какой магнит используют в динамиках

Неодимовые громкоговорители – «что это такое и с чем это едят». Взгляд со стороны практика

Вячеслав Новиков,
Дмитрий Меншутин,
DR. Sound, LT
http://drsound.ru/

Что такое неодимовые громкоговорители и с чем они ассоциируются?
Думаю, каждый, кто имел дело с неодимовыми громкоговорителями, знает, что они гарантируют малый вес динамиков при том же кпд, а в сочетании с пластиковым корпусом колонок, импульсным блоком питания и усилителем D-класса мы получаем «мечту тамады». Которую очень легко транспортировать и даже можно (до определенной степени, конечно) кантовать.
Однако мало кто себе представляет, какие возникают подводные камни» при их использовании.

Начнем с исторической справки. В Периодической системе элементов Менделеева элементы под NN 59 (празеодим) и 60 (неодим) появились после разделения дидима в 1885 году, который считался раньше единым элементом. За данное достижение мы должны быть благодарны австрийскому химику Карлу Ауэру фон Вельсбаху. Выделить чистый неодим удалось лишь в 1925 году.
Цены на неодим даже сейчас, в кризис, отнюдь не бюджетны — котировка килограмма на LME составляет порядка 160 долларов (а в конце прошлого года цены колебались вокруг 280 долларов), и этому есть две причины. Первая – это то, что выделение чистого неодима среди химически подобных ему так называемых редкоземельных элементов очень сложно. Вторая – это то, что неодим является незаменимой легирующей добавкой для титана – всего 1,5% неодима увеличивают прочность последнего в полтора раза. Понятно, что на цену такой полезной добавки особо не смотрят. Нас же интересуют все-таки магниты.

Эталон компактности неодима

Первоначально неодим применялся в составе NdCox/NdYCox магнитов как замена еще более дорогого самария в магнитах системы R-Cox.
Но в 80-е годы XX века были сначала теоретически предсказаны, а затем получены постоянные магниты системы Nd-Fe-B с рекордными характеристиками магнитных свойств: остаточной магнитной индукцией («сила магнита») и коэрцитивной силой (сопротивляемость размагничиванию). Произведение остаточной индукции на коэрцитивную силу дает так называемую магнитную энергию, у лучших серийных образцов достигающую 50 миллионов гаусс*эрстед, или примерно 80% от теоретического предела. На практике это означает, что два магнита размером всего в несколько сантиметров не сможет разъединить руками даже Шварценеггер (из-за чего, кстати, при обращении с ними нужно соблюдать специальные меры предосторожности). А свою «магнитную силу» в нормальных условиях они теряют лишь на 1 % за 100 лет.
В то же время неодимовые магниты нельзя считать идеальными – кроме достоинств у них есть и недостатки.
Сейчас с использованием неодима производится в основном два типа магнитов: «истинный» NdFeB — неодим-железо-бор или, если требования к магнитной энергии на единицу объема не так высоки, чистый неодим заменяют смесью неодима с другими редкоземельными металлами (так называемым мишметаллом). Смысл замены в том, что то же количество неодима в составе мишметалла стоит дешевле.
Физические характеристики спеченного NdFeB (неодим-железо-бор):
Плотность материала – 7,4 (г/см3);
Температура Кюри – 310-340 (град. С);
Твердость по Виккерсу – 600 (Hv);
Электрическое сопротивление – 130-150 (Ом/см);
Остаточная индукция – 8000…13500 гаусс (0.8…1.35 Тл);
Коэрцитивная сила – 4000…12000 эрстед.
Эти магнитные свойства намного (в разы) выше, чем у ферритовых магнитов.
Но за безусловные достоинства приходится платить. И отнюдь не только деньгами.
Ферритовые магниты, состоящие из спеченных оксидов (то есть керамики), хотя и хрупки, но абсолютно не боятся коррозии и низких температур. Неодимовые же наоборот – без защитного покрытия легко окисляются, а во влажном воздухе даже превращаются в труху.
Дабы неодимовый магнит не терял товарного вида, его всегда гальванически покрывают тонким слоем защитного металла (никеля). Толщина этого покрытия далеко не всегда превышает несколько микрон, как следствие, это покрытие может быть повреждено прямо на заводе в процессе сборки динамика или при установке его в акустическую систему. Проблема в том, что от любого отверстия в покрытии начинается коррозия магнита, продукты этой коррозии, большие по объему, чем исходный материал, приводят к отслаиванию покрытия вокруг первоначального отверстия, и процесс развивается по нарастающей. В конечном итоге с полки магазина мы получаем уже поржавевший магнит, и даже не имеем возможности это заметить. Другое дело, когда динамики поставляются как запасные части — упакованы они гораздо бережнее (в картон и пенопласт, полиэтилен или бумагу), да и вообще, когда товаром является не целое устройство, а лишь его запчасть, отделы технического контроля гораздо жестче выбраковывают «некондицию».

