магнитную систему.

11. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы имеют форму пластин.

12. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы имеют форму расположенных под углом пластин.

13. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы имеют форму перфорированных пластин.

14. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы имеют форму иголок.

15. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы имеют форму арок.

16. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы, находящиеся на каркасе звуковой катушки, являются частью каркаса, который выполнен монолитным.

17. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы, находящиеся на каркасе звуковой катушки, являются частью каркаса, который выполнен составным.

18. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы, находящиеся на каркасе звуковой катушки, не являются единой деталью с каркасом звуковой катушки.

19. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы, находящиеся на поверхности намотки звуковой катушки, выполнены единой деталью.

20. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы, находящиеся на поверхности намотки звуковой катушки, выполнены отдельными частями.

21. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что выступающие элементы, находящиеся на внешней поверхности звуковой катушки, соединены с каркасом или с внутренними элементами, что дополнительно фиксирует обмотку с каркасом.

22. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что каркас находится внутри намотки звуковой катушки.

23. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что каркас находится между витками намотки звуковой катушки.

24. Мотор электродинамического громкоговорителя по п. 1, отличающийся тем, что каркас находится снаружи намотки звуковой катушки.