Eigentlicht ist es physikalisch ganz simpel. Sie haben es vielleicht in der zweiten Physikstunde schon zu sehen bekommen. Der Physiklehrer hat einen Hufeisenmagneten auf dem Tresen stehen und und wie bei einer Kinderschaukel hängt dort ein Stück Kupferdraht mitten zwischen den beiden rot und grün angemalten Polen.

1. Schickt der Lehrer jetzt einen Strom durch den Draht, erst mal egal, wieviel Strom, wandert der Draht, wie von magischer Hand gedrückt, in die eine oder in die andere Richtung, abhängig von der Stromrichting.
2. Bewegt der Lehrer aber den Draht, zeigt das Strommessinstrument kleine Auschläge an. In dem Draht wird eine Spannung erzeugt und somit fließt ein "Strömchen".

Damit ist es ja ganz einfach, wie solch ein Lautsprecher theoretisch funktioniert. Ein bischen Strom und er bewegt sich.
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Also mit "ein bißchen Strom" ist es nicht getan. Unser Wandler von Strom in Schall braucht Kraft, um die Luft mit Hilfe einer sogenannten Membrane zu bewegen. Im Bassbereich brauchen wir sogar viel Kraft, weil wir dort Einiges an Luft bewegen müssen. Und nun fangen die Feinheiten an, die es zu lösen gilt.
Im Edel-Hifi-Bereich benennen wir für den Bass mal einen Membrandurchmesser von ca. 35cm als normal. Damit kann man schon ein Orchester akustisch nachbilden. Alles Andere oder Kleinere ist nur für sehr kleine Räume geeignet.

Lange Zeit (vor 1935) wurde geforscht und probiert, wie man die beiden komponenten "Draht" und "Magnet" so zueinander anordnen könnte, daß ein optimaler Kraftfluß aus dem zugeführten Strom heraus kommt. Heraus kam, daß man einen feinen ringförmigen "Luftspalt" konstruiert, in dem der "Magnet" seine magnetische Kraft konzentriert. Weiterhin wickelt man den "Draht" auf einen runden unmagnetischen Spulenträger, der frei beweglich in den Luftspalt eintaucht und diesen fast völlig ausfüllt.

So weit die Theorie. Da nahezu alle Windungen dieser "Schwingspule" jetzt optimal im konzentrierten Kraftfeld des Magenten liegen, müssten kleinste Ströme diese Spule ganz schön schnell bewegen können. Doch an der Spule muß ja auch noch die eigentliche Membrane befestigt werden, die letztendlich die Luft bewegt. Und damit wird die Bewegung der Schwingspule mit der Membrane durch das jetzt erheblich größere Eigengewicht und die Luft (-säule) ganz gewaltig gebremst.

Daß ich ein einem kleinen engen Luftspalt eine Spule bewegen kann oder in einer Spule einen Magneten oder Eisenkern, das zeigt der Bremsbackenmagnet der Rexox A77 und vieler anderer 3-Motoren- Bandgeräte. Es funktioniert, macht aber ein "klein wenig" Krach.

Beim Lautsprecher möchte und muß ich aber die Membrane samt Schwingspule lautlos im Luftspalt bewegen, absolut lautlos. Denn es sollen ja nur die Geräusche oder Töne oder Frequenzen in Schall umgewandelt werden, die als Ströme vom Verstärker kommen.
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Also so einfach ist es doch nicht. Ich muß die Membrame und die Schwingspule flexibel in der Mitte des Luftspaltes irgendwie festhalten = fixieren = zentrieren. Sie darf sich nur in einer Dimension, also hin und zurück oder raus und rein bewegen (dürfen) und auch nur, wenn der Verstärker es will.

Diese kleine Einschränkung verursacht große Probleme. Denn jetzt brauche ich eine flexible Zentriermethode. Das sind nämlich unsere Zentriersicken. Für einen Basslautsprecher sind es allermeist zwei Sicken, die innere und die äußere.

Eine Bedingung der Optimierung war, die gesamte Schwingspule muß raumfüllend in den Magnetspalt eintauchen bzw. der Magnetspalt muß so eng sein, daß es gerade so passt. Die Schwingspule darf auf keinen Fall irgendwo reiben. Die große Membrane gibt nämlich kleinste Kratzgeräusche gnadenlos laut verstärkt wieder.

Die zweit Bedingung ist, die beispielsweise 100 Watt aus dem Verstärker werden zum großen Teil in Wärme umgewandelt und damit wird die Schwingspule warm bis heiß. Ist sie zu eng eingebaut und dehnt sie sich zwangsläufig aus, schabt und kratzt sie irgendwann und dann würde sie am Ende klemmen. Weiterhin brauche ich auch noch die Luft im Spalt, damit die Wärme über das Medium Luft abgeführt würde. Die Pappe der Membrane kann das nicht.

Damit muß ich den Spalt leider wieder etwas breiter machen, als es optimal wäre, sonst brennt die zu dicht eingebaute Spule irgendwann ab. (siehe Bild).
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Welches Material benutze ich also als optimalen Spulenkörper oder Spulenträger ? Das Material muß vor allem leicht sein. Jedes 10tel Gramm zählt. Es muß die Wärme gut leiten und abführen, darf sich aber nicht verformen und auch die Windungen des Drahtes nicht kurzschließen und muß dennoch gut mit der eigentlichen Membrane verklebbar sein.

