Из чего сделать каркас для катушки динамика. Способ изготовления звуковой катушки

Поломки динамиков и методы их устранения

Ремонт при соскочившем витке катушки.

Сначала отпаяй гибкую подводку, потом пропитай прокладку и подвес (гофр и нижнюю центрирующую шайбу из ткани) диффузора по диаметру в месте его приклейки к диффузородержателю (силуминовая или стальная корзина) растворителем 646-648 (растворитель иногда не размягчает клей, можно попробовать ксилол, толуол, бензол),
и дождаться размягчения клея (от 10 до 20 минут), когда можно будет сдвинуть легко пальцем приклееную поверхность на гофре и центрирующей шайбе от силумина диффузородержателя. Аккуратно (НЕ ОТРЫВАТЬ! ДОЛЖНО ВСЁ ОТКЛЕИТСЯ САМО, иначе просто мало растворителя полил или мало подождал) извлечь диффузор из диффузородержателя. Поставить витки виток к витку на место и закрепить тонким слоем клея БФ-2, (можно, но хуже, использовать нитро-клей) в особо мощных головках катушка пропитывается тонким слоем эпоксидного клея. Собирать в обратной последовательности, обильно смочив все поверхности растворителем, размочив тем самым старый клей снова, поставить диффузор на место, после центрирования катушки в зазоре начинать приклеивание - прижав ткань центрирующей шайбы и резиновый (поролоновый - в зависимости от конструкции головки) гофр к силуминовой (стальной) поверхности диффузородержателя на положенное место. Центрировать при помощи свёрнутой фотоплёнки (для мощных головок можно использовать прямоугольные кусочки плотного картона, равномерно распределённые по диаметру зазора, длинной, достаточной для их лёгкого извлечения из зазора после сборки головки), введённой в зазор керна и звуковой катушки (колпак для этого с диффузора предварительно аккуратно отклеить, поливая растворителем клеевой шов - следить при этом за тем, чтобы растворитель не попал под колпак, иначе может отклеиться каркас звуковой катушки от горла диффузора){Как раз это у меня и произошло: прим. Serzhi }. При сборке не забыть про наличие гибкой подводки к катушке, и не приклеить мимо совпадения выводов катушки с клеммами на диффузородержателе. Приклеить таким же методом прокладку по периметру диффузора на место поверх гофра.

При нехватке во время сборки клея нанесённого на заводе, подклеивать при сборке СТРОГО нитроклеем типа Момент или Феникс (те, что в больших тюбиках). Это гарантирует возможность разобрать головку снова для ремонта, или в случае неправильной сборки {у меня старый клей не хотел клеить - тщательно растворил и удалил его и нанёс тонкий слой нового}.
Растворителя надо лить много, чтобы стоял и переливался в клеевых соединениях. Можно потихоньку лить прямо из горла бутылки (лучше конечно из маслёнки, которая сделана из химически стойкого пластика). Растворитель токсичен, не отравись! Сильно гоняет в туалет после его вдыхания - видно почки сразу выводят яд. Работай в проветриваемом месте!
Береги от попадания растворителя клеевые соединения самой магнитной системы и центр диффузора под колпаком (приклеенный каркас звуковой катушки), а не то головка развалится вся на составные элементы. Лей только на периметр диффузора, центрирующую шайбу аккуратно смачивай обильно пропитанным ватным тампоном.

Главное АККУРАТНОСТЬ! Испортить можно всё, бумага все же, помять каркас катушки и порвать и измять диффузор, измять и порвать колпак.

В общем ОЧЕНЬ НЕЖНО И АККУРАТНО!

Саму магнитную систему расклеивать никогда не нужно и недопустимо - может упасть чувствительность (отдача) головки после склейки заново. По этой причине не всегда достигаются хорошие результаты в ремонте головок с расклеившейся магнитной системой. Склеить магнит с керном можно, а вот магнитная сила в зазоре может снизится.

Перемотка сгоревшей звуковой катушки.

Смотай аккуратно сгоревшую катушку с каркаса (если плохо сматывается - капни растворителя), для облегчения смотки и предупреждения смятия каркаса изготовь оправку, о которой ниже. При смотке зарисуй, где было начало старой катушки, и как заделывались выводы. Сосчитай витки старой катушки.{или смотри информацию по динамикам на этом сайте. Если её ещё нет - то скоро будет:)} Подбери провод точно по диаметру (можно померять микрометром, а если его нет, тогда намотай 10 витков провода на подходящий стержень, измерь ширину 10 витков штангенциркулем, и раздели на 10) и аккуратно, виток к витку, мотай на туго вставленной в каркас катушки, оправке. Оправка изготавливается из чуть большего, относительно внутреннего диаметра каркаса катушки, отрезка металлической (лучше не сильно толстой - не сжать будет) трубы с продольным пропилом, чтобы при введении оправки в каркас можно было трубу сжать, а потом она распрямится и плотно подожмёт каркас изнутри. Пропил в трубе сделаешь ножовкой по металлу. Трубу возьми такой длины, чтобы удобно было сжимать свободный конец при одевании на неё каркаса. Первый виток мотай согласно началу намотки старой катушки (как правило, первый виток находится у горла диффузора и подпаивается прямо к контактной заклёпке). Первый виток закрепи ниткой, которую после намотки удали. При намотке иногда проворачивай диффузор с катушкой на оправке для предотвращения залипания каркаса на оправке. Натяжение при намотке не сильное - иначе можно сжать каркас вместе с оправкой (по этой причине разрезную оправку иногда полезно заклинить изнутри, вставив в пропил подходящую проволоку или внутрь трубы жёсткий предмет). При намотке первый слой пропитываешь жидким клеем - крайне тонкий слой. С проводом обращаться нежно, иначе можно содрать лаковую изоляцию. После намотки катушки, пропитай её (тонким слоем) жидким клеем БФ-2 - разбавляется спиртом (эпоксидным - разбавляется нитрорастворителем 646-648), облуди с канифолью выводы и подпаяй к контактным заклёпкам. При пайке использование кислоты и кислотосодержащих флюсов недопустимо, только канифоль!

