Электродинамический громкоговоритель — это электромеханическое устройство, которое преобразует электрический аудиосигнал в механические колебания, создавая слышимые звуковые волны. Это самый распространенный тип излучателей, используемый в подавляющем большинстве акустических систем, от домашних колонок до автомобильных аудиосистем. В отличие от других технологий, классический динамик опирается на взаимодействие постоянного магнита и звуковой катушки. Если вы хотите понять, как работает звук, начните с изучения устройства динамика.

Конструкция электродинамического громкоговорителя: устройство и принцип работы

Классификация по принципу излучения звука

Существует несколько технологий преобразования сигнала, но мы сосредоточимся на классике. Вот основные типы громкоговорителей:

• Электромагнитный — использует электромагнит для создания поля.
• — использует постоянный магнит и катушку (наш основной объект).
• — использует заряженную мембрану в электростатическом поле.
• — использует кристаллы, меняющие форму под напряжением.

• — ионизация воздуха для создания звука.
• — складчатая ленточная катушка в магнитном поле.
• — плоский магнитный драйвер.
• — разновидность планарного драйвера.
• — открытая конструкция с подвижной катушкой.

• — излучение звука через щель.

О всех нестандартных и экзотических излучателях можно почитать по ссылкам выше. Мы же рассмотрим конструкцию классического электродинамического громкоговорителя, который является стандартом индустрии. Размер излучателя определяет полосу пропускания, в которой динамик будет наиболее эффективно работать. Громкоговоритель можно разделить на 3 основных вида по частотному диапазону:

• — для баса.
• — для голоса и инструментов.

• — для высоких частот и деталей.

Типы динамиков: НЧ, СЧ и ВЧ

НЧ динамики обычно имеют диаметр более 200 мм и предназначены для воспроизведения низких частот (20-500 Гц). СЧ динамики диаметром 75-165 мм работают на диапазон 100-7000 Гц. ВЧ громкоговорители имеют купол диаметром 25 мм (реже конус до 100 мм) и предназначены для воспроизведения частот выше 1000 Гц. Существуют полнодиапазонные громкоговорители, которые пытаются охватить весь спектр:

• — с единой подвижной системой.
• — состоят из нескольких типов громкоговорителей, соединенных вместе (ВЧ драйвер в центре НЧ).

Конструктивно динамик состоит из подвижной и магнитной систем, а также рамы, что соединяет оба узла. Рама иногда отсутствует, если речь идет о ВЧ динамике, где ею является магнитная система с верхним декоративным фланцем. По форме излучателя (диффузора) громкоговоритель может быть круглым, овальным, квадратным или в случае с ВЧ. Также встречаются динамики нестандартной формы, разрабатываемые для специфических задач.

Стандартный громкоговоритель имеет следующий вид в разрезе:

Так выглядит динамик по отдельным частям:

Кроме конусных громкоговорителей, существуют купольные. Из названия можно понять, что излучатель имеет купольную форму. Конструктивно они состоят из тех же элементов, но выполнены иначе, что улучшает рассеивание высоких частот.

Купольный ВЧ громкоговоритель в разрезе:

На фото ниже представлено несколько разновидностей динамиков. Купольный и конусный нам уже знакомы. Коаксиальный точно такой же, как и классический, но с дополнительным ВЧ драйвером. Плоский НЧ так же электродинамический, но имеет другую конструкцию, чтобы иметь минимальный размер (обычно их применяют в автомобиле для экономии места).

Конструкция мощного динамика:

Как видно из фото, принцип работы у электродинамического громкоговорителя всегда одинаковый. Звуковая катушка очень большого диаметра, поэтому пылезащитный колпачок превратился в диффузор, а край, что соединяет каркас звуковой катушки с подвесом и колпачком, по сути и является диффузором. Звуковая катушка намотана с двух сторон для увеличения хода.

Рама (корзина, диффузородержатель)

Каркас, который удерживает подвижную систему динамика, соединяя его с магнитной системой. В верхней части к раме клеится подвес, а к нижней — центрирующая шайба. С обратной стороны крепится магнитная система. Чаще всего рамы изготавливают из металла методом штамповки и окрашивают. Качественные громкоговорители имеют алюминиевые рамы, изготовленные методом литья под давлением. Так же существуют корзины из пластмассы.

