Sound-Revolution mit dem neuen Treiber von beyerdynamic – der TESLA.45

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SOUND-REVOLUTION
MIT DEM NEUEN TREIBER VON BEYERDYNAMIC
 – der TESLA.45

SOUND-REVOLUTION MIT DEM NEUEN TREIBER VON BEYERDYNAMIC – DER TESLA.45

Mit dem Launch unserer neuen Flagship-Studio-Kopfhörer DT 1770 PRO MKII und DT 1990 PRO MKII kam erstmals auch unser neuer Treiber TESLA.45 in unseren Produkten zum Einsatz. Die neueste Generation unserer Tesla-Treibertechnologie wurde von Grund auf überarbeitet und überzeugt durch das 45-mm-Treibersystem mit einer exzellenten Auflösung, äußerst geringer Verzerrung und hervorragendem Impulsverhalten.

In diesem Blogbeitrag gibt uns unser Akustikingenieur Ante spannende Insights in die Weiterentwicklung unserer Tesla-Technologie und die Entstehung unseres TESLA.45-Treibersystems.

Was genau war der Anlass, die Tesla-Technologie weiterzuentwickeln?

Ante: Tatsächlich ging es bei den ersten Brainstorming-Sessions zum TESLA.45 darum, was einen perfekten Treiber ausmacht und wie wir das bewerkstelligen können, ohne ein bestimmtes Endprodukt im Kopf gehabt zu haben. Der Fokus richtete sich hauptsächlich auf die Fragen: Wie können die Verzerrungswerte verringert werden, wie lässt sich ein gleichmäßiger Frequenzgang realisieren und wie lassen sich die Fertigungsprozesse und damit die Qualität verbessern? Als das Konzept dann etwas greifbarer wurde, war der Gedanke naheliegend, unsere Premium-Studio-Kopfhörer mit genau diesem Treiber auszustatten.

„Mit dem TESLA.45 wollten wir die bekannte Tesla-Technologie mit den Erkenntnissen zusammenführen, die wir im Bereich Materialien und Fertigungsprozesse bei der STELLAR.45-Entwicklung gewonnen hatten, und ein Treibersystem entwickeln, das auch in Zukunft den hohen Anforderungen professioneller Tonstudios und ambitionierter Heimstudionutzer gleichermaßen gerecht wird.“

Ante, Akustikingenieur 

Tesla.45 beyerdynamic

Wie entstand der Name TESLA.45?

Ante: Die Tesla-Technologie ist schon seit vielen Jahren ein Bestandteil hochwertiger Kopfhörer von beyerdynamic und stellt einen Meilenstein in der unternehmenseigenen Innovationsgeschichte dar. Experten bezeichnen mit Tesla, benannt nach dem Pionier des Wechselstroms Nikola Tesla, die Stärke eines Magnetfeldes, das auf einen stromdurchflossenen Leiter wirkt. Die magnetische Flussdichte ist bei Kopfhörern wichtig, da sie die Stärke des Magnetfeldes im Luftspalt angibt. In den Tesla-Schallwandlern von beyerdynamic wird eine magnetische Flussdichte von über einem Tesla erreicht, weshalb man von der Tesla-Technologie spricht.

Auch beim TESLA.45 haben wir eine magnetische Flussdichte im Luftspalt von über 1T. Des Weiteren hat der neue Treiber einen Durchmesser von 45 Millimetern, was für die Performance des Treibers entscheidend ist.

Was zeichnet diesen Treiber aus? Was ist das Besondere am TESLA.45?

Ante: In der Entwicklung des TESLA.45-Treibers war der Fokus primär darauf gerichtet, einen hocheffizienten Treiber zu designen, der mit geringen Verzerrungen und einem gleichmäßigen Frequenzgang punkten kann. Das sind Schlüsselattribute einer unverfälschten Klangperformance. Die TESLA.45-Membran ist eine komplette Neuentwicklung. Mithilfe von FEM-Simulationsverfahren konnten wir das Schwingverhalten der Membran auf eine saubere Klangwiedergabe optimieren. Neben der Schallabstrahlung ist die Positionierung der Schwingspule im Luftspalt eine der Hauptaufgaben der Membran. Sie muss die Schwingspule in Auslenkungsrichtung mittig im Magnetfeld positionieren. Um die mittige Positionierung sicherzustellen, muss die Rückstellkraft über den Auslenkungsbereich der Membran konstant bleiben. Ein von Grund auf neu entwickeltes Magnetsystem ermöglicht eine treue Wiedergabe komplexer Musiksignale auch bei hohen Schalldruckpegeln. Erreicht haben wir das durch die Erhöhung des Auslenkungsbereichs, sodass sich die Schwingspule jederzeit in einem konstanten Magnetfeld bewegt.

Durch die mittige Rückstellung der Schwingspule sowie das gleichbleibende Magnetfeld können Verzerrungen vermieden werden. Zusätzlich verhindert die spezielle Struktur der Membran das unkontrollierte Stauchen und Einknicken bei hohen Auslenkungen. Somit bleibt der Klang auch bei hohen Schalldruckpegeln verzerrungsfrei.

Auch ausschlaggebend für die hohe Effizienz ist das neue Design der Schwingspule. Dank eines kupferummanteltem Aluminiumdrahtes, ist es uns gelungen eine Schwingspule mit einem geringen Widerstand und einem geringen Gewicht zu entwickeln. Der geringe Widerstand ermöglicht eine Wiedergabe mit hohen Pegeln auch an mobilen Endgeräten.

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Aus welchen Komponenten setzt sich der TESLA.45 Treiber zusammen ?

