BG62505B2

BG62505B2 - Electrodynamic loudspeaker

Info

Publication number: BG62505B2
Application number: BG095411A
Authority: BG
Inventors: Любомир СИМЕОНОВ
Original assignee: Любомир СИМЕОНОВ
Priority date: 1991-11-01
Filing date: 1991-11-01
Publication date: 1999-12-30

Abstract

The invention relates to an electrodynamic loudspeaker, andin particular in sound systems of high quality sound reproduction.Considerable increase of the linear part of the travel of theoscillation system is achieved in function of the shifting incomparison with the neutral position. The dynamic range is alsoincreased and the frequency range in the area of the lowfrequencies has also been extended. The loudpseaker contains adriving system with a permanent magnet (3) and field extensions(4a, 4b) forming two air gaps (1a, 1b) in which two sound coils(2a, 2b) are fitted wound in opposite directions. The magneticcircuti includes a cylindrical magnetic shunting (5) symmetricallyfitted to the front pole extensions (4a, 4b), a shortening ring(6) being fitted between them.3 claims, 4 figures

Description

(54) ЕЛЕКТРОДИНАМИЧЕН ВИСОКОГОВОРИТЕЛ (57) Изобретението се отнася до електродинамичен високоговорител, приложим в звукотехниката и по-специално в озвучителни системи с високо качество на звуковъзпроизвеждането. Постигнато е значително увеличение на линейната част на хода на трептящата система във функция на отместването спрямо неутралното положение. Увеличен е и динамичният диапазон и е разширен честотният обхват в областта на ниските честоти. Високоговорителят съдържа двигателна система с постоянен магнит (3) и полюсни наставки (4а, 46), оформящи два въздушни процепа (1а, 16), в които са разположени две звукови бобини (2а, 2в), противопосочно навити. В магнитната верига е включен цилиндричен магнитен шунт (5), разположен симетрично спрямо челните полюсни наставки (4а, 46), като между тях е разположен окъсяващ пръстен (6).(54) ELECTRODYNAMIC Loudspeaker (57) The invention relates to an electrodynamic loudspeaker applicable in sound engineering and in particular in sound systems with high quality sound reproduction. A significant increase in the linear part of the oscillating system stroke was achieved as a function of the offset relative to the neutral position. The dynamic range has also been increased and the frequency range extended in the low frequency range. The loudspeaker comprises a permanent magnet motor system (3) and pole lugs (4a, 46) forming two air slots (1a, 16), in which two sound coils (2a, 2b) are arranged, counter-wound. A cylindrical magnetic shunt (5) is arranged in the magnetic circuit, arranged symmetrically with respect to the front pole attachments (4a, 46), with a shortening ring (6) located between them.

претенции, 4 фигуриclaims, 4 figures

(54) ЕЛЕКТРОДИНАМИЧЕН ВИСОКОГОВОРИТЕЛ(54) ELECTRODYNAMIC SPEAKER

Област на техникатаTechnical field

Изобретението се отнася до електродинамичен високоговорител, приложим в звукотехниката, и по-специално в озвучителни системи с високо качество на звуковъзпроизвеждането.The invention relates to an electrodynamic loudspeaker applicable in sound engineering, and in particular in sound systems of high quality of sound reproduction.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е електродинамичен високоговорител, който влиза като основен градивен елемент в многолентовите озвучителни тела, предназначени за висококачествено звуковъзпроизвеждане, а също така и като краен елемент на озвучителни системи, възпроизвеждащи целия честотен спектър. Типична конструкция на такъв електродинамичен високоговорител съдържа магнитна система, съставена от постоянен магнит и подходящо оформени полюсни наставки, които затварят силовите линии на магнитното поле на постоянния магнит като концентрират магнитната индукция в тесен въздушен процеп, в който е разположена звуковата бобина на високоговорителя. Носещата основа на звуковата бобина е залепена към излъчваща мембрана, а същевременно посредством широка закрепваща гънка е закрепена към външната периферия на високоговорител ното шаси /1/.An electrodynamic loudspeaker is known, which enters as a major building block in multi-band loudspeakers intended for high-quality sound reproduction, as well as as a finite element of sound systems reproducing the entire frequency spectrum. A typical construction of such an electrodynamic loudspeaker comprises a magnetic system composed of a permanent magnet and suitably formed pole lugs that close the magnetic field lines of the permanent magnet by concentrating the magnetic induction in the narrow air gap in which the sonic coil is located. The base of the sound coil is glued to the radiating membrane, and at the same time is secured to the outer periphery of the loudspeaker chassis by means of a wide fixing crease (1).