Как попытаться расправить замятый колпак.

Попробуй его отклеить аккуратно - обильно поливая периметр склейки нитрорастворителем 646-648 (или другим - смотри выше). После отклейки СЛЕГКА увлажнить его водой и сильно зажать в тисках, подобрав для него пуансон и матрицу подходящей формы по выпуклости. {у меня просто выпрямился пальцем - был вмят немного} После нескольких дней выдержки в тисках обработать внутреннюю сторону очень жидким эпоксидным клеем, разведённым нитрорастворителем - очень тонкий слой!
Выждать пока схватиться полностью (может сохнуть более 3 суток разжиженная эпоксидка), потом аккуратно подклеить на место нитроклеем типа "МОМЕНТ" - тем, который в больших тюбиках.
Хотя по идее, такую голову надо конечно менять на новую.
При вдавливании колпачка на пищалке или среднечастотнике, можно попытаться наклеить на него скотч и быстро дёрнуть на себя. Должен выпрямиться.

Как удалить металлические опилки из магнитного зазора.

Очень часто при разборке головок, у них в магнитных зазорах обнаруживается большое количество металлических опилок и кусочков магнита. Удаляются они проведением в зазоре куском скотча (изолентой), сложенным пополам, липким слоем наружу. Некоторые специалисты рекомендуют заливать в зазор резиновый клей, и после его высыхания вытаскивать его из зазора вместе с опилками. Сам не пробовал, и могу сказать, что этот метод скорее всего не подходит ко многим зазорам, в которых есть свободные полости между кольцевым магнитом и шайбой керна и фланцем диффузородержателя (практически все низкочастотные и широкополосные головки высокой мощности с кольцевым феррит бариевым магнитом). Для тех головок, в которых таких полостей нет, и зазор представляет из себя ровную продольную щель в глубину, этот метод вероятно возможен.

Маленькая хитрость.

Если катушка задевает, иногда это связано с провисом диффузора вниз от старости головки. Тогда можно попробовать поменять его положение в колонке - провернуть в панели колонки низ динамика вверх на 180 градусов. Тогда если катушка не слетела, а просто задевает от провиса диффузора от времени, то может провис скомпенсируется.
Иногда задевающую катушку можно вылечить путём создания противоположного перекоса диффузора при помощи вставки в диффузородержатель (тряпка, поролон). Оставить в таком положении головку на несколько недель, и возможно перекос после извлечения вставки скомпенсируется.
К сожалению эти хитрости помогают редко, и приходится разбирать головку.

Принцип устройства электродинамической ГГ показан на рис 1.

Рис 1. Устройство электродинами-ческой головки громкоговорителя / - диффузородержатель, 2 - подвиж 1 ная система, 3-магнитная цепь

Головка громкоговорителя состоит из трех основных частей- магнитной цепи 3, подвижной системы 2 и диффузородержателя 1.
Магнитная цепь ГГ может быть выполнена в двух вариантах: экранированном или неэкранированном, в зависимости от требований к аппаратуре, в которой применяется ГГ. Различные варианты экранированных керновых, кольцевых с литыми магнитами и кольцевых с дополнительным экраном и неэкранированных цепей показаны на рис. 2.

Рис 2. Конструкция магнитной цепи головки громкоговорителя а - экранированная цепь с керновым магнитом, б - неэкранированная цепь с кольцевым магнитом, в - цепь с кольцевым магнитом и внешним экраном, 1- керн, 2-верхний фланец, 3 - постоянный магнит, 4 - нижний фланец (или стакан), 5 - экран, 6 - наконечник

Магнитная цепь ГГ состоит из элементов магнитопровода верхнего фланца 2, стакана 4, керна 1 и постоянного магнита 3 с наконечником 6 (рис. 2., а) или верхнего и нижнего фланцев 2 и 4, керна 1 и постоянного магнита 3 (рис. 2, б). Иногда она помещена в экранирующий стакан (рис. 2,в). Постоянный магнитный поток, создаваемый магнитом с помощью магнитных фланцев и керна, направляется в воздушный рабочий зазор, имеющий вид кольцевой цилиндрической щели между керном и верхним фланцем
В качестве постоянных магнитов в неэкранированных цепях обычно применяются кольцевые ферритбариевые магниты (25БА170, 28РА180), в экранированных - используются литые кобальтосодержащие (ЮН13ДК24) или редкоземельные магниты. Для изготовления деталей магнитопровода обычно применяют мягкую электротехническую или конструкционную сталь (Ст. 10)
Эффективность работы ГГ как электромеханического преобразователя характеризуется произведением индукции магнитного поля в зазоре на длину проводника (т. е. длину провода звуковой катушки) На величину индукции и структуру распределения магнитного поля влияет ширина и высота рабочего зазора, конфигурация фланцев и керна, а также объем и ширина постоянного магнита.