Ursprünlich war es spezielle feste Pappe, dann war es Alu-Folie, dann war es eine Poliesterfolie und sogar mal ein Kunsstoffgewebe. Die Hersteller haben sehr viel probiert. So gut wie alle Eisen-Metalle schieden aus, Kupfer zu schwer, Magnesium brennt, Titan hatte andere Macken usw.

An den Bildern der verschiedenen Lautsprecherchassis sehen Sie ganz leicht, wie die Ingenieure ihre Chassis jeweils den Anfordeungen entsprechend optimiert hatten. Was wir dabei nie vergessen dürfen, erstens muß das "Gebilde" oder das "Konstrukt" auch seriennmäßig hergestellt werden können, damit massentauglich sein und . . . es muß bezahlbar sein.

Darum konzentriere ich mich hier mehr auf den Vergleich von Standard und Extrem. Der Standard war das normale Consumer-Chassis in den niedrig- und mittelpreisigen Hifi Boxen. Ein Klasse höher waren die Bühnenlautsprecher und die sogenannten PA Chassis. Edel wurde es dann bei den Orchesterlautsprechern der ganz wenigen Spezialisten.

Dazu zähle ich vor allem JBL, Lansing, Electrovoice, Klipsch aus den USA. Auch hier in Europa wurden einige wenige edle Chassis angeboten, zu denen ich aber heute keinen Zugang habe, geschweige denn, die auch mal zu zerlegen. Vor vielen Jahren baute Isophon in Berlin ein 380mm Bass Chassis, das qualitativ schon recht weit oben angesiedelt war.

Heute kommen viele dicke große Basschassis erstaunlicherweise aus Italien und aus Spanien.
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Bei "normalen" Hifi-Boxen fällt es gar nicht auf, wenn man sie mit "normaler" Musik füttert. Bei Konzertlautsprechern wird es schon kritisch, wenn da richtig Leistung rein fließt. Mit einem guten 250 Watt Verstärker lassen sich auch länger andauernde ordentliche Lautstärken erzeugen. Und diese Leistung muss die Schwingspule verkraften. Ein überwiegender Teil wird nämlich in Wärme umgesetzt.

Basslautsprecher sind in der Regel härter im Nehmen.Bei den Hochtönern sind die kleinen Spulen schon mit wenigen Watt überlastet. Mit lautem UKW Rauschen kann man seine Hochtöner ganz schnell ins Jenseits befördern. Doch auch handeslübliche Boxen vertragen nur einge 10 Watt Dauerleistung. Die beiden Braun L710 Bass-Chassis sind mit je 20 Watt Dauerleistung angegeben. Nun ja, niemand mochte das bislang ausprobieren.

Die Wärme muß also weg. Am besten über den Spulenkörper. Wickle ich runden Draht auf den Spulenkörper, sind zwischen den Windungen immer Lufteinschlüsse, die die Wärme nicht abführen. Der Kupferdraht wird sehr schnell heiß und die Spule dehnt sich und schleift irgenwann oder brennt gar sofort durch. Damit wäre der Flachdraht deutlich besser geeignet. Es gibt wenig Lufteinschlüsse, der Draht liegt erst mal selbst dicht an dicht und ebenso dicht am Spulenkürper an und die Wärme kann optimal weg. Flachdraht ist natürlich deutlich teurer und deshalb machen das nur die Profis für edle oder hochbelastbare Musiker-Chassis. In der Masse rechnet sich das nicht.

Mit Alu-Draht wäre die Schwingspule deutlich leichter, ließe sich dazu auch noch besser wickeln, doch wird die Wärme erheblich schlechter abgeleitet. Alu-Flachdraht wäre da ein Kompromiss, doch das leichtere Gewicht
muß durch dickeren Draht kompensiert werden wegen des Innenwiderstandes und so ist das nur noch selten die tolle Lösung.

Spulenkörper aus Pappe waren lange Jahre standard, verbrannten aber schnell, bis der etwas modernere Kunststoff (PVC) einzog. Der war aber erheblich wärmesensibel und verzog sich schnell oder schmolz gar gänzlich weg. Von den Nichteisenmetallen, und nur die kamen in Frage, war die ALU-Folie das einzige Material mit Aussicht auf Erfolg. Doch Alu ist bedingt elektrisch leitend. Schmilzt der Isolationslack des Drahtes, gibts einen Kurzschluß und das wars dann. Nichtleitende eloxierte ALU-Folie kann man schlecht biegen, die schied also auch aus.
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Wie wir es von den elektronischen Leiterplatten der hochwertigen Geräte her kennen, ist eine Glasfaser verstärkte Poliesterfolie die moderne Lösung. Doch eine so richtg dünne Folie konnte man erst ab den 80er Jahren herstellen.

JBL hat zum Beispiel den Spulenkörper seiner 14" LE14H Chassis irgendwann von 1986 auf 1988 von ALU auf Poliester umgestellt. Und alle Reconing Kits auch nach 2000 haben nur noch Poliester Spulenkörper.

Dieses Material in Verbindung mit Kuperflachdraht und riesen 10cm Schwingspulen scheint für besonders hochwerte Chassis eine der optimalen Lösungen zu sein, nämlich temperaturbeständig, formbeständig, nichtleitend, nichtalternd und optimal mit der Membrane zu verkleben.
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