Пример с радиатором

В идеальном варианте магнит защищает от внешней среды не только покрытие, но и радиатор. Тут-то мы и переходим к следующей проблеме.
По «нежности» неодимовые магниты в чем-то похожи на яйца.
Допустимый температурный режим у неодимовых магнитов довольно узок. Во-первых, они плохо переносят и жару, и холод, а во вторых – температурный коэффициент расширения у них довольно сильно отличается от окружающих их материалов магнитопровода. Одна знакомая тамада зимой забросила свои новые итальянские колонки в гараж из металлического каркаса, а через какое-то время повезла их на мероприятие. Каково же было ее удивление, когда, проработав «с холода» 20 минут, они замолчали.
В данном казусе, конечно же, виновато игнорирование свойств аппаратуры, ибо в руководстве пользователя черным по белому описан температурный режим хранения и эксплуатации.
Произошла простая вещь – съехала катушка и вдобавок магнит потерял почти всю свою магнитную индукцию.
Историй про перегрев, к сожалению, у нас нет, но найдется несколько замечаний.
В любом неодимовом громкоговорителе, особенно в высокочастотных «пищалках» есть небольшие «вентиляционные» отверстия в магнитной системе. Сделаны они отнюдь не для повышения качества звучания, а имеют вполне прикладное применение – воздух должен гулять вокруг катушки, не давая ей перегреваться и перегревать магнит, становящийся от перегрева весьма и весьма хрупким (и могущим потерять магнитную энергию). Во-первых, защитное покрытие не выдержит перегрева и уже через несколько дней мы увидим окись вокруг катушки, а во-вторых, при определенной температуре магнит потеряет минимум половину индукции.
Также следует обратить внимание на хранение – при неправильном хранении, например, в пыльном гараже, те самые отверстия, предназначенные для вентиляции, забиваются пылью со всеми вытекающими из этого последствиями. И это не было бы особой проблемой при отсутствии на площадках дым-машин. Основой рабочих веществ для них чаще всего является глицерин, накрепко проклеивающий «пылевой теплоизолятор» и заполняющий мельчайшие полости и щели устройств.
Особого внимания заслуживает и вопрос использования отечественным производителем неодимовых головок, но об этом, а также о «самопале» и «самопиле» мы поговорим в следующий раз.

Источник

О магнитах – альнико, феррит, кобальт, неодим

При выборе материала для постоянного магнита встают че­тыре основных вопроса:

На сегодняшний день существует много материалов, используемых при изго­товлении постоянных магнитов. Альнико, ферриты (керамика), самарий-кобальт, не­одим-железо-бор, железо-хром-кобальт и материалы в виде смеси магнитного по­рошка и какой-либо связующей компоненты. Рас­смотрим основные преимущества и недостатки каждого из вышеперечисленных материалов.