Рис 3. Конструкция подвижной системы головки
громкоговорителя а - с коническим диффузором, б - с купольной диафрагмой,
1- звуковая катушка 2-центрирующая шайба, 3 - гибкие выводы, 4 -
подвес, 5 - диффузор (диафрагма), 6-пылезащитный колпачок

На рис.3 показана подвижная система ГГ. Она включает в себя подвес 4, конический диффузор или купольную диафрагму 5, центрирующую шайбу 2, пылезащитный колпачок 6, звуковую катушку 1, гибкие выводы 3.
Подвес 4 имеет вид гофрированной кольцевой оболочки, обладающей большой гибкостью в осевом направлении, что позволяет диффузору совершать осевые колебания с большой амплитудой смещения. Подвес отливается вместе с диафрагмой из бумажной массы или изготавливается из специальных мягких материалов (резины, пенополиуретана и др)
Диафрагма (диффузор) 5 представляет собой упругую оболочку вращения (конусную, купольную или плоскую), которая под действием осевой механической силы со стороны катушки колеблется, возбуждая колебания воздушной среды и излучая звук. В настоящее время в большинстве ГГ используются диффузоры из естественных целлюлозных материалов, обладающих удачным сочетанием физико-механических параметров. В последние годы применяются в качестве материалов для диафрагм (диффузоров) полимерные, сотовые, металлические и композитные материалы.
Центрирующая шайба 2 представляет собой гофрированную мембрану, которая обеспечивает центровку звуковой катушки в зазоре, препятствует возникновению круговых колебаний, позволяя совершать диафрагме большие смещения в осевом направлении. Центрирующие шайбы обычно изготавливаются из хлопчатобумажной ткани, батиста или шифона, пропитанных бакелитовым лаком.
Пылезащитный колпачок 6 - купольная или плоская мембрана, которая предохраняет зазор от попадания пыли, выполняя роль дополнительного ребра жесткости на диафрагме. Изготовляется обычно из бумажной массы, ткани или металлической фольги.
Звуковая катушка 1 представляет собой цилиндрический каркас с намотанным в несколько слоев изолированным проводником. Как правило, количество слоев звуковой катушки четное, чтобы ее выводы выходили в одну сторону. При протекании по звуковой катушке, помещенной в радиальный цилиндрический зазор магнитной цепи переменного тока,на нее будет действовать механическая сила, под воздействием которой возникают колебания звуковой катушки и связанной с ней диафрагмы. Каркас катушки обычно изготавливается из ка-бельной бумаги или металлической фольги, в качестве проводника используется медный или алюминиевый про-вод в эмалевой изоляции.
Гибкие выводы 3 соединяют проводник звуковой катушки с выходными соединительными клеммами ГГ.
Диффузородержатель служит для соединения магнитной цепи, подвижной системы ГГ и обеспечивает крепление в корпусе той аппаратуры, где она используется. Диффузородержатель обычно изготавливают методом штамповки из стали или методом литья из силумина.
Все элементы подвижной системы и магнитной цепи оказывают существенное вляние на электроакустические характеристики и качество звучания ГГ.

Разборка и сборка динамика

Сначала у пациента были отпаяны гибкие подводящие провода (со стороны контактных площадок)

