EP1237394A1 - Circuit magnétique pour haut-parleur éléctrodynamique - Google Patents
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- H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
- H04R9/02—Details
- H04R9/025—Magnetic circuit
Definitions
- the present invention relates to magnetic circuits for loudspeakers electrodynamics, as well as such speakers having these magnetic circuits.
- the so-called "central magnet” is particularly advantageous with regard to the magnetic energy to be supplied by the magnet - which may be only 1.6 greater to that desired in the air gap to move the coil axially mobile-- and very low magnetic leaks.
- This last property therefore makes it possible to use the loudspeaker provided with a magnetic circuit central magnet near equipment sensitive to magnetic fields, such as video monitors, calculators, on-board instruments planes, etc ...
- the circuits magnetic with central magnet can be, with equal power, of smaller dimensions than, for example, magnetic circuits with annular magnet, especially since said magnet, if it is made of a very energetic material, such as that containing rare earths, can itself be small.
- a very energetic material such as that containing rare earths
- the diameter of said magnet is equal to that of the core, so the travel height for the coil can be determined by the sum of the heights of the core and the central magnet. This results in a limitation of the surface of the magnet and therefore the high performance of these known magnetic circuits. In indeed, if one wishes to increase the energy of the magnet, the only possibility is to increase its thickness, which leads to jointly increase its internal reluctance, and therefore limiting the performance of the magnetic circuit.
- the object of the present invention is to remedy these drawbacks by improving magnetic circuits with central magnets to increase them further performance by reducing the internal reluctance.
- the diameter of the magnet can be chosen to achieve superior performance at the same air gap to those of the prior art. Because, to make a magnetic circuit more efficient, it is preferable to increase the surface of the magnet by increasing its diameter rather than increasing its thickness, the reluctance of a disc-shaped magnet being proportional to its height and inversely proportional to its surface.
- the structure according to the present invention leads to an increase in the core and cylinder head height, and possibly an increase diameter of the latter.
- the loudspeaker comprising the magnetic circuit according to the present invention is of high power, which requires a core cooling ventilation, or is of the coaxial type requiring a central duct
- said magnetic circuit is provided with a axial passage through said flat bottom of the cylinder head, said magnet and said core.
- FIGS. 2, 3 and 4 similar to elements in FIG. 1 have the same reference than these, but assigned a specific index.
- Figure 1 illustrates, in schematic axial section, a magnetic circuit known, of the central magnet type, intended for an electrodynamic loudspeaker.
- Figures 2, 3 and 4 illustrate, in schematic axial sections, three embodiments of the magnetic circuit according to this invention.
- the magnetic circuits of Figures 1 to 4 have identical air gaps, as well as travel heights also identical.
- the winding 11B is structurally bonded to the support 11A and the assembly 11A-11B is arranged coaxially with the axis of revolution R-R.
- the winding 11B is arranged in the air gap 10 and the coil 11 can move parallel and coaxially to said axis of revolution R-R, as schematically illustrated by the double arrow 12.
- the coil 11 is, in known manner and not shown, secured to the speaker diaphragm (not shown) and its suspensions that are the spider and the peripheral edge of the cone (also not shown) and which allow said coil only axial movements by prohibiting any lateral movement that could cause friction of the winding 11B against the edge of the opening 7.
- the axial position of the coil 11 is such that the plane median 13 of air gap 10 (orthogonal to axis R-R) passes through the middle of the winding 11B, as shown in FIG. 1.
- the 11B winding is subjected to the magnetic field prevailing in the air gap 10, so that, when it is traversed by a modulation current, the coil 11 moves along the axis of revolution R-R.
- the magnet 8 has a diameter identical to that of the core 9, so that the cylindrical walls of said magnet and of said core are in extension of one another.
- the edge 11S thereof, disposed on the side of the bottom 3 is located opposite said bottom 3 and is spaced therefrom by a distance d , representing the height available for moving the coil inside the cylinder head 2.
