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beyerdynamic erfindet den Kopfhörer neu: Mit Tesla-Technologie an die Grenzen des technisch Machbaren

HiFi-Innovation „Made in Germany“

Jede Technologie hat ihre physikalischen Grenzen. Die Automobilindustrie kämpft mit der Reichweite von Elektrofahrzeugen, die Hersteller von Solarzellen um mehr Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung. Für Kopfhörer-Entwickler spielt sich die Herausforderung im Magnetfeld der Schallerzeugung ab. Genauer gesagt: an der magischen Schwelle von 1 Tesla. 

Mit Tesla bezeichnen Experten die Stärke eines Magnetfeldes, das auf einen stromdurchflossenen Leiter einwirkt. Die Maßeinheit wurde erst 1960 nach dem Elektro-Ingenieur Nikola Tesla benannt. Tesla, 1856 im heutigen Kroatien geboren, gilt als Urvater der modernen Energieversorgung. Mit seinen Wechselstrom-Erfindungen hat er die Übertragung von Elektrizität über große Entfernungen erst möglich gemacht. Dass ihn trotzdem kaum jemand kennt, sein Kontrahent und Zeitgenosse Thomas Alva Edison aber höchstes Ansehen genießt, hängt mit Teslas selbst gesteckten Zielen zusammen: Statt des wirtschaftlichen Erfolgs reizte ihn eher die Bewältigung scheinbar unlösbarer Probleme. So experimentierte er früh mit kabelloser Energieübertragung und schickte Morsezeichen per Funk über viele Kilometer – Jahre bevor Guglielmo Marconi und Ferdinand Braun für ihre Entwicklung der drahtlosen Telegrafie einen Nobelpreis bekamen.   

Der Erfindergeist von Nikola Tesla hat auch die Entwickler von beyerdynamic inspiriert, als es darum ging, ein Kernprodukt des Heilbronner Audiospezialisten zu revolutionieren: den HiFi-Kopfhörer. Die Maßeinheit Tesla führte ihnen die Herausforderung schließlich tagtäglich vor Augen, denn Werte über 1 Tesla gelten im Kopfhörerbau als schwer erreichbar. Dabei bringt jede Steigerung der so genannten magnetischen Flussdichte immense Vorteile: Die Schwingspulen können filigraner ausfallen und damit schneller reagieren, der erzeugte Schall gewinnt an Präzision und Detailreichtum. Gleichzeitig steigt die Energieausnutzung, der Hörer kann lauter spielen.

Mit dem High End-Kopfhörer T 1 ist beyerdynamic Ende letzten Jahres gelungen, was viele für unmöglich hielten: ein Quantensprung in Sachen Klangqualität und audiophiler Signalverarbeitung. Eine ganze Reihe konstruktiver Maßnahmen und Ingenieurleistungen „Made in Germany“ verhilft dem T 1 zu einer magnetischen Flussdichte von 1,2 Tesla. Das ist mehr als doppelt so viel wie in bisherigen Spitzen-Modellen aus Heilbronn – und Grund genug für beyerdynamic, die verwendete Technologie nach dem genialen Visionär und Erfinder zu benennen.

Mario Gebhardt, Entwicklungsleiter für Audioprodukte bei beyerdynamic, erklärt die technischen Besonderheiten der neuartigen Kopfhörer-Konstruktion.

Was verbirgt sich hinter dem Begriff Tesla-Technologie?

Mario Gebhardt: „Tesla“ steht in beyerdynamic-Kopfhörern für unsere neueste Systemtechnologie, die sich durch einen sehr starken magnetischen Antrieb und eine verfärbungsarme Wiedergabe mit niedrigem Klirrfaktor auszeichnet. 

Welche Vorteile bringt der starke magnetische Antrieb?

Gebhardt: Er kann dazu verwendet werden, die Schwingspule, die den Schall erzeugt, filigraner zu gestalten. Das kommt dem Klang zugute, der extrem an Detailreichtum gewinnt. Andererseits kann man die zusätzliche magnetische Kraft in akustische Energie verwandeln und die Wiedergabe druckvoller, zupackender machen.

