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封面故事|为了制造第一流扬声器隐士音响选择了励磁技术

发布时间:2022-09-16 00:25:14 来源:米乐娱乐真人 作者:米乐最新网站

  励磁实质就是电磁铁,它是通过漆包线绕制的线圈,通电后产生电磁场,来为扬声器的音圈供磁。励磁的历史见证了音响的发展史,在扬声器诞生之初,使用的都是励磁。但由于制作线圈的漆包线(往往是铜线)价格高昂,并且还需要供电的电源又很复杂,所以随着永磁铁大规模量产的技术成熟,成本的大幅降低,励磁逐渐被排除在量产型扬声器之外。不过,励磁扬声器在音质上的独特优势是永磁扬声器所无法企及的。受广泛认可的说法是,励磁比永磁声音更加高贵华丽、自然通透、有真实感,而且反应更加迅速,能表现丰富微动态,所以听到的东西富有感情。显然一些高端厂牌的设计师们也认同这种观点,因此在一些特别高端的音箱上,励磁依然有应用,比如:法国Focal用在Grande Utopia EM旗舰身上的低音,德国Cessaro旗舰型号选用日本GIP Laboratory所制作的仿WE Field Coil 励磁单体号角喇叭。价格上更有甚者,是德国的Voxativ制作的励磁扬声器,八英寸AC-XHB扬声器售价是70000多欧元一对。而老西电拥趸们,对于西电励磁扬声器的热爱,那只能用狂热来表达了,一对597驱动头,价格竟然在60万左右。由此可见,励磁依旧是高端喇叭的代名词。

  目前全世界唯一全系列产品都采用励磁技术的厂家,只有杭州隐士音响ESD Acoustic。隐士音响由企业家戴尚镯、戴中天父子创立,与励磁单元大师Samuel Glander Saye,以及圆形号角理论提倡者Bruce Edgar,联名推出ESD品牌。喇叭设计领域的传奇人物Samuel Glander Saye曾参与美国航天局主持的阿波罗计划,在二十世纪福克斯担任录音师,最后转而研究励磁驱动器。他组织开发了倍受赞誉的Truextent压延法铍膜,许多美国知名品牌的单元设计背后都由他操刀。Bruce Edgar则是号角设计的世界级权威,对号角曲线有着极为深入的研究,其理论体系至今依然是许多号角厂商的设计指导。隐士音响收购了两位大师的全部技术和品牌,并由戴中天学习和继承。他在两位导师的理论基础上,结合先进计算机设计软件、材料学和先进加工工艺,创新地设计出了新一代的碳纤维号角+励磁驱动头单元,同时将中国文化元素的隐士品牌基因融入设计中。

  隐士音响第一款推出的系统称为“龙吟”(Dragon),是五路分频全励磁号角。这套超级系统现在已然声名鹊起,成为了很多烧友的梦想,就连著名的阳江十八子世界音响博物馆也收藏了一套。“龙吟”系统使用的励磁单元有几个特色:

  除了10英寸的S20超音低与8英寸的S100低音驱动头使用三明治钛膜,其余S500中音(4英寸)、S2000高音(1.75英寸)与S8000超高音(1.75英寸),都采用美国Materion Electrofusion热压法制作的纯铍膜,最大口径可达4英寸。

  一些所谓的励磁喇叭只有部分单元采用励磁以节约成本,而ESD是真正从超高音到超低音全部采用励磁单元设计。

  董事长戴尚镯在创立隐士音响前是LED驱动电源龙头企业英飞特集团的副董事长,所以他们自己设计的励磁供电器采用独有的开关电源供电,并进行了一系列供电技术上的改进,一举消灭了传统励磁因供电问题产生的一些缺陷,并解决了长久以来困扰整个音响界的反电动势问题,下文详细说明

  之后隐士音响的全系列产品,从“凤鸣”(Phoenix)、“鹤舞”(Crane)、“熊猫”(Panda)到最新的蓝牙一体式音箱“飞行家”(Aviator),不论体积大小,不论价格高低,全部都采用了励磁单元。既然成本高企,制作起来又很困难,为什么隐士音响要坚持使用励磁技术呢?据隐士音响进一步介绍,原因在于励磁扬声器的以下四个方面优势:消除反电动势、更高的磁密度、具备可调性、永不退磁。