	Затем растворителем (646 или любой другой, способный растворить клей, типа "Момент") при помощи шприца с иглой было смочено место склейки пылезащитного колпачка и диффузора (по периметру)...
	Место приклеивания центрирующей шайбы к диффузору (по периметру)...
	И место приклеивания самого диффузора к корзине диффузородержателя (опять же по периметру) В таком состоянии динамик был оставлен на минут 15 с периодическим повторением предыдущих трёх пунктов (по мере впитывания/испарения растворителя)
Внимание! При работе с растворителем следует соблюдать меры безопасности - не допускать попадания на кожу (работать в резиновых перчатках!) и слизистые оболочки! Не есть и не курить! Работать в хорошо проветриваемом помещении! При смачивании - пользоваться небольшим количеством растворителя, избегая попадания его на место приклеивания катушки и центрирующей шайбы!
	В зависимости от типа растворителя и температуры воздуха, через 10-15 минут сказанных выше операций с помощью острого предмета можно аккуратно поддеть пылезащитный колпачок и снять его. Колпачок должен либо отойти очень легко, либо оказать очень слабое сопротивление. Если нужно прилагать значительное усилие - повторите операции со смачиванием его краёв растворителем и ожиданием!
	После отклеивания колпачка - аккуратно выливаем остатки растворителя из углубления около оправки катушки (путём переворачивания пациента).
	К этому времени успевает отклеится центрирующая шайба. Аккуратно, не прилагая усилий, отделяем её от корзины диффузородержателя. при необходимости - повторно смачиваем место склейки растворителем.
	Смачиваем место приклейки диффузора к диффузородержателю. Ждём... Смачиваем снова и опять ждём... Минут через 10 можно попробовать отклеить диффузор. В идеале он без усилий должен отделится от диффузородержателя (вместе с катушкой и центрирующей шайбой). Но иногда требуется ему немного помочь (главное - аккуратность! Нельзя повреждать резиновый подвес!!!)
	Очищаем места склейки от старого клея и просушиваем разобранный динамик.
	Осматриваем разобранного пациента на предмет нахождения неисправности. Смотрим на катушку. При отсутствии на ней потёртости и отклеившихся витков - оставляем её в покое. При отклеивании виточка - приклеиваем его обратно тонким слоем клея БФ-2.
	Внимательно осматриваем место крепления подводящих проводков к диффузору. Так и есть - у пациента наиболее часто встречающаяся у старых динамиков имеющих большой ход диффузора неисправность. Подводящий проводок в месте крепления перетёрся/переломился. О каком контакте может идти речь, когда всё висит на пропущенной в центр проводка нитке! Аккуратно отгибаем медные "усики"... И отпаиваем подводящий проводок. Повторяем операцию для второго проводка (даже если он ещё жив - болезнь легче предупредить!) Обрезаем подводящие проводки по месту излома...
	И облуживаем получившиеся кончики (само собой - сначала используем канифоль). Тут необходима аккуратность! Используйте малое количество лёгкоплавкого припоя - припой впитывается в проводок, как в губку! Аккуратно припаиваем проводок на место, загибаем медные "усики" и проклеиваем клеем (Момент, БФ-2) место прилегания проводка к диффузору. Запоминаем - паять проводок к крепёжным "усикам" - нельзя! Иначе как проводки можно будет поменять снова лет через десять? ;),
	Собираем динамик. Ставим диффузор со всем "хозяйством" в диффузородержатель, ориентируя проводки к местам их крепления. Затем проверяем правильность полярности - при подсоединении 1,5В пальчиковой батарейки к выводам, при подключении "+" батарейки к "+" динамика - диффузор будет "выпрыгивать" из корзины. Ставим диффузор так, что бы его "+" подводящий проводок был у обозначения "+" на корзине динамика.
	Припаиваем подводящие проводки к контактным площадкам. Обращаем внимание, что длинна проводков уменьшилась почти на полсантиметра. Поэтому паяем их не как было на заводе - к отверстию в пластине, а с минимальным запасом, для сохранения длинны.
	Центрируем диффузор в его корзине с помощью фотоплёнки (или плотной бумаги), которую помещаем в зазор между керном и катушкой. Главное правило - помещаем центрировку равномерно по периметру, для соблюдения одлинакового зазора. Количество (или толщина) центрировки должна быть такой, что бы при небольшом высовывании диффузора наружу он свободно держался на ней и не проваливался внутрь. Для динамика 25ГДН-1-4 для этого достаточно 4-ёх кусочков фотоплёнки, помещаемых попарно друг перед другом. Длинна фотоплёнки должна быть такой, что бы она не мешала, если положить динамик на диффузор. Для чего - читайте ниже.
Приклеиваем диффузор. Пользуемся показанием к используемому клею (рекомендую "Момент", главный критерий выбора, что бы клей в дальнейшем можно было растворить растворителем). Я обычно высовываю диффузор на 1-1,5 см вверх, что бы центрирующая шайба не касалась корзины диффузородержателя, затем кисточкой наношу на неё и корзину тонкий слой клея, выжидаю и плотно всовываю диффузор внутрь, дополнительно прижимаю шайбу к корзине по периметру с помощью пальцев. После чего приклеиваю диффузор (в вдвинутом состоянии, не допуская перекоса). Оставляем динамик в перевёрнутом виде на несколько часов под грузом (вот по этому наша фотоплёнка и не должна выступать за плоскость диффузора!)...
После чего проверяем динамик на верность сборки. Достаём центрировку и аккуратно проверяем пальцами ход диффузора. Он должен ходить легко, не издавая призвуков (касанья катушки и керна быть не должно!). Подсоединяем динамик к усилителю и подаём на него низкочастотные тона небольшой громкости. Посторонние призвуки должны отсутствовать. При неправильном приклеивании (допущен перекос и т.д.) -динамик нужно расклеить (смотри выше) и собрать заново, соблюдая аккуратность! При качественной сборке мы в 99% получим полностью рабочий динамик.
	Промазываем клеем кромку пылезащитного колпачка, выжидаем и аккуратно приклеиваем его к диффузору. Тут необходима аккуратность и точность - криво наклеенный колпачок не влияет на качество звука, зато очень портит внешний вид динамика. при приклеивании нельзя нажимать на центр колпачка!!! Он от этого может прогнуться и придётся его отклеивать, выпрямлять, промазывать изнутри тонким слоем эпоксидки для прочности и приклеивать обратно.
	Выжидаем, пока полностью произойдёт склейка всех частей (около суток) и ставим готовый динамик на его место. Наслаждаемся звуком, который ничем не хуже, чем у нового заводского аналогичного динамика.

Вот и всё, теперь вы видите, что починить динамик - лёгкое дело. Главное - неторопливость и аккуратность! Так за час не спеша можно починить практически любой НЧ или СЧ динамик отечественного или импортного производства (для расклейки импортных динамиков зачастую требуется более мощный растворитель, например ацетон или толуол, аккуратно - они ядовиты!!!) имеющий аналогичный дефект.

Да, после операции у бывшего больного открылось второе дыхание и весёлые жёлтые сабы продолжают делать свой нелёгкий басовый труд.

Подробное описание диагностики и ремонта динамиков средней и большой мощности. Статья написана для желающих отремонтировать динамики, обладающих навыками намотки и пайки.
Я занимался ремонтом динамиков 15 лет и хочу передать полученные навыки и приёмы работы датагорцам.
Извините за отсутствие подробных фотографий процесса, всё оборудование и работа сейчас остались в прошлом. Захрипел или перестал звучать динамик и хочешь вернуть его к жизни? Сначала - диагностика. Снимаем динамик, отсоединяем провода от клемм, предварительно пометив полярность. В дальнейшем придерживаемся этого правила: всё, что разбираем, рисуем или фотографируем - очень поможет.

