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" PERFECTIONNEMENTS AUX HAUT-PARLEURS.- ""
La présente invention est relative aux appareils électro-magnéti- ques, plus particulièrement à ceux reproducteurs de sans,généralement dénommés haut-parleurs.
L'objet de l'invention est de créer un système vibrant qui utilise une armature de fer mobile, et un dia phragme ayant une période naturelle de vi- brations peu élevée. bien qu'on ait déjà essayé d'obtenir un système vibrant ayan une période naturelle de vibrations peu élevée, on a rencontré des difficultés à obtenir un tel résultat avec des armatures de fer, car la position de l'armature
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vibrante est généralement instable dans le champ magnétique, à moins qu'elle ne soit maintenue par un ressort dur.
L'attraction magnétique qui tend à déplacer l'armature varie avec la position de cette armature dans le champ, et elle croit très rapidement lorsque l'armature approche de l'une ou de l'autre pièce polaire
S'il était possible d'équilibrer l'attraction magnétique par l'action du ressort d'armature, on pourrait obtenir théoriquement un système vibrant de très basse période naturelle de vibrations, mais commel'inclinaison de la courbe d'attrac- tion magnétique varie, il est difficile d'obtenir un équilibre précis.
.bien qu'il soit possible d'obtenir un équilibrage précis entre l'attraction magnétique et l'action du ressort, par l'emploi de ressorts dont la raideur croisse avec la déformation, l'inventeur de la présente incention a constaté qu'on obtient un équilibrage très précis avec un simple ressort et une armature oscillante, en restreignant le flux magnétique du système, de façon que la somme des flux qui traversent 1'armature soit pratiquement constante. Avec un flux total constant, la courbe force-déviation devient pratiquement un ligne droite. Une telle disposition est plus avantageuse que celle qui consiste à em- ployer des ressorts de différentes raideurs pour équilibrer l'attraction sur 1' armature.
Un équilibrage précis entre la dureté du ressort et la tension magné- tique nécessite une force magnétique très uniforme; de telle sorte que des res- sorts identiques puissent donner les mêmes résultats avec différente appareils.
Bien qu'il soit difficile d'obtenir un grand nombre d'aimants qui donnent des torses d'attraction pratiquement égales, on peut, au moyen de pièces polaires saturées, obtenir une plus grande uniformité de la quantité totale de flux uti- lisée.
Ces caractéristiques de l'invention seront mieux comprises en se référant à la description suivante et aux figures 1 à 4 des dessins joints.
L'invention a encore pour objet d'obtenir un support élastique amélioré pour un diaphragme conique vibrant de haut-parleur , aussi d'obtenir un haut-parleur dont le diaphragme vibrant soit plus petit que ceux généralement employés, et qui soit efficace, robuste et capable d'être construit à un prix modéré.
On rencontre des difficultés considérables à faire fonctionner des haut-parleurs ayant un diaphragme conique en papier mince, par suite des tendances qu'ont ces diaphragmes à résonner pour certaines fréquences. Cette
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action est due à des vibrations parasites circonférentielles qui prennent nais- sance dans la paroi du cône déformant sa section circulaire et la transformant en une courbe irrégulière dont le déplacement introduit des ronflements, pour certaines fréquences. Certaines de ces vibrations sont dues à l'emploi d'une tige d'entrainemetn relativement longue antre l'armature vibrante et le méca- nisme d'entratnement du cône, tandis que d'autres sont dues à l'action de pis- ton du cône aux grandes amplitudes.
Il est difficile de prendre unetige d'en- traînement assez courte pour éliminer les vibrations circonférentielles, par suite des difficultés mécaniques. On a toutefois constaté qu'en employant des cônes présentait plusieurs ondulations repoussées circonférentielles, convena- blement espacées les unes des autres, et d'un rayons approprié, on peut empê- cher la production de ces vibrations nuisibles, ce qui élimine pratiquement le ronflement.
On rencontre assez fréquemment des diaphragmes métalliques plats, ou sensiblement plats, présentent des ondulations dont le but est d'augmenter la rigidité latérale du diaphragme. Dans le cas présent, les ondulations aug- mentent bien la rigidité du cône, mais elles éliminent aussi pratiquement les vibrations parasites circonférentielles.
Ces caractéristiques de l'invention seront mieux,comprises en se référant à la description suivante et aux figures 5 à 10 des dessins joints.
La Fig.l est une vue perspective d'un diaphragme de haut-parleur et de son moteur, qui présente les caractéristiques de l'invention.
