Schwingspule und Magnetsystem

Der Antrieb ist der Teil des Chassis, an dem sich Wirkungsgrad und Linearität entscheiden. Er besteht aus dem Magneten, den Polplatten, die das Feld im Luftspalt konzentrieren, und der Schwingspule, die darin sitzt.

Der BL-Faktor

Die Kraft auf die Spule ergibt sich aus dem Produkt aus Magnetflussdichte im Spalt und der Drahtlänge, die sich im Feld befindet. Dieses Produkt heißt BL-Faktor und ist die zentrale Antriebskenngröße. Ein hoher BL-Faktor bedeutet mehr Kraft je Ampere und damit einen höheren Wirkungsgrad und eine straffere Kontrolle über die Membran.

Wichtig ist nicht nur der Wert bei Ruhelage, sondern sein Verlauf über den Hub. Verlässt die Spule bei großer Auslenkung den homogenen Bereich des Spalts, sinkt BL. Die Membran wird dann in den Umkehrpunkten schwächer angetrieben als in der Mitte, was Verzerrungen erzeugt, die mit dem Pegel stark ansteigen.

Der lineare Hub

Xmax gibt an, wie weit die Spule ausgelenkt werden kann, bevor der BL-Faktor merklich abfällt. Die Angabe wird nicht einheitlich definiert, üblich ist der Punkt, an dem BL auf 70 oder 80 Prozent des Ruhewerts gefallen ist.

Für den Bassbereich ist Xmax gemeinsam mit der Membranfläche die entscheidende Größe, denn beide zusammen bestimmen die verschiebbare Luftmenge. Ein Chassis mit doppelter Fläche und halbem Hub verschiebt dasselbe Volumen, klirrt aber weniger, weil es näher an der Ruhelage arbeitet.

Induktivität und ihre Nebenwirkungen

Die Schwingspule ist eine Spule, hat also eine Induktivität. Sie sorgt dafür, dass die Impedanz zu hohen Frequenzen ansteigt, siehe Impedanz verstehen, und dass der Frequenzgang nach oben abfällt.

Schwerwiegender ist, dass sich diese Induktivität mit dem Hub ändert, weil sich die Position der Spule im Eisen ändert. Diese Modulation erzeugt Intermodulationsverzerrungen. Kurzschlussringe aus Kupfer oder Aluminium im Magnetsystem verringern den Effekt deutlich und sind ein Merkmal sorgfältig konstruierter Chassis.

Wärme

Der größte Teil der zugeführten elektrischen Leistung wird in der Schwingspule in Wärme umgesetzt. Steigt ihre Temperatur, steigt der Widerstand, und der Lautsprecher wird bei gleicher Eingangsspannung leiser. Diese thermische Kompression erreicht bei Dauerbetrieb an der Belastungsgrenze mehrere Dezibel und ist einer der Gründe, warum Lautsprecher mit hohem Wirkungsgrad bei Beschallung bevorzugt werden.

Die Wärmeabfuhr ist deshalb ein Konstruktionsthema: Aluminiumschwingspulenträger leiten besser als Kaptonträger, belüftete Polkerne und Ferrofluid im Spalt verbessern die Kühlung zusätzlich.

Was man im Datenblatt daraus liest

Ein Chassis mit hohem BL, kleinem Re, großem Xmax und Kurzschlussring ist aufwendig gebaut und in der Regel teuer. Für einen Tieftöner in einer kleinen Box ist ein solcher Antrieb nicht zwingend nötig, für ein Chassis, das im Mittelton arbeitet und dabei Hub macht, dagegen sehr sinnvoll, siehe Breitbänder oder Mehrwege.