- this distance d is determined to be greater than the maximum stroke that the coil 11 can make, inside the cylinder head 2, towards the bottom 3.
- the distance D separating the bottom 3 from the external face 6E of the annular rim 6 is representative of the distance d , significant of the height available.
- FIG. 2 there is shown a first embodiment 1.1 of the magnetic circuit for electrodynamic loudspeaker conforming to the present invention.
- the coil 11 For simplification purposes, the coil 11.
- the diameter of the magnet 8.1 is larger than that of the core 9.1 and forms a peripheral projection 14, annular and radial, of radial amplitude s , relative to said core 9.1.
- the radial amplitude s of the projection 14 is, in the example shown in FIG. 2, of the order of the thickness e of the magnet 8.1. More generally, this radial amplitude s could be at most equal to three times the thickness e .
- the core 9.2 of the magnetic circuit 1.2 differs from the core 9.1 of the magnetic circuit 1.1 in that it comprises, on the side of said magnet 8.2, a protruding heel 15 in the form of a disc, the diameter of which is greater than that of the rest of the 9.2 kernel, but smaller than that of the 8.2 magnet, this the latter also forming the peripheral projection 14, annular and radial, relative to the periphery of the heel 15.
- the magnetic circuit 1.3 of FIG. 4 comprises a yoke 2.3, an 8.3 magnet and a 9.3 core similar to the corresponding elements 2.2, 8.2 and 9.2 of the magnetic circuit 1.2.
- the magnets 8.1, 8.2 and 8.3 are made of ternary alloy sintered neodymium-iron-boron.
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Abstract
Circuit magnétique pour haut-parleur électrodynamique. Selon l'invention, ce circuit magnétique, du type connu à aimant central, est tel que le diamètre dudit aimant central 8.1 est plus grand que celui du noyau 9.1, de sorte que ledit aimant 8.1 présente une saillie périphérique 14, annulaire et radiale, par rapport au noyau 9.1. On améliore ainsi les performances dudit aimant magnétique. <IMAGE>
Description
La présente invention concerne les circuits magnétiques pour haut-parleurs
électrodynamiques, ainsi que de tels haut-parleurs comportant ces
circuits magnétiques.
On connaít de nombreuses structures de circuit magnétique pour
haut-parleur électromagnétique. Parmi ces structures connues, celle dite
"à aimant central" est particulièrement avantageuse en ce qui concerne
l'énergie magnétique à fournir par l'aimant --qui peut n'être que 1,6 supérieure
à celle désirée dans l'entrefer pour déplacer axialement la bobine
mobile-- et les très faibles fuites magnétiques. Cette dernière propriété
permet donc d'utiliser le haut-parleur pourvu d'un circuit magnétique à
aimant central à proximité d'équipements sensibles aux champs magnétiques,
comme les moniteurs vidéo, les calculateurs, les instruments à bord
des avions, etc ...
Du fait de leurs performances énergétiques remarquables, les circuits
magnétiques à aimant central peuvent être, à puissance égale, de
plus petites dimensions que, par exemple, les circuits magnétiques à
aimant annulaire, et ceci d'autant plus que ledit aimant, s'il est réalisé en
une matière très énergétique, telle que celle contenant des terres rares,
peut lui-même être de petites dimensions. A titre d'exemple de tels
aimants très énergétiques, on peut citer ceux en alliage ternaire fritté de
néodyme-fer-bore.
