Электродинамический громкоговоритель Советский патент 1992 года по МПК H04R9/06 

со С

Использование: область электроакустики, а именно конструкция электродинамиче- ских громкоговорителей. Сущность изобретения; устройство содержит диффузор, на котором закреплен защитный колпачок, и звуковую катушку, которая размещена в рабочем зазоре магнитной цепи. Магнитная цепь состоит из верхнего и нижнего фланцев и керна со сквозным вентиляционным каналом. Причем вентиляционный канал выполнен в виде двух параллельных рядов воздуховодов и соответственно соединенных с ними входного и выходного патрубков. При этом воздуховоды расположены радиально относительно оси керна, а первый ряд воздуховодов сопряжен с рабочим зазором магнитной цепи. В нижнем фланце выполнен ряд сквозных воздуховодов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электроакустики, а именно к конструкции электродинамических громкоговорителей, и может быть использовано в производстве громкоговорителей для повышения чувствительности и мощности.

В выпускаемых в настоящее время электродинамических громкоговорителях при подведении к ним электрических сигналов происходит разогрев из звуковых катушек. При этом, чем более мощный сигнал подается на громкоговоритель, тем более высокие температуры нагрева возникают в громкоговорителе, Так, в низкочастотных громкоговорителях при подведении к ним электрического сигнала мощностью, обеспечивающей необходимое звуковое давление, температура нагрева звуковой катушки может достичь 200-250°С и более. Такой разогрев звуковой катушки вызывает разогрев других деталей громкоговорителя и может привести к выходу из строя громкоговорителя как за счет нарушения целостности самой звуковой катушки, так и за счет изменений, происходящих в магнитной цепи (расклеивание), диффузоре, шайбе (деформации, приводящие к расцентровке подвижной системы).

В практике конструирования мощных электродинамических громкоговорителей для того, чтобы устранить вышеуказанные недостатки, часто идут по пути увеличения тепловой устойчивости элементов громкоговорителя - применяют высокотемпературные клеи, провода с высокотемпературной изоляцией и т.п. При этом, хотя надежность работы таких громкоговорителей при высоких мощностях и повышается, электроакустические характеристики ухудшаются. Основной причиной этого является возрастание активного омического сопротивления звуковой катушки с повышением ее

VJ &

О

о

Ьь

VI

температуры, Так, при температуре нагрева звуковой катушки до 150-200°С ее активное сопротивление увеличивается в 1,5-2 раза. Это явление приводит к рассогласованию громкоговорителя с фильтрующе-корректи- рующими цепями акустических систем, что ухудшает качество звучания за счет увеличения неравномерности АЧХ звукового давления акустической системы и изменения ее направленных свойств, к появлению так называемой компрессии мощности. Это явление физически означает снижение величины звукового давления, воспроизводимого громкоговорителем при большой мощности (и соответственно высокой температуре звуковой катушки), по сравнению с величиной звукового давления, которую мог воспроизвести громкоговоритель при той же мощности без нагрева звуковой катушки.

Снижение уровня звукового давления за счет этого фактора при больших мощностях может достигать 2-4 дБ и более.

Основным путем снижения влияния вышеуказанного фактора является стабилизация температуры нагрева звуковой катушки при увеличении подводимой мощности, что достигается увеличением интенсивности теплоотвода от звуковой катушки к окружающим ее массивным деталям магнитной цепи и далее во внешнюю среду.

Исследования процессов теплообмена в громкоговорителях показали, что при работе громкоговорителя в области низких частот в его магнитной цепи возникают воздушные потоки, которые могут являться источниками значительно теплоотвода от звуковой катушки за счет вынужденной конвекции.

Следует выделить две, наиболее часто применяемые на практике, основные конструкции магнитной цепи громкоговорителя; со сплошным керном, полым керном.

Конструкция магнитной цепи со сплошным керном имеет тот недостаток, что при больших амплитудах смещение подвижной системы (диффузор с подвесом и центрирующей шайбой, звуковая катушка, колпачок) имеет место значительное сжатие воздуха подколпачкового объема, что создает дополнительную упругость и приводит к возрастанию в области низких частот нелинейных гармонических искажений, т.е. ухудшению электроакустических характеристик. В связи с этим, данная конструкция цепи в низкочастотных громкоговорителях применяется редко, а находит применение в громкоговорителях, воспроизводящих средние и высокие частоты,

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является конструкция магнитной цепи низкочастотного громкоговорителя (НЧГГ) с полым керном, в которой

подколпачковый объем соединен с окружающей средой посредством сквозной полости (вентиляционного канала), расположенной в керне, за счет чего и происходит разгерметизация подколпачкового объема. Такие конструкции магнитной цепи применены в частности в НЧГГ фирм IBL (например, модели серии Е, Е-110, Е-120, Е-155), Electro-Voice (EVI-15) и др. Однако конструкция с полым керном, с точки зрения теплоотвода от звуковой катушки имеет меньшую эффективность из-за того, что большая часть воздуха подколпачкового объема проходит непосредственно во внешнюю среду, не обдувая звуковую катушку.