Проверяем прибором сопротивление обмотки. Тут возможны три варианта.
1) Обрыв.
2) Номинальное сопротивление.
3) Уменьшенное сопротивление.

Теперь вторая проверка. Кладём динамик на магнит и аккуратно двигаем диффузор вверх-вниз. Если слышен шорох или скрип, либо нет движения - динамик придётся разбирать.

Если скрежета нет , а обмотка в обрыве - нужно проверить проводимость гибких проводов от клемм до пайки обмотки. Они сделаны из ниток, переплетённых с медными жилками, которые со временем ломаются. Их можно заменить без разборки динамика проводом М.Г. Т.Ф. подходящего сечения или лентой-оплёткой для снимания лишнего припоя.
Припаиваем провода так, чтобы они не натягивались при движении диффузора и не задевали его. Место пайки проклеиваем клеем «Момент».

Если динамик нужно разбирать , отсоединяем провода от клемм, кладём динамик на магнит и тампоном, смоченным в ацетоне, размягчаем клей вокруг защитного колпачка и снимаем его, поддевая не острым скальпелем. Этим же способом отклеиваем наружный край диффузора и наружный край центрирующей шайбы. Осторожно вытаскиваем диффузор вертикально вверх без перекоса.

Расклеивать каркас катушки от диффузора и центрирующей шайбы я не советую, чтобы не нарушить центровку динамика.

Для перемотки нужно собрать простое приспособление , устройство которого понятно из рисунка. Самая сложная его часть – оправка для катушки. Для его изготовления нужно обратиться к токарю. Длина оправки 100-150 мм, материал – любой металл.

Измеряем внутренний диаметр катушки (x). Оправка для катушки должна иметь диаметр х+0,5 мм на одном крае и х-0,5 мм на другом крае.
На бОльшем торце сверлим отверстие 3,2 мм и нарезаем резьбу М4 для крепления ручки.
Сверлим сквозное отверстие 6,5 мм для шпильки. Поверхность оправки нужно отшлифовать.

Теперь можно начинать мотать. Нам понадобится клей на спиртовой основе, например, БФ-2 или БФ-6, бумага из конденсатора МБМ, провод и много терпения.

Клей разводим спиртом. Прокалываем иглой центрирующую шайбу, продеваем провод обмотки и припаиваем к гибкому проводу. Фиксируем провод в месте пайки и в начале обмотки, приклеивая кусочки бумаги.
Если каркас катушки из металла – оклеиваем его слоем бумаги из конденсатора без наложения слоёв. Мотаем провод виток к витку, проклеивая до намотки и поверх. Излишки клея снимаем пальцем. Стараемся мотать не туго, но плотно.

На первый слой клеим бумагу из конденсатора без наложения слоёв и выполняем те же действия в обратном порядке. Когда обмотка готова и припаяна к выводам, нужно соединить их к источнику питания 4-5 Вольт с током 1-2 Ампера для просушки. Обмотка нагреется до 50-60 градусов, при этом клей высохнет и отвердеет, катушка немного расширится. Это поможет легко снять её с оправки.

Проверяем свободный ход катушки в зазоре динамика и начинаем сборку.
Нам нужно выровнять катушку точно по центру. Есть 2 способа это сделать.
1) Поставить в зазор прокладку из фотоплёнки или рентгеновской плёнки.
2) Подать на катушку небольшое постоянное напряжение 2-3 Вольта, чтобы она немного втянулась внутрь.

Наносим слой клея «Момент» на наружный край диффузора и наружный край центрирующей шайбы и опускаем диффузор вертикально вниз без перекоса и без радиального смещения, прижимаем. Можно перевернуть динамик на ровный стол, и, пока клей сохнет, припаять провода к клеммам.

После высыхания клея удаляем прокладку и проверяем свободный ход катушки в зазоре динамика.
Если всё в порядке – приклеиваем на место защитный колпачок и наслаждаемся результатом!

Спасибо за внимание!

В нашем многосерийном макросправочнике — базе знаний, связанных с аппаратурой High End, — мы основательно погрузились в раздел «Акустические системы» и добрались до самых глубин: узлов и деталей громкоговорителя. Потихоньку разбираясь с конструкциями, материалами и технологиями, существенными для высококачественного громкоговорителя, нам пришлось обратить особое внимание на концептуальные задачи, которые стоят перед разработчиками акустических систем высокого класса.

ПОЭТАПНО

На каждом этапе преобразования звукового сигнала система воспроизведения High End ставит задачу обеспечения максимальной линейности. В громкоговорителе сигнал поступает на вход в виде (физическая форма) напряжения от усилителя, а на выходе подвижная система взаимодействует с окружающей средой, порождая распределение звукового давления в ней (вторичное звуковое поле, первичное было в процессе записи).

Задача линейности выполнена, если изменение звукового давления точно следует за изменениями входного электрического сигнала. Мы узнали, что магнитная цепь с мощным и однородным магнитным полем в воздушном зазоре, в котором размещена звуковая катушка, — это необходимое (и дорогостоящее) условие линейности преобразования. Переходя к подвижной системе, мы обозначили условием линейности ее упругий подвес, обеспечивающий ровное осевое движение звуковой катушки и излучателя без крутильных колебаний и перекосов.

