A lengőtekercs elég egyszerűnek tűnik, ezért úgy gondoljuk, hogy a hangszórógyártás egy évszázada után talán már semmi új meglepetés nem érhet. De, mégis. A tekercs anyagok, a gyártási folyamat és a topológia tovább fejlődnek. Cikkünkben figyelemre méltó új trükköket tárgyalunk.
A lengőcsévére tekercselt lapos vezeték több mint 75 éve létezik, kezdve a Western Electric és a Jim Lansing kompressziós hangszóróival. Rögtön felmerül a kérdés: miért lapos a vezeték? Annak érdekében lapos, hogy egy kicsit több hangot hozzon ki abból a néhány Watt energiából, amivel az első elektroncsöves erősítők rendelkeztek. Adott mennyiségű kerek keresztmetszetű vezetéknek körülbelül 20%-kal kisebb a megjelenési sűrűsége, mint a lapos vezetéknek, viszont, a kerek vezeték hőátadása és mechanikai integritása nem ideális, mivel a rétegek közötti érintkezési terület marginális. A lapos huzalú lengőtekercsek gyártása nem könnyű. A lapos vezetékhez a zománcozott szigetelőbevonatot a lapítás után kell felvinni, és lassú sebességgel kell feltekercselni, speciális, precíz feszítőeszközökkel. Ráadásul a lapos vezetéktekercsek egyrétegűek, így a vezetéknek a légrésen keresztül kell visszajutnia a hangszóró csatlakozóihoz. Ez a résen keresztüli vezetés szélesebb rést vagy egy hornyot jelent, nem is beszélve a tekercs aljától a visszatérő vezetékig tartó forrasztási kötésekről, a tekercsen a visszatérő vezeték felőli forró pontról, valamint ezen problémás aspektusok meghibásodási módjai miatt.
Talán a legjobb mind közül a négyzet alakú vezeték. A négyszögletes huzal számos előnnyel jár, és teljesítmény-, valamint költségelőnyöket is mutat. Pontosabban, a vezető térfogatbetöltési arányának növekedése, a bőrhatás előnye, a nagyobb hőelvezetés/hőátadás a tekercs rétegein keresztül, valamint a tekercs méretének csökkenése növeli a teljesítményt. Ezek a tulajdonságok, a megnövekedett vezetékhossz miatt azonos tekercselési magasság mellett, lehetővé teszik a szűkebb légrést. Mindez a vezető anyagától, például a réztől, eloxált alumíniumtól és rézbevonatú alumíniumtól függetlenül alkalmazható.
Az egyébként kifinomult gyártósorokon az egyes tekercsfeszítő eszközök kezdetlegesek. Számos speciális alkalmazás van, ahol a szervo vezérelt feszítők „varázslatosak”. Lapos vagy négyszögletes huzal esetén az alakítási folyamatok (marás, extrudálás stb.) egy nagy kerek huzaltekerccsel kezdődnek, amelyet átvezetnek az alakítási folyamaton, majd a formázott keresztmetszetű lengőcsévére tekercselnek. Több hangszóró konstrukció esetén vannak speciális követelmények, ott a nagy teljesítményű feszítés felgyorsíthatja a gyártást és nagyobb pontosságot biztosíthat. Néhány kifinomult feszítőkre szakosodott gyártó technológiája és tapasztalata a szövőiparból származik. A lengőtekercsek elkészítése egy bizonyos sebességet és maximális pontosságot igényel. A kettős zárt hurkú szervo rendszerük lenyűgöző és több motorvezérléssel működik.
Az állandó sebességű tekercselésen túl ez egy kicsit szűkebb légrést is lehetővé tesz, és ami a legfontosabb, a tekercselés nem szorul be, nem szakítja el és nem nyújtja a huzalt, ami a precíz huzalfeszesség-szabályozásnak köszönhetően gyors megtérülést eredményez. A kettős zárt hurkú szervo-technológia munkafolyamat során lehetővé teszi a hirtelen keletkező problémák kezelését, és egyidejűleg a huzaladagolási feszültséget a beállított értéken tartja. A huzalfeszesség és a sebesség egyidejű kettős vezérlésével – az adagolóorsótól a végső tekercsig – teljes szabályozás érhető el.
A huzal ívképződés nélküli, stabil és hosszú élettartamú minősége érdekében ma már számos huzalgyártótól kapható szuperszívós, nagy hőmérsékletűrésű zománcozott huzal. A huzal egy része 10 mikron rétegű (megegyezik a hangszóró lengőtekercs huzalénál megszokott egyszeri „felépítési” vastagsággal). De egyes rétegek hőre keményednek, mások pedig hőre lágyulóak az ívképződésből való „öngyógyulás” érdekében. A minőségi, néhány négyzet keresztmetszetű, réz és alumínium huzal különböző méretekben elérhető.
Eddig csak néhány lehetőség létezett – réz, alumínium és rézbevonatú alumínium – mára új vezetőötvözetek jelentek meg. A lágyított réz, kiváló vezetőképessége miatt, nemzetközi szabvány lett, amelyhez az összes többi elektromos vezetőt hasonlítják. Az általában használt rézötvözet, a hőmérsékleti ellenállási együttható (TCR) csökkentése érdekében, módosítható. A réz- és alumíniumvezetők hőmérsékletfüggése jelentős. Amikor a tekercs forró az elektromos ellenállás és a Thiele-Small (TS) paraméterek hőmérsékletfüggését figyelembe kell venni. A tiszta, lágyított réz 100%-on alapul véve: IACS = 58 MS/m 20°C-on, ami 0,393%-kal csökken °C-ként. Az alumínium vezetőképessége a réz 61%-a. Ugyanazon áramvezető képesség érdekében az alumíniumvezető keresztmetszeti területének 56%-kal nagyobbnak kell lennie, mint a réznek. Az alumíniumhuzal vastagságának növelése fontos szempont a szűk lengőtekercs-résekben való alkalmazásánál – különösen mivel melegedéskor jobban tágul, mint a réztekercsek.
Harminc évvel ezelőtt, a neves hangszórómérnök, Doug Button, amikor a JBL-nél dolgozott, szabadalmat kért (5 664 023 számú szabadalmat adtak ki 1997-ben) egy ideális mágneshuzal ötvözetre. Különböző mérnökök még mindig dolgoznak egy „csodálatos” huzalon, amely könnyebb a réznél, áramvezető képessége nagyságrendekkel nagyobb, mint a rézé, és nagy teljesítményen lineárisabban viselkedik.
…„Ostobaságnak tűnik, de a világ összes fejlett technológiája ellenére még mindig megpróbálunk egy huzalt henger alakú formára tekerni, mindenféle probléma nélkül.”… – Jon Van Rhee mérnök, Precision Econowind.
