BR112013031438B1 - Transdutor eletromecânico-eletroacústico com baixa espessura e altafaixa de deslocamento e método de fabricação relevante - Google Patents

Abstract

“TRANSDUTOR ELETROMECÂNICO-ELETROACÚSTICO COM BAIXA ESPESSURA E ALTA FAIXA DE DESLOCAMENTO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO RELEVANTE” Trata-se de um transdutor eletroacústico (1) revelado que compreende: um conjunto magnético em formato de anel (3) que gera um campo magnético, uma suspensão elástica (4) conectada ao conjunto magnético, um suporte (8) conectado à suspensão elástica e que sustenta uma bobina (6) adaptada para se mover no campo magnético gerado pelo conjunto magnético, e uma membrana acústica (5) conectada ao suporte (8) da bobina a fim de vibrar e emitir um som. O conjunto magnético (3) compreende: uma estrutura fina de alojamento e sustentação (7) produzida a partir de material não magnético, e uma pluralidade de ímãs (30) com eixo geométrico magnético (A) e anisotropia axial, sendo que os ditos ímãs (30) são dispostos lado a lado, dentro da dita estrutura fina de alojamento e sustentação (7) que age como estrutura de mancal para o transdutor e como estrutura de contenção para os ímãs.

Description

A presente invenção refere-se a um transdutor eletromecânico- eletroacústico com baixa espessura e alta faixa de deslocamento, em particular para alto-falantes, assim como a seu método de fabricação.

O documento no U.S. 6.359.997 revela um alto-falante que compreende um anel magnético composto por múltiplos ímãs radialmente magnetizados dispostos com lados laterais em posição adjacente. A magnetização radial implica que linhas de fluxo magnético convergem radialmente em direção a um ponto que é o centro do transdutor e, portanto, o dito anel magnético é apenas adequado para transdutores circulares.

Ademais, o anel magnético é sustentado por um mandril montado na cesta de transdutor e, portanto, o dito anel magnético não é um elemento de autossustentação. O dito transdutor fornece suspensões elásticas que conectam a bobina móvel à cesta. Entretanto, a provisão do mandril para sustentar o conjunto magnético e a presença de suspensões não permite obter um transdutor especialmente fino em relação à faixa de deslocamento a ser obtida.

O documento no JP 2006 060333 revela um alto-falante que compreende um único ímã toroidal submetido a tratamento de superfície de metalização galvânica para evitar a oxidação precoce do ímã. A seleção do revestimento de superfície depende das características eletroquímicas do material magnético. A baixa espessura do revestimento permite controlar correntes parasitas. De fato, em tal alto-falante, correntes parasitas devem ser reduzidas devido ao fato de que estão especialmente presentes no ferro usado para a expansão polar que sustenta o ímã. Entretanto, tendo uma espessura extremamente baixa (em termos de microns - 0,001 mm), tal revestimento do ímã não é uma estrutura de autossustentação.

Ademais, tal transdutor não é capaz de retardar o movimento da bobina controlando-se a atenuação mecânica do conjunto móvel, visto que o revestimento fino do ímã não permite a criação de uma corrente contra eletromotriz significativa. O tratamento galvanizante não excede certa espessura e controla apenas correntes parasitas em alta frequência, sendo incapaz de agir como anel de curto circuito útil para controlar efeitos de distorção em baixas frequências, também devido ao controle de atenuação mecânica do movimento de bobina.

O documento no U.S. 2004/213431 revela um alto-falante com o uso de dois anéis sólidos verticalmente magnetizados de material magnético, com direções magnéticas opostas auxiliadas por expansões polares de material ferromagnético laminado. Com tal solução é impossível fabricar grandes transdutores, transdutores finos em relação à faixa de deslocamento linear ou transdutores de baixo peso devido à grande quantidade de ferro laminado usado. Ademais, a suspensão é comparável a uma pneumática que pode ser pressurizada.

O documento no EP 1 553 802 revela um alto-falante similar ao do documento no U.S. 2004/213431, mas com três anéis magnéticos sólidos caracterizados por três direções magnéticas diferentes. Portanto, as mesmas desvantagens do documento no U.S. 2004/213431 são experimentadas. Ademais, nesses dois documentos de patente, devido à presença de ímãs com direções magnéticas opostas, fluxos magnéticos são gerados nas extremidades dos ímãs, com direção oposta e intensidade comparável ao fluxo central e, portanto, com efeitos de frenagem para a bobina central principal. De fato, a fim de usar os dois fluxos com direção invertida - sob e sobre - outras duas bobinas dispostas no mesmo eixo geométrico que a bobina principal são usadas, respectivamente uma em posição sob e uma em posição sobre, com direção invertida em relação à bobina central. Consequentemente, as bobinas não podem alcançar faixas de deslocamento significativas em relação à espessura total.