La Fig.2 est une vue de face en élévation du système magnétique de la Fig.l.
La Fig. 3 est une courbe qui représente la relation existant géné- ralement entre la force magnétique qui tend à fléchir ou déplacer la diaphrag- me et le déplacement du diaphragme, tandis que la Fig.4 est une vue des pièces polaires et de la monture de l'armature, ainsi que des bobines qui coopèrent avec elle, les différentes parties ayant été écartées les unes des autres pour plus de clarté.
La Fig.5 représente une vue d'arrière d'une boite dans laquelle est monté un haut-parleur conforme à uneautre réalisation de l'invention.
La Fig. 6 est une vue en section d'un détail du mécanisme d'entrai- nement du diaphragme vibrant et d'une partie de ce diaphragme.
La Fig.7 est une vue en perspective de l'armature et du mécanisme
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d'entrainement, ainsi que des connexions entre l'armature et le diaphragme vibrant, les différentes pièces ayant été représentées comme écartées les unes des autres, pour plus de clarté.
La Fig.8 est une vue de face du haut-parleur de la Fig. 4, dont une partie a été arrachée.
La Fig.9 est une vue en plan du diaphragme de papier conique avant que ses bords latéraux n'aient été fixés l'un à l'autre, tandis que la Fig.lO est une vue en section de détail de la monture du diaphragme.
Se référant aux dessins Figures 1 à 4, on a représenté en 1 un dia- phragme de forme conique destiné à vibrer tout d'une pièce. Ce diaphragme peut être monté de toute façon appropriée dans une boîte dont le panneau antérieur 2 porte une ouverture 3. Le diaphragme est actionné par un moteur qui comprend un aimant permanent 4 pourvu de pièces polaires 5 et 6. Une armature allongée pla- te7 est montée sur un ressort relativement raide 6 fixé, à ses extrémités op- posées, à des pièces de support 9 et 9' en cuivre ou autre matière non'magnéti- que appropriée. Une extrémité de la pièce polaire 5 est fixée à l'aimant par- manent 4 par un boulon, tandis que l'autre extrémité de cette pièce polaire est fixée à une oreille 10 de la pièce non magnétique 9.
La partie inter.nédiai-. re de la pièce polaire 5 est fixée à la pièce 9'. Ainsi disposée, les bouts des pûtes 11 et 12 de la pièce polaire 5 s'adaptent dans une ouverture 13, entre les pièces 9 et 9', et sont dirigés vers l'armature 7, ainsi qu'il est claire- ment représenté sur la Fig.l. La pièce polaire 6 est fixée de façon semblable à l'aimant 4 et aux côtés opposés des pièces de support 9 et 9', l'extrémité inférieure de la pièce polaire 5 étant fixée à l'oreille 14 de la pièce 9', tandis que la partie intermédiaire de la pièce polaire 6 est fixée à la pièce 9.
Des bobines 15 et 16 entourent l'armature 7, et les pièces 9 et 9' sont d'ailleurs arrondies, ainsi que représenté en 17 et 18, de façon à permettre de loger, respectivement, les bobines 15 et 16. L'armature 7 est reliée au diaphra me 1 par une tige 19 dont l'extrémité voisine de l'armature est aplatie, ainsi que représenté en 20, Fig.l. Lorsque les bobines 15 et 16 sont alimentées de courant, l'armature 7 est actionnée et le diaphragme 1 vibre.
Les pièces polaires 5 et 6 sont pourvues de parties rétrécies 21 situées entre l'aimant 4 et les bouts de pales 11 et 12.Lorsque les diverses pièces de l'appareil sont en position, les parties 21 deviennent pratiquement saturées, et elles limitent par là, à une valeur pratiquement constante, la r
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sonne des flux qui traversent les bouts polaires 11 et 12 en parallèle. Lorsque l'armature oscille, de manière qu'une de ses extrémités se rapproche du bout polaire 12, et que l'autre extrémité s'éloigne du bout polaire 11, par exemple, la diminution de la réluctance de l'entrefer vis-àv-is de 12 fait plus que com- penser l'accroissement de réluctance de l'entrefer vis-à-vis de 11.
Si l'on maintenait une différence de potentiel magnétique sensiblement constante entre les bouts polaires de 5 et ceux de 6, ce qui serait le cas si les cols saturés 21 n'existaient pas, l'accroissement de flux traversent le bout polaire 12 se- rait supérieur à la diminution de flux traversant '.le bout polaire 11. Dans ces conditions, la force magnétique sur l'armature est en relation non linéaire avec la déviation de l'extrémité de l'armature, ainsi que représenté sur la Fig.3.