Альнико

Альнико или сплав ЮНДК — ферромагнитный сплав, один из старейших магнитных материалов. Его получают литьём, из порошков и горячей деформацией слитка. Состав сплава: Fe = 53%; Al = 10%; Ni = 19%; Co = 18%. Альнико обладает высокой коррозионной устойчивостью, большим значением Br (сила магнитного поля) и стабильностью при высоких температурах (до 550 °C). Возможность формирования в материале магнитного поля большой кривизны.

У него может быть очень высокая остаточная намагниченность B_r, изменяющаяся от 6700 до 13500 Г. Температура Кюри (температура, при которой материал полностью теряет свои магнитные свойства) у этого материала примерно 840 0 С, температурная стабильность данного материала очень высока. Температурный коэффициент индукции и других магнитных характеристик составляет 0,02 %/ 0 С, меньше чем у многих других доступных материалов.

Один из недостатков Альнико – определённая трудность использования в составе изделия. Альнико – очень жесткий и хрупкий материал. Он может быть обработан только полированием, шлифованием или электроэрозионной обработкой. У Альнико низкая коэрцитивная сила, изменяющаяся в пределах 0,64 – 1,9 кЭ.

Феррит (керамика)

Феррит – самый дешёвый магнитный материал. У этого материала умеренно высокие значения коэрцитивной силы H_cb и H_ci (от 2,500 до 4,000 Гс), что значительно выше, чем у Альнико. Его электрическое сопротивление также очень высоко. Когда мы думаем о керамических материалах, мы думаем о диэлектриках, тогда как практически все магнитные материалы имеют умеренную электрическую проводимость. Ферриты с успехом используются в тех случаях, когда необходимы относительно хорошие магнитные характеристики материала. Главное же достоинство ферритов – их низкая цена. Не следует также забывать о высокой химической стабильности к окислению, позволяющей ферритам сохранять свои свойства и внешний вид без всякого покрытия в течение десятилетий.

К недостаткам ферритовых материалов можно отнести умеренно низкую температуру Кюри (около 450 0 С), а также низкую температурную стабильность. Температурный коэффициент ферритовых материалов составляет 0,2 %/ 0 С, т.е. они в 10 раз менее стабильны, чем альнико.

Самарий-кобальт

Материал самарий-кобальт (SmCo) впервые был использован в конце 70-х годов в Дэйтонском университете в рамках одного из проектов ВВС США. Энергия магнитного поля этого материала оказалась значительно более высокой, чем у альнико, а температурная стабильность – просто превосходной.

Как магниты, широко используются в оборонной промышленности. Достоинства магнитов SmCo включают в себя высокие остаточную намагниченность B_r (до 11,5 кГ), коэрцитивную силу H_ci(от 5.5 до 25 кЭ) и высокую температуру Кюри.

Существует две марки SmCo:

Из двух сплавов – 1:5 и 2:17 – менее дорогим (на 10-15%) является сплав 2:17, поскольку в нем небольшая часть используемого кобальта замещена железом, и содержание самария также меньше, чем в чистом сплаве 1:5. Выпуск магнитов из сплава 2:17 пока на 50% выше, чем из сплава 1:5. Разработанные из сплава 2:17 магнитные системы имеют большую магнитную энергию, при этом сплав 2:17 производит ту же работу, что и сплав 1:5, и имеет меньшую стоимость. Второй существенный недостаток материала SmCo – это его хрупкость. Заказчикам обычно советуют иметь магниты SmCo с фасками радиусом скругления 0,004 дюйма.

Магниты SmCo имеют очень хорошую температурную стабильность 0,035 %/ 0 С, их температурный коэффициент индукции чуть больше, чем у альнико. Они также обладают достаточно высоким значением энергетического произведения (BH)_max на единицу объёма ((BH)_max изменяется в пределах от 16 до 30 МГ*Э).

Недостатками магнитов SmCo являются их высокая стоимость и хрупкость. Это самый дорогой из имеющихся магнитных материалов. Высокая цена материала определяется использованием в нём дорогих редкоземельных металлов. В частности, технология очистки самария достаточно дорога, так же, как и кобальта, который широко используется в производстве сталей высоких марок.

