Et forsøk på en pedagogisk forklaring på ett aspekt vedrørende motor-stabilitet.
La oss først ta en analogi for å illustrere et enkelt poeng. Vi kan forestille oss at vi har to magneter. De to magnetene har hhv nord og sydpol mot hverandre, og derfor trekkes de mot hverandre. Men de to magnetene er av ulik størrelse:
Den lille magneten og den store magneten skaper da hvert sitt magnetfelt, hhv svakt og sterkt, men summen av de to resulterer i en kraft.
Vi kan tenke oss at ikke bare resulterer dette i en kraft, men også at begge magnetene påvirker hverandre. Den store har et kraftig magnetfelt og påvirker den lille magneten ganske mye. Den lille magneten påvirker den store svært lite da den har et veldig svakt magnetfelt på grunn av sin størrelse.
Hva har dette med høyttalere å gjøre?
I en høyttaler har vi et magnetfelt som er konstant. Det magnetfeltet kommer fra permanentmagneten og danner et magnetfelt i spolegapet.
Vi har i tillegg ett magnetfelt som er signalavhengig, altså som varierer, skifter retning, varierer fra sterkt til svakt osv avhengig av signalet som kommer inn.
De to magnetfeltene danner i sum en kraft som varierer med signalet.
Det vi forsøker å unngå er at signalet påvirker det permanente magnetfeltet.
I likhet med i eksempelet over har vi også to magnetfelter i en høyttalermotor. Vi kan her også snakke om et størrelsesforhold mellom magnetfeltene. Et viktig prinsipp her er at vi kan oppnå samme kraft dersom spolen utgjør et svakt magnetfelt og magnetkretsen utgjør et kraftig magnetfelt, som vi får om det er motsatt, eller de to er like store.
Når vi konstruerer en høyttalerdriver er vi gjerne på jakt etter en bestemt kraftfaktor. Enheten for kraftfaktor er både N/A (altså antall Newton for hver Ampere som går i spoletråden) og Tm (altså produktet av fluxtettheten i magnetgapet og lengden på spoletråden i magnetfeltet). Vi kan godt skrive Tm=N/A. Det betyr at om vi for eksempel dobler lengden på spoletråden i magnetgapet så dobler vi kraften. Eller om vi dobler magnetfeltet dobler vi også kraften.
Kort sagt, dersom vi dobler Tm dobler vi kraften, men det kan gjøres ved enten å endre T, eller m, eller begge. Dersom vi øker T øker vi selve magneten, og dersom vi øker m øker vi spolens magnetfelt.
Det ideelle forholdstallet...
...finnes ikke. Dette vil være applikasjonsavhengig. Men generelt kan vi si at det er tre ting som gir oss en mer sårbar motor.
- Høyere masse:
Nei, masse er ikke direkte en faktor for lydkvalitet, men indirekte kan det være det. Har man en tyngre driver kan man si at den må jobbe mer. Men vi kan kikke litt på tallene.
Dersom vi har en gitt kraftfaktor kan vi si noe om kraften. Men kraften jobber mot driverens masse. Vi kan derfor sette kraftfaktoren (T*m) i forhold til lydtrykk. Vi vet at lydtrykk er en funksjon av membranareal og akselerasjon. Akselerasjon er på sin side en funksjon av kraft og masse. Vi har allerede slått fast at kraften er en funksjon av T*m, så dersom vi øker massen får vi mindre akselerasjon.
Dette kan med andre ord forenkles til:
Dobler vi massen trenger vi dobbelt så mye strøm for å få samme akselerasjon. Dette endrer ikke forholdet mellom T*m, men allikevel vet vi at strømmen går i spoletråden, og dermed vil magnetfeltet som genereres i spolen dobles. Dermed vil effekten av m dobles, mens effekten av T er uendret.
- Kraftigere motor og lettere spole:
Det er flere fordeler med å ha en lett spole, spesielt for drivere som skal gjengi mellomtone. Men en sentral parameter er forholdet mellom T og m. Vi kan for eksempel ha behov for å øke kraftfaktoren, og det kan gjøres enten ved å putte mer tråd i magnetgapet, eller ved å gjøre magnetfeltet sterkere.
Vi kan ta et eksempel. La oss si vi har en 6,5" bassenhet med 2-lags spole. Så ønsker vi oss en driver med kraftigere motor og mer masse da en slik driver vil fungere i mindre kasse men ellers i prinsippet gjøre det samme. Vi bytter spolen til en 4-lags spole og endrer ellers ingen ting. Den nye spolen er vesentlig tyngre, altså økt masse, og den gir oss høyere vikletetthet, altså høyere kraftfaktor. Vi har her økt lengden på spoletråden i gapet, men vi har ikke endret magnetfeltet. Ergo er T uendret, m er økt og T*m er altså økt. Men endringen går på bekostning av størrelsesforholdet mellom T og m der vi ønsker størst mulig T og minst mulig m.
Det man også kunne gjort var å øke massen uten å endre m, og i tillegg økt magnetfeltet ved hjelp av en kraftigere magnet.
- Metning:
En parameter som ikke direkte har noe med forholdstallet mellom T og m å gjøre er det vi kaller metning. Jeg skal forsøke å forklare med få ord hva metning er.
Når for eksempel stål utsettes for et magnetfelt øker dets indre magnetfelt dramatisk. Vi kan utsette luft for det samme magnetfeltet, uten at det indre magnetfeltet i luften øker like mye. Det er imidlertid en grense for hvor høyt stålets indre magnetfelt kan kommer før stålet mettes. Rundt 1,7 Tesla vil stålet ikke lenger respondere like raskt på et ytre magnetfelt. Rundt 2,1 Tesla vil stålet respondere nesten helt likt som luft. Stålet regnes da som fullstendig mettet.
Når stålet er i denne tilstanden vil det reagere lite på ytre påvirkning. Det betyr at om vi ser på forholdet mellom T og m så vil en magnetkrets i metning være mye mindre sårbar for en endring i m enn en driver der magnetkretsen ikke er i metning.
En mettet driver kan gjøre en langt bedre jobb sammen med 4-lags spole og høy masse enn en umettet driver gjør sammen med 2-lags spole og lav masse.
Konklusjon:
Det siste vi ønsker oss er en driver med svak, umettet motor, kraftig spole, høy masse og lav følsomhet. I den andre enden av skalaen har vi drivere med kraftig motor, full metning i eller tett på magnetgapet, moderat spole, lav masse og høy følsomhet.
Dette er mange parametere på en gang, og det er for eksempel ikke alltid vi kan få til lav masse og høy følsomhet fordi det ikke er kompatibelt med den aktuelle applikasjonen. Allikevel vil de øvrige tiltakene være nok til å utgjøre forskjellen på noe som er ekstremt bra og noe som er fullstendig katastrofe.
Det utloves ingen dusør for å gjette at i utviklingen av den aktuelle 15-tommeren har samtlige parametere vært prioriterte