O documento no WO 97/09859 revela um agitador em que a bobina nunca pode alcançar uma faixa de deslocamento significativa. Ademais, a bobina nunca é suspensa, mas sempre elevada, e o transdutor usa dois discos magnéticos com direção oposta e expansão polar de ferro.

O documento no U.S. 3.979.556 revela um alto-falante com um sistema magnético tradicional, dotado de expansões polares de ferro, disposto em direção à periferia do transdutor. Tal solução permite a alteração do formato, embora com grandes dificuldades. De fato, devido à presença de um vão com grande diâmetro e qualquer formato, dois subvãos concêntricos que são extremamente difíceis de controlar estão presentes mediante a montagem. Tal solução não é fácil de realizar, é pesada devido ao grande uso de ferro e não alcança faixas de deslocamento significativas em relação à espessura total, independentemente do diâmetro externo.

O propósito da presente invenção é de eliminar as desvantagens da técnica anterior fornecendo-se um transdutor eletroacústico que permite fabricar alto-falantes com grandes diâmetros, espessura reduzida e alta faixa de deslocamento do conjunto móvel em relação à espessura total.

Outro propósito da presente invenção é de fornecer um transdutor em que ímãs são simples de manipular, não volumosos, protegidos contra danos, axialmente magnetizados e adaptados a qualquer tipo de formato e tamanho do transdutor, apesar de começar a partir do mesmo ímã.

Um propósito adicional da presente invenção é de fornecer um transdutor em que a bobina é tão grande quanto for possível para dissipar uma grande quantidade de calor, aprimorando, assim, o comportamento térmico em altas potências. Outro propósito da presente invenção é de fornecer um transdutor que é simples, confiável, não dispendioso e fácil de produzir.

Outro propósito da presente invenção é de obter a maior superfície radiante possível com o mesmo diâmetro externo. Outro propósito da presente invenção é de eliminar qualquer tipo de circuito magnético produzido a partir de ferro (expansões polares, placas, peças polares (T-Yokes), etc.).

Outro propósito da presente invenção é de fornecer um transdutor eletroacusticamente potente que é leve e robusto. Esses propósitos são alcançados de acordo com a invenção, com características reivindicadas nas reivindicações independentes anexas. O transdutor eletroacústico da invenção compreende: - um conjunto magnético em formato de anel que gera um campo magnético, - uma bobina disposta no campo magnético gerado pelo conjunto magnético de modo que a bobina possa se mover em relação ao conjunto magnético e vice versa, - uma membrana acústica conectada à bobina ou ao conjunto magnético a fim de vibrar e emitir um som, e - suspensões elásticas que conectam a membrana acústica ao conjunto magnético ou bobina para permitir a vibração da membrana acústica. O conjunto magnético compreende: - uma estrutura de alojamento e sustentação com baixa espessura, formato anular, produzida a partir de material não ferromagnético, e - uma pluralidade de ímãs com eixo geométrico magnético e anisotropia axial, sendo os ditos ímãs disposto lado a lado, em contato mútuo ou ligeiramente separados, dentro da dita estrutura de alojamento e sustentação e em que cada ímã tem linhas de fluxo que são mutuamente paralelas e paralelas ao eixo geométrico magnético.

Características adicionais da invenção ficarão mais claras a partir da descrição detalhada abaixo, que se refere a modalidades não limitantes e meramente ilustrativas, ilustradas nos desenhos anexos, em que: A Figura 1 é uma vista axonométrica em corte diametral de uma primeira modalidade do transdutor da invenção; A Figura 2 é uma vista parcial axonométrica explodida do conjunto magnético, e o conjunto de bobina-suspensão-membrana do transdutor da Figura 1; A Figura 2A é uma vista em perspectiva aumentada de um único ímã do conjunto magnético da Figura 2; A Figura 2B é uma vista em corte que ilustra uma primeira etapa de conjunto dos ímãs na estrutura fina de alojamento e sustentação do conjunto magnético; A Figura 2C é uma vista diagramática em corte que ilustra a disposição da bobina em relação aos fluxos magnéticos de um conjunto magnético com altura maior do que largura; A Figura 2D é a mesma que a Figura 2C, exceto que a mesma ilustra um conjunto magnético com altura menor do que largura; A Figura 3 é uma vista aumentada de um detalhe da Figura 1; A Figura 4 é a mesma vista que a Figura 3, exceto que a mesma ilustra um deslocamento extra da bobina em relação ao circuito magnético; A Figura 5 é uma vista em corte que ilustra a disposição das linhas de campo magnético no transdutor da Figura 1; A Figura 6 é a mesma vista que a Figura 5, exceto que a mesma ilustra a concentração do campo magnético obtida com um anel de alta permeabilidade magnética disposto em posição adjacente à bobina; A Figura 7 é um vista axonométrica em corte diametral de uma segunda modalidade da invenção; A Figura 8 é um detalhe da Figura 7; A Figura 9 é uma vista em corte de uma terceira modalidade da invenção; A Figura 10 é uma vista em perspectiva de um detalhe da Figura 9; A Figura 11 é uma vista em perspectiva em corte de uma quarta modalidade da invenção; A Figura 12 é uma vista em corte de um detalhe da Figura 11; e A Figura 13 é uma vista em corte de um detalhe de uma variação do transdutor da Figura 1.