  从动圈式扬声器的原理上讲,理想的扬声器模型由一个完全恒定的供磁磁场(扬声器磁体)和一个与音频内容完全一致的变动磁场(振膜音圈)组成,这样所有音乐信号对应的电讯号转化为磁讯号时就不会产生失真。 但事实上,因为反电动势的存在,恒定的供磁磁场并不能达到。 根据楞次定律,感应电流的效果总是反抗引起它的原因,即音圈中的讯号变化会产生一 个试图阻止它的感应电磁场,通俗点说就是电磁意义上的惯性作用。 这意味着越大的音乐动态所遇到的抵抗就越大,产生烧友们通常说的“动态压缩”,仿佛一拳头打出去,快打到时却收了力,虎头蛇尾,声音也就有了紧绷感,不宽松。

  音响界在音圈这个元器件上,对反电动势的研究是非常广泛的。因为音圈连接着功放电路,所以很多功放尤其是晶体管功放有深度负反馈的功能,但因为音乐信号随时在变动,所以负反馈的补偿是慢一拍的,即相位延迟。另外当动态较大、功放的电容来不及充电时,负反馈还会短暂失效,使输出瞬间过载引发削波,从而产生瞬态互调失真,这种失真人耳是相对比较敏感的,也是我们通常所说的“石机味”的本源。

  但是在永磁扬声器的磁体端,围绕反电动势的研究可以说几乎还是空白。因为扬声器采用的是永磁体,扬声器工作时反电动势是客观存在,所以根本就无从下手。而励磁在这方面则恰恰具有巨大的优势,即使是最传统的励磁,也比永磁具有更好的抗反电动势能力,因为它是由励磁电源供电的,当感应电流对励磁线路中的电流产生干扰时,励磁电源的稳压系统就会试图平整掉这一波动,而这个对冲的能量是从电网中汲取的,无穷无尽。相较之下,永磁体则只能依赖自身的内秉矫顽力进行对冲,是有限的,当然内秉矫顽力高的永磁体又要好于低的,这就是为什么即使同样磁密度的钕磁和铁磁声音依然不同,也是烧友所谓“励磁声”、“钴磁声”“钕磁声”、“铁磁声”的本源所在。

  杭州隐士音响ESD使用的喇叭单元,在励磁技术的基础上加上许多创新设计,早已经超越所谓的复刻了

  而在传统励磁的基础之上,ESD隐士音响又做了两点革命性的提高:一是将励磁电源由恒压改为恒流,因为磁场的强度由安培数乘以线圈匝数确定,恒压源在线圈发热、电阻升高以后电流会降低,磁力也会相应下降,恒流源则不会;二是在励磁电源的设计中,置入了主动的负反馈芯片来对冲反电动势,相比音圈端的负反馈系统,磁体端要简单有效得多。因为磁体端只是一个恒定的输出而非变动音乐信号,只要将任何干扰波动平整掉即可,不需要考虑时间因素,也就没有相位延迟和瞬态互调失真的问题了。

  熟悉磁的朋友可能知道,励磁其实是所有永磁的“母体”——将没有充磁的一块永磁体置于电磁场里就可以给其充磁,电磁场撤掉以后,这块永磁体的磁密度就会从其饱和磁密度回落到其剩磁密度,这就是充磁机的基本原理。 所有的磁性材料,都有其饱和磁密度和剩磁密度,顾名思义,同一材料里,前者高于后者。 在永磁扬声器里面,需要采用剩磁密度高的材料,而无所谓饱和 磁密度,目前最强的钕铁硼磁铁可以达到1.5特斯拉的磁密度。 而励磁因为始终通电,需要使用的是饱和磁密度高的材料,而无所谓剩磁密度,所以隐士音响采用 的是目前常温常压下饱和磁密度最高的材料——坡莫合金,可以达到2.4特斯拉的磁密度,这也是目前非实验室环境下能达到的最高磁密度,两者差距一目了然。

