FR2960738A1

FR2960738A1 - Haut-parleur acoustique

Info

Publication number: FR2960738A1
Application number: FR1054130A
Authority: FR
Inventors: Bouchet Arnaud Cazes
Original assignee: Focal JMLab SAS
Current assignee: Focal JMLab SAS
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-12-02
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: US9071898B2; EP2577992B1; WO2011148109A1; US20130064413A1; EP2577992A1; FR2960738B1

Abstract

Haut-parleur acoustique (1) comportant : - une membrane mobile (2) ; - une source de champ magnétique constant (4), - un bobinage mécaniquement solidaire de ladite membrane (2) et interagissant avec le champ magnétique pour déplacer la membrane (2), lorsqu'il est parcouru par un courant alternatif, caractérisé en ce que la membrane (2) porte le bobinage (3) en périphérie, et en ce que la source de champ magnétique (1) est formée d'un ensemble d'au moins un élément aimanté (6) disposé en périphérie de ladite membrane (2), autour du bobinage (3), le champ magnétique généré par lesdits au moins un élément aimantés (6) étant dans un plan parallèle à la membrane (2).

Description

HAUT-PARLEUR ACOUSTIQUE 5 DOMAINE TECHNIQUE

L'invention se rattache au domaine des haut-parleurs acoustiques, et plus particulièrement des haut-parleurs de faible encombrement. Elle vise plus particulièrement une nouvelle architecture de haut-parleurs qui permet de réduire très 10 fortement leur épaisseur, c'est-à-dire leur dimension mesurée perpendiculairement à la direction d'émission du son.

TECHNIQUES ANTERIEURES

15 De façon générale, un haut-parleur comprend une membrane mobile associée mécaniquement à un bobinage parcouru par un courant représentatif du signal acoustique à générer. Le haut-parleur comprend également une source de champ magnétique, généralement constant, qui interagit avec le courant parcourant le bobinage pour permettre le déplacement du bobinage et donc de la membrane. 20 Généralement, le bobinage est disposé dans une zone centrale de la membrane qui est elle-même de forme généralement conique, entre des pièces polaires qui permettent de canaliser le champ magnétique généré par la source de champ magnétique, qui se trouve elle-même en dessous de la membrane. On conçoit que l'empilement de ces différents 25 éléments se fait au détriment de l'épaisseur globale du haut-parleur. En d'autres termes, lorsque l'on souhaite réaliser un haut-parleur classique d'épaisseur réduite, il est nécessaire de diminuer l'angle du cône de la membrane, ou les dimensions de la source de champ magnétique, avec inévitablement une dégradation des performances acoustiques. 30 Or, dans certaines applications, il est nécessaire que les sources acoustiques soient les moins épaisses possibles. On peut citer à titre d'exemple non limitatif l'intégration des haut-parleurs dans des portières de véhicules, ou bien encore dans différents éléments d'ameublement.

EXPOSE DE L'INVENTION L'invention concerne donc un haut-parleur acoustique qui comporte de façon classique : une membrane mobile ; une source de champ magnétique constant, un bobinage mécaniquement solidaire de cette membrane, et interagissant avec le champ magnétique pour déplacer la membrane lorsque la bobine est parcourue par un courant alternatif.

Conformément à l'invention, ce haut-parleur se caractérise en ce que la membrane porte le bobinage en périphérie. Complémentairement, la source de champ magnétique est formée d'un ensemble d'au moins un élément aimanté disposé en périphérie de cette membrane, autour du bobinage. Le champ magnétique généré par ces éléments aimantés se trouve dans un plan parallèle à la membrane.

Autrement dit, l'invention consiste à réaliser un haut-parleur en disposant le bobinage sur le pourtour de la membrane, et en positionnant la source de champ magnétique autour de la membrane, en regard du bobinage. Le champ magnétique généré par les éléments magnétiques disposés en couronne est donc radial, et agit directement sur le bobinage sans nécessiter de pièce polaire. Ainsi, le contour extérieur de la membrane, la bobine et la source de champ magnétique se trouvent dans un même plan, ce qui permet d'obtenir un ensemble particulièrement compact et peu épais.

Ainsi, contrairement aux haut-parleurs conventionnels qui comportent des pièces polaires canalisant le champ magnétique, le haut-parleur conforme à l'invention voit le champ magnétique se refermer de façon naturelle dans le milieu avoisinant. Cet inconvénient apparent est compensé par le fait que la masse de matériau magnétique nécessaire est globalement importante, puisqu'elle occupe toute la périphérie de la membrane. Par ailleurs, les gains en compacité forment un avantage largement prépondérant.