On rappellera qu'un circuit magnétique moderne du type à "aimant
central" pour haut-parleur électrodynamique présente une forme de révolution
autour d'un axe de symétrie et comporte :
- une culasse en forme de cuvette à fond plat, dont le bord, opposé audit fond, est pourvu d'un rebord annulaire périphérique faisant saillie vers ledit axe par rapport à la paroi latérale de ladite cuvette et délimitant une ouverture circulaire en retrait par rapport à ladite paroi latérale ;
- un aimant en forme de disque, disposé centralement à l'intérieur de ladite culasse et porté par ledit fond plat de celle-ci ; et
- un noyau cylindrique, disposé centralement à l'intérieur de ladite culasse et porté par ledit aimant, la partie dudit noyau opposée audit aimant se trouvant en regard de ladite ouverture circulaire de la culasse et déterminant avec celle-ci un entrefer annulaire, dans lequel ladite bobine mobile est disposée coaxialement à l'axe dudit circuit magnétique en pouvant se déplacer parallèlement et coaxialement audit axe, la hauteur de débattement disponible pour la bobine à l'intérieur de ladite culasse étant supérieure à la course maximale que ladite bobine peut effectuer, à l'intérieur de ladite culasse, en direction du fond de celle-ci.
Dans les circuits magnétiques connus de ce type, le diamètre dudit
aimant est égal à celui du noyau, de sorte que la hauteur de débattement
pour la bobine peut être déterminée par la somme des hauteurs du noyau
et de l'aimant central. Il en résulte une limitation de la surface de l'aimant
et donc des performances élevées de ces circuits magnétiques connus. En
effet, si l'on désire augmenter l'énergie de l'aimant, la seule possibilité est
d'augmenter son épaisseur, ce qui conduit à augmenter conjointement sa
réluctance interne, et donc à limiter la performance du circuit magnétique.
La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients
en perfectionnant les circuits magnétiques à aimant central pour en augmenter
encore les performances en en réduisant la réluctance interne.
A cette fin, selon l'invention, le circuit magnétique à aimant central
pour haut-parleur électrodynamique présentant la structure rappelée ci-dessus,
est remarquable en ce que :
- le diamètre dudit aimant est plus grand que celui dudit noyau, de sorte que ledit aimant présente une saillie périphérique, annulaire et radiale, par rapport audit noyau ; et
- la hauteur de débattement de la bobine est limitée, du côté dudit aimant, par ladite saillie périphérique, de sorte que cette hauteur de débattement est déterminée uniquement par ledit noyau.
Ainsi, grâce à la présente invention, le diamètre de l'aimant peut
être choisi pour atteindre, à entrefer identique, des performances supérieures
à celles de l'art antérieur. Car, pour rendre un circuit magnétique plus
performant, il est préférable d'augmenter la surface de l'aimant en
augmentant son diamètre plutôt que d'augmenter son épaisseur, la réluctance
d'un aimant en forme de disque étant proportionnelle à sa hauteur
et inversement proportionnelle à sa surface.
Bien entendu, à débattement égal pour la bobine mobile, la structure
conforme à la présente invention entraíne une augmentation de la
hauteur du noyau et de la culasse, ainsi qu'éventuellement une augmentation
de diamètre de celle-ci. Cependant, ces augmentations de dimensions
--de faibles amplitudes-- permettent au circuit magnétique de l'invention
de dépasser notablement les performances déjà élevées des circuits magnétiques
connus, rappelées ci-dessus.
L'expérience et le calcul ont montré qu'une importante augmentation
des performances pouvait déjà être obtenue lorsque la saillie radiale
périphérique de l'aimant par rapport au noyau était au plus égale à trois
fois l'épaisseur dudit aimant, par exemple de l'ordre de une ou deux fois
cette épaisseur.
Pour abaisser encore la réluctance interne dudit aimant, et donc
augmenter les performances du circuit magnétique, ce dernier peut, de
plus, être tel que :
- ledit noyau comporte, au contact dudit aimant, un talon saillant en forme de disque, dont le diamètre est plus grand que celui du reste dudit noyau mais plus petit que celui dudit aimant ; et
- la hauteur de débattement pour la bobine est limitée, du côté dudit aimant, par ledit talon saillant.
Là encore, les augmentations de performances qui résultent d'une
telle structure justifient très amplement les augmentations de dimensions
inhérentes.