Sie gewinnen also mehr Freiraum bei der Entwicklung?

Gebhardt: Das stimmt. Im T 1 nutzen wir die Magnetkraft, um eine sehr filigrane und detailreiche 600-Ohm-Spule verwenden zu können – ohne Einbußen beim Wirkungsgrad. Im T 50 p hingegen, der Anfang Juni auf den Markt kommt, verwandelt eine niederohmige 32-Ohm-Spule möglichst viel magnetische Kraft in akustische Energie. So erhalten wir einen idealen Partner für mobile Abspielgeräte mit wenig Ausgangsleistung.  

Ist zuviel Lautstärke nicht schädlich fürs Gehör?

Gebhardt: Ja, aber jedes Gerät hat einen Lautstärkeregler und Sie müssen ja nicht mit vollem Pegel hören. Das Schöne an einem hohen Wirkungsgrad ist, dass er sich auch bei niedrigen Lautstärken auswirkt, durch einen feineren, detailreicheren Klang, Sie müssen also gar nicht so laut aufdrehen, um richtig gut zu hören. 

Wie haben Sie die höhere Magnetkraft erreicht?

Gebhardt: Im Prinzip ging es darum, ein System zu entwerfen, welches einen möglichst verlustfreien magnetischen Fluss erlaubt. Dies haben wir durch eine neuartige Systemgeometrie erreicht, die uns erlaubt, die Kraft die im Magneten sitzt, optimal bis zur Schwingspule zu übertragen. Bislang saß im Zentrum des Systems ein Neodym-Magnet, was seine Größe im Kopfhörer auch zwangsläufig einschränkte. Beim Tesla-Prinzip sitzt der Magnet ringförmig um die Spule herum. Dies erlaubt uns, mehr Energie dorthin zu lenken, wo sie benötigt wird: nämlich zur Membran.

Kann das starke Magnetfeld zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen?

Gebhardt: Nein. Man darf die magnetische Feldstärke in einem Kopfhörersystem nicht mit elektromagnetischer Strahlung verwechseln. Im Kopfhörer herrscht ein statisches Magnetfeld, ähnlich dem Erdmagnetfeld, das noch dazu auf einen eng abgegrenzten Bereich konzentriert ist: den Luftspalt mit der Schwingspule.

Und von diesem Magnetfeld dringt nichts nach draußen?

Gebhardt: Unsere Tesla-Systeme sind ja gerade darauf optimiert, dass möglichst wenig Magnetkraft das System verlässt – das wäre wieder ein Verlust von Effizienz. Natürlich entsteht wie bei jedem Kopfhörer durch Audiosignale in der Schwingspule eine geringfügige elektromagnetische Strahlung. Diese ist aber eher geringer als in konventionellen Systemen, weil wir wegen des guten Wirkungsgrades nur wenig Strom fließen lassen müssen.  

Woher kommt der besonders verfärbungsarme Klang?

Gebhardt: Er ist das Ergebnis vieler Details. Besonders hervorzuheben ist der ringförmige Magnet, der es uns erlaubt, eine zentrale Bohrung direkt hinter der Membranmitte zu platzieren, um klangverfälschende Resonanzen zu minimieren. Außerdem benutzen wir eine spezielle, mehrschichtige Membran, die unerwünschte Partialschwingungen, und damit Verzerrungen, wirkungsvoll unterdrückt. 

Wodurch zeichnen sich Tesla-Hörer sonst noch aus?

Gebhardt: Die Besonderheit der Tesla-Technologie ist die Bauweise als Vollmetall-System. Es verhindert, dass Teile des Gehäuses unkontrolliert mitschwingen und den Klang verfälschen. Außerdem schirmt das Metall die Konstruktion wirkungsvoll von elektrischen Störfeldern ab. In einem Tesla-Hörer bringt nur eines die Membran zum Klingen, und das ist das Musiksignal selbst.