FR3087310A1 - Transducteur sonore - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un transducteur sonore comprenant : • un moteur constitué par ○ une bobine électrique longitudinale solidaire d'un équipage mobile et ○ d'au moins un aimant permanent longitudinal générant un champ magnétique selon une direction perpendiculaire au plan (1) de ladite bobine électrique, et passant au repos par l'axe de symétrie longitudinal de ladite bobine électrique, • au moins une membrane souple (50, 60) solidaire dudit équipage mobile
Description
TRANSDUCTEUR SONORE
Domaine de l'invention
La présente invention concerne le domaine des transducteurs sonores.
La forme commune de transducteur comprend un cône, avec un élément de commande de moteur électromagnétique, monté sur un cadre à travers une étendue flexible qui limite le périmètre du cône. Un tel transducteur est caractérisé par un diaphragme et une masse de bobine relativement élevés, ce qui entraîne de fortes forces d'inertie réduisant sa réponse aux hautes fréquences. Lorsque le diaphragme et la bobine présentent une masse faible comme dans le cas de tweeter, leurs performances de reproduction basse fréquence sont médiocres.
C'est pourquoi des travaux ont porté sur des hautparleurs à moteur linéaire et à bobine plate, parfois dits « à ruban » ou linéaires mettant en œuvre une membrane déformable plane et non pas une membrane tronconique.
Ce type de transducteurs permet d'augmenter la ligne d'émission, d'obtenir un couplage avec l'air de la membrane bien supérieur, et de réduire les frottements et les vibrations inéluctables avec les haut-parleurs à membrane circulaire tronconique.
L'invention concerne plus spécifiquement un transducteur sonore faisant partie de cette famille technique.
Etat de la technique
Un exemple d'un tel transducteur à ruban est le transducteur Janus50 (nom commerciale) sous la forme d'une réalisation artisanale de François Deminière (voir site http://fdacoustic.fr/JANUS50_presentation.htm)
Un autre exemple de réalisation est proposé par la société suisse Audio-consulting à l'adresse suivante http : //hifipig. com/audio-consulting-rubanoide-dvaijnoy-withrubabass-2-and-super-tweeter-system/
On connaît également dans l'état de la technique le brevet américain US4584439 décrivant un transducteur formé par un cadre, un diaphragme comprenant une paire de rubans élastiques allongées ayant des parties intermédiaires disposées l'une à côté de l'autre et reliées l'une à l'autre pour former une surface mobile plane.
Ces rubans élastiques présentent des parties d'extrémité incurvées flexibles s'étendant depuis ladite surface plane jusqu'à un cadre. Il comprend une bobine attachée à ladite surface plane du diaphragme pour produire des champs magnétiques normalement à ladite étendue.
La demande de brevet internationale WO 1989003160 décrit un autre exemple de transducteur audio comprenant des membranes s'étendant le long d'une section centrale entre des organes à champs magnétiques opposés. Des moyens de centrage traversent la section et sont assujettis à un élément de serrage, lequel est fixé réglable à la structure du transducteur. Ces moyens permettent un centrage latéral passif de la section audessus d'une fréquence prédéterminée et empêchent activement tout déplacement de la section à 1'intérieur de son plan lorsque le transducteur fonctionne à la fréquence prédéterminée ou audessous de cette fréquence.
La demande de brevet européen EP0587804 décrit un autre exemple de transducteur audio comportant une paire d'aimants supportés de manière à ménager un entrefer à 1'intérieur duquel est reçu un diaphragme flexible supportant une bobine électrique. Le diaphragme se compose d'une paire de bandes flexibles cylindriques jointes en leurs centres afin de supporter la bobine à l'intérieur de l'entrefer. Le diaphragme est doté d'une rangée de perforations des deux côtés de l'entrefer afin de conférer une flexibilité, et il est aligné centralement à 1'intérieur de 1'entrefer par des pattes partiellement coupées du diaphragme et pliées pour être collées aux aimants.