Dans le cas où le haut-parleur comportant le circuit magnétique
conforme à la présente invention est de forte puissance, ce qui nécessite
une ventilation de refroidissement du noyau, ou bien est du type coaxial
nécessitant un conduit central, ledit circuit magnétique est pourvu d'un
passage axial traversant ledit fond plat de la culasse, ledit aimant et ledit
noyau.
On remarquera qu'un tel passage axial est possible, grâce à l'invention,
du fait que la section de l'aimant peut être choisie suffisamment
grande, grâce à la saillie périphérique dudit aimant, pour compenser la
perte de matière magnétique entraínée par ledit passage.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment
l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, les éléments des figures 2,
3 et 4 semblables à des éléments de la figure 1 portent la même référence
que ces derniers, mais affectée d'un indice spécifique.
La figure 1 illustre, en coupe axiale schématique, un circuit magnétique
connu, du type à aimant central, destiné à un haut-parleur électrodynamique.
Les figures 2, 3 et 4 illustrent, en coupes axiales schématiques,
trois modes de réalisation du circuit magnétique conforme à la présente
invention.
A des fins de comparaison, les circuits magnétiques des figures 1
à 4 présentent des entrefers identiques, ainsi que des hauteurs de débattement
de bobine également identiques.
Le circuit magnétique 1 pour haut-parleur électrodynamique, de
type connu et représenté sur la figure 1, présente une forme de révolution
autour d'un axe R-R. Le circuit magnétique 1 comporte :
- une culasse 2 en forme de cuvette de révolution autour de l'axe R-R, par exemple réalisée en acier doux, comprenant un fond plat 3 et une paroi latérale cylindrique 4. Du côté opposé au fond 3, le bord 5 de la paroi 4 est pourvu d'un rebord annulaire 6 périphérique faisant saillie, en direction dudit axe de révolution R-R, par rapport à la paroi latérale 4. Le rebord annulaire 6 délimite une ouverture circulaire 7, centrée sur l'axe de révolution R-R et en retrait par rapport à la paroi latérale 4 ;
- un aimant 8 en forme de disque, disposé à l'intérieur de la culasse 2, coaxialement à l'axe de révolution R-R et porté par le fond plat 3 de la culasse 2. L'aimant 8 est par exemple constitué d'un alliage ternaire fritté de néodyme-fer-bore ; et
- un noyau cylindrique 9, par exemple réalisé en acier doux, disposé à l'intérieur de la culasse 2, coaxialement à l'axe de révolution R-R, et porté par ledit aimant 8. La partie 9A du noyau 9, opposée à l'aimant 8, se trouve en regard de l'ouverture circulaire 7 de la culasse 2 et détermine avec elle un entrefer annulaire 10.
Par ailleurs, de façon connue, le haut-parleur électrodynamique
comportant le circuit magnétique 1 comprend une bobine mobile 11, constituée
d'un support cylindrique 11A, entourant le noyau 9 et réalisé en une
matière rigide, électriquement non-conductrice et résistant à la chaleur, et
d'un bobinage hélicoïdal 11B, porté par la paroi cylindrique dudit support
11A. Le bobinage 11B est collé structurellement sur le support 11A et
l'ensemble 11A-11B est disposé coaxialement à l'axe de révolution R-R.
Le bobinage 11B est disposé dans l'entrefer 10 et la bobine 11
peut se déplacer parallèlement et coaxialement audit axe de révolution R-R,
comme cela est illustré schématiquement par la double flèche 12.
La bobine 11 est, de façon connue et non représentée, solidaire de
la membrane du haut-parleur (non représentée) et de ses suspensions que
sont le spider et le bord périphérique du cône (également non représentés)
et qui ne permettent à ladite bobine que des mouvements axiaux en interdisant
tout déplacement latéral qui risquerait d'entraíner le frottement du
bobinage 11B contre le bord de l'ouverture 7.
