Tauchspule
Englisch: voice coil
Eine Drahtspule, die an der Spitze des Lautsprechers befestigt ist und durch die magnetische Feldreaktion auf den durchfließenden Strom die Bewegungskraft des Konus erzeugt.
Schwingspule: der Elektromagnet, der die Lautsprechermembran bewegt
Eine Schwingspule ist eine eng gewickelte Spule aus isoliertem Kupferdraht, üblicherweise 25 bis 50 Millimeter im Durchmesser, die an der Spitze einer Lautsprechermembran befestigt ist. Wenn ein Wechselsignal mit Audiofrequenz hindurchfließt, sitzt die Spule in einem Permanentmagnetfeld, das von einem Ferrit- oder Neodymmagneten erzeugt wird. Die Wechselwirkung zwischen dem Strom in der Spule und diesem Magnetfeld erzeugt eine Linearkraft, die die Membran hin und her treibt und so Schallwellen entstehen lässt. Der Name stammt aus ihrer historischen Verwendung in Telefonhörern und frühen Radiogeräten, wo sie elektrische Sprachsignale wörtlich in mechanische Bewegung umwandelten.
Schwingspulen werden auf zylindrischen Trägern gewickelt, normalerweise aus Kapton oder glasfaserverstärktem Kunststoff, die sowohl mechanische Stabilität als auch Wärmefestigkeit bieten. Die Drahtdicke liegt je nach Leistungsklasse des Lautsprechers etwa zwischen 0,25 und 1,5 Millimetern; Hochleistungslautsprecher benötigen dickeren Draht, um größere Ströme ohne Überhitzung zu verkraften. Die Windungszahl variiert, aber typische Designs haben zwischen 50 und 500 Windungen. Es gibt sowohl einlagige als auch mehrlagige Wicklungen; mehrlagige Designs werden in professionellen oder Hochwertsystemen verwendet, wo die Impedanzanpassung präzise Widerstandswerte erfordert, normalerweise 4, 8 oder 16 Ohm.
Die Schwingspule wird im Magnetspalt durch eine Kombination aus der Sicke (dem flexiblen Ring am äußeren Rand der Membran) und einem kleineren Spinnenreiter näher an der Spitze gelagert. Diese Aufhängung muss die Spule zentriert im Spalt halten und gleichzeitig freie Bewegung ermöglichen; wenn die Spule am Magnetaufbau anschleift, verzerrt die Reibung den Ton und erzeugt Wärme. Der Auslenkungsweg der Spule, also ihre maximale Verschiebung, reicht von wenigen Millimetern bei kompakten Lautsprechern bis zu 20 Millimetern und mehr bei Subwoofern, die für tiefe Basswiedergabe ausgelegt sind.
Thermische Grenzen und Ausfallmechanismen
Wärme ist der Hauptfeind der Schwingspulenlebensdauer. Schwingspulen können im Dauerbetrieb bei hoher Leistung Temperaturen von 100 Grad Celsius oder höher erreichen; Klebstoffe, die den Draht mit dem Träger verbinden, können erweichen und die Drahtisulation wird brüchig. Viele professionelle Lautsprecher sind mit Temperatursensoren oder thermischen Sicherungen an der Schwingspule ausgestattet. In extremen Fällen führt Wärme dazu, dass sich die Spule vom Träger ablöst oder der Draht ganz bricht. Feuchtigkeitseintritt in die Wicklung verursacht ebenfalls Ausfälle durch Kupferkorrosion und Verschlechterung der Isolierung.
Der Austausch der Schwingspule ist möglich, aber arbeitsintensiv und erfordert sorgfältiges Entfernen der Membraneinheit, Abwickeln und Entfernen der alten Spule sowie das sorgfältige Neu-Wickeln mit identischer Windungszahl und Drahtdicke. Deshalb sind Design und Materialwahl der Schwingspule entscheidende konstruktive Faktoren; Hersteller balancieren Membransteifigkeit, Spulenmasse, Wärmekapazität und Impedanz aus, um die gewünschte Frequenzcharakteristik und Leistungsverträglichkeit unter Kostenzwängen zu erreichen. Subwoofer-Schwingspulen verwenden oft vier- oder mehrlagige Isolierung und Kupferdraht höherer Reinheit, um die extreme Auslenkung und Wärmewechsel bei der Basswiedergabe zu bewältigen.