Однако заметим, что наша подвижная система, очевидно, не захочет строго следовать за изменениями тока в катушке. Упругий подвес явно будет иметь пределы растяжимости и перестанет линейно увеличивать смещение диффузора-излучателя в соответствии с приложенным напряжением (представьте себе пружину и прилагаемую к ней силу: точка равновесия не за горами). Протекание тока по обмотке звуковой катушки вызывает ее нагрев, а значит, изменяет ее сопротивление, что, в свою очередь, приводит к уменьшению силы тока в катушке, ориентированной в магнитном поле, и, следовательно, к потере линейности между приложенным напряжением от усилителя и движением катушки и всей подвижной системы... И так далее (а мы даже не рассматриваем пока громкоговоритель в корпусе, который нагружен на воздушную пружину в нем, имеющую собственные нелинейности).

Иначе говоря, высококачественный динамик обязан отвечать набору сложных и противоречивых требований. Требования к частностям (катушке, магниту, диффузору, подвесу) должны складываться в требования к целому — всей системе.

ЗВУКОВАЯ КАТУШКА КАК ТАКОВАЯ

Мы узнали, что самой дорогостоящей частью динамика за явным преимуществом является магнит. Без мощного магнита можно забыть о неискаженном воспроизведении музыки на необходимых уровнях звукового давления. Но насколько велика роль звуковой катушки?

КПД электродинамического громкоговорителя крайне мал: от 1 до примерно 5%. Иначе говоря, большая часть закачиваемой усилителем электрической мощности утрачивается на пути к акустическому выходу в виде звукового давления. И основной канал потерь — это тепло. А основной «спиралью» нагревательного элемента является именно обмотка звуковой катушки. При температурах под 180 °С все ее элементы подвергаются жестоким испытаниям. Существует немалая опасность, что перестанет держать клей, с каркаса сползут витки, сам он подгорит или подплавится, исказится его форма, в результате чего обмотка станет цеплять стенки зазора.

МАТЕРИАЛИЗМ

Теперь давайте быстренько оглядим современные материалы, которые позволяют инженерам сохранить функции звуковой катушки в условиях высоких температур.

Наглядно-механически звуковая катушка, например, НЧ-громкоговорителя состоит из следующих частей:
— каркаса;
— витков намотки;
— дополнительного слоя другого материала поверх каркаса — его удобно приклеивать к мембране (диффузору), то есть излучающей поверхности.

Когда-то давно основным материалом каркаса катушки была кабельная бумага (бумага с повышенной электропроводностью). Ее пористая структура отлично усваивала клей, что гарантировало надежность крепления витков при намотке. Для недорогих и не очень мощных динамиков бумажный каркас — единственный конструктивный вариант. Но его недостатки очевидны. При температуре выше 100 °С бумага становится очень хрупкой — это раз. Повышенная влажность делает ее непрочной и тяжелой — это два.

Заманчиво было бы иметь металлическим каркас: это даст и хороший теплоотвод, и достаточную теплостойкость. Алюминиевые каркасы в общем-то и находят применение — но в случаях, когда мощность важнее качества, поскольку в алюминиевой (дюралюминиевой) или медной ленте с малым электрическим сопротивлением отлично разгоняются вихревые токи (токи Фуко), являющиеся источником значительных искажении полезного сигнала. К тому же металлическая лента тяжелее бумажной или пластиковой, что нехорошо вследствие приближения механического резонанса к звуковому диапазону и из-за падения КПД. Каркасы из стекловолокна прочны и легки, но к ним непросто подобрать надежный клей.

Так что королем материалов ныне является синтетика. А точнее, термоустойчивая полиимидная пленка. Химический концерн DuPont выпускает самую популярную (и дорогую) ее разновидность — каптон. Есть и другие: номекс, апикаль и масса неназванных пленок китайского производства, которые выглядят очень похоже на каптон.

Провод, которым мотают витки (медный, алюминиевый омедненный и пресловутый серебряный), необходимо покрывать лаковой изоляцией, иначе витки закоротит. Металл и покрывающие его современные лаки хорошо выдерживают нагрев, поэтому к материалам провода нет особых требований. Инженерам может потребоваться разве что более высокая плотность намотки для повышения КПД. С этой целью применяют так называемый плоский провод (получаемый раскатыванием круглого) или шестигранный.

В любом случае на каркас мотается несколько слоев провода: обычно их два, но бывает и больше, особенно в звуковых катушках динамиков для сабвуфера.

Кроме повышения теплостойкости материалов существуют, конечно, и другие способы облегчить тепловой режим звуковой катушки. Надежнее иметь катушку более крупного диаметра (но не слишком, иначе теряется связь катушки с центром излучающей мембраны) и располагать ее в зазоре по принципу underhang, то есть когда высота намотки меньше высоты зазора. Можно залить в зазор специальную суспензию-невыливайку, так называемую магнитную жидкость, которая радикально улучшает теплоотвод от провода, особенно в узких зазорах, характерных для ВЧ-динамиков.

СУХАЯ И МОКРАЯ НАМОТКА

На завод каркасы звуковой катушки и моточный провод приходят обычно в подготовленном виде. Каркасы представляют собой, например, рулоны каптоновой ленты, которые покрыты с одной стороны тонким слоем клея, подсушенного при относительно низкой температуре и еще не полимеризованного. Провод также уже покрыт термопластичным клеем.

