L'essenziale è invisibile agli occhi

Per Cominciare

Alla base del funzionamento dell’altoparlante abbiamo il campo magnetico. In particolare, grazie all’interazione dei due campi magnetici: quello del gruppo magnetico e quello generato dalla bobina, possiamo osservare il movimento del cono. Il Gruppo magnetico è costituito da 4 elementi:

• Piastra superiore
• Piastra inferiore
• Polo
• Magneti

Tutti questi elementi connessi meccanicamente tra di loro, formano un circuito magnetico costituito da una sorgente di campo magnetico e una struttura che convoglia il flusso in una zona di interesse(il gap). In particolare:

• la sorgente del campo magnetico sono i magneti(tipicamente ferrite o neodimio)
• la struttura piastra-polo permette la propagazione del flusso magnetico fino al gap, ovvero la zona presente tra polo e piastra superiore.

Il gap è la zona che ospiterà la bobina. Questa collegata all’amplificatore, genererà un proprio campo magnetico che interagirà con quello del gruppo magnetico garantendo quindi il movimento meccanico del cono

Materiali

Le caratteristiche fondamentali di un magnete sono:

• Suscettività magnetica: quantifica la risposta di un materiale all’applicazione di un campo magnetico esterno. Un valore elevato di suscettività indica che il materiale sviluppa una magnetizzazione significativa, mentre un valore basso corrisponde a una debole risposta magnetica.
• Remanenza magnetica: una volta magnetizzato, il materiale deve essere in grado di mantenere un flusso magnetico anche in assenza del campo esterno.

La caratteristica richieste alla struttura piastra-polo è:

• Convogliamento del flusso magnetico: il materiale deve presentare un’elevata permeabilità magnetica, tale da intercettare e guidare il flusso magnetico nelle regioni minimizzando le dispersioni e indirizzando le linee di flusso verso la zona utile (gap).

In natura, tutti i materiali che possiedono le caratteristiche descritte rientrano nella categoria dei materiali ferromagnetici. Tra i materiali tipicamente utilizzati troviamo:

• Ferrite(hard magnet): ossidi di ferro combinati con elementi come il bario. È un hard magnet ceramico, facilmente lavorabile ed accessibile.
• Neodimio(hard magnet): lega di neodimio, ferro e boro. Anch’esso un hard magnet, presenta una densità di flusso superiore rispetto alla ferrite, risulta più costoso.
• Acciaio(soft magnet): lega di ferro e carbonio (in bassa percentuale). È un soft magnet e un ottimo conduttore del flusso magnetico. Il suo equilibrio tra costo, reperibilità, peso e lavorabilità lo rende ideale per la struttura piastra-polo dei subwoofer.

Simulazioni

Qui di seguito una simulazione FEM di un gruppo magnetico per vedere piu’ da vicino come il campo magnetico si distribuisce all’interno. In figura è presentato il density plot del campo di induzione magnetica B di un gruppo magnetico. Viene riportata anche la legenda, viola indica una intensità maggiore rispetto al celeste.

Conclusioni

Alcune osservazioni:

• Nel gap l’intensità non è paragonabile a quella vista all’interno dei materiali in quanto la suscettività dell’aria è molto bassa rispetto a quella dell’acciaio e ferrite. Stessa cosa accade nel caso acciaio-ferrite a favore del primo
• L’addensarsi di campo magnetico alla base del polo è una conseguenza dell’angolo di 90 gradi della struttura che rappresenta una discontinuità per il campo magnetico e per soddisfare le condizioni al contorno, l’intensità del campo è altissima



• Idealmente si vorrebbe un campo magnetico nel gap piu’ uniforme possibile, che non dipenda dalla posizione. Questo ci permetterebbe di avere un Bl factor costante e quindi ridurre non-linearità indesiderate.
• A ridosso del gap si verifica il fenomeno del flux fringing: il flusso del campo magnetico trova una discontinuità cioè passa dall’acciaio del polo all’aria e in base alla geometria(larghezza gap e area gap) il campo magnetico si diffonderà anche nelle zone a ridosso del gap, non rimane perfettamente confinate. Si puo’ notare come con un gap piccolo(foto a destra) l’intensità del campo magnetico è confinata meglio rispettoad un gap grande(foto a sinistra).

In CL-Audio qualsiasi altoparlante della nostra linea è assemblato a mano e magnetizzato nella nostra sede. Questo ci permette di:

• Effettuare riparazioni su qualsiasi altoparlante per problemi dovuti a disallineamento della piastra o della ferrite a causa del deterioramento della colla nel tempo: smagnetizzando l’altoparlante e procedendo alla separazione di tutti i componenti del gruppo magnetico.
• Validare le caratteristiche tecniche dei nostri componenti per garantire una alta qualità
• Validare le simulazioni per i nostri progetti prima del rilascio ufficiale.