Le brevet américain US6061461 décrit un autre exemple de transducteur qui comprend un cadre rigide et un aimant à anneau permanent monté sur le cadre. Une petite bobine, de préférence formée d'une feuille d'aluminium, est dimensionnée et agencée pour s'adapter à 1'extrémité ouverte de 1'espace magnétique tout en permettant le mouvement de la bobine dans celle-ci. Une bobine de voix est enroulée sur la bobine et peut être connectée pour recevoir un signal audio, similaire à un système de commande par bobine vocale classique. Une paire de diaphragmes flexibles et courbes est disposée dans le cadre, généralement libres de se déplacer sauf pour une extrémité distale de chaque diaphragme qui est fixée au cadre. Les diaphragmes peuvent être de forme généralement cylindrique ou partiellement cylindrique.
Inconvénient de l'art antérieur
Les solutions de l'art antérieur ne sont pas totalement satisfaisantes car leur bande passante est relativement limitée et une acoustique relativement « sèche ».
Solution apportée par l'invention
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un transducteur présentant une bande passante large dans le spectre sonore, avec une acoustique améliorée et des lobes de diffusion multidirectionnels.
A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un transducteur sonore comprenant :
• un moteur constitué par o une bobine électrique longitudinale solidaire d'un équipage mobile et o d'au moins un aimant permanent longitudinal générant un champ magnétique selon une direction perpendiculaire au plan de ladite bobine électrique, et passant au repos par l'axe de symétrie longitudinal de ladite bobine électrique, • au moins une membrane souple solidaire dudit équipage mobile caractérisé en ce que • ledit aimant permanent présentant une aimantation selon une direction perpendiculaire au plan de ladite bobine électrique • ladite membrane est constituée par une feuille présentant une première zone prolongeant de manière coplanaire ledit équipage mobile de part et d'autre dudit axe longitudinal, • ladite membrane présentant de part et d'autre dudit équipage une zone semi-tubulaire se prolongeant par une bande latérale s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe transversal de l'équipage mobile, • le bord de l'une au moins desdites bandes latérales étant fixé sur un cadre rigide supportant par ailleurs ledit au moins un aimant longitudinal.
Par sensiblement perpendiculaire, on entendra que l'axe transversale forme avec un axe perpendiculaire au plan de la bande latérale inférieur un angle de moins de 20°, et de préférence inférieur à 10° et dans une solution simplifiée, de 0°.
La forme de la feuille est dans une variante simple rectangulaire. Elle peut également être polygonale, elliptique ou d'une forme de fantaisie, permettant le raccordement par une bande latérale avec un équipage mobile, et présentant une surface adaptée pour mettre l'air en vibration.
La bobine est réalisée par enroulement d'un conducteur émaillé ou par gravure d'un circuit en couche mince.
La structure aimantée est avantageusement formée de deux culasses supportant chacune deux aimants permanents.
Avantageusement, chaque face dudit équipage mobile est prolongée par une feuille polygonale, notamment rectangulaire, prolongeant ledit équipage mobile de part et d'autre dudit axe longitudinal, l'un au moins des bords latéraux étant fixé sur un cadre rigide supportant ledit au moins un aimant longitudinal.
Selon un mode de réalisation particulière, chaque face dudit équipage mobile est constituée par une feuille plane rigide, présentant une surface rectangulaire de collage de largeur inférieure à la largeur de la feuille plane, la ou les membranes étant s'écartant du fait du pliage du bord libre dudit équipage mobile.
Selon un mode de réalisation particulier, l'un des bords latéraux de la ou des membranes est libre.
Selon un mode de réalisation particulier, à l'intérieur du moteur magnétique sont disposés une ou plusieurs surfaces amortissantes assurant une fonction de guidage par friction.
Selon un autre mode de réalisation, le transducteur comporte une structure aimantée formé de deux culasses supportant chacune deux aimants permanents.