Для массового производства катушек применяется «сухая» намотка, общепринятая на азиатских фабриках. Моточный станок специальным растворителем размачивает клей на проводе, а тот в свою очередь размягчает клей на каркасе. После намотки катушка отправляется в термостат для запекания клея. Или по ней пропускается ток — термопластичный клей схватывается, и катушка готова.

Преимущество такого производства — скорость. Но есть и недостаток: при высокой температуре клей может размягчиться снова, и витки катушки сползут с каркаса.

В Европе принят метод, когда провод перед намоткой проезжает через ванночку с жидким клеем или через горлышко дозатора клея. Чтобы зафиксировать толщину клеящего слоя (иначе катушка намотается вкривь и вкось), провод пускают еще и через экструзионную фильеру (или через фетровую подушечку, пропитанную клеем). Такой способ надежнее, но требует от оператора стайка более высокой квалификации.

Толщина ленты для каркаса звуковой катушки стандартизована и обычно выбирается из ряда 0,08, 0,1 и 0,13 мм. Толщина клеевого слоя заказывается у производителя отдельно. Если вы заказали у DuPont кантон (а он выпускается аж с конца 1970-х), то получите коричневую легкую ленту: обыкновенную (HN) или с улучшенной адгезией (HPP-ST). Такая лента сохраняет свои свойства примерно до 240 °С.

Если же нужна более высокая теплопроводность, то на этот случай существует черный каптон МТБ, который обеспечивает еще и демпфирование резонансов катушки.

Понятно, что каптон — удовольствие недешевое. Отсюда упомянутые выше варианты: апикаль (Kaneka Texas), упилекс (Ube Industries), китайские полиимидные пленки. Все они имеют схожие свойства, но менее термоустойчивы.
Номекс — другой материал, выпускаемый DuPont, — часто идет на изготовление каркасов звуковых катушек. Он представляет собой специальную арамидную пленку, нечто вроде значительно усиленного нейлона. Номекс дает хорошее демпфирование внутренних резонансов и поэтому используется даже как материал диффузора. Есть мнение, что номекс «звучит» лучше других синтетических материалов, но он не любит запекания клеев и склонен к внезапным искривлениям, поэтому чаще применяется для катушек небольшого диаметра (ВЧ).

Арамидоволоконная нетканая пленка, похожая на номекс, выпускается также другими производителями, например Teijin (японский конекс) или Bondex Inc. (бондекс). Процесс ее производства представляет собой захватывающее разум гидроплетение волокна с помощью водометов высокого давления...

Для удобства приклеивания катушки к диффузору над витками поверх выводов наклеивают полоску материала. Это повышает прочность каркаса выше витков провода и позволяет аккуратно расположить выводы начала и конца обмотки. В случае алюминиевого каркаса дополнительный слой также поможет защитить место склейки и диффузор от перегрева.

Напомним, что приклеить, скажем, каптон (каркас) к полипропилену (диффузор) вовсе непросто, и прокладка пористого материала дает возможность укрепить соединение.

Итак, попятно: инженеру, проектирующему новый динамик класса High End, есть с чем работать. И снова повторим: пока материалы, конструкция и технологии каждого узла не сыграли на конечный результат, на сумму частей, они бесполезны, и не будет никакой разницы между серебряным и алюминиевым проводом, каркасом из каптона или просто из бумаги...

По материалам издания АудиоМагазин
текст Сергей Таранов

Если динамик работал, но «скрипел», что иногда бывает при «развалившейся» катушке, то можно попытаться приклеить отклеившиеся витки катушки. Для этого их нужно аккуратно уложить на старое место, и просто промазать на два-три слоя клеем, с промежуточной просушкой. Бывает так, что один из выводов катушки просто отпаивается от токовода или промежуточной плоской шины в результате перегрева. В этом случае достаточно просто припаять его на место. Разумеется, не стоит для этого использовать низкотемпературные трубчатые припои, гораздо лучше применить классический ПОС. Если же катушка не только развалилась, но и почернела от перегрева, а лаковая изоляция провода обуглилась, то катушку однозначно лучше перемотать. Для динамиков с известными параметрами катушки (диаметра провода, числа слоев, и количества витков в каждом слое) можно просто удалить остатки старой обмотки катушки. Если же число витков не известно, то следует аккуратно смотать каждый слой обмотки, считая витки. Затем следует выбрать кусок смотанного провода с неповрежденной изоляцией, и замерив диаметр провода микрометром, подобрать провод с максимально близким диаметром. Если же этого сделать не удалось, то зная количество витков и сопротивление катушки постоянному току, можно высчитать требуемый диаметр провода. Вот формула для таких вычислений:

d = √(ρ(πn(D+bm)+k)/(250πR)),

где: d – диаметр провода звуковой катушки (мм), ρ – удельное сопротивление меди (0,0175 Ом*мм²/м), n – общее число витков катушки, D – внешний диаметр каркаса катушки (мм), b — ориентировочный диаметр провода (мм), m – число слоев обмотки, k – суммарная длина выводов катушки от крайних витков обмотки, до места припайки к гибким тоководам, R – сопротивление катушки постоянному току (Ом), п — число пи. Величина b является ориентировочной, и необходима для более точного вычисления средней длины витка звуковой катушки. Можно указывать b с точностью +/-0,1 мм от реального диаметра, без существенного уменьшения точности вычислений. Приведенная формула имеет такой вид:

d = √((πn(D+bm)+k)/44880R).