Au repos, la position axiale de la bobine 11 est telle que le plan
médian 13 de l'entrefer 10 (orthogonal à l'axe R-R) passe par le milieu du
bobinage 11B, comme cela est représenté sur la figure 1. Bien entendu, le
bobinage 11B est soumis au champ magnétique régnant dans l'entrefer
10, de sorte que, lorsqu'il est parcouru par un courant de modulation, la
bobine 11 se déplace le long de l'axe de révolution R-R.
Dans le circuit magnétique 1, connu et représenté sur la figure 1,
l'aimant 8 présente un diamètre identique à celui du noyau 9, de sorte que
les parois cylindriques dudit aimant et dudit noyau sont en prolongement
l'une de l'autre. Par suite, dans la position de repos de la bobine 11, le
bord 11S de celle-ci, disposé du côté du fond 3, se trouve en regard dudit
fond 3 et est écarté de celui-ci d'une distance d, représentant la hauteur
disponible pour le déplacement de la bobine à l'intérieur de la culasse 2.
Bien entendu, afin d'éviter que la bobine 11 vienne heurter le fond 3 en
risquant d'être détruite, cette distance d est déterminée pour être supérieure
à la course maximale que la bobine 11 peut effectuer, à l'intérieur
de la culasse 2, en direction du fond 3.
On remarquera que, pour une bobine 11 déterminée, la distance D
séparant le fond 3 de la face externe 6E du rebord annulaire 6 est représentative
de la distance d, significative de la hauteur disponible.
Sur la figure 2, on a représenté un premier mode de réalisation 1.1
du circuit magnétique pour haut-parleur électrodynamique conforme à la
présente invention. A des fins de simplification, on n'a pas représenté la
bobine 11. Par ailleurs, chaque élément de la figure 2, qui correspond à un
élément 2 à 10 de la figure 1, porte le même chiffre de référence, affecté
de l'indice 1.
Dans le circuit magnétique 1.1, le diamètre de l'aimant 8.1 est
plus grand que celui du noyau 9.1 et forme une saillie périphérique 14,
annulaire et radiale d'amplitude radiale s, par rapport audit noyau 9.1.
L'amplitude radiale s de la saillie 14 est, dans l'exemple représenté sur la
figure 2, de l'ordre de l'épaisseur e de l'aimant 8.1. De façon plus générale,
cette amplitude radiale s pourrait être au plus égale à trois fois
l'épaisseur e.
On voit que, dans le circuit magnétique 1.1, la hauteur de débattement
D pour la bobine est limitée, du côté de l'aimant 8.1, par la saillie
périphérique 14. La bobine 11 ne se déplace donc qu'en regard du noyau
9.1.
Dans la variante de réalisation 1.2 du circuit magnétique selon la
présente invention, illustrée schématiquement sur la figure 3, on retrouve
une culasse 2.2 et un aimant 8.2, respectivement semblables ou identiques
à la culasse 2.1 et à l'aimant 8.1 de la figure 2.
Le noyau 9.2 du circuit magnétique 1.2 diffère du noyau 9.1 du
circuit magnétique 1.1 en ce qu'il comporte, du côté dudit aimant 8.2, un
talon saillant 15 en forme de disque, dont le diamètre est plus grand que
celui du reste du noyau 9.2, mais plus petit que celui de l'aimant 8.2, ce
dernier formant également la saillie périphérique 14, annulaire et radiale,
par rapport à la périphérie du talon 15.
Le circuit magnétique 1.3 de la figure 4 comporte une culasse 2.3,
un aimant 8.3 et un noyau 9.3 semblables aux éléments correspondants
2.2, 8.2 et 9.2 du circuit magnétique 1.2.
La seule différence réside en ce que, autour de l'axe R3-R3, il est
prévu un passage 16 traversant axialement ledit circuit magnétique 1.3 et
constitué d'une suite de trous 17, 18 et 19, respectivement pratiqués
dans le fond plat 3.3, l'aimant 8.3 et le noyau 9.3.