Selon une variante, ladite structure aimantée comporte au moins une entretoise amagnétique interposée entre lesdites culasses.
Selon un mode de réalisation préféré, ladite membrane est constituée par une feuille de papier présentant un grammage compris entre 120 à 250 grammes par mètre carré et de préférence 150 grammes par mètre carré.
Avantageusement, ladite membrane présente une enduction par une colle, de préférence la surface extérieure.
De préférence ladite membrane présente une enduction par un polymère, par exemple une gomme-laque, notamment sur la surface intérieure.
L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une membrane pour un transducteur sonore conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que l'on découpe une feuille en papier, en ce que l'on procède à 1'enduction de l'une de ses faces avec une colle et de l'autre face avec un polymère, notamment une gomme-laque, en ce que l'on procède au polissage de la face enduite avec ladite colle et en ce qu'on procède au thermoformage après séchage.
Description détaillée de l'invention
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où :
- la figure 1 représente une vue en perspective de dessus d'un transducteur selon l'invention la figure 2 représente une vue arrière d'un transducteur selon l'invention
- la figure 3 représente une vue schématique en coupe transversale
- la figure 4 représente une vue schématique d'une variante de réalisation.
L'exemple décrit concerne une solution de transducteur comportant deux sous-ensembles disposés symétriquement par rapport à un plan transversal (1) s'étendant de l'avant vers l'arrière.
Il comprend un cadre rigide supportant une structure aimantée, et deux membranes disposées symétriquement par rapport un plan transversale, actionnées par un équipage mobile munie d'une bobine électrique interagissant avec la structure aimantée.
Le transducteur selon l'invention est constitué par un cadre symétrique par rapport à un plan médian vertical (1 ) . Ce cadre est formé par deux cadres rigides (10, 20) semitubulaires, réunit par leur partie médiane (11, 21).
Chacun des cadres rigides (10, 20) présente une fenêtre (12, 22) entourée par
- une ceinture arquée supérieure horizontale (53, 63),
- une ceinture arquée inférieure horizontale (54, )
Ces bords latéraux verticaux (51, 52 ; 61, 62). Ces deux cadres rigides (10, 20) semi-tubulaires sont réalisés par cintrage d'une feuille de contre-plaqué par exemple.
Cette structure rigide formé des deux cadres rigides (10, 20) semi-tubulaires supporte deux structures aimantées comprenant des aimants permanents (31,32; 41,42) disposés verticalement et aimantés selon une direction perpendiculaire au plan médian (1). Il s'agit par exemple d'aimants fer-néodyme longitudinal, fixé sur les parties médianes supérieures et inférieurs des éléments (10, 20).
Les membranes (50, 60) sont constituées chacune par une feuille en papier, par exemple et de préférence un papier kozo d'une masse surfacique de 100 g/m2 à 250 g/m2 réalisé à base de fibre de mûrier. D'autres types de feuilles sont appropriées, par exemple des feuilles à base de fibres de lin.
Le bord latéral avant (51, 61) de la feuille respectivement (50, 60) est solidaire du bord latéral avant de la fenêtre (12, 22) de l'élément (10, 20). Ce bord latéral avant (51, 61) est par exemple collé sur le bord de la fenêtre de l'élément (50, 60).
Le bord latéral arrière (52, 62) de la feuille respectivement (50, 60) est libre et n'est pas fixé sur le bord latéral arrière de la fenêtre (12, 22) de l'élément (10, 20).
Les bords latéraux (52, 62) présentent avantageusement une largeur comprise entre 10 et 30% de la largeur totale, afin de maîtriser les flux d'air produit lors du déplacement de la membrane.
Les bords latéraux avant (52) et arrière (62) sont reliés par une lame arquée supérieure et une lame arquée inférieure, formant un « U » à fond plat.
Les bords supérieurs (53, 63) et inférieurs (54, 64) des feuilles (50