Au contraire, si la somme des flux magnétiques à travers 11 et 12 est constante, la force magnétique est en relation linéaire avec la déviation de l'armature.
Une semblable disposition peut aisément être rendue stable, et elle donne un bon équilibrage entre la tension magnétique et l'action du ressort sur l'arma- tire.
Le flux magnétique de fuite, qui va de 5 à 6 en dehors des entre- fers de travail diminue l'efficacité des cols de saturation qui tendant à main- tenir constante la somme des flux traversant les entrefers, car une diminution de la réluctance des entrefers utile détermine une déviation d'une certaine quantité du flux de fuite vers l'entrefer de faible réluctance. Par suite, il convient que la somme totale des flux de fuite soit aussi faible que possible relativement au flux utile.
L'inventeur de la présente invention a, dans ce but, adopté des entrefers de travail de beaucoup plus faible réluctance que celle qu'on a coutume d'adopter avec des moteurs de ce type* Ce résultat est obtenu en prenant les aires des faces polaires ou surfaces des bouts polaires 11 et 12, voisines des armatures, supérieures à cellas adoptées dans la plupart des appareils antérieurs, tandis que la longueur de l'entrefer, ou distance qui sépare l'armature des bouts polaires, est environ la même que celle généralement utilisée, c'est-à-dire de 0,25 à 0,38 mm.
La saturation de l'armature aiderait à la stabilité, mais l'inven- teur de la présente invention a constaté que, lorsqu'une armature est de sec- tion transversale assez faible pour obtenir ce résultat, elle est trop facile- ment saturé, et il en résulte une diminution de sensibilité. An contraire, @
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l'emploi des pièces polaires à cols saturés ne diminue en aucune façon la sen- sibilité. Dans la présente réalisation, l'armature est d'une largeur d'environ
6,25 mm. et l'aire de l'entrefer est au moins de 3,2mm. sur 6,25 mn.
Il importe que l'armature7 soit bien cintrée, et que les faces polaires des bouts 11 et 12 soient de forme telle que, lorsque l'armature se rapproche de l'une d'elles, la surface de cette armature et la face de la pièce polaire coopérant avec elle soient pratiquement parallèles plutôt que de tendre à venir au contact en un point. Cette disposition empêche que le flux ne se concentre qu'en un point, ce qui causerait un accroissement de l'attraction sur l'armature.
La disposition ci-dessus donne un mécanisme d'entraînement de grande souplesse et lorsqu'elle est employée avec des cônes à bord libre, la pé- riode fondamentale de résonance est très faible. Pour accroître davantage la souplesse du système au point de vue de l'obtention de fréquences naturelles basses, le bras oscillant ou armature 7 peut être dimensionné de façon que les déplacements du cône vibrant au diaphragme 1 soient supérieurs aux déplacements de 1'armature dans les entrefers. l'avantage qu'on peut obtenir en amplifiant le déplacement du diaphragme est limité. L'inventeur de la présente invention a toutefois constaté qu'une amplification de déplacement légèrement supérieure à
2, présente un avantage marqué, bien qu'une amplification inférieure à 2 ne don- ne aucun avantage appréciable.
Il est avantageux d'avoir, en outre d'un ressort oscillant flexi- ble, une tige d'entraînement 19 suffisaient élastique, pour que la raideur du système ne soit pas sensiblement augmentée par celle de la tige d'entraînement.
Cette élasticité peut être obtenue en aplatissant l'extrémité de la tige d'en- traînement voisine du bras oscillant, ainsi que représenté en 20 sur la Fig.l.
Avec un mécanisme d'entraînement du type décrit ci-dessus et un cène de papier d'une épaisseur de 0,15mm. environ, la résonance fondamentale est inférieure à 200 périodes par seconde et très voisine de 140 périodes par seconde.