Эту же формулу можно использовать при пересчете сопротивления звуковой катушки на другое значение. Для перемотки катушки динамика стоит изготовить специальную моталку со сменными разрезными оправками. Ее конструкция проста и понятна из приведенных фотографий: 1, 2, 3.

Этой моталке уже больше 20 лет, и на ней перемотан не один десяток катушек. Это просто две пластины из текстолита (что были под рукой), соединенные четырьмя винтами М5. Вдоль плоскости соединения пластин просверлено отверстие диаметром несколько меньшим, чем диаметр оси моталке. Конструкция позволяет регулировать величину трения между остью моталки и ее корпусом, что довольно удобно при работе с проводами разного диаметра. Такое подтормаживание оси исключает самопроизвольное вращение оси, и предотвращает ослабление витков в неизбежных паузах в работе. В качестве пластин можно использовать и плотное дерево (бук, дуб, граб, береза), но мне кажется, что текстолит долговечнее. Разрезные оправки точатся под каждый диаметр звуковой катушки (их у меня набралось уже пара десятков) с плюсовым допуском примерно 0,05-0,07 мм. Разрезная оправка нужна для того, чтобы туго намотанную катушку после завершения работы было бы легче снять с оправки, слегка сжав ее.

У приведенного на фото динамика пластиковый каркас катушки не был поврежден (что чаще всего случается с бумажными каркасами), и я не стал его отклеивать от диффузора. В том случае, если бумажный каркас поврежден, приходится делать новый. После нескольких экспериментов по выбору материала для каркаса, я остановился (еще в те давние времена) на бумажных перфокартах от древних вычислительных машин типа «Минск-32″, и пр. Думаю, сейчас найти такие перфокарты будет проблематично, но при желании — можно. Хорошей альтернативой бумаге для изготовления каркасов катушек может служить алюминиевая фольга толщиной 0,05-0,1 мм. У меня сохранились запасы фольги толщиной 0,06 мм, из которой раньше делали крышки на стеклянные кефирные и молочные бутылки. Эта фольга довольно мягкая, легко выглаживается после случайного замятия и главное — не пружинит, и не напрягает медную обмотку катушки. Вес каркаса из такой фольги практически не больше веса бумажного каркаса. Прекрасный материал! Для катушек больших диаметров (мощные низкочастотные динамики) вполне подходит фольга от пивных банок. Правда, она довольно жесткая, поэтому перед намоткой полоску такой фольги нужной длины следует намотать на круглую оправку с диаметром раза в 2,5-3 меньше, чем диаметр катушки диффузора, и плотно обмотать по всей ширине, допустим, изолентой. После «освобождения» через несколько часов полоска фольги будет иметь как раз нужный вам диаметр. Достоинством металлического каркаса является его увеличенная теплопроводность, что существенно облегчает тепловой режим звуковой катушки. Маленькая хитрость, облегчающим процесс намотки: обязательно установите ограничивающие бордюры высотой 2-3 мм с обеих сторон от будущей обмотки, это позволит мотать катушку «от стенки до стенки», не боясь расползания нижнего слоя витков при намотке верхнего (-них) слоя (-ев). Бордюры лучше всего сделать из разрезных пластиковых шайб требуемого диаметра. В крайнем случае (как у меня на фото у правой щеки оправки) можно просто намотать в нужном месте один виток электрического провода в пластиковой изоляции. Левый бордюр в данном случае я намотал каким-то самоклеющимся эластичным пластиком (автомобильный декоративный молдинг). Перед намоткой поверхность металлического каркаса обязательно обезжиривается. Я использую изопропиловый спирт (у любом радиомагазине — 30 рублей за 0,25 литра). После этого поверхность каркаса между бордюрами промазывается не толстым слоем клея. Раньше использовал исключительно БФ-2. Сейчас такой клей достать у нас проблематично, поэтому покупаю в аптеках БФ-6, ближний родственник БФ-2 с незначительно худшими адгезивными и прочностными свойствами. Использовать новомодные сопливо-моментальные клеи типа «88», «Момент» или «Супер-моменты» (на цианокрилатной основе) не рекомендую по ряду их свойств, не облегчающих склейку и пропитку звуковых катушек. Только спиртовый клей, в крайнем случае — какой-либо клей на нитроцеллюлозной основе (можно подобрать что-нибудь из мебельных лаков).

На фотографии виден вращающийся на тонкой стальной оси поролоновый валик, который непосредственно перед началом намотки обильно пропитывается клеем. Валик я делаю из кусочка поролона, одетого на обрезок стержня от авторучки. Провод перед укладкой на каркас касается пропитанного клеем поролона, и попадает на него (каркас) уже вымазанный клеем. Это несложное приспособление существенно улучшает проклейку катушки. Провод при намотке тоже обезжиривается — на фото этого не видно (сфотографировано до начала работы, там и валик еще не пропитан клеем), но обычно я держу провод салфеткой, смоченной в том же изопропиловом спирте.

На очередном снимке показана «свеженькая» трехслойная катушка, на намотку которой у меня ушло не более 5-7 минут. После того, как катушка будет намотана, и слегка подсушена горячим воздухом (проще всего использовать бытовой фен), имеет смысл дополнительно пропитать ее на 2-3 слоя тем же клеем, можно слегка разведенным обычным спиртом. Я это делаю при помощи поролонового тампона.