Неодим-железо-бор

Научные исследования нового магнитного материала – неодим-железо-бор (NdFeB) – начались с 80-х годов прошлого века, а его широкое применение в промышленности – с 1984 года. Производители искали магнитный материал, который обладал бы такой же магнитной энергией, как SmCo, но имел существенно более низкую стоимость. Было установлено, что у сплавов NdFeB очень высокое энергетическое произведение – вплоть до 50-55 MG*Oe – при значительно меньшей цене, чем цена SmCo.

Магниты NdFeB имеют меньшую температурную стабильность, чем магниты SmCo – их температурный коэффициент магнитной индукции изменяется от 0,07 до 0,13 %/ 0 С (сравните с 0,035 %/ 0 С у кобальтовых). Вследствие этого при температурах более 180 0 С магниты SmCo могут создавать большие значения магнитного поля, чем магниты NdFeB.

Материал NdFeB очень сильно подвержен коррозии, поэтому его покрывают цинком, никелем, медью или комбинацией этих материалов. Кроме того, во избежание возникновения химически нестабильных соединений в структуре сплава процесс изготовления проводится в отсутствие воздуха. Так же неодимовый магнит имеет низкую температуру Кюри – примерно 310 0 С, которая может быть повышена добавлением кобальта. Однако, как отмечалось ранее, использование кобальта вместо железа ведет к удорожанию материала.

В настоящее время магниты NdFeB очень широко используются в двигателях электроприводов в компьютерной технике благодаря своим высоким энергетическим магнитным характеристикам. Примерно 60% использующегося в промышленности магнитного материала NdFeB применяется в приводах компьютерных дисков.

Подверженность коррозии NdFeB вынуждает наносить на магниты покрытие. Окраска, покрытие эпоксидной смолой хороши в качестве защиты от окисления, но добавляют лишний слой между магнитом и другими частями изделия. Этот слой вызывает дополнительное магнитное сопротивление в цепи, подобно сопротивлению в электрической цепи. Покрытия никелем и цинком наиболее выгодны из-за возможности нанесения слоя очень малой толщины. Никель особенно эффективно защищает магнит от воздуха и влажности благодаря своей герметичности. Кроме того, это один из наиболее дешевых методов защиты от окисления. Как правило, толщина покрытия никелем не превышает 15-20 мкм.

В настоящее время магниты NdFeB доступны с присадками из различных материалов, такими как диспрозий, кобальт, ниобий, ванадий, галлий и т.д. Добавление данных химических элементов ведет к улучшению стабильности магнита с температурной и коррозионной точек зрения. Эти модифицированные магниты могут быть использованы до температур +220 0 С. Для успешного использования при повышенных температурах дизайн магнитной цепи должен быть оптимизирован с точки зрения минимизации процессов размагничивания при высоких температурах.

Магнитопласты

Магнитопласты изготавливаются посредством смешения магнитного порошка и какой-либо связующей компоненты. В качестве связующего вещества могут применяться каучук, акрил, полиамид, термопластик, пластик, винил, эпоксидная смола, PPS и др.

Магнит изготавливается из смешанной массы следующими способами:

Магнитопласты обладают физическими свойствами, типичными для связующего материала. Каучуковый магнитопласт гибкий, не крошится и не ломается. Магнитопласты на основе эпоксидной смолы имеют хорошее сопротивление воздействию масел, бензинов и обычных растворителей.

Основные органические связующие материалы имеют следующие характерные особенности:

Правильный выбор связующего материала может минимизировать негативные эффекты. Латунь, алюминий, сталь и даже высокотемпературные пластики могут быть использованы в процессе прессования магнитопластов, когда магнитные соединения формируются за счет перемешивания магнитного порошка и связующей компоненты. Одновременная добавка в форму для литья двух компонент позволяет изготовить продукт, содержащий два различных материала. Это могут быть два магнитных материала или смесь магнитных материалов и пластика.