Referindo-se às Figuras previamente mencionadas, o transdutor da invenção é revelado. Doravante no presente documento, os termos "inferior, superior, horizontal e vertical" referem-se à disposição das Figuras. Referindo-se às Figuras 1 a 6, uma primeira modalidade de um transdutor é revelada, sendo geralmente indicada com o numeral (1).

O transdutor (1) compreende um conjunto magnético (3), uma suspensão elástica (4) conectada ao conjunto magnético (3), uma membrana acústica (5) conectada à suspensão elástica (4) e uma bobina (6) sustentada por um suporte (8) conectado à membrana acústica (5) a fim de se mover em relação ao conjunto magnético (3). Referindo-se à Figura 2, o conjunto magnético (3) compreende uma pluralidade de ímãs (30) que é contida e sustentada por uma estrutura de sustentação (7).

Referindo-se à Figura 2A, cada ímã (30) tem dois lados opostos (31 e 32), em que o polo sul (S) e o polo norte (N) são fornecidos. Portanto, o ímã (30) tem um eixo geométrico magnético horizontal (A) que se estende do polo sul ao polo norte, saindo do polo norte. O ímã (30) tem anisotropia axial. Portanto, quando o ímã (30) é magnetizado axialmente, as linhas de fluxo magnético (F) mutuamente paralelas e paralelas ao eixo geométrico magnético (A) são geradas.

Os ímãs (30) podem ser produzidos a partir de qualquer material magnético, como elementos de terra rara, em particular neodímio ou ferrita ou ligas magnéticas. O ímã (30) pode ser produzido a partir de um bloco com qualquer formato, de preferência paralelepípedo.

As proporções do ímã paralelepípedo (30) podem alterar de acordo com o formato específico do campo magnético a ser obtido. As Figuras 2C e 2D ilustram qualitativamente as linhas de fluxo magnético na seção central de ímãs com formato paralelepípedo com diferentes proporções geométricas. A rota diferente da linha de fluxo pode ser vantajosamente escolhida para obter diferentes características dinâmicas do transdutor.

Para fins ilustrativos, na Figura 2C a bobina móvel pode alcançar uma faixa de deslocamento linear vertical menor do que a proporção mostrada na Figura 2D, visto que, na Figura 2C, as linhas de fluxo invertem prematuramente sua direção e, apesar da intensidade muito inferior em relação ao fluxo principal, o fluxo invertido pode ser usado como frenagem eletromagnética gradual em situações especiais. Ao invés disso, na Figura 2D, a bobina (6) pode realizar percursos lineares verticais maiores, que permitem a razão de deslocamento/espessura máxima.

Portanto, ímãs podem ser facilmente dispostos lado a lado, em qualquer configuração. Portanto, os domínios magnéticos e linhas de fluxo magnético de um ímã podem ser paralelos ou inclinados em relação aos domínios magnéticos e linhas de fluxo magnético do ímã adjacente, de acordo com o fato de que os ímãs são contidos dentro da estrutura de sustentação (7) em configuração linear ou curva.

A estrutura de sustentação fina (7) é conformada como um anel, mas não necessariamente circular. O termo "anel" indica um anel de qualquer formato, por exemplo, um formato circular, elíptico, retangular ou similares. A estrutura de sustentação (7) compreende um assento anular (70) em que os ímãs (30) são dispostos lado a lado.

A estrutura de sustentação (7) pode ser produzida a partir de qualquer material não ferromagnético rígido, como plásticos ou metal amagnético, diamagnético ou paramagnético. A estrutura de sustentação (7) deve ter espessura suficiente para sustentar os ímãs e agir como estrutura de autossustentação e ao mesmo tempo em que a espessura da estrutura (7) não deve ser excessiva na região voltada para a bobina (6) a fim de não causar um espaçamento de modo que o fluxo magnético não possa ser explorado completamente, impedindo, assim, o desempenho do sistema.

Vantajosamente, a estrutura de sustentação (7) pode ser produzida a partir de um material não magnético, mas eletricamente condutor para eliminar as correntes parasitas que são geradas durante a operação do transdutor. Em tal caso, se a espessura da estrutura de sustentação (7) for adequada, uma corrente contra eletromotriz significativa é gerada dentro da mesma, que se comporta como um anel de curto circuito ou anel de Kellogg que controla a atenuação mecânica do sistema e é vantajosamente usado para controlar os efeitos de distorção em baixas frequências causados pelo grande movimento relativo entre bobina e estrutura magnética.