De préférence, les aimants 8.1, 8.2 et 8.3 sont en alliage ternaire
fritté de néodyme-fer-bore.
De la description qui précède, on comprendra aisément que, grâce
à la présente invention, on obtient des circuits magnétiques particulièrement
performants, même pour des petits diamètres de noyau 9.1, 9.2 et
9.3. Ainsi, les haut-parleurs électrodynamiques incorporant ces circuits
magnétiques peuvent eux-mêmes présenter des performances élevées.
Claims (7)
- Circuit magnétique (1.1, 1.2, 1.3) pour haut-parleur électrodynamique à bobine mobile, ledit circuit magnétique présentant une forme de révolution autour d'un axe de symétrie (R1-R1 ; R2-R2 ; R3-R3) et comportant :caractérisé en ce que :une culasse (2.1 ; 2.2 ; 2.3) en forme de cuvette à fond plat, dont le bord, opposé audit fond, est pourvu d'un rebord annulaire périphérique (6.1 ; 6.2 ; 6.3) faisant saillie vers ledit axe par rapport à la paroi latérale de ladite cuvette et délimitant une ouverture circulaire (7.1 ; 7.2 ; 7.3) en retrait par rapport à ladite paroi latérale ;un aimant (8.1 ; 8.2 ; 8.3) en forme de disque, disposé centralement à l'intérieur de ladite culasse et porté par ledit fond plat (3.1 ; 3.2 ; 3.3) de celle-ci ; etun noyau cylindrique (9.1 ; 9.2 ; 9.3), disposé centralement à l'intérieur de ladite culasse et porté par ledit aimant, la partie dudit noyau opposée audit aimant se trouvant en regard de ladite ouverture circulaire de la culasse et déterminant avec celle-ci un entrefer annulaire (10.1 ; 10.2 ; 10.3), dans lequel ladite bobine mobile est disposée coaxialement à l'axe dudit circuit magnétique en pouvant se déplacer parallèlement et coaxialement audit axe, la hauteur de débattement disponible (D) pour la bobine à l'intérieur de ladite culasse étant supérieure à la course maximale que ladite bobine peut effectuer, à l'intérieur de ladite culasse, en direction du fond de celle-ci,le diamètre dudit aimant (8.1 ; 8.2 ; 8.3) est plus grand que celui dudit noyau (9.1 ; 9.2 ; 9.3), de sorte que ledit aimant présente une saillie périphérique (14), annulaire et radiale par rapport audit noyau ; etla hauteur de débattement pour la bobine est limitée, du côté dudit aimant, par ladite saillie périphérique, de sorte que cette hauteur de débattement est déterminée uniquement par ledit noyau.
- Circuit magnétique selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la saillie radiale périphérique (14) de l'aimant par rapport au noyau est au plus égale à trois fois l'épaisseur (e) dudit aimant. - Circuit magnétique selon la revendication 2,
caractérisé en ce que la saillie radiale périphérique (14) de l'aimant par rapport au noyau est de l'ordre de l'épaisseur dudit aimant. - Circuit magnétique selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que :ledit noyau comporte, au contact dudit aimant, un talon saillant (15) en forme de disque, dont le diamètre est plus grand que celui du reste dudit noyau (9.2 ; 9.3) mais plus petit que celui dudit aimant (8.2 ; 8.3) ; etla hauteur de débattement pour la bobine est limitée, du côté dudit aimant, par ledit talon saillant (15). - Circuit magnétique selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce qu'il comporte un passage axial (16) traversant le fond plat (3.3) de ladite culasse (2.3), ledit aimant (8.3) et ledit noyau (9.3). - Circuit magnétique selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que ledit aimant (8.1 ; 8.2 ; 8.3) est en alliage ternaire fritté de néodyme-fer-bore. - Haut-parleur électrodynamique,
caractérisé en ce qu'il comporte un circuit magnétique (1.1 ; 1.2 ; 1.3) tel que spécifié sous l'une des revendications 1 à 6.
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