Это приводит к тому, что температура нагрева звуковой катушки, расположенной в такой магнитной цепи, выше, чем в цепи со сплошным керном.

Целью изобретения является повышение чувствительности и электрической мощ- ности громкоговорителя за счет уменьшения температуры нагрева звуковой катушки в области низких частот.

Поставленная цель достигается тем, что

в электродинамическом громкоговорителе, содержащем подвижную систему, диффузо- родержатель и магнитную цепь, в керне которой расположена сквозная полость

(вентиляционный канал), Этот вентиляционный канал выполнен в виде каналов-воздуховодов, один ряд которых расположен радиально относительно оси керна и соединяете через входной патрубок подколпачковый объем громкоговорителя с рабочим зазором магнитной цепи. А второй ряд каналов-воздуховодов расположен в нижней части магнитной цепи и соединяет внутренний объем магнитной цепи (подкатушечный объем громкоговорителя) через входной патрубок с внешней средой.

Таким образом конструкция электродинамического громкоговорителя использует возникающие в громкоговорителе воздушные потоки для увеличения теплоотвода от звуковой катушки, то есть для уменьшения температуры от нагрева, что позволяет увеличить подводимую к громкоговоритель электрическую мощность, или, при той же

мощности, применять менее мощную звуковую катушку (например, намотку осуществлять более тонким проводом), что снижает массу звуковой катушки, позволяет уменьшить ширину рабочего зазора (увеличить

индукцию в зазоре магнитной цепи) и в конечном счете приводит к возрастанию чувствительности (к.п.дЛ громкоговорителя.

Исполнение заявляемого технического решения возможно в различных вариантах, например, вентиляционные отверстия (каналы-воздуховоды) одного и второго рядов могут располагаться под различными углами коси симметрии керна, что определяется технологичностью изготовления.

На фиг. 1 представлен один из наиболее технологических вариантов конструкции электродинамического громкоговорителя, в которой верхний ряд каналов-воздуховодов расположен под углом 90° коси симметрии керна (стрелка 1). Нижний ряд каналов-воздуховодов представлен в двух вариантах, когда они расположены под углом 90° (стрелка 2) или под углом 0° (стрелка 2а).

Устройство содержит первый ряд каналов воздуховодов 1, второй ряд каналов воздуховодов 2 или 2а, подвижную систему 3, подколпачковый объем 4, звуковую катушку 5, входной патрубок 6. выходной патрубок 7.

Устройство работает следующим образом, при колебаниях подвижной системы 3 громкоговорителя происходит сжатие воздуха в подколпачковом объеме 4 и вслед за этим, истечение этого воздуха через входной патрубок 6 и первый ряд 1 каналов-воздуховодов к звуковой катушке 5, при этом воздух принимает часть энергии ее нагрева и вытекает через второй ряд 2 и выходной патрубок 7 или 2а каналов-воздуховодов в окружающую среду. Таким образом, происходит снижение температуры нагрева звуковой катушки и соответственно устранение компрессии мощности, что приводит к увеличению чувствительности громкоговорителя и электрической мощности, которую громкоговоритель может выдержать без разрушения от перегрева.

На фиг. 2 представлены результаты сравнительных измерений температур нагрева звуковой катушки громкоговорителя с магнитными цепями:

1 - предлагаемого технического решения;

2 - со сплошным керном;

3-е полым керном (прототипа). Измерения проводили на макетах громкоговорителей с наружным диаметром 400 мм, диаметром звуковой катушки 100 мм,

при подводимой электрической мощности 78 Вт.

Результаты измерений, представленные на фиг. 2, наглядно показывают эффективность предложенной конструкции. При одинаковой подводимой электрической мощности и выборе суммарного сечения каждого ряда каналов воздуховодов близким к сечению сквозного вентиляционного канала прототипа, снижение температуры

нагрева звуковой катушки в заявляемой конструкции достигает 20%.

Формула изобретения

первый ряд воздуховодов сопряжен с рабочим зазором магнитной цепи.

W

2

Фиа.1