Referindo-se à Figura 2, a espessura (S) da estrutura de sustentação (7) é vantajosamente escolhida de 0,1 a 1 mm. De preferência, a estrutura de sustentação (7) é produzido a partir de uma lâmina de metal, por exemplo, cobre, alumínio ou prata, que é adequadamente dobrada para conter o ímãs que, após serem magnetizados, tenderiam a rejeitar um ao outro, mas são, ao invés disso, firmemente retidos em seus assentos pela configuração especial da estrutura de sustentação (7), mesmo sem o uso de adesivos.

Referindo-se à Figura 2B, a estrutura de sustentação (7) é inicialmente conformada como uma lâmina de metal dobrada em L de tal maneira a gerar um assento (70) em que os ímãs (30) são dispostos lado a lado. Nessa etapa os ímãs (30) ainda não são magnetizados.

Os ímãs (30) podem cair por gravidade no assento (70) da estrutura de sustentação ou os ímãs (30) podem ser colados ou soldados em uma tira flexível e então inseridos na estrutura de sustentação (7). Os ímãs (30) podem ser colados juntos ou na lâmina de metal da estrutura de sustentação.

Sucessivamente, uma extremidade (71) da lâmina de metal é dobrada sobre os ímãs (30) de tal maneira a enrolar os ímãs (30), pelo menos parcialmente. Desse modo, o conjunto magnético (3) que é obtido é robusto, rígido e não deformável, e pode agir como estrutura autossustentável.

Vantajosa e alternativamente aos métodos previamente mencionados, os ímãs (30) são inseridos dentro de um molde e a estrutura de sustentação (7) é moldada diretamente nos ímãs (30), com o uso da denominada técnica de comoldagem de tipo conhecido e, portanto, não explicada em maiores detalhes.

Após obter o conjunto magnético (3), a magnetização do conjunto magnético (3) é realizada com um magnetizador de tipo conhecido, de modo que cada ímã (30) seja magnetizado axialmente. Tal magnetização é realizada em partes do conjunto magnético (3), através de magnetizadores padrão, independentemente do tamanho e formato do conjunto magnético (3).

Referindo-se às Figuras 2 e 3, a suspensão elástica (4) tem um formato anular e compreende pelo menos um laço ondulado (40) disposto entre uma borda periférica interna (41) e uma borda periférica externa (42). A borda periférica externa (42) da suspensão é fixada na estrutura de sustentação (7) do conjunto magnético.

A membrana acústica (5) pode ter qualquer formato, de plano a côncavo, ou convexo ou em formato de cantaria ou costela, com qualquer formato de perímetro e tem uma borda externa (50) em posição superior ou inferior que pode ser fixada na parte superior da borda periférica interna (41) da suspensão (4) e na parte inferior da borda interna (80) do suporte (8) ou pode ser uma parte integral do suporte (8), conforme mostrado na Figura 2. De preferência, a membrana acústica (5) pode ser produzida a partir de poliestireno expandido para boa resposta acústica por baixo custo. Em tal caso, a membrana acústica (5) tem maior espessura do que nas Figuras 1 a 3 e é similar àquela ilustrada nas Figuras 11 e 12.

A bobina (6) é sustentada pelo suporte (8) composto por um elemento rígido, de preferência produzido a partir de lâmina de metal dobrada. Vantajosamente, o suporte (8) da bobina é produzido a partir de material não ferromagnético e tem baixa espessura, por exemplo, menor do que 1 mm.

O suporte (8) da bobina tem uma borda interna anular (80) que é fixada na borda interna da suspensão (41). Desse modo, a borda externa (50) da membrana pode ser fixada tanto na parte superior da borda interna da suspensão (41) quanto na parte inferior da borda interna do suporte (8) da bobina.

O suporte (8) compreende uma porção cilíndrica (81) que é disposta em frente à estrutura de sustentação (7) do conjunto magnético. Entre a porção cilíndrica (81) e a estrutura de sustentação (7) do conjunto magnético (3) um vão de ar (T) é gerado, no qual o campo magnético gerado pelo conjunto magnético (3) se estende. A bobina (6) é disposta na porção cilíndrica (81) do suporte, de modo que é situada no vão de ar (T). A bobina (6) pode ser enrolada diretamente ou integrada na porção cilíndrica (81) de tal maneira a gerar uma bobina de múltiplas voltas cimentada no suporte (8).

Uma porção de conexão (82) com formato afunilado conecta a borda inferior da porção cilíndrica (81) à borda interna (80) do suporte, permitindo que a bobina seja posicionada em uma região do transdutor que nunca foi usada antes, o que permite obter a maior bobina possível com o mesmo diâmetro externo e obter o máximo deslocamento possível de acordo com a espessura total. Entre a porção cilíndrica (81) e a porção afunilada (82), um ângulo é gerado com valor de acordo com a geometria específica.

