Audio Panda: Geschlossene und offen Spulen und Chassis-Entwicklung

[Audio-Panda]

Alle schweigen. Manche haben erkannt, dass es sich um ein Patent handelt und man es ruhen lassen sollte, doch andere verstehen die Idee einer Flachspule und möchten den Klang dieser Innovation selbst testen. Ich verstehe dieses Interesse, gleichzeitig wäre es aber sinnvoll, das Patent ruhen zu lassen. Angesichts der aktuellen Lage schlage ich allen aktiven Technikern vor, eine bekannte, aber in Vergessenheit geratene Flachspule mit ähnlichen Eigenschaften wie eine Schmetterlingsspule zu testen.

Es handelt sich um eine einreihige Archimedische Spule mit einem runden Magneten und trägt die Nummer 1M. Diese Spule schwingt hin und her, eignet sich aber gut für die Wiedergabe mittlerer und hoher Frequenzen. Dieser Wandler ist zudem resonanzarm und erzeugt nur einen geringen Eigenstrom. Dank dieser beiden Eigenschaften ist er ein äußerst hochwertiger Schallwandler.
            
Dies ist mein Geschenk an euch alle. Ich hoffe, ihr findet die passende Anwendung dafür und seinen Platz in der hochwertigen Akustik.
 Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit und eure Beteiligung an diesem Thema, Valentin.

[Audio-Panda]

Bevor es zu spät ist, muss ich Sie vor Fehlkäufen warnen.

Die neueste Wandlerkonstruktion verwendet einen runden Magneten. Im Internet gibt es zahlreiche Angebote für runde Magnete in verschiedenen Ausführungen. Kaufen Sie einen eisenfreien Magneten – einen, der in reiner Form erhältlich ist. Eisen in solchen Wandlern stört und verändert den Prozess so stark, dass er unkontrollierbar wird und einen unangenehmen Klang erzeugt.

Hier ist eine Impedanzmessung eines solchen Wandlers, die alles bestätigt, was ich im vorherigen Beitrag geschrieben habe.
   

[Audio-Panda]

Ich habe den Threadtitel nicht verfasst. In diesem Thread haben wir weit mehr als nur die im Titel genannte Frage – das Konzept offener und geschlossener Lautsprecherspulen – behandelt.
Fast alle Lautsprecher mit Spulen haben ein geschlossenes Spulensystem. Ich werde nicht näher auf das Magnetsystem der einzelnen Treiber und die Position der Spule eingehen; das ist uns allen bekannt. Diese Treiber erzeugen Schall hauptsächlich durch die Ausbreitung von Schwingungen der Spule über die Membranoberfläche. Nur von der Membran werden diese Schallschwingungen an die Luft abgegeben. Die Spule selbst hat keinen direkten Kontakt zur Luft; ihre Abstrahlung wird durch die Konstruktion des Magnetsystems des Wandlers absorbiert.

Bei einem offenen Spulensystem befindet sich die Spule nicht innerhalb des Magnetsystems des Wandlers, sondern direkt auf der dem Zuhörer zugewandten Membranoberfläche. In dieser Anordnung ist die Spule selbst eine Strahlungsquelle, unabhängig von der Ausbreitung direkter Schwingungen über die Membranoberfläche.

Es hat sich herausgestellt, dass die „offene Spule“ erhebliche Vorteile bei der Realisierung der Schallwelle bietet und sie mit kleinen Amplituden ergänzt, die mit der Vibrationsmethode einer einzelnen Membran nicht erreichbar sind. Dies ist entscheidend, wenn der Klang während der Wiedergabe als Abbild der musikalischen Szene gestaltet werden soll. Ich habe bereits erwähnt, dass sich Klang bei ausreichend hoher Auflösung deutlich von den bisher bekannten Konzepten der linken und rechten Kanäle unterscheidet. In einem solchen vollen Klangraum entsteht ein Surround-Sound mit einer vollständig erschlossenen Klangbühne in Form von 3D-Klang. Dieser Klang ist nicht chaotisch; er definiert die Position der Schallquellen präzise. Im 3D-Klangfeld kann der Hörer frei wahrnehmen, dass er seine Position relativ zur Klangbühne verändert, die während der Wiedergabe konstant bleibt. Dies ist sehr wertvoll für das Konzept, die Atmosphäre eines Musikstücks während der Wiedergabe zu vermitteln und die Verbindung zwischen den Instrumenten und dem Raum, in dem die Musik aufgeführt wurde, herzustellen.

[JFA]

Das, was du da beschreibst, klingt aber stark nach DML, sofern man eventuelle Frequenzgangeffekte ausschließt. Typisch für DML ist das offene Klangbild, was sich auch bei einer Änderung der Hörposition nicht verändert; dafür hat man dann keine genaue Positionierung der Phantomschallquellen. Beides zusammen ist in einer Stereokonfiguration prinzipbedingt nicht möglich, man kann nur eines gegen das andere ausbalancieren. 

Mit der "offenen" Spule hat das nichts zu tun.

[Audio-Panda]

.............................................. Beides zusammen ist in einer Stereokonfiguration prinzipbedingt nicht möglich, man kann nur eines gegen das andere ausbalancieren. 

Mit der "offenen" Spule hat das nichts zu tun.

Das ist eben nicht DML. DML selbst arbeitet mit einem vorgefertigten Tonabnehmer mit minimalem und hohem Hub. Dieser Effekt ist von Foxteks FE206-Tonabnehmern bekannt, bei denen der große Magnetspalt und der geringe Hub an sich schon sehr wirkungsvoll sind. DML verwendet einen ähnlichen Miniatur-Tonabnehmer, und die Membran fungiert dabei als Membran. Die Möglichkeiten von DML sind durch die Leistungsfähigkeit des Treibers selbst begrenzt, und obwohl er die reinsten Vibrationen erzeugt, gibt es keine direkte Abstrahlung von der Schwingspule. Vibrationen können niemals reiner sein als die direkte, offene Abstrahlung von der Schwingspule.
Die Schwingspule selbst gibt nur das wieder, was ihr als Signal zugeführt wird. Ja, der 3D-Effekt hängt von der Art der akustischen Abstrahlung und … von der Auflösung des Verstärkers ab. Letztere liegt bei etwa 50 % seiner Möglichkeiten. Ich habe 100 % und kann die Aufnahme ohne Nachbearbeitung im Studio wiedergeben. Ich besitze nur eine solche Aufnahme von einem einzigen Toningenieur, und sie macht alle Versuche, sie mit anderen Geräten zu reproduzieren, zunichte. Ich kann also mit Sicherheit sagen, dass DML mit herkömmlichem Equipment einen 3D- und Schmerling-Effekt erzeugt, allerdings nicht in dem Maße wie mit perfektioniertem Audioequipment und dem nötigen Know-how, um die Anforderungen optimal zu erfüllen. Ich habe das alles selbst ausprobiert.
 Aktuell findet in Moskau eine Audioausstellung mit DML statt. Es ist nicht überall beliebt, aber diejenigen, die es gehört haben, sind begeistert.

[JFA]

Was passiert denn, wenn du die Schwingspule nicht an die Membran koppelst? Nicht viel, oder? Also brauchst du die Membran. Ohne wirst du keinen ausreichenden Wirkungsgrad erzielen. Und da deine Membran eine große Fläche ist wird sie recht früh in Partialschwingungen aufbrechen, und damit landest du bei genügend hoher Modendichte im DML-Betrieb. Was halt auch zu deiner Klangbeschreibung passt.

Im Moment befindet sich die Spule auf der Vorderseite der Membran, zu dir hinzeigend. Was passiert, wenn du die auf der Rückseite befestigst? Der Bereich der Membran, an dem sich die Spule befindet, schwingt genauso wie vorher, da er starr an die Spule gekoppelt ist. Wie soll das einen Unterschied darstellen?

[Audio-Panda]

Was passiert denn, wenn du die Schwingspule nicht an die Membran koppelst? Nicht viel, oder? Also brauchst du die Membran. Ohne wirst du keinen ausreichenden Wirkungsgrad erzielen. Und da deine Membran eine große Fläche ist wird sie recht früh in Partialschwingungen aufbrechen, und damit landest du bei genügend hoher Modendichte im DML-Betrieb. Was halt auch zu deiner Klangbeschreibung passt.

Im Moment befindet sich die Spule auf der Vorderseite der Membran, zu dir hinzeigend. Was passiert, wenn du die auf der Rückseite befestigst? Der Bereich der Membran, an dem sich die Spule befindet, schwingt genauso wie vorher, da er starr an die Spule gekoppelt ist. Wie soll das einen Unterschied darstellen?

Beginnen wir mit dem DML. Jeder hat es schon beschrieben, aber niemand versteht den Unterschied zwischen einem Exzider und einer Spule auf der Membran. Ein Exzider beeinflusst die Membran nicht nur durch Vibrationen, sondern auch durch seine eigene Masse. Dieser Effekt ist besonders deutlich im Vergleich zu einer „offenen Spule“.
Ich kam zur „offenen Spule“ durch die Entwicklung einer flachen Solenoidspule mit einem magnetischen Wandler auf der Rückseite der Membran im 4M-Design. Dies ist ein halboffenes System, und die Spule erzeugte einen präziseren Klang als die Membran selbst. Das inspirierte mich dazu, die Spule auf die Vorderseite der Membran zu verlegen.

[Audio-Panda]

Es gibt eine russische Firma, die DML-Lautsprecher mit Exzider herstellt. Sie begannen in einem Forum, in dem ich Moderator bin, und fanden lange Zeit keine Nachfrage. Erst seit Kurzem werden sie als Lautsprecherhersteller wahrgenommen, und das geht einher mit einem deutlichen Qualitätssprung im Klang ihrer Lautsprecher. Ich vermute, das liegt daran, dass ich selbst einen Fehler aufgezeigt habe: die unzureichende Kontrolle der Exzidermasse auf der Membran und damit des Klangs.
Anscheinend haben sie diesen Hinweis beherzigt, und es hat sich gelohnt. Ich lese gerade Testberichte von Besuchern der Audiomesse, und alles sieht sehr gut aus.

[JFA]

Beginnen wir mit dem DML. Jeder hat es schon beschrieben, aber niemand versteht den Unterschied zwischen einem Exzider und einer Spule auf der Membran.

Ich schon.

Ein Exzider beeinflusst die Membran nicht nur durch Vibrationen, sondern auch durch seine eigene Masse. Dieser Effekt ist besonders deutlich im Vergleich zu einer „offenen Spule“.

Deine Spule hat auch eine Masse, welche die Moden der Platte verändert. Was du nicht hast sind
- die Zentrierspinne des Exciters und
- und der Magnet, der an der Aufhängung hängt.

Die beeinflussen natürlich das modale Verhalten und ganz besonders ist ihr Einfluss im tieffrequenten Bereich.

Aber darum geht es mir gar nicht. Du treibst eine große Membran an und hast damit die gleichen Effekte wie mit einem Exciter.

[Audio-Panda]

Ich hatte schon kleinere Membranen, und die waren auch recht gut. Außerdem vergisst du die elektrischen Parameter beim Unterschied zwischen einem Exziton und einer Schwingspule. Die Schwingspule selbst liefert ein sehr gutes Signal ohne eigenen Strom und Resonanz, was bei einem Exziton nicht der Fall ist. Der einzige Nachteil der Schwingspule ist der Schalldruckpegel: Der des Exzitons liegt bei etwa 90 dB, der der Schwingspule bei etwas über 82 dB. Ich habe noch nicht herausgefunden, wie man den Schalldruckpegel eines solchen Systems erhöhen kann. Aber man gewöhnt sich daran – wer guten Klang will, muss mit Verstärkerleistung bezahlen. Das ist für mich kein Problem; ich habe den Verstärker selbst entworfen und nach höchsten Qualitätsstandards gebaut, und er hat genug Leistung, um mein vierstöckiges Haus zu beschallen.

Ich habe kleine Schmerling-Lautsprecher für meinen Partner gebaut. Dann habe ich größere Lautsprecher mit Balsaholzmembran für mich selbst gebaut. Mein Partner wollte sie nicht und hat das Angebot gar nicht erst in Erwägung gezogen; er war mit dem, was ich für ihn gebaut hatte, vollkommen zufrieden. Ihm gefiel die von mir geschaffene Akustik sehr gut, außerdem hatte er denselben Verstärker wie ich.

[JFA]

Außerdem vergisst du die elektrischen Parameter beim Unterschied zwischen einem Exziton und einer Schwingspule. Die Schwingspule selbst liefert ein sehr gutes Signal ohne eigenen Strom und Resonanz,

Auch deine Spule hat eine Resonanz, allerdings ist die nicht sehr ausgeprägt. Und Induktivität hat die auch. Also erzeugt auch die eine "eigene" Spannung.

[Audio-Panda]

Auch deine Spule hat eine Resonanz, allerdings ist die nicht sehr ausgeprägt. Und Induktivität hat die auch. Also erzeugt auch die eine "eigene" Spannung.

Ja, sie erzeugt Strom, und ich kenne den Anteil eines normalen Lautsprechers. Meinen Messungen zufolge sind es 10 % der Stromerzeugung einer herkömmlichen Ringspule. Eine flache Solenoidspule hätte möglicherweise Strom erzeugt, aber keine ihrer Bauformen tut dies.
 Die Induktivität der Spule und die von ihr erzeugte Nutzarbeit sind ein anderes Thema. Ich habe recherchiert und bin zu dem Schluss gekommen, dass die Induktivität die Nutzarbeit eines elektromagnetischen Wandlers erzeugt. Sie ist essenziell, und ohne Induktivität sinkt die Leistung des Wandlers und geht gegen null. Ich habe dies in der Praxis beobachtet. Ich kenne mich mit Spulen aus und weiß, wie man die verschiedenen Parameter beeinflusst.

[JFA]

Die Induktivität der Spule und die von ihr erzeugte Nutzarbeit sind ein anderes Thema. Ich habe recherchiert und bin zu dem Schluss gekommen, dass die Induktivität die Nutzarbeit eines elektromagnetischen Wandlers erzeugt. Sie ist essenziell, und ohne Induktivität sinkt die Leistung des Wandlers und geht gegen null.

Nein, die Lorentzkraft funktioniert ganz ohne Induktivität.

[Audio-Panda]

Nein, die Lorentzkraft funktioniert ganz ohne Induktivität.

Können Sie mir die Formel zeigen? 
Ehrlich gesagt haben wir alles versucht, um die Leistung zu erhöhen, aber es funktioniert nicht. Einerseits wird Strom im Verstärkerkreis benötigt, andererseits muss die im elektromagnetischen Wandler erzeugte Kraft umso stärker sein, je länger der Draht ist.

[JFA]

F=q*(v x B)=I*(l x B) (Vektorpfeile bitte dazu denken).

Induktivität kommt nicht vor. Sie ist ein unerwünschtes Nebenprodukt der Tatsache, dass man über Drahtwickel (=Spulen) versucht, möglichst viel Leitungslänge in das magnetische Feld zu bekommen. Aber benötigt wird sie nicht.

[capslock]

Der erste Schritt zur Erhöhung des Wirkungsgrads und Senkung der Verzerrungen wäre ein Push-Pull-Aufbau, also Magneten beiderseits der Spule. Das bedeutet aber eine relativ stabile Traverse auch vor der Membran, die den zweiten Mageneten trägt.

Bei dem geringen Wirkungsgrad der Spule hätte ich auch Sorge um thermisches Fading. Die Spule wird warm, ihr Widerstand steigt und damit sinkt der Wirkungsgrad weiter. Mögliche Abhilfe, die auch gleich die Linearität als Funktion der Auslenkung verbessert: Stromsteuerung.

[Audio-Panda]

Ungeachtet dessen zeigt sich Ihr Mangel an praktischer Erfahrung. Ich suche keine vollständige Antwort in der offiziellen Theorie; ich führe Experimente durch und ermittle logisch den gewünschten Effekt. Das heißt nicht, dass ich die Theorie nicht kenne; im Gegenteil, ich habe sie mehrfach studiert, verstehe sie und weiß, wie man Formeln analysiert; so wurde es mir beigebracht.

Und nun zu einem allgemeinen Ansatz zur Induktivität.
Beginnen wir mit der Archimedischen Spirale. Ich habe sie in verschiedenen Varianten gebaut und versucht, die Induktivität zu eliminieren. Das Ergebnis war das Gegenteil von dem, was ich erwartet hatte. Ich dachte, Induktivität sei ein Nebenprodukt und ich würde ohne sie einen Effekt erzielen. Das war nicht der Fall, und diese Spule verhielt sich mit dem Verstärker wie ein normaler Lastwiderstand mit einem sehr geringen Effekt, nahe null. Eine ähnliche Spule mit der gleichen Windungszahl lieferte hingegen eine beträchtliche Menge an nutzbarer Arbeit. All dies geschah in einem Magnetfeld. Haben Sie jemals eine Spule gesehen, die ihre Arbeit in einem Magnetfeld träge verrichtet? Es stellt sich heraus, dass dies möglich ist.
          
Es handelt sich um zwei Hochfrequenzlautsprecher, der erste mit einer Impedanz von 8 Ohm und der zweite mit einer Impedanz von 22 Ohm. Der zweite Lautsprecher ist also etwa fünfmal lauter als der erste!


Zweites Beispiel. Es ist allgemein bekannt, dass ein Tiefpassfilter eine einfache Induktivität ist. Diese Induktivität muss lediglich in den Stromkreis des Lautsprechers integriert werden, damit er bei den wiederzugebenden Frequenzen die gewünschte Wirkung erzielt. Seltsamerweise hat das noch niemand bedacht, aber Experimente deuten darauf hin, dass Induktivität als aktiver Widerstand wirkt. Und positiver Widerstand bleibt für den Verstärker positiv und erzeugt Wärme.
Ich könnte mich irren, aber es ist eine Überlegung wert. Wir können auch herausfinden, was den Verstärker erhitzt. Ich habe sehr viel Erfahrung mit diesem Parameter, insbesondere bei akustischen Lautsprechern.

[Audio-Panda]

Auf YouTube gibt es einige Videos aus einem Labor, das Experimente der klassischen Physik nachstellt. Dieses Video von „Phisik von Fantom“ ist komplett auf Russisch und versucht, ein umfassendes Bild der physikalischen Gesetze zu vermitteln. Es zeigt sich, dass alles, was wir bisher gelernt haben, nur den „zentralen Spezialfall“ darstellt. Alles, was danach gemäß diesem Gesetz geschieht, kann langsam vom Zentralwert abweichen, und zwar um ein Vielfaches! Dies ist ein direkter Beweis dafür, dass die klassische Physik erhebliche Abweichungen aufweist. Die Wahrscheinlichkeit, dass der im Gesetz beschriebene Prozess von Anfang an falsch verstanden wurde, ist sehr hoch. Sie können sich selbst davon überzeugen, indem Sie diese Videoserie auf YouTube suchen und zumindest die Untertitel lesen, um zu verstehen, worüber gesprochen wird. Sie ist sehr informativ.
https://www.youtube.com/watch?v=9IQ8-Vw9Sl8

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Nun sprechen wir über die Erwärmung eines bestimmten Lastabschnitts als Impedanz.
Wir alle wissen, dass die Impedanz die Summe aus Wirk- und Passivwiderstand ist. Auch unsere Lautsprecher besitzen einen Wirk- und Passivwiderstand, und deren Wechselwirkung in Form von Wärme wirkt sich positiv auf die thermische Leistung des Verstärkers aus. Genauer gesagt: Welcher Widerstandsabschnitt beeinflusst die Erwärmung des Verstärkers? Jeder kennt die Funktionsweise von AB-Verstärkern, bei denen sich der Verstärker allmählich erwärmt. Mein Verstärker funktionierte genauso – er kam ohne Erwärmung nicht aus, und das tat er auch immer, bis… die Schmeterling-Lautsprecher zum Einsatz kamen. Sobald diese Spule in Betrieb war, funktionierte mein Verstärker wie ein Ersatz – er wurde mit diesen Lautsprechern kaum warm, nicht einmal heiß. Der Verstärker mit Lastwiderstand erwärmte sich zwar gut, aber mit den Schmeterling-Lautsprechern hörte er auf, sich zu erwärmen und blieb selbst nach sechs Stunden oder mehr Betrieb nur lauwarm.
Die Tatsache, dass kein Eigenstrom durch die Lautsprecher floss, hatte diesen Effekt, und die gesamte Leistung des Verstärkers wurde ohne elektrische Konflikte an die Lautsprecher übertragen. Und das war nicht nur bei mir so; zwei weitere Besitzer ähnlicher Audiogeräte haben diesen Effekt ebenfalls festgestellt. Es ist ein interessanter Fall, der den Unterschied zwischen Wärmeerzeugung und Schallerzeugung verdeutlicht. Und er beantwortet die Frage, warum elektromagnetische Wandler so wenig nutzbare Arbeit verrichten.

[JFA]

Praktisch kaum vorhandene Induktivität, sehr starker Antrieb: https://www.beyma.com/en/products/c/low-...i100-8-oh/

Es gibt mit dem Reluktanzmotor einen Antrieb, der Induktivität "braucht". Aber der ist im normalen Audiobereich nicht mehr relevant.

[Audio-Panda]

Im Grunde zeige ich, dass die Induktivität die Grundlage unserer Arbeit im Audiobereich bildet. Stellen Sie sich vor: Ihr TT hat einen zu hohen passiven Widerstand und kann nicht ausschließlich im gewünschten Frequenzbereich arbeiten. Sie schalten ihn in Reihe mit einer Induktivität und modulieren diese mit dem TT. Die modulierte Induktivität verstärkt den Nachteil der Induktivität und erhöht so die Ausgangsleistung dieses einfachen Systems bei den benötigten Frequenzen. Und das erste Beispiel trifft den Nagel auf den Kopf – genau so ist es! 
Die Manipulation der Induktivität im Audiobereich ist ein sehr lohnendes Unterfangen. Ich wende sie überall dort an, wo sie nötig ist – bei Netzkabeln, Transformatoren und Lautsprechern – und sie funktioniert stets sehr effektiv. Die Manipulation der Kapazität ist deutlich schwieriger, aber ebenfalls möglich. Und genau das mache ich ständig.