Излучатель (диффузор, диафрагма)

Бывает как конусной, купольной и даже плоской конструкции. Реальная физическая площадь, которая движется от взаимодействия звуковой катушки с постоянным магнитом, воспроизводя звук, сжимая и разрежая воздух, создавая тем самым звуковые волны. Если это СЧ или ВЧ громкоговорители, то диффузором является купол. В любом случае диффузор соединяется с подвесом или является с ним единой деталью. Существует множество материалов из которых изготавливают диффузоры ():

• бумага
• полипропилен
• углеволокно

• кевлар
• алюминий
• ткань или шелк
• керамика

Пылезащитный колпачок (пыльник)

Расположен в центре диффузора, закрывая звуковую катушку и увеличивая его жесткость. По форме могут быть купольными, плоскими, в виде конуса. Материал применяется разный – ткань, пленка, пластик. Форма колпачка влияет на звучание.

Подвес (гофр)

Подвес соединяет верхний край диффузора с рамой. Его тип, материал и жесткость напрямую влияет на параметры громкоговорителя. На мощных сабвуферных головках установлены большие подвесы с увеличенным ходом. В старых громкоговорителях подвес с диффузором изготовлены из бумаги и являются единым узлом. Основные формы подвесов:

• тороидальный (двуторы, трёхторы)
• тангенциальный
• s-образный
• пилообразный

Кроме того подвесы могут иметь 2 и 3 волны, а так же переменную толщину и форму волн. Форма может быть разной, это задается назначением самого громкоговорителя. Если разделить подвесы по материалам, то бывают:

• резиновые
• тканевые
• бумажные
• пенополиуретановые (пеновые)

• пленочные
• металлические

Центрирующая шайба (паук)

Основные функции шайбы это удержание (центрирование) звуковой катушки в узком магнитном зазоре и конечное определение жесткости самой подвижной системы. В основном изготавливаются из ткани с последующей пропиткой. Для увеличения жесткости используют сдвоенные. У мощных сабвуферов на шайбах прокладываются подводящие гибкие канатики. Шайба соединяется клеем с звуковой катушкой. В старых громкоговорителях, таких как или шайба изготавливалась из текстолита толщиной 1 мм и была 3-х лепестковой формы.

Звуковая катушка

Наматывается одножильным проводом в изоляции (лаке) на цилиндрический каркас, который помещается в магнитный зазор. В большинстве случаев звуковые катушки мотаются медной жилой в два слоя. ВЧ динамики имеют алюминиевую жилу для меньшего веса. Каркас катушек может быть медным, алюминиевым, бумажным, из полиимида или каптона. Что же касается количества слоев намотки, она может иметь 2, 4, 6 и даже 8 слоев. Сечение жилы имеет круглую форму, но существуют так же плоские, квадратные и даже с сечением формы шестигранника. Если катушка имеет много слоев, то часть из них мотается по внутренней стороне, а часть снаружи каркаса, это обусловлено креплением жил и распределением нагрева. Для более глубокого понимания работы катушки рекомендуем изучить .

Постоянный магнит

Фиксированный магнит постоянного тока, который является частью конструкции магнитной системы. Он крепится к раме динамика, создавая стабильный магнитный поток через кольцевой зазор, в котором находится звуковая катушка. О разных магнитах можно почитать в статье: . Форма может быть разной – кольцевой, цилиндрический (керновой) или набор из нескольких небольших магнитов. По применению материалов для магнита его можно разделить на:

• ферритовый (керамический)
• альнико
• самарий-кобальтовый

• неодимовый

Кольцо Фарадея

Так же называется короткозамкнутый виток. Устанавливается снаружи на керн или на внутреннюю часть верхнего фланца. Короткозамкнутый виток эффективно подавляет влияние практически всех источников искажений в громкоговорителе. Снижает интермодуляцию и гармоники. С таким кольцом снижается индуктивность звуковой катушки, что автоматически расширяет полосу воспроизводимых частот вверх.

Керн, нижний и верхний фланец

Железо вокруг магнита – детали магнитопровода. Они формируют рабочий зазор в определённом месте и направляют туда сконцентрированный магнитный поток. Без них поле возле звуковой катушки будет сильно рассеянным и работа динамика станет неэффективной. Размеры “железа” фланцев и керна рассчитываются под магнит для обеспечения оптимума между размерами магнитной системы и требуемой индукцией магнитного поля в зазоре заданного размера и конфигурации.

Керн – передаёт магнитное поле внутрь катушки, но не должен сам намагничиваться, поэтому изготавливается из магнитомягкого материала. Иногда в керне присутствует отверстие, оно помогает снизить давление воздуха под пылезащитным колпачком и охладить звуковую катушку на больших мощностях. Подробнее в статье – .

Теперь, когда вы знаете устройство динамика, вы можете лучше ориентироваться в выборе акустики. Для тех, кто интересуется альтернативами, рекомендуем ознакомиться с тем, как работает электромагнитный громкоговоритель.