A altura da porção cilíndrica (81) é menor do que a altura da estrutura de sustentação (7) do conjunto magnético, de tal maneira que a bobina (6) seja suspensa e possa mover com certo deslocamento no campo magnético gerado pelo conjunto magnético. Por exemplo, a altura da porção cilíndrica (81) é aproximadamente metade da altura da estrutura de sustentação (7).

A posição do suporte (8) da bobina na parte periférica da membrana acústica (50) e a posição da bobina (6) na parte periférica do suporte (8) fornecem dissipação eficaz do calor gerado pela corrente elétrica que circula na bobina (6). De fato, a bobina (6) é situada em posição externa em relação à membrana acústica (5). Isso permite a circulação na bobina (6) de correntes intensas que correspondem a altas potências do transdutor, sem níveis de temperatura excessivos que possam danificar a bobina (6), o suporte (8) da bobina e a suspensão elástica (4).

Quando a corrente elétrica passa através da bobina (6), a bobina (6) se move axialmente no campo magnético gerado pelo conjunto magnético (3), e a membrana acústica (5) começa a vibrar e emitir um som.

A Figura 4 ilustra a posição da bobina (6) quando é excitada por um sinal particularmente forte. A bobina (6) pode se mover fora do volume da estrutura de sustentação (7) do conjunto magnético, movendo em direção à suspensão elástica (4). Em particular, a extremidade superior do elemento cilíndrico (81) que sustenta a bobina (6) pode entrar em um laço (40) da suspensão elástica, sem interferir com a suspensão elástica.

Deve ser notado que, na região acima, a estrutura de sustentação (7) do conjunto magnético, quando as proporções do ímã são similares à Figura 2C, o fluxo magnético inverte sua direção e impõe uma força de frenagem que atenua o sobredeslocamento mecânico do suporte (8) da bobina conectada à suspensão (4), evitando que o suporte (8) pare contra a suspensão elástica (4).

Quando a frenagem eletromagnética não é desejada, as proporções do ímã, como na Figura 2D, podem ser usadas devido ao fato de que as mesmas permitem que a bobina intercepte um fluxo residual que ainda é útil para movimento axial, não ainda com sinal invertido e, portanto, não capaz de impor uma força de frenagem como na descrição anterior. Portanto, tal configuração permite grandes percursos axiais da bobina (6) com grandes potências de som consequentes emitidas pela membrana acústica (5), enquanto mantém volumes axiais reduzidos do transdutor e evita danos à suspensão elástica (4). Portanto, os percursos lineares das partes móveis que nunca foram alcançadas antes em tais transdutores finos são obtidos.

A Figura 5 ilustra a tendência dos fluxos magnéticos gerados pelo conjunto magnético (3). Dado o fato de que cada ímã (30) tem magnetização axial, as linhas de fluxo magnético (F) no eixo geométrico vertical são basicamente perpendiculares ao lado interno da estrutura de sustentação (7) do conjunto magnético, isto é, perpendiculares ao lado da estrutura de sustentação voltado para a bobina (6).

A Figura 6 mostra uma solução para concentrar o campo magnético na bobina (6). Em tal caso, um anel concentrador (9) produzido a partir de material de alta permeabilidade magnética é disposto atrás da bobina (6). O anel concentrador (9) é fixado na porção cilíndrica (81) do suporte (8) da bobina. Assim, as linhas de fluxo magnético (F) são deformadas e concentradas na área da bobina (6), aumentando a intensidade do campo magnético e aprimorando a eficácia da ação da bobina e, consequentemente, a potência de resposta ao sinal elétrico.

Devido à estrutura de autossustentação do conjunto magnético (3), o transdutor (1) não precisa de uma cesta de suporte. De qualquer modo, o transdutor (1) pode ser montado em qualquer tipo de cesta ou armação de suporte, como o corpo de um veículo ou a armação de um aparelho de TV. Para tal tipo de montagem, é simplesmente necessário colar ou encaixar a estrutura de sustentação (7) do conjunto magnético na cesta ou armação.

As Figuras 1 a 6 ilustram uma solução em que o conjunto magnético (3) é fixo e a bobina (6) é móvel. Entretanto, o conjunto magnético (3) da invenção pode ser especialmente fino e leve. Em tal caso, conforme mostrado na Figura 13, um transdutor (500) pode ser fornecido, em que o conjunto magnético (3) é móvel e a bobina (6) e suporte (8) são fixos. Em tal caso, a estrutura de sustentação (7) que contém os ímãs (30) tem uma extensão (74) conectada à membrana (5). A suspensão (4) tem uma borda externa (42) conectada ao suporte (8) da bobina e uma borda interna (41) conectada à extensão (74) da estrutura de sustentação. Assim, a membrana (5) pode vibrar durante o movimento axial do conjunto magnético (3).