Недостатък на известния електродинамичен високоговорител е малката линейност на хода на трептящата система. Обикновено този недостатък се отстранява като звуковата бобина се прави по-дълга от полюсните наставки на магнитната система, при което магнитния поток, обхващащ звуковата бобина, остава приблизително постоянен при различни стойности на отместването на звуковата бобина спрямо равновесното положение. Недостатък на този тип конструкция е и намаленият кпд на високоговорителя, тъй като магнитния поток на постоянния магнит не обхваща цялата звукова бобина, а винаги една определено помалка част от нея. Друг недостатък на описаната конструкция на електродинамичен високоговорител с подобрена линейност на преобразуването е значително увеличената индуктивност на звуковата бобина, при което се стеснява честотния обхват на възпроизвеждане в областта на високите честоти поради нарастването на товарния импеданс, дължащо се на 5 индуктивното съпротивление на звуковата бобина. С цел да се подобри кпд в областта на високите честоти, върху полюсната наставка във въздушната междина се разполагат пръстени от материал с висока електропрово10 димост, например мед, които в областта на високите честоти действат като трансформатор със съединена накъсо вторична намотка. По този начин окъсяващият пръстен шунтира индуктивността на звуковата бобина, с което се 15 намалява входния импеданс за високочестотния обхват. Недостатък на описания начин на изравняване на импедансната характеристика на високоговорителя е неизбежното увеличение на немагнитния материал в магнитната ве20 рига на двигателната система, с което допълнително се снижава кпд за целия възпроизводим честотен обхват. Така описаните способи за линеаризиране на характеристиката на преобразуване на електрическата енергия в зву25 кова снижават кпд до такава степен, че електрическата мощност необходима за създаване на максималните стойности на звуковото налягане става значителна. Тогава започва да се проявява ефекта на т.нар. “термично-обус30 ловена компресия на мощност”, изразяващ се в това, че вследствие нагряването проводника на звуковата бобина от протичащия през нея ток се повишава нейното съпротивление. Това ограничава електрическата мощност, която ви35 сокоговорителят може да преобразува в акустическа. Вследствие на този ефект при определено ниво на сигнала, повишаването на нивото на електрическия сигнал например с 3 децибела, няма да предизвика увеличение на създавано40 то от високоговорителя звуково налягане с 3 децибела, а с по-малка стойност. В най-тежкия случай изобщо няма да доведе до повишаване на звуковото налягане, създавано от високоговорителя. Същевременно при такива 45 високи нива на сигнала отклонението на трептящата система от равновесното положение нараства над пределно-допустимата стойност, при което изкривяванията нарастват неприемливо. Друг ефект от превишаването на максимално50 допустимия ход на трептящата система е предизвикването на механични повреди във високоговорителя.A disadvantage of the known electrodynamic loudspeaker is the low linearity of the oscillating system. Usually, this disadvantage is eliminated by making the sound coil longer than the pole attachments of the magnetic system, whereby the magnetic flux surrounding the sound coil remains approximately constant at different values of the offset of the sound coil relative to the equilibrium position. The disadvantage of this type of construction is the reduced efficiency of the loudspeaker, since the magnetic flux of the permanent magnet does not cover the entire sound coil, but always a smaller part of it. Another disadvantage of the described construction of an electrodynamic loudspeaker with improved linearity of conversion is the greatly increased inductance of the sound coil, which narrows the frequency range of reproduction in the high frequency range due to the increase in load impedance due to the 5 inductive impedance. In order to improve the efficiency in the high-frequency field, rings of high conductivity material, such as copper, which act as a short-circuited secondary transformer in the high-frequency field, are placed on the pole attachment in the air gap. In this way, the shorting ring shifts the inductance of the sound coil, thereby reducing the input impedance of the high frequency band. A disadvantage of the described method of equalizing the impedance characteristic of the loudspeaker is the inevitable increase of the non-magnetic material in the magnetic chain of the motor system, which further reduces the efficiency for the entire reproducible frequency range. The methods described for linearizing the characteristic of converting electrical energy into sound25 thus reduce the efficiency to such an extent that the electrical power required to produce maximum sound pressure values becomes significant. Then the effect of the so-called. "Thermal-power30 power compression", which means that the resistance of the sound coil to the sound coil is increased due to heating. This limits the electrical power that your speaker can convert to acoustic. Due to this effect at a certain signal level, increasing the electric signal level by 3 decibels, for example, will not cause an increase in the sound pressure created by the speaker by 3 decibels, but by a lower value. In the worst case, it will not increase the sound pressure generated by the speaker at all. At the same time, at such high 45 signal levels, the deviation of the oscillating system from the equilibrium position increases above the limit value, whereby distortions increase unacceptably. Another effect of exceeding the maximum permissible stroke of the jitter system is causing mechanical damage to the speaker.

Задачата на изобретението е да се избегнат описаните недостатъци като се създаде конструкция на високоговорителя, която да е съвместима със съществуващите технологии за производство на електродинамични високоговорители и да използва в максимална степен съществуващите градивни елементи на отделните възли на високоговорителя. Същевременно, задача на изобретението е и да се създаде електродинамичен високоговорител с подобрена линейност на електромеханичното преобразуване на сигнала, с което да се разшири динамичния и честотния диапазон на възпроизвеждания звук.The object of the invention is to avoid the disadvantages described by creating a loudspeaker design that is compatible with existing electrodynamic loudspeaker manufacturing technologies and to make full use of the existing building blocks of the individual loudspeaker assemblies. At the same time, it is an object of the invention to provide an electrodynamic loudspeaker with improved linearity of electromechanical signal conversion, thereby extending the dynamic and frequency range of the sound being reproduced.