En pratique, la forme de la membrane peut être sensiblement plane, par exemple pour les applications dans les basses fréquences, ou de forme plus complexe, pour une utilisation à des fréquences plus élevées, où il est nécessaire de bénéficier d'une plus grande rigidité. Cette forme peut par exemple être convexe, concave, conique. -2 2960738 -3 Avantageusement, en pratique, les différents éléments aimantés sont disposés en couronne sur la périphérie de la membrane selon une répartition angulaire régulière, pour équilibrer les efforts exercés sur le bobinage. 5 Différentes géométries sont envisageables pour ces éléments aimantés. Il est ainsi possible de disposer des éléments sensiblement rectilignes pour former une géométrie globale polygonale. Dans ce cas là, il est également possible que le bobinage soit enroulé dans une forme polygonale correspondant à la forme de la source de champ magnétique, 10 de manière à conserver un entrefer sensiblement constant. Il est également possible d'utiliser des éléments aimantés présentant une courbure complémentaire à celle du bobinage, de manière à réaliser une source qui présente une forme globale circulaire, et qui se situe donc à une distance quasi-constante du bobinage.

15 Dans le même ordre d'idée, les éléments aimantés peuvent présenter une face orientée du côté du bobinage qui est cylindrique, de manière à conserver un entrefer constant quelle que soit la position relative du bobinage.

En pratique, les éléments aimantés peuvent être montés à l'intérieur de logements 20 successifs réalisés dans un châssis, lui-même solidaire d'un point fixe de l'installation du haut-parleur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le haut-parleur comporte un organe de suspension relié d'une part au châssis de la source de champ magnétique, et d'autre 25 part à la périphérie de la membrane. Cet élément de suspension permet le déplacement de la membrane par rapport à un point fixe.

Avantageusement, le haut-parleur comprend également un second organe de suspension, relié également au châssis et à la périphérie de la membrane, mais du côté 30 opposé du bobinage par rapport au premier organe de suspension, de manière à former un volume fermé autour du bobinage. En d'autres termes, la membrane est reliée au châssis du haut-parleur par un ensemble de deux feuilles définissant un volume global de forme sensiblement torique, à l'intérieur duquel sont enfermés le bobinage et la source de champ magnétique. L'étanchéité à l'humidité est ainsi assurée en particulier vis-à-vis du 35 bobinage. La présence du second organe de suspension permet également d'améliorer la tenue en puissance, en augmentant la force de rappel appliquée sur l'équipage mobile. Ce second organe de suspension améliore le guidage de la bobine en créant une structure de parallélogramme déformable. Par ailleurs, cette double suspension permet de symétriser -4- les efforts mécaniques par rapport aux deux sens de mouvement de l'équipage mobile, par opposition aux systèmes à simple suspension. Toutefois, la présence de ce second organe de suspension n'est pas obligatoire, car elle ajoute du poids à l'équipage mobile. Cette seconde suspension pourra donc être omise pour des haut-parleurs dans les gammes où les considérations de masse déplacée sont prépondérantes. DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent, 10 ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue de dessus d'un haut-parleur conforme à l'invention, dans laquelle une partie d'un des organes de suspension a été masquée pour laisser apparaître la source de champ magnétique et le bobinage ; 15 - la figure 2 est une vue de détail d'une partie du châssis accueillant les éléments aimantés. - la figure 3 est une vue en coupe transversale, et en légère perspective, du haut-parleur de la figure 1.

20 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Comme déjà exposé, l'invention concerne donc un haut-parleur qui, comme illustré à la figure 1, se compose essentiellement d'une membrane 2 de forme circulaire et de géométrie sensiblement plane. Cette membrane comporte également un bobinage 3 de 25 forme également circulaire qui est solidaire mécaniquement de la membrane. Autour de ce bobinage 3, se trouve la source de champ magnétique 4, qui comporte un châssis 5 supportant différents éléments aimantés 6. Plus précisément, la membrane 2 est réalisée de façon traditionnelle avec des matériaux tels que, parmi lesquels on peut citer, à titre d'exemples : les matériaux composites (combinant les fibres de verre, d'aramide ou 30 analogue, ou de carbone), les métaux (notamment l'aluminium, le titane et le béryllium), la pulpe de cellulose, les polymères tels que le polypropylène, le polyéthylène téréphtalate (Mylar ), ou l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), ou bien encore les textiles synthétiques.

35 La forme de la membrane peut être plane pour les utilisations dans les basses fréquences, ou bien encore plus complexe (concave, convexe, conique) pour posséder une rigidité supérieure appréciable pour les fonctionnements à plus haute fréquence. 2960738 -5 La membrane 2 se prolonge périphériquement par une zone 8 accueillant le bobinage 3 qui est enroulé circulairement autour de la périphérie de la membrane 2. Le fil métallique utilisé pour le bobinage est de caractéristiques classiques, et par exemple à 5 base de divers matériaux conducteurs électrique, et notamment le cuivre et,l'aluminium, et autres alliages. La section du fil peut être optimisée pour assurer la minimisation de la résistance globale de la bobine.

Complémentairement, la source magnétique 4 se compose essentiellement d'éléments aimantés 6 se présentant sous la forme de segments répartis angulairement sur la périphérie du bobinage 3. En pratique, ces éléments 6 peuvent être à base de matériaux de très forte aimantation, pour compenser l'absence de pièce polaire, et le fait que ce sont les lignes de fuite de ces éléments aimantés 6 qui traversent le bobinage 3. L'aimantation de ces éléments 6 est donc choisie de telle sorte qu'elle est orientée radialement, et traverse le bobinage 3 perpendiculairement sensiblement selon le plan de la membrane 2. Des matériaux tels que le néodyme ou analogue, présentent une aimantation compatible avec ces applications.