Doravante no presente documento, elementos que são idênticos ou que correspondem àqueles descritos acima são indicados com os mesmos números de referência, omitindo sua descrição detalhada.

As Figuras 7 e 8 ilustram uma segunda modalidade de um transdutor, que é geralmente indicado com o numeral (200). O transdutor (200) compreende uma membrana acústica (205) com formato bicôncavo. A membrana acústica (205) compreende uma porção central (250), uma porção periférica (251) com seção trapezoide dupla, que tem maior espessura do que a porção central, e uma borda final (81).

A bobina (6) pode ser enrolada diretamente na borda final (81) da membrana. Em tal caso, a membrana acústica (250) é, de preferência, produzida a partir de materiais adequados para suportar altas temperaturas (rohacell, carbono, fibra de vidro, papel). Alternativamente, a membrana acústica (205) é produzida a partir de poliestireno expandido; em tal caso, a bobina (6) é, de preferência, enrolada em um suporte rígido (S) fixado na membrana de tal maneira a aprimorar a capacidade térmica de poliestireno expandido.

O transdutor (200) compreende duas suspensões elásticas (4, 204): uma suspensão superior (4) e uma suspensão inferior (204). As porções periféricas internas (41) das duas suspensões são fixadas na porção periférica com grande espessura (251) da membrana acústica. Ao invés disso, as porções periféricas externas (42) das duas suspensões são fixadas na estrutura de sustentação (7) do conjunto magnético.

O transdutor (200) é muito robusto e equilibrado e, apesar de ter uma baixa espessura total, isso permite obter um alto-falante com alta potência eletroacústica.

Entre a porção periférica (251) da membrana, o conjunto magnético (3) e as duas suspensões elásticas (4, 204), uma câmara fechada (C) é gerada que pode impedir a dissipação de calor da bobina (6). Em tal caso, as bordas periféricas (42) das suspensões elásticas (4, 204) podem ser separadas da estrutura de sustentação (7) do conjunto magnético através de espaçadores descontínuos adequados que permitem que ar externo entre na câmara (3), e vice versa, permitindo, assim, a ventilação da cavidade.

As Figuras 9 e 10 ilustram uma terceira modalidade de um transdutor, que é geralmente indicado com o numeral (300). O transdutor (300) compreende um conjunto magnético (3) composto por uma pluralidade de ímãs (30) contida na estrutura de sustentação (7). A estrutura de sustentação (7) é dotada de uma extensão (72) que se estende na posição inferior e tem uma extremidade periférica (73) conectada com a borda externa (42) da suspensão (4) de tal maneira a formar um recipiente fechado para a parte inferior do transdutor. Tal recipiente fechado gera uma câmara (VC) que também pode agir como capacidade de carregamento do transdutor. Em tal caso, o transdutor compreende uma membrana acústica (305) com formato toroidal e concavidade para cima, disposta entre uma suspensão periférica (4) e uma suspensão central coplanar (304).

A suspensão central (304) é disposta no mesmo plano que a suspensão periférica (4) e tem uma porção central (341) adaptada para ser fixada na porção central da estrutura de sustentação (72) do conjunto magnético (3). A porção periférica (342) da suspensão central (304) é fixada na membrana (305) e no suporte (82) que retém a bobina (6). Desse modo, a bobina (6) é situada na posição externa em relação ao conjunto magnético (3).

O transdutor (300) permite obter alto-falantes com menor conjunto magnético, sem aumentar a espessura do alto-falante.

As Figuras 11 e 12 ilustram uma quarta modalidade de um transdutor com desenvolvimento linear, que é geralmente indicado com o numeral (400). O transdutor (400) compreende um conjunto magnético (3) com formato anular alongado e com perímetro basicamente retangular ou elíptico contido na estrutura de sustentação (7) que segue seu formato. A suspensão elástica (4) tem uma borda interna (41) fixada em uma parte periférica da membrana acústica (5). A bobina (6) é enrolada diretamente na borda externa da membrana (5). Desse modo, a bobina (6) é situada na frente do conjunto magnético (3). O transdutor (400) tem um desenvolvimento linear com baixa espessura e pode ser usado em telas de vídeo finas.

Testes experimentais foram realizados em transdutores de acordo com a invenção, juntamente com exemplos comparativos com transdutores tradicionais. MS é o produto do deslocamento axial da bobina em uma direção apenas multiplicada pelo diâmetro do transdutor e dividida pela espessura do transdutor. Com o mesmo diâmetro, por exemplo 200 mm, um transdutor tradicional tem MS=9; um transdutor plano de tipo conhecido tem MS=33 e o transdutor da invenção tem MS=110. Isso significa que o transdutor da invenção é mais de 10 vezes melhor do que um transdutor tradicional, ou 3 vezes melhor do que outras soluções planas, e tem um deslocamento linear da bobina (completamente suspensa) incrivelmente maior do que um transdutor da técnica anterior com a mesma dimensão vertical.