Рабочие температуры магнитопластов низки по сравнению с рабочими температурами спеченных магнитов. Использование разных магнитных порошков позволяет получить «гибридный» магнит, обладающий тем или иным набором свойств.

Один из недостатков магнитопластов – верхний температурный предел использования, диктуемый температурным состоянием связующего материала. Эта величина обычно составляет от 80 0 С до 220 0 С. Термоэластичные магнитопласты имеют верхний предел использования по температуре около 80 0 С.

В целом весовая концентрация порошка колеблется от 60 % до 80 %. Причем при производстве магнитопластов и магнитоэластов используются порошки NdFeB, ферриты, Альнико и SmCo, а также их различные комбинации.

Одной из наиболее перспективных сфер применения магнитопластов является создание компактных и высокоэффективных электрических двигателей и приводов, а также различного рода датчиков. Возможность создания магнитов самой сложной формы и высокой намагниченности, а также хорошие механические свойства – основные конкурентные преимущества магнитопластов.

Источник

Тема: Магнитные системы динамиков

Опции темы

Какие м/с системы предпочтительнее для всех типов динамиков,более старые на кобальте или более новые на феррите,учитывая все тонкости и нюансы при изготовлении?.Или например используя неодимовые магниты,что лучше будет и правильнее?Хотелось бы услышать нюансы и тонкости этого вопроса.На что следует обращать внимание,знать,уметь,иметь оборудование и так далее.

Наверное, если вышесказанное правда, то возможно и есть смысл поэкспериментировать с отжигом керна, если есть для этого средства.

Это разные разве?
Уникальные технологии фокал. Ха-ха. Так скоро какой-нибудь мерседес колесо запатентует.
И аж 1.75 Тл. И ничего что уже давно существуют ловтеры, с индукцией больше 2.
А вообще согласен, электромагниты лучше всего. Вот только проблем с ними больше, питание им подводить надо дополнительное.

Это не я писал, а «писатели» с сайта по ссылке в #4. Ферритовые бывают бариевые и стронциевые http://ferrite.ru/products/magnets/hardferrite/

Не раз слышал жалобы прокатчиков оборудования на то что динамики в сабах с неодимовыми магнитами довольно легко перегреть до потери магнитных свойств, ферритовые более устойчивы к перегреву и они сами по размеру больше, медленнее прогреваются.
Про динамики с электромагнитом почему-то сплошные гадости люди пишут (и где они их берут?). Мне такие никогда не попадались.

Это конечно круто

Да действительно,учили на материаловедении

я ссылку давал на ветку, там на второй странице небольшое уточнение по этому поводу.
имелось ввиду разогреть сталь до красного каления и медленно несколько часов снижать температуру

В детстве делал магниты из закаленной углеродистой стали, а сталь с малым содержанием углерода не закалится и имеет малое остаточное намагничивание.
Иногда токаря просят размагнитить пруты, т.к. точить плохо из-за налипающей стружки, а термообработку (отжих, отпуск) делать нельзя.

Так это и есть отжиг.

я понимаю, но каким образом отжиг удалит из кристаллической решетки углерод, мне не понятно.
но видимо, при отжиге (отпуске) должна как-то изменяться магнитная проводимость, возможно и есть суть, которую стоит уточнить у термистов.

Это нужно узнавать у тех, кто занимается электротехническими сталями, а обычные термисты из машиностроения или черной металлургии этого не знают, потому, что всякие там магнетизмы и прочие измы им, как зайцу стоп сигнал нужны.

намотано лентой
вот как оно все:

Источник

Ферритовые магниты vs. неодимовые в акустических системах: что эффективнее?

Вот, пишут, например:

«. срок службы магнита или количество времени, в течение которого магнит сохраняет свои магнитные характеристики. Неодимовый магнит теряет порядка 1% в течение 100 лет, в то время, как ферритовый магнит уже через 8-10 лет полностью теряет свои магнитные свойства и становится обычным куском железа. ».