Se référant aux dessins ,Fig. 5 à 10 on a représenté en 22 une boite dont le panneau de face 23 porte une ouverture 24 dans laqelle peut être monté un diaphragme 25. L'ouverture 24 peut être recouverte d'une feuille tissée, ou autre matière appropriée 24'. Le diaphragme 25 consiste en un cône da papier, ou matière fibreuse, d'environ 0,15mm. d'épaisseur, portant des ondulations @
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concentriques 26 distantes les unes des autres de centre à centre de largeurs convenables qui peuvent être comprises entre 6,25 mm.
et 12,5 mm. chacune de ces ondulations ayant un rayon d'environ 1,56 à 2,3 mm. Ce cone présente un rebord divergent 27 de base découpé suivant des lignes radiales 28, de manière à former une série de petites plaques 29 dirigées vers l'extérieur et entourant la base du. cône. Ces plaques 29 s'étendent sensiblement sur toute la largeur du rebord
27, leur largeur est environ de 6,25 mm. et leur hauteur d'environ 19 mm.
Un anneau 50 de renfort relativement épais, en papier ou fibre, est disposé parallèlement au rebord 27 et fixé aux extrémités externes des plaques, de façon à donner au rebord une certaine rigidité. Un anneau métallique 31 , en aluminium ou autre matière, est fixé à la partie renforcée du bord du cane. L' anneau 31 et la partie renforcée du bord 27 sont fixés entre le panneau 23 et la plaque métallique 32 montée sur la face interne du panneau 23.
Une plaque métallique 33 pourvue d'une ouverture 34 est fixée à la plaque 32, mais elle en est distante et elle sert à maintenir le mécanisme d'en- traînement du diaphragme. Le mécanisme d'entraînement ou moteur est constitué d' un aimant permanent 35 pourvu de pièces polaires 36 et 37, entre lesquelles vibre une armature 38. L'armature 38 est montée sur un ressort 39, sa section transver- sale est réduite à une de ses extrémités, ainsi que représenté en 40, Fig. 7, et elle est reliée à une tige d'entraînement creuse en cuivre 41. L'extrémité 42 de la tige d'entraînement voisinant l'armature est aplatie et pourvue d'une ouvertu- -re 43 qui s'adapte sur l'extrémité de la section réduite de l'armature 38 et lui est soudée.
Un bouchon de cuivre 44 portant une tête 45, est soudé par fusion à l'extrémité de la tige d'entraînement 41. A son sommet, la cône vibrant 25 por- te une ouverture 46. Une pièce métallique légère à bras 47 portant une ouverture centrale 48, est cimentée au cône et est reliée à la tige d'entrainement 41 par un petit écrou fileté 49 qui pénètre dans le bouchon 44. La partie plane ou tête 45 du boucnon 44 forme une base d'appui suffisante pour la tige d'entraînement contre le diaphragme, et elle sert aussi à engager la vis 49. La tige de cuivre creuse 41 est solide, mais élastique, et son extrémité aplatie diminue la tendan- ce du cône 25 à vibrer latéralement, par suite du déplacement angulaire de l'ar- mature.
Les ondulations circulaires diminuent la tendance du cône à résonner ou ronfler pour certaines fréquences. L'inventeur de la présente invention a cone- taté qu'on obtient des résultats supérieurs à la normale avec un cône mince de
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papier dont le diamètre de base est de 175 mm. et dont l'angle au sommet est de 105 . On peut prendre, pour ces deux grandeurs, des valeurs légèrement in- férieures ou légèrement supérieures à celles données. En général, le diamètre de base du cône n'est pas inférieur à 163 mm. ni supérieure à 188 mm., tandis que l'angle au sommet est généralement d'au moins 100 et inférieur à 110 .
Avec un cane ayant ces dimensions ,le ronflement et les vibrations parasites du diaphragme sont grandement diminuées s'il présente cinq ondulations circonférentielles et elles sont pratiquement éliminées en totalité si le cône présente dix ondulations repoussées.
On peut prendre tout d'abord un diaphragme conique ayant un angle au sommet de 1050 et un diamètre de base d'environ 225 nm.; ce cône peut ensuite être découpé de façon à former de petites plaques 29, les fentes successives étant distantes d'environ 6,25 mm., styles plaquettes ont une longueur d'environ 18,75 mm. Eorsque les plaquettes sont inclinées vers l'extérieur, elles cons- tituent un rebord de support flexible 27 pour le cône dont le diamètre de base est alors d'environ 175 mm..
L'emploi d'un cône vibrant de dimensions relati- vement faibles et d'un support flexible faisant corps avec lui, permet une éco- d nomie notable du coût de construction, et donne simultanément un appareil de fonc- tionnement très efficace et de construction robuste.
Le rebord 27 du cône diaphragme peut d'ailleursprendre appui sur tout support approprié et y être monté sans l'emploi des anneaux auxiliaires 30 et 31 de la Figure 1.