  隐士音响运用有限元分析进行的磁场模拟,可以看到磁隙处的深红色达到了2.4T

  坡莫合金由49%铁、49%镍、2%钒组成,组成材料看似并不昂贵,但磁性材料配比和均匀度不能有丝毫偏差,所以冶金加工难度极大,以至于价格极高,每公斤2000元左右,3公斤坡莫合金就可以买1000公斤的一般喇叭导磁所用的纯铁。坡莫合金的制成品每克单价更是堪比白银,因为加工后的废料完全是废品。

  为了更好地发挥励磁磁密度高的优点,ESD的励磁扬声器更是使用超大音圈(12英寸扬声器单元使用6英寸音圈、10英寸扬声器单元使用5英寸音圈,8英寸扬声器单元使用4英寸),往往是市场上其他品牌扬声器音圈直径的两倍以上。超高的磁密度,加上两倍直径的音圈,使得隐士音响的励磁扬声器的BL值(力系数)比同尺寸其他品牌扬声器高6—10倍。

  日本Feastrex的NF9ex、NF5ex、NF5等励磁全频单元,价格更是贵得伤天害理

  这样高的磁动力,如同给汽车装上了火箭发动机,其超强的“马力”不仅让扬声器的控制力难以想象的好,细节更加丰富,更使其可以驱动更结实的振膜,使用ESD发明的钛三明治振膜,将分割失真消失于无形。

  这点就比较显而易见了,永磁体成型以后,是不可以再进行切削的,否则就容易退磁,所以一块永磁体的磁力是固定的。 励磁则不然,只要调整一下电流值或者电压,就可以改变磁力。 很多发烧友看中这一点带来的可玩性,但更重要的点其实是在研发和生产过程中。 一方面可调的励磁磁力,使扬声器厂研发团队只要不断调整电流值、电压值,就可以调整电Q值,尤其在低音单元这块可以很容易地取得最佳的平衡点。 而永磁扬声器厂受限于高昂的开模费用,最多只能大致地搞几个磁力相近的单元比较一下,选其中相对较好的一款应用; 另一 方面,永磁体烧结以后不是每块的磁力都很一致,越大的磁铁越是如此,但凡其中有 点细微的裂缝,磁力都会有比较大的影响,所以老烧往往讲究左右扬声器磁力的配对。 而励磁想要达到磁力配对是非常容易的事情,线圈匝数和电阻一致的两只励磁在相同电流下磁力不会有任何差别; 再有就是因为电Q值可调,同一款励磁单元可以很好地匹配不同Q值的箱体,修改电源参数即可。

  永磁体虽然带个“永”字,但实际上终有磁力衰退的一天,发热和振动还会加速退磁的过程,而这两种状况在扬声器里可谓无处不在。 也正因此,依然有不少玩家播放上世纪50年代的励磁老西电,却没有人能再使70年代的永磁扬声器良好工作。

  佛山励磁的LM-755全频8英寸、LM-597超高音、13.3英寸TA-4151低音,号称100%复刻西电的制造工艺

  对于励磁而言,只要给它通上电,它永远都可以产生设计时的磁力,这是其基本原理决定的。可以想见,即使在一百年后,隐士音响的励磁扬声器也依然可以发出美妙的声音。基于对自身产品的信心,隐士音响不仅承诺其励磁扬声器系列终生保修,而且凡是已拥有隐士音响扬声器想要向上升级的用户,手上的产品还可以按隐士音响每年必涨的当时市场价来抵价回购。可见隐士音响不光有使用价值,还有相当的收藏价值呐。

  综上所述,ESD隐士音响在扬声器的开发中,选择励磁而摒弃永磁体,并非为了标新立异、别出心裁,而是真正为了追求极致的声音,不计成本进行的开发。无怪乎中科院声学研究所在测试ESD送检的扬声器时,觉得隐士生产的扬声器的失真低得不可思议,中高频扬声器低至0.1%(国际大牌基本在0.5%左右),低频扬声器低至0.3-0.5%(国际大牌基本在2%左右)。

  自然,用这样低失真的扬声器制作的音箱,才真正符合了终极Hi-End的定义。

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