Ante: Durch die mittige Rückstellung der Schwingspule sowie das gleichbleibende Magnetfeld können Verzerrungen vermieden werden. Zusätzlich verhindert die spezielle Struktur der Membran das unkontrollierte Stauchen und Einknicken bei hohen Auslenkungen. Somit bleibt der Klang auch bei hohen Schalldruckpegeln verzerrungsfrei.

Auch ausschlaggebend für die hohe Effizienz ist das neue Design der Schwingspule. Dank eines Kupferummanteltem Aluminiumdrahtes, ist es uns gelungen eine Schwingspule mit einem geringen Widerstand und einem geringen Gewicht zu entwickeln. Der geringe Widerstand ermöglicht eine Wiedergabe mit hohen Pegeln auch an mobilen Endgeräten.

Worin unterscheidet sich der Treiber STELLAR.45 von dem neuen TESLA.45?

Ante: Grundlegend unterscheiden wir bei beyerdynamic zwischen zweiteiligen und dreiteiligen Spulensystemen. Ein zweiteiliges Spulensystem wie beim STELLAR.45 besteht aus Membran und Schwingspule, die miteinander verklebt sind. Hier spricht man noch von einer überhängenden Schwingspule. Der TESLA.45 besitzt ein dreiteiliges Spulensystem. Die Schwingspule wird bei diesem Aufbau auf einem Schwingspulenträger fixiert. Da bei dieser Bauart die Schwingspule das Magnetfeld unterragt, sprechen wir von einer unterhängenden Schwingspule. Ein dreiteiliges Spulensystem verfügt über eine geringere Wickelhöhe der Schwingspule und somit auch über eine geringe bewegte Masse. Außerdem ist der Spulendraht des TESLA.45-Treibers mit einem Durchmesser von 50 Mikrometern nochmal dünner als der Draht des STELLAR.45-Treibers. Das ermöglicht eine höheren Impulstreue und eine brillantere Höhenwiedergabe. Betrachtet man die Membranen des STELLAR.45 und des TESLA.45 genauer, fällt auf, dass sich die eingeprägten Strukturen signifikant unterscheiden.
beyerdynamic - Tesla.45
Querschnitts-Darstellung der Spulenanordnung

Du möchtest mehr über den STELLAR.45-Treiber erfahren? Im Blogbeitrag: Der neue beyerdynamic-Treiber unserer PRO X Kopfhörer geben wir tiefe Einblicke in die Entstehung und Funktionsweise unserer STELLAR.45-Technologie.

Oder möchtest du zusammengefasst Informationen zu unseren beyerdynamic Schallwandlern? Von STELLAR.45- bis zur Tesla-Technologie bekommst du in dem Blogbeitrag Das Herzstück unserer Produkte: Der Schallwandler alle Informationen.

STELLAR.45 von beyerdynamic

Warum hat der TESLA.45-Treiber 30 Ohm?

Ante: Bei der Konzeptionierung des TESLA.45-Treibers haben wir hohen Wert auf einen flexiblen Einsatz gelegt. So bestand eine Anforderung darin, einen möglichst effizienten Treiber zu entwickeln. Hierdurch wird die Wiedergabe mit hohen Pegeln auch an Abspielgeräten mit geringer Ausgangsspannung sichergestellt.

Ein effizienter Treiber wie der TESLA.45 kann mit einer geringen anliegenden elektrischen Spannung einen hohen Schalldruckpegel erzeugen. Der niedrige elektrische Widerstand (Impedanz) ermöglicht einen hohen Strom und daraus folgend eine hohe Antriebskraft (Lorentzkraft) der Schwingspule.

Die genaue Zahl von 30 Ohm war nicht gesetzt, sondern ist das Ergebnis von Berechnungen mit dem Ziel, eine hohe Effizienz und Impulstreue bei geringen Verzerrungen zu realisieren. Dabei sind der spezifische Widerstand des Drahts, die Anzahl der Wicklungen der Schwingspule und die Konfiguration des Magnetsystems ausschlaggebend.

Die Entwicklung bzw. Weiterentwicklung der Tesla-Technologie ist sicherlich komplex. Welche Herausforderungen mussten während der Entwicklung bewältigt werden?

Ante: Neuentwicklungen wie der TESLA.45-Treiber bringen erwartungsgemäß viele Herausforderungen mit sich. Jedes Teil wird von Grund auf neu erdacht und muss als Einheit funktionieren.
„Bei der Entwicklung eines neuen Treibers greifen wir auf das Know-how der 100-jährigen Unternehmensgeschichte von beyerdynamic zurück.“

Ante, Akustikingenieur 

Genau diese Abstimmung der einzelnen Teile war eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung des TESLA.45-Treibers. So bestehen Wechselwirkungen der einzelnen Bauteile zueinander, die während der Entwicklung erkannt und abgestellt werden müssen.

Das Hauptaugenmerk lag auf der Entwicklung der neuen Membran. Mithilfe von FEM-Simulationen konnten wir das akustische und mechanische Verhalten der Membran simulieren und die Membran optimieren. Die kurzen Iterationszyklen in der Simulation ermöglichten uns, den Entwicklungsprozess zu beschleunigen und die Eigenschaften der Membran genau zu erforschen. Die regelmäßige Validierung durch Versuchsaufbauten bestätigten die Ergebnisse unserer Simulationen.

Die Übertragung der unter Laborbedingung aufgebauten Treiber in eine stabile Serienproduktion mit großen Stückzahlen ist ein essenzieller Schritt in der Produktentstehung. Eigens für die Fertigung dieses Treibers wurden bei beyerdynamic Fertigungsanlagen entwickelt und zur Serienreife gebracht.

Erst durch eine enge abteilungsübergreifende Zusammenarbeit konnte ein erfolgreiches Produkt entstehen.

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