O transdutor da invenção permite fabricar alto-falantes com baixa espessura e baixo peso, sem impedir a potência elétrica e acústica do transdutor. Ademais, é possível fabricar alto-falantes de grande dimensões, isto é, grandes diâmetros, com profundidade total muito pequena, enquanto mantém um alto deslocamento de partes móveis para alta potência eletroacústica.

A escolha do uso de uma pluralidade de ímãs (30) ao invés de um único ímã permite obter anéis magnéticos com qualquer diâmetro e tamanho muito grande, mas com espessura de coroa muito pequena, começando a partir do mesmo ímã com pequenas dimensões. O conjunto magnético (3) permite obter campos magnéticos muito profundos, permitindo percursos muito altos da bobina (6) completamente imersos no campo magnético (suspenso) e sem o uso de quaisquer circuitos magnéticos adicionais produzidos a partir de ferro, evitando, assim, a criação de distorções geradas pela eletromodulação de ferro. A escolha de combinar múltiplos ímãs pequenos (30) lado a lado permite obter campos magnéticos com qualquer formato de perímetro a partir de magnetização axial simples. O conjunto magnético (3) pode ter qualquer formato de perímetro (circular, elíptico, quadrado, retangular, etc.), permitindo, assim, que o transdutor tenha qualquer tipo de formato para usos que exigem formatos especiais, como telas de TV ultraplanas.

A membrana acústica (5) do transdutor pode ser obtida com o uso de materiais expandidos com grande espessura, como poliestireno. A membrana (5) pode ser obtida por injeção ou moldagem térmica e pode ser em formato de cantaria, costela ou perfilada de tal maneira a obter um perfil adequado em termos de propósitos acústicos e equilíbrio de dinâmica de massas.

Ademais, caso seja necessário, o conjunto magnético (3) permite obter uma configuração da bobina inovadora (6). A bobina (6) é enrolada próxima a uma camada fina de material de alta permeabilidade magnética (9) que permite convergir as linhas de fluxo do campo magnético em todos os enrolamentos da bobina, aumentando, assim, a eficácia eletromecânica do sistema. Sendo de baixa espessura, a camada ferromagnética (9) evita a formação de correntes parasitas que poderia piorar o comportamento do transdutor. A fita revestida por ferro (9) sobre a qual a bobina é enrolada pode ter altura maior do que o enrolamento da bobina (6), permitindo imergir toda a bobina no fluxo magnético concentrado (suspenso). Em soluções similares, apenas a parte central da bobina vê o fluxo concentrado (protuberância), que é derivada de sistemas magnéticos repulsivos dotados de expansões polares de ferro.

Com o mesmo diâmetro externo, o transdutor da invenção tem uma superfície radiante maior da membrana (5) em relação a transdutores da técnica anterior. Ademais, o mesmo tem vantagens construtivas. De fato, o uso de pequenos ímãs (30) permite obter anéis tubulares com qualquer formato e espessura muito baixa que não pode ser obtida de outro modo. O uso de pequenos ímãs com anisotropia axial é necessário para os propósitos da presente invenção em relação a ímãs com anisotropia radial devido ao fato de que os primeiros (axial) permitem obter os mesmos circuitos magnéticos 5 de ímã com qualquer formato e tamanho que são fáceis de serem magnetizados, enquanto que os segundos (radial) permitem obter a partir do mesmo ímã apenas um formato circular com apenas um diâmetro, o que exige expressamente magnetização radial especial que é muito dispendiosa e impossível em grandes diâmetros.

Claims (15)

1. Transdutor eletroacústico (1; 200; 300; 400; 500) que compreende: - um conjunto magnético em formato de anel (3) que gera um campo magnético, - uma bobina (6) disposta no campo magnético gerado pelo conjunto magnético (3) de modo que a bobina (6) possa se mover em relação ao conjunto magnético (3) e vice versa, - uma membrana acústica (5) conectada à bobina (6) ou ao conjunto magnético (3) a fim de vibrar e emitir um som, e - pelo menos uma suspensão elástica (4; 204; 304) que conecta a membrana acústica (5) ao conjunto magnético (3) ou à bobina (6) para permitir a vibração da membrana acústica (5), CARACTERIZADO pelo fato de que o dito conjunto magnético (3) compreende: - uma estrutura de alojamento e sustentação (7) com formato anular produzida a partir de material não ferromagnético, e - uma pluralidade de ímãs (30) que tem um eixo geométrico magnético (A) e anisotropia axial; sendo que os ditos ímãs (30) são dispostos lado a lado, dentro da dita estrutura de sustentação, e que cada ímã (30) tem linhas de fluxo magnético (F) que são mutuamente paralelas e paralelas ao eixo geométrico magnético (A) dos ímãs (30), em que o eixo geométrico magnético (A) dos ímãs (30) é direcionado para o centro do conjunto magnético (3) em forma de anel, em que a dita estrutura de alojamento e sustentação (7) do conjunto magnético (3) age como estrutura de contenção para os ímãs (30).