Получается, что акустика на ферритовых магнитах через 8-10 лет становится мягко говоря не соответствующей своим изначальный параметрам? В отличие от акустики на неодимах?

Ответы

На работе померял теслометром напряженность вектора магнитной индукции в зазоре разобранного старого 10ГД-30б динамика 1984 года, там около 0.8 Тл. Может и больше, просто зонд теслометра туда не совсем пролезает. По паспорту у него в новом виде должно быть 0,90-0,95. Феррит только от тепла деградирует, от комнатной заметно не стареет.

В производстве у нас используются магниты неодимовые для специальных применений с повышенной термостойкостью до 120гр С марки N48H до 4,5 Тл. Такие же в винчестерах HDD, по-моему, используют. Думаю в динамиках такие не встретить, так как они в 2-3 раза дороже обычных до 80гр С.

Сейчас у нас ходят слухи, что у монопольных в этом деле китайцев появились неодимовые магниты до 7 Тл. Слухи проверяем, производителя ищем, есть мнение, что пока гражданским это недоступно, и всё семерки идут на двигатели постоянного тока для беспилотников и подводных лодок КНР. С аудиофильской точки зрения доступность таких магнитов могла бы ещё раз встряхнуть аудиоиндустрию.

Эх, попробовать бы ещё платиновые. Не приходилось работать с такими?

Источник

Тема: В чем сущность размера магнита и работа динамика

Опции темы

Я акустики не так силен как некоторые форумцы на этом сайте. Хоть я и закончил Одесскую Национальную Академию Связи, закончил факультет который далеко от изучения акустики, но просто я аматор своего дела, а на выпуске этих аматоров и пару палец много будет чтобы пречислить. Короче одним словом сейчас нету инженеров, которые были раньше.

Теперь к делу, меня интересует вопрос на что влияет размер магнита в динамике. Неужели теряется постояное поле магнита при падачи на катушку довольно большой мощности. И вообще как идет взаимосвязь магниного поля создаваемым самим магнитом и электромагнитным полем создающем в катушке, если известно что эти поля расположены перпендикулярно.

На индукцию в зазоре при определённой величине этого зазора.

На индукцию влияет «сила» магнита (характеристики намагниченности), степень насыщения железа и геометрия (толщина и ширина) зазора. ИМХО размер магнита определяет величину свободного места унутре для неонки, тфу, пардон, катушки!

ты хочеш сказать зазор между керном и самим магнитом

[ADDED=Отшельник]1135025213[/ADDED]
я вот видел динамик в акусткики B and W в которых стоят пищалки бирилион, так вот магнит в СЧ динамике выполнен из 5 липестков. Тут еще и от формы много зависит

[ADDED=Berkut]1135067667[/ADDED]
И вот сама магнитная цепь

Ну незнаю разработчики завода Акустика утверждают, что в 10ГДШ-1 индукция в зазоре 0.85 Тл.
(Berkut)
Я как вижу из твоего рисунка, то индукция принимает максимальное значение но только в верхнем и нижнем фланце. Fenyx пытался обьяснить, но я все равно не понял как поля между собой взаимосвязаны.

Разумеется понятно, что чем больше размер магнита, тем больше можно сделать магнитную индукцию в зазоре.

Но, по-моему, этот вопрос можно рассмотреть несколько в другом ракурсе.

Представьте себе, что есть две магнитные системы с похожими по свойствам магнитами и с одинаковой индукцией в зазоре, но массы самих магнитов разные.

Я думаю так. В обоих системах магнитная индукция будет одинаковая (т.к. диаметры магнитов одинаковые). Но вот стабильность магнитного поля в зазоре в варианте с тремя кольцами будет больше, чем в варианте с двумя кольцами.

К сожалению, не специалист по магнитам, но это просто предчувствие.

Поэтому думаю, что Fenyx прав, когда говорит:
>

Источник