Différentes dispositions peuvent être adoptées pour limiter l'entrefer, et optimiser les performances du haut-parleur. Ainsi, comme illustré à la figure 3, chacun des segments peut présenter une face 10 qui est courbe, plus précisément cylindrique, pour se situer à une distance constante du bobinage. Cette face est donc cylindrique, c'est-à-dire que la distance au bobinage reste la même quelle que soit la position de ce dernier lorsqu'il se déplace avec la membrane.

Dans une forme particulière de réalisation illustrée à la figure 2, ces éléments aimantés incurvés 6 sont disposés à l'intérieur d'un châssis 4, qui possède des logements appropriés 12. Ces logements 12 sont formés entre des cloisons radiales 15 s'étendant entre deux éléments aimantés 6 adjacents. Des moyens de maintien des éléments aimantés peuvent être aménagés, par exemple sous la forme d'un renflement 16 situé à l'extrémité de la cloison 15, et de forme complémentaire d'un évidement 17 formé sur les petits côtés des éléments aimantés 6. De cette manière, on conserve une quasi-continuité du champ magnétique généré par les éléments aimantés 6 à la frontière entre deux éléments successifs. La face arrière 19 des éléments aimantés peut être plane ou également incurvée selon le type de matériau utilisé. Une paroi 18 en regard de la face arrière 19 des éléments aimantés, peut avantageusement améliorer le maintien de ces éléments 6 sur le châssis 4. Le châssis 4 possède une portion périphérique 20 permettant la fixation du haut-parleur sur son support. 2960738 -6 Selon une autre caractéristique de l'invention, le haut-parleur comporte également des organes de suspension 30,31 illustrés à la figure 3. Chaque organe de suspension 30,31 possède une partie interne 32,33 qui est de forme sensiblement circulaire, et 5 solidarisée à l'une des faces 34,35 de la membrane 2. L'extrémité opposée 36,37 formant le pourtour extérieur de l'organe de suspension 30,31 est lui-même solidarisé au châssis 4 par différents moyens appropriés comme un engagement dans une gorge réalisée à cet effet ou un collage, ou encore tout autre dispositif mécanique adapté. La portion 38,39 de l'organe de suspension 30,31 située entre ses deux extrémités 32,33 ; 36,37 adopte une 10 forme courbe, pour générer un espace 40 englobant la source de champ magnétique et le bobinage. La forme de cette portion centrale 38,39 est choisie pour permettre le débattement maximum de la membrane 2 sans engendrer d'effort mécanique. D'autres formes par exemple rectangulaires peuvent également donner satisfaction. Des matériaux classiquement employés pour réaliser les suspensions peuvent être employés, tels que des 15 textiles enduits ou analogues.

Il ressort de ce qui précède que le haut-parleur conforme à l'invention présente de multiples avantages, et en particulier celui de présenter une épaisseur particulièrement réduite par rapport à son diamètre. Il peut donc être avantageusement employé pour des 20 applications où les contraintes d'encombrement sont importantes, et ce tout en conservant de bonnes performances acoustiques, en particulier dans les basses fréquences, grâce à la capacité de déplacer un volume d'air relativement conséquent.

Claims

REVENDICATIONS1. Haut-parleur acoustique (1) comportant : une membrane mobile (2) ; une source de champ magnétique constant (4), un bobinage mécaniquement solidaire de ladite membrane (2) et interagissant avec le champ magnétique pour déplacer la membrane (2), lorsqu'il est parcouru par un courant alternatif, caractérisé en ce que la membrane (2) est sensiblement plane et porte le bobinage (3) en périphérie, et en ce que la source de champ magnétique (1) est formée d'un ensemble d'au moins un élément aimanté (6) disposé en périphérie de ladite membrane (2), autour du bobinage (3), le champ magnétique généré par lesdits au moins un élément aimantés (6) étant dans un plan parallèle à la membrane (2).
2. Haut-parleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (2) est sensiblement plane.
3. Haut-parleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane est concave ou convexe.
4. Haut-parleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments aimantés (6) sont disposés en couronne sur la périphérie de la membrane (2).
5. Haut-parleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément aimanté (6) présente une courbure complémentaire de celle du bobinage.
6. Haut-parleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments aimantés (6) présentent une face (10) cylindrique orientée du côté du bobinage.
7. Haut-parleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments aimantés (6) sont montés à l'intérieur de logements (12) consécutifs réalisés dans un châssis (4). 35
8. Haut-parleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de suspension (30) relié d'une part au châssis (4) de la source de champ magnétique, et d'autre part à la périphérie de la membrane (2). 2960738 -8
9. Haut-parleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un second organe de suspension (31), relié également au châssis (4) et à la périphérie de la membrane (2), mais du côté opposé du bobinage par rapport à l'autre organe de suspension (30), de manière à former un volume (40) fermé autour du bobinage.