2. Transdutor (1; 200; 300; 400; 500), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita estrutura de alojamento e sustentação (7) do conjunto magnético (3) tem espessura (S) de 0,1 a 1 mm.

3. Transdutor (1; 200; 300; 400; 500), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita estrutura de alojamento e sustentação (7) é produzida a partir de material eletricamente condutor.

4. Transdutor (1; 200; 300; 400; 500), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita estrutura de alojamento e sustentação (7) é composta por uma lâmina de metal dobrada de tal maneira a confinar os ditos ímãs (30).

5. Transdutor (1; 200; 300; 400; 500), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um suporte rígido (8) sobre o qual a dita bobina (6) é enrolada.

6. Transdutor (1; 200; 300; 400; 500), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito suporte (8) da bobina (6) é produzido a partir de material não ferromagnético e compreende um anel concentrador (9) produzido a partir de material de alta permeabilidade magnética para concentrar o campo magnético em todas as voltas da bobina (6).

7. Transdutor (1; 200; 300; 400; 500), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que a altura da bobina (6) é menor do que a altura da dita estrutura de alojamento e sustentação (7) do conjunto magnético (3).

8. Transdutor (1; 200; 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita bobina (6) é disposta em posição interna em relação ao dito conjunto magnético (3).

9. Transdutor (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita membrana acústica (205) tem um formato bicôncavo em corte transversal e uma porção periférica (251) com maior espessura usada para fixar uma suspensão superior (4) e uma suspensão inferior (204) e um suporte (81) sobre o qual a dita bobina (6) é disposta.

10. Transdutor (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma suspensão elástica periférica (4) e uma suspensão elástica central (304) dispostas de modo concêntrico no mesmo plano e que sustentam a dita membrana acústica (305) com formato toroidal, em que a dita estrutura de alojamento e sustentação (7) compreende uma extensão (72) em posição inferior que é conectada à borda externa (42) da membrana periférica (4) que gera uma câmara fechada (VC) que também age como capacidade de carregamento, sendo a dita bobina (6) disposta em posição externa em relação ao conjunto magnético (3).

11. Transdutor (400), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto magnético (3) tem um perímetro basicamente retangular, a dita membrana acústica (5) tem uma borda externa sobre a qual a dita bobina (6) é disposta e a altura da bobina (6) é idêntica à espessura da membrana acústica (5).

12. Método de fabricação de um transdutor eletroacústico (1; 200; 300; 400; 500) que compreende as seguintes etapas: - preparar um conjunto magnético em formato de anel (3) que gera um campo magnético, - conectar ao conjunto magnético (3) pelo menos uma suspensão elástica (4; 204; 304), - conectar a suspensão elástica de uma bobina (6) adaptada para se mover no campo magnético gerado pelo conjunto magnético (3), e - conectar uma membrana acústica (5) à bobina (6) ou ao conjunto magnético (3) a fim de vibrar e emitir um som, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito conjunto magnético (3) é obtido inserindo-se uma pluralidade de ímãs (30) dentro de uma estrutura de alojamento e sustentação (7) conformada como um anel e produzida a partir de material não ferromagnético, em que os ditos ímãs (30) têm um eixo geométrico magnético (A) e anisotropia axial e são dispostos lado a lado dentro da dita estrutura de alojamento e sustentação (7) e em que cada ímã (30) tem linhas de fluxo magnético (F) que são mutuamente paralelas e paralelas ao eixo geométrico magnético (A) do ímã (30), em que o eixo geométrico magnético (A) dos ímãs (30) é direcionado para o centro do conjunto magnético (3) e em que a dita estrutura de alojamento e sustentação (7) do conjunto magnético (3) age como estrutura de contenção para os ímãs (30).

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - inserir ímãs não magnetizados (30) dentro da dita estrutura de alojamento e sustentação (7); - magnetizar os ímãs (30) dispostos dentro da dita estrutura de alojamento e sustentação (7) através de magnetização axial.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - inserir os ímãs (30) dentro de um molde, - moldar a estrutura de alojamento e sustentação (7) diretamente nos ímãs (30) com uma técnica de comoldagem, - magnetizar os ímãs (30) dispostos dentro da dita estrutura de alojamento e sustentação (7) através de magnetização axial realizada etapa por etapa.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita magnetização dos ímãs (30) dentro da estrutura de alojamento e sustentação é realizada magnetizando-se áreas adjacentes do anel formado pela estrutura de alojamento e sustentação (7).

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