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Задачата се решава с такава конструкция на електродинамичен високоговорител, при която нелинейността на механичната гъвкавост на закрепващите елементи се компенсира от нелинейността на коефициента на електромеханична връзка. Индуктивността на звуковата бобина се компенсира посредством разделяне на звуковата бобина на две секции с противопосочен ход на намотките, а скъсяващите пръстени са изведени извън магнитната верига, като е осигурено минимално разстояние между звуковата бобина и топлоотвеждащите елементи на двигателната система за целия работен ход на отклонението на трептящата система от равновесното положение. По-конкретно, конструкцията на електродинамичен високоговорител съгласно изобретението се състои от магнитна система с два въздушни процепа, в които посоката на магнитната индукция е противоположна, двете секции на звуковата бобина са навити противопосочно и са разположени всяка една в съответния въздушен процеп, като оста на симетрия на звуковата бобина съвпада с неутралната линия на магнитната система. В един от вариантите на конструкцията на високоговорителя оста на симетрия на звуковата бобина съвпада с оста на симетрия на магнитната система, която е съставена от два постоянни магнита с противопосочна ориентация на магнитните полюси. Окъсяващият пръстен или пръстени (в зависимост от конструкцията) са разположени между полюсните наставки на магнитната система. Съотношението между ширината на полюсните наставки и ширината на двете секции на звуковата бобина се избира в зависимост от желаната форма на кривата на коефициента на електромеханична връзка във функция на отклонението на трептящата система от равно5 весното положение. Разстоянието от външните краища на звуковата бобина до външните краища на въздушната междина на магнитната система е равно на максимално-допустимия ход на трептящата система на високоговорителя.The problem is solved by an electrodynamic loudspeaker design, in which the nonlinearity of the mechanical flexibility of the fasteners is offset by the nonlinearity of the electromechanical coupling coefficient. The inductance of the sound coil is compensated by dividing the sound coil into two sections with a winding direction, and the shortening rings are taken out of the magnetic circuit, ensuring a minimum distance between the sound coil and the heat sink elements of the engine system over the entire running stroke. the shaking system of equilibrium. In particular, the construction of an electrodynamic loudspeaker according to the invention consists of a magnetic system with two air slots, in which the direction of the magnetic induction is opposite, the two sections of the sound coil are opposite and are located each in the respective air gap, such as the axis of the the symmetry of the sound coil coincides with the neutral line of the magnetic system. In one embodiment of the loudspeaker construction, the axis of symmetry of the sound coil coincides with the axis of symmetry of the magnetic system, which is composed of two permanent magnets with the opposite orientation of the magnetic poles. The shortening ring or rings (depending on the construction) are located between the poles of the magnetic system. The ratio of the width of the pole lugs to the width of the two sections of the sound coil is selected according to the desired shape of the electromechanical coupling coefficient curve as a function of the deviation of the oscillating system from the equilibrium position. The distance from the outer edges of the sound coil to the outer edges of the air gap of the magnetic system is equal to the maximum permissible stroke of the oscillating speaker system.

Предимство на изобретението е значително увеличение на линейната част на хода на трептящата система във функция на отместването спрямо неутралното положение, с което се постига увеличение на динамичния диапазон и разширяване на честотния обхват в областта на ниските честоти.An advantage of the invention is a significant increase in the linear part of the oscillation system in function of the offset relative to the neutral position, thereby increasing the dynamic range and widening the frequency range in the low frequency range.

Друго предимство на изобретението е постигане компенсация на индуктивността на звуковата бобина без снижаване на кпд, с което се разширява честотния диапазон в областта на високите честоти и се изглажда честотната характеристика в областта на средните честоти при осигуряване независимост на вида на честотната характеристика от нивото на входния електрически сигнал.Another advantage of the invention is to achieve the inductance compensation of the sound coil without reducing the efficiency, which widens the frequency range in the high frequency range and smoothes the frequency response in the middle frequency range while ensuring the type of frequency response is independent of the input level. electrical signal.

Друго предимство на изобретението е намаляване на топлинното съпротивление на възела “звукова бобина + магнитна система”, с което се намалява температурно обусловената 30 компресия на мощност. Това способства за допълнително изглаждане на честотната характеристика в областта на средните честоти и разширяване на динамичния диапазон на преобразуването на електрическия сигнал в звук.Another advantage of the invention is the reduction of the thermal resistance of the "sound coil + magnetic system" unit, thereby reducing the temperature-dependent 30 compression of power. This helps to further smooth out the midrange frequency response and extend the dynamic range of electrical signal to sound conversion.

Предимство на изобретението е и осъществяването на вътрешен механизъм за ограничаване на максимално-допустимия ход на трептящата система, което способства за увеличаване на механическата надеждност на 40 високоговорителя.An advantage of the invention is the implementation of an internal mechanism for limiting the maximum permissible stroke of the flickering system, which helps to increase the mechanical reliability of 40 loudspeakers.

Пояснения на приложените фигуриExplanations of the annexed figures

Същността на изобретението се илюст45 рира с приложените фигури, където:The invention is illustrated in the accompanying drawings, where:

фигура 1 представлява разрез на един вариант на конструкцията на високоговорител, съгласно изобретението;Figure 1 is a sectional view of one embodiment of a speaker according to the invention;

фигура 2 - разрез на друг вариант на 50 конструкцията на високоговорител, съгласно изобретението;Figure 2 is a cross-sectional view of another embodiment of a loudspeaker construction of the invention

фигура 3 - няколко диаграми, показва щи механизма на формиране на функционалната зависимост на коефициента на електромеханична връзка във функция на отклонението на трептящата система от равновесното положение.Figure 3 - several diagrams showing the mechanism of formation of the functional dependence of the electromechanical coupling coefficient as a function of the deviation of the oscillating system from the equilibrium position.

На фигура 4 са показани зависимостите на механичната гъвкавост на закрепващите елементи и коефициента на електромеханична връзка във функция на отклонението на трептящата система от равновесното положение за високоговорител съгласно известното ниво на техниката и на високоговорителя съгласно изобретението.Figure 4 shows the dependencies of the mechanical flexibility of the fasteners and the coefficient of electromechanical coupling as a function of the deviation of the oscillating system from the equilibrium position of the loudspeaker according to the prior art and of the loudspeaker according to the invention.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention

На показания на фиг.1 вариант на конструкцията на електродинамичен високоговорител съгласно изобретението, високоговорителят се състои от магнитна система с два въздушни процепа 1а и 16, при което посоката на магнитната индукция в единия процеп е обратна на посоката на магнитната индукция в другия процеп. Звуковата бобина 2 е съставена от две секции 2а и 26, навити противопосочно и разположени всяка една в съответния въздушен процеп. Секция 2а е разположена във въздушния процеп la, а секция 26 е разположена във въздушния процеп 16. Възелът на двигателната система се състои от постоянния магнит 3, две челни полюсни наставки 4а и 46 и цилиндричен магнитен шунт 5, изпълняващ едновременно и функцията на шаси в механичната конструкция на високоговорителя. Между двете полюсни наставки 4а и 46 е разположен окъсяващия пръстен 6, изработен от материал с висока електропроводимост и топлопроводимост, например алуминий. Носещата основа на двете секции на звуковата бобина 2 е залепена челно към куполобразна мембрана 8 и посредством закрепваща гънка 9 е закрепена към фланеца 10 на високоговорителното шаси 5.In the embodiment of the electrodynamic loudspeaker according to the invention shown in figure 1, the loudspeaker consists of a magnetic system with two air slots 1a and 16, wherein the direction of magnetic induction in one slot is opposite to the direction of magnetic induction in the other slot. The sound coil 2 is composed of two sections 2a and 26, which are wound in a counter-direction and located each in the respective air gap. Section 2a is located in the air gap la and section 26 is located in the air gap 16. The engine system assembly consists of a permanent magnet 3, two front pole lugs 4a and 46, and a cylindrical magnetic shunt 5 that simultaneously performs the function of the chassis in the mechanical construction of the loudspeaker. Between the two pole attachments 4a and 46 is a shortening ring 6 made of a material with high electrical conductivity and thermal conductivity, for example aluminum. The support base of the two sections of the sound coil 2 is glued to the dome-shaped membrane 8 at the front and is secured to the flange 10 of the loudspeaker chassis 5 by means of a fixing crease 9.

На показания на фиг.2 друг вариант на конструкцията на електродинамичен високоговорител съгласно изобретението, оста на симетрия на звуковата бобина 2 съвпада с оста на симетрия на магнитната система, съставена от двата пръстеновидни магнита За и Зб, с противопосочна ориентация на магнитните полюси. Както е показано на фигурата, единият магнит например За, е намагнитен радиално с южен магнитен полюс, разположен от външната пе риферия на магнита, а другия магнит - Зб е намагнитен радиално със северен магнитен полюс, разположен от външната периферия на магнита. Освен централния окъсяващ пръстен 6, в този вариант на високоговорителя съгласно изобретението има два допълнителни окъсяващи пръстена 7а и 7б. Те са разположени симетрично извън полюсните наставки на въздушните междини 1а, съответно 16, а цилиндричният магнитен шунт 5а е разположен от вътрешната страна на звуковата бобина 2. Външният магнитен шунт 56 изпълнява и функцията на свързващ елемент в механичната конструкция на високоговорителя както в първия вариант, показан на фиг.1. Съотношението между ширината на полюсните наставки, оформящи въздушните междини 1а и 16 и ширината на двете секции на звуковата бобина 2а и 26 се избират в зависимост от желаната форма на функцията на коефициента на електромеханична връзка и в зависимост от отклонението на трептящата система от равновесното положение. Разстоянието от външните краища на звуковите бобини 2а и 26 до външните краища на въздушните междини 1а и 16 на магнитната система е равно на максимално допустимия ход на трептящата система на високоговорителя.In another embodiment of the electrodynamic loudspeaker of the invention shown in FIG. 2, the axis of symmetry of the sound coil 2 coincides with the axis of symmetry of the magnetic system, composed of the two annular magnets 3a and 3b, with a counter-orientation of the magnetic poles. As shown in the figure, one magnet, for example 3a, is magnetized radially with a southern magnetic pole located from the outer periphery of the magnet, and the other magnet 3b is magnetized radially with a northern magnetic pole located from the outer periphery of the magnet. In addition to the central shortening ring 6, in this embodiment of the loudspeaker according to the invention there are two additional shortening rings 7a and 7b. They are arranged symmetrically outside the pole attachments of the air gaps 1a, respectively 16, and the cylindrical magnetic shunt 5a is located on the inside of the sound coil 2. The external magnetic shunt 56 also functions as a connecting element in the mechanical construction of the loudspeaker, as in the first embodiment. shown in FIG. The ratio of the width of the pole fittings forming the air gaps 1a and 16 and the width of the two sections of the sound coil 2a and 26 are selected according to the desired shape of the electromechanical coupling coefficient function and depending on the deviation of the oscillating system from the equilibrium position. The distance from the outer edges of the sound coils 2a and 26 to the outer edges of the air gaps 1a and 16 of the magnetic system is equal to the maximum permissible stroke of the oscillating speaker system.

На показаните на фиг. За до Зд различни фази на работния цикъл, върху абсцисата е нанесено отклонението на трептящата система от равновесното положение, означено с О. Положителният знак пред X_D е приет за движение на трептящата система извън двигателната система, а отрицателния знак - за движение на трептящата система навътре в двигателната система на високоговорителя. На ординатната ос е нанесена с прекъсната линия графиката на изменение на магнитната индукция във въздушните процепи, като положителната посока на магнитната индукция В се отнася за единия от въздушните процепи, а отрицателната посока на В - за другия въздушен процеп на магнитната система. На същите фигури е представен схематично разрез на двете секции на звуковата бобина с указана посока на тока във всяка една от секциите. Отделните навивки на звуковата бобина с дължина на проводника L представляват съвместно с протичащия през звуковата бобина ток i елементарен токов елемент L*i, който под въздействието на магнитната индукция В в мястото, в което се намира токовият елемент L*I изпитва сила F, равна на произведението i*B*L. Графично стойността на магнитната индукция В в местоположението на отделните токови елементи е представена с големината на стрелките, показващи големината и посоката на магнитната индукция в съответното място на въздушните процепи. Големината на силата F се представя графично с площта на фигурата, определена от дължината на секцията на звуковата бобина и големината на магнитната индукция В, обхващаща тази секция. Посоката на силата F се определя от посоките на тока i и магнитната индукция В, като за положителна посока е приета посоката вдясно от нулевата точка на графиките. Резултантната сила F е равна на сумата от двете сили F1 и F2, изпитвани от двете секции на звуковата бобина при протичането на тока i през тях. Този ток е един и същ при последователно включване на двете секции към източника на сигнал, а при паралелното свързване на двете секции, съотношението между големините на токовете, протичащи през тях зависи от съотношението на техните активни съпротивления. Фиг. За показва неутралното положение на звуковата бобина, фиг. Зб и фиг. Зс - различни фази на отклонението на звуковата бобина от равновесното положение, а фиг. Зд - максималното отклонение на звуковата бобина, при което двете секции се намират в един и същ въздушен процеп и действащите върху звуковата бобина сили са противопосочни и се компенсират взаимно.As shown in FIG. For up to 3 different phases of the duty cycle, the abscissa shows the deviation of the oscillating system from the equilibrium position, denoted by O. The positive sign before X _D is accepted for the motion of the oscillating system outside the motor system, and the negative sign for the motion of the oscillating system. inside the speaker's motor system. On the ordinate axis is a dashed line plotting the change of magnetic induction in the air slits, with the positive direction of the magnetic induction B referring to one of the air slots and the negative direction B to the other air gap of the magnetic system. The same figures show schematically a section of the two sections of the sound coil with the indicated direction of current in each of the sections. The individual windings of the sound coil with a length of conductor L, together with the current flowing through the sound coil i, is an elemental current element L * i, which under the influence of magnetic induction B, at the location of the current element L * I, has a force F equal to of the work i * B * L. Graphically, the value of the magnetic induction B at the location of the individual current elements is represented by the magnitude of the arrows indicating the magnitude and direction of the magnetic induction at the corresponding location of the air slits. The magnitude of the force F is represented graphically by the area of the figure determined by the length of the section of the sound coil and the magnitude of the magnetic induction B covering that section. The direction of the force F is determined by the directions of the current i and the magnetic induction B, the direction to the right of the zero point of the graphs being taken as a positive direction. The resultant force F is equal to the sum of the two forces F1 and F2 tested by the two sections of the sound coil as the current i flows through them. This current is the same when the two sections are connected in series to the signal source, and when connecting the two sections in parallel, the ratio of the magnitudes of the currents flowing through them depends on the ratio of their active resistances. FIG. For the neutral position of the sound coil, FIG. 3b and FIG. 3c - different phases of deviation of the sound coil from the equilibrium position; 3d - the maximum deviation of the sound coil, in which the two sections are located in the same air gap and the forces acting on the sound coil are counter-directional and compensate for each other.

На фиг. 4 с прекъсната линия са показани графиките на изменение на механичната гъвкавост Cms на закрепващата гънка на трептящата система. За удобство при сравнението на двете фигури 4а и 4б е показана идентична графика на Cms за високоговорител съгласно нивото на техниката и за високоговорител съгласно изобретението. С плътна линия са показани графиките на изменение на коефициента на електромеханична връзка В1 за двата варианта на високоговорител съгласно нивото на техниката - фиг. 4а и за високоговорител съгласно изобретението - фиг. 46. Означенията от а до d на фиг.4б се отнасят до отделни фази на изменението на В1 и съответстват на означенията от а до d на предишната фиг.З. С X е означена максималната стойност на линейния ход на трептящата система на високо говорителя, a с X_D(max) е означен максимално допустимия ход на трептящата система, който е ограничен от конструктивни съображения.In FIG. 4 shows a dashed line showing the variation of the mechanical flexibility Cms of the clamping fold of the shaking system. For the convenience of comparing the two figures 4a and 4b, an identical Cms graph for the speaker according to the prior art and for the speaker according to the invention is shown. A solid line shows the graphs of variation of the electromechanical coupling coefficient B1 for the two speaker variants according to the prior art - FIG. 4a and for a loudspeaker according to the invention - FIG. 46. The designations a through d in Fig. 4b refer to separate phases of modification of B1 and correspond to the designations a to d in the previous Fig. 3. X indicates the maximum value of the linear stroke of the treble speaker system, and X _{D (max)} indicates the maximum permissible stroke of the oscillating system, which is limited by design considerations.

Действието на високоговорителя съгласно изобретението ще бъде изяснено с помощта на графиките, показани на фиг.З и фиг.4. В началния момент на подаване на електрическия сигнал звуковите намотки се намират в равновесното положение показано на фиг.За. За секцията, разположена вляво от средната точка на звуковата бобина, силата F , възникваща от протичането на тока i е равна на:The operation of the loudspeaker according to the invention will be elucidated by means of the graphs shown in FIGS. 3 and 4. At the start of the electrical signal, the sound coils are in the equilibrium position shown in FIG. For the section to the left of the midpoint of the sound coil, the force F arising from the flow of current i is equal to:

F, = (-i)*(-B)*lF, = (-i) * (- B) * l

Понеже знакът пред F[ е положителен, силата е насочена в посока вдясно на чертежа. За другата секция на звуковата бобина имаме съответно:Since the sign in front of F [is positive, the force is directed in the right direction of the drawing. For the other section of the sound coil we have respectively:

F₂ = i*B*lF ₂ = i * B * l

Тъй като в нулево положение магнитните потоци, обхващащи двете секции са равни, то F₍ = F₂ и сумарната сила е F = F + F₂.Since, in the zero position, the magnetic fluxes covering the two sections are equal, so is F ₍ = F ₂ and the total force is F = F + F ₂ .

Ако се раздели F на i, се получава сумарният коефициент на електромеханична връзка В1, съответстващ на точката а от графиката на фиг. 46.If you divide F by i, the total electromechanical coupling coefficient B1 corresponding to point a in the graph of FIG. 46.

Под въздействието на възникналата електродинамична сила трептящата система се придвижва вдясно на чертежа, като магнитният поток, обхващащ първата секция започва да намалява, а магнитният поток, обхващащ втората секция започва да се увеличава, както е показано на фиг. Зб. С подходящ подбор на съотношението между широчината на полюсните наставки и широчината на секциите на звуковата бобина, графиката на изменението на В1 може да се направи нарастваща така, че да се получи огледална графика на В1 спрямо графиката на Cms, както е показано на фиг. 46, в участъка а-b. При това положение статичното отклонение на трептящата система на високоговорителя, равно на произведението Cms*Bl остава постоянно за целия обхват на придвижване на трептящата система спрямо равновесното положение (участъкът от а до b на графиката на фиг. 4б). При по-нататъшното придвижване на трептящата система първата секция на звуковата бобина навлиза в зоната на неутралното положение на маг нитната верига, при което в двата края на секцията посоката на магнитната индукция е обратна по знак, а поради симетрията на магнитната верига, магнитните потоци в двата края на тази секция са равни и противопосочни, поради което в този участък на хода на трептящата система силата F се анулира. От своя страна силата F₂ започва да намалява поради излизането на част от секцията на звуковата бобина извън областта на максимума на магнитната индукция, както е показано на фиг.Зс. Двигателната сила F в този участък е равна на:Under the influence of electrodynamic force, the oscillating system moves to the right of the drawing, with the magnetic flux covering the first section beginning to decrease and the magnetic flux covering the second section beginning to increase, as shown in FIG. Coll. By appropriately selecting the ratio of the width of the pole lugs to the width of the sound coil sections, the graph of the variation of B1 can be made increasing so as to obtain a mirror graph of B1 relative to the graph of Cms, as shown in FIG. 46, in section a-b. In this situation, the static deviation of the oscillating speaker system equal to the product Cms * Bl remains constant over the entire range of motion of the oscillating system towards the equilibrium position (section a to b in the graph of Fig. 4b). As the oscillating system moves further, the first section of the sound coil enters the neutral position of the magnetic circuit, in which the direction of the magnetic induction is reversed at the two ends of the section, and due to the symmetry of the magnetic circuit, the magnetic fluxes in the two ends of this section are equal and opposite, which is why the force F is canceled in this section of the oscillating system. For its part, the force F ₂ starts to decrease due to the part of the section of the sound coil outside the maximum of magnetic induction, as shown in Fig. 3. The driving force F in this section is equal to:

F = О + F₂ = F₂ F = O + F ₂ = F ₂

Големината на силата F₂ в този участък е силно намаляваща с увеличаването на големината на X_D, както е показано на фиг. 46, точка с. Точка d съответства на този участък от разположението на звуковата бобина в единия процеп на магнитната верига, при което се получава анулиране на двете сили F, и F₂:The magnitude of the force F ₂ in this region is greatly reduced as the magnitude of X _{D increases} , as shown in FIG. Point d corresponds to this section from the location of the sound coil in one slot of the magnetic circuit, resulting in the cancellation of both forces F and F ₂ :

F = F, + (-F₂) = 0F = F, + (-F ₂ ) = 0

Всъщност, максимално-възможното отклонение на трептящата система се получава не при анулиране на двигателната сила, а при една достатъчно малка стойност, при което тази сила не може да преодолее механичният импеданс на трептящата система. За разглежданото примерно изпълнение на високоговорителя съгласно изобретението е прието X_D(max) = 7 mm, което е отразено и върху графиката на фиг. 46. Може да се направи така, че X_D(max| да бъде приблизително равно на X_D , т.е. да се използва максимално възможния ход на трептящата система, осигурен от другите конструктивни ограничения. Така при X_D(raaxl - 7 mm за X се получава стойност около 6,5 mm, т.е. 90% от максимално достижимия ход. Това означава, че е разширен динамичния диапазон на неизкривено възпроизвеждане, разширена е и честотната лента в областта на ниските честоти, или пък е постигната някаква определена комбинация от тези два показателя. Окъсяващите пръстени, показани в различните варианти на конструкцията на високоговорителя от фиг.1 и фиг.2, освен описаната погоре функция на съединени накъсо навивки, шунтиращи при високи честоти некомпенсира ната индуктивност на звуковата бобина, изпълняват ролята и на топлоотвеждащи елементи за разположените в близост до тях секции на звуковата бобина. Топлинното съпротивление на металните части на конструкцията на двигателната система е намалено значително поради по-високата топлопроводимост на алуминия спрямо желязото, от което са изработени полюсните наставки на магнитната система. Същевременно топлинния режим на звуковата бобина е подобрен под въздействието на допълнителни конструктивни фактори. Тъй като топлоотдаването на звуковата бобина е пропорционално на големината на излъчващата повърхност и обратно пропорционално на дебелината на въздушния слой между звуковата бобина и детайлите на двигателната система, разгъването на звуковата бобина на две секции и разположението й в тесните въздушни процепи за целия работен ход на трептящата система увеличава с около един порядък топлоотдаването. От друга страна, понеже максималната работна температура се определя от най-нагрятата част на звуковата бобина, равномерното разпределение на топлината по протежение на цялата излъчваща площ на звуковата бобина способства за по-добро използване на топлинния капацитет на звуковата бобина. В разглежданото примерно изпълнение на високоговорителя съгласно изобретението е приета четирикратно по-голяма максимално-допустима електрическа мощност, въпреки че десетократно намалената стойност на топлинното съпротивление допуска десетократно увеличение на електрическата мощност. Това означава, че работната температура на звуковата бобина на високоговорителя съгласно изобретението ще бъде значително по-ниска от работната температура на сравняваните високоговорители, въпреки четирикратно увеличената електрическа мощност, която е абсорбирана от високоговорителя. При тези предпоставки температурно-обусловената компресия на мощност е ldB при номиналната електрическа мощност. При високоговорителя съгласно нивото на техниката поради съчетаването на амплитуднообусловената компресия на мощност с температурно-обусловената компресия на мощност, се получава стесняване на обхвата на линейното преобразуване на електрическия сигнал в звуков. При високоговорителя съгласно изоб ретението по-слабо изразеният ефект на температурно-обусловена компресия на мощност компенсира тенденцията за увеличаване на В1 при максималните стойности на отклонението на трептящата система спрямо равновесното положение, при което се получава линеаризация на характеристиката на преобразуването на електрическия сигнал в звуков. При това положение линейната част на характеристиката на преобразуване се увеличава, вместо да намалява, както е при електродинамичните високоговорители съгласно нивото на техниката и линейната част на X_D(|) може да достигне до 95% от X_D(max). Това означава, че при равни други условия се получава увеличаване на неизкривения динамичен диапазон 4-5 пъти, или 12-14 dB.In fact, the maximum possible deviation of the oscillating system is obtained not at the cancellation of the motor force, but at a sufficiently small value, at which this force cannot overcome the mechanical impedance of the oscillating system. For the exemplary embodiment of the loudspeaker according to the invention, X _{D (max)} = 7 mm is taken, which is also reflected in the graph of FIG. 46. It can be made that X _{D (max |} is approximately equal to X _D , that is, to use the maximum possible stroke of the oscillating system provided by the other design constraints. Thus at X _{D (raaxl} - 7 mm for X, a value of about 6.5 mm is obtained, ie 90% of the maximum reach, which means that the dynamic range of undistorted reproduction is extended, the bandwidth is extended in the low frequency range, or is achieved any particular combination of these two indicators. The shortening rings shown in the different variants in the speaker structure of FIGS. 1 and 2, in addition to the above-described function of short-circuited coils shunting at high frequencies, which do not compensate for the inductance of the sound coil, also serve as heat sink elements for adjacent sections of the sound coil. The thermal resistance of the metal parts of the engine system structure is significantly reduced due to the higher thermal conductivity of aluminum to the iron, from which the pole attachments of the magnetic system are made . At the same time, the thermal regime of the sound coil has been improved under the influence of additional design factors. Since the sound coil heat is proportional to the size of the radiating surface and inversely proportional to the thickness of the air layer between the sound coil and the engine system parts, expanding the sound coil into two sections and arranging it in the narrow slots in the slit air slots system increases by about one order the heat transfer. On the other hand, since the maximum operating temperature is determined by the hottest part of the sound coil, the uniform distribution of heat along the entire radiating surface of the sound coil contributes to a better utilization of the thermal capacity of the sound coil. In the present embodiment of the loudspeaker of the invention, four times the maximum permissible electrical power has been adopted, although a tenfold decrease in the value of thermal resistance permits a tenfold increase in electrical power. This means that the operating temperature of the loudspeaker of the loudspeaker according to the invention will be substantially lower than the operating temperature of the compared loudspeakers, despite the four times increased electrical power absorbed by the loudspeaker. Under these conditions, the temperature-dependent compression of power is ldB at rated electric power. The speaker according to the prior art, due to the combination of amplitude-dependent compression of power with temperature-dependent compression of power, results in a narrowing of the range of linear conversion of the electrical signal into sound. In the loudspeaker according to the invention, the less pronounced effect of temperature-induced compression of power compensates for the tendency to increase B1 at maximum values of the deviation of the oscillating system relative to the equilibrium position, which results in a linearization of the characteristic of the conversion of the electrical signal into sound. In this situation, the linear portion of the conversion characteristic increases instead of decreasing, as in the case of electrodynamic speakers according to the prior art, and the linear portion of X _{D (|)} can reach up to 95% of X _{D (max)} . This means that, under other things being equal, an undistorted dynamic range is increased 4-5 times, or 12-14 dB.

Ефектът от разширяване на честотния и динамичния диапазон се ограничава от следните фактори: максималната електрическа мощност Р която не може да бъде превишена от съображения за механична здравина и поради опасност от прегряване на звуковата бобина. В областта на ниските честоти честотния и динамичния диапазон се ограничават от Х_Щгаах). Над тази част на честотната характеристика изкривяванията са над допустимите, независимо от това, че електрическата мощност може да бъде по-малка от Р_Е(ПИХ). За да бъдат сведени изкривяванията до допустимата стойност, честотния диапазон на високоговорителя трябва да бъде ограничен в областта на ниските честоти. За високоговорителя съгласно изобретението компресията на мощност е само 0,5 dB, сравнено с компресията на мощност от около 3,5 dB за високоговорителя съгласно нивото на техниката. Това показва, че при средните честоти максимално-достижимата стойност на звуковото налягане за високоговорителя съгласно изобретението е с 9 dB по-голямо спрямо високоговорителя съгласно нивото на техниката. От друга страна, разширението на честотната лента в областта на ниските честоти е 2,5 oct., постигнато само за сметка на линеаризирането на хода на трептящата система. Съчетано с разширението на честотния обхват в областта на високите честоти, разширението е 2,5 oct. По-малката неравномерност на честотната характеристика в областта на средните честоти е указание, че линейните изкривявания са намалени в тази област, в която слуховото възприятие е най чувствително към изкривяванията от всякакъв вид.The effect of expanding the frequency and dynamic range is limited by the following factors: the maximum electric power P which cannot be exceeded for reasons of mechanical strength and due to the danger of overheating of the sound coil. In the low frequency range, the frequency and the dynamic range are limited by X _Stahach) . Above this part of the frequency response, the distortions are above the allowable level, despite the fact that the electrical power may be less than P _{E (PIH)} . In order to reduce distortions to the acceptable value, the frequency range of the loudspeaker must be limited in the low frequency range. For the speaker according to the invention, the power compression is only 0.5 dB, compared to the power compression of about 3.5 dB for the speaker according to the prior art. This indicates that at medium frequencies, the maximum achievable sound pressure value for the loudspeaker according to the invention is 9 dB higher than the loudspeaker according to the prior art. On the other hand, the bandwidth extension in the low frequency region is 2.5 oct., Achieved only at the expense of linearizing the course of the oscillating system. Coupled with the high frequency bandwidth extension, the extension is 2.5 oct. The less unevenness of the frequency response in the midrange is an indication that linear distortions are reduced in the area in which the auditory perception is most sensitive to distortions of any kind.

По отношение на нелинейните изкривявания също има подобрение в сравнение с нивото на техниката. При обикновените електродинамични високоговорители при Р_Е(Ш0Х) коефициентът на нелинейни изкривявания Κ_χ е с ниво -25dB, което в редица случаи е неприемливо. При високоговорителя съгласно изобретението Κ_χ остава на ниско ниво за целия динамичен диапазон на възпроизвежданите сигнали благодарение на линеаризирането на характеристиката на отклонението на трептящата система спрямо равновесното положение, като Кх е с ниво -40dB почти за целия динамичен диапазон, до Р_Е(тах).In terms of non-linear distortions, there is also an improvement over the prior art. For ordinary electrodynamic loudspeakers at P _{E (W0X) the} coefficient of non-linear distortion Κ _χ is -25dB, which in many cases is unacceptable. In the loudspeaker according to the invention, Κ _χ remains low for the entire dynamic range of the reproduced signals due to the linearization of the deviation characteristic of the oscillating system with respect to the equilibrium position, with Kx being -40dB for almost the entire dynamic range, up to P _{E (max)} .

Количествената оценка на подобрението на техническите показатели при високоговорителя съгласно изобретението в сравнение с високоговорител съгласно нивото на техниката и същите конструктивни параметри на двигателната система може да бъде обобщена със следните цифри:The quantitative assessment of the improvement of the technical performance of the loudspeaker according to the invention in comparison with the loudspeaker according to the prior art and the same design parameters of the motor system can be summarized by the following figures:

1. Разширение на динамичния диапазон: 15dB в номиналния честотен обхват на възпроизводими честоти;1. Dynamic range extension: 15dB in the rated frequency range of reproducible frequencies;

2. Разширение на честотния диапазон: 2,5 octave;2. Frequency range extension: 2.5 octave;

3. Намаление на неравномерността на честотната характеристика при номинална мощ^{ност Р}Е_(тах> ^{с 4 dB}i3. Reduction of the non-uniformity of the frequency response at rated power ^РЕ _(m ax> ^{by 4 dB} i

4. Снижаване нивото на тоталния коефициент на нелинейни изкривявания Кх при номиналната електрическа мощност Р_Е(гаах) с 15 dB.4. Reducing the level of the total coefficient of nonlinear curvatures Kx at the rated electric power P _{E (gaah)} by 15 dB.

Claims

1. An electrodynamic loudspeaker comprising a permanent magnet motor system and pole lugs forming two air slots, as well as two sound coils located in the respective air slots, the magnetic induction in the air slots being counter-directional and the sound coils also counter-winding , where the axis of symmetry of the two sections of the sound coil coincides with the neutral line of the magnetic system, characterized in that a cylindrical magnetic shunt (5) is arranged in the magnetic circuit, located symmetry with respect to the front pole lugs (4a) and (46) with a shortening ring (6) between them.

Electrodynamic loudspeaker according to claim 1, characterized in that the magnetic system is composed of two permanent magnets (3a) and (3b) with a counter-orientation of the magnetic poles and a radial magnetization direction, apart from the front pole extensions (4a) and (46) additional shorting rings 10 (7a) and (76) are located, respectively.

Electrodynamic loudspeaker according to claims 1 and 2, characterized in that the distance from the outer edges of the two sections of the sound coils (2a) and 5 (26) to the outer edges of the air gap (1) is equal to the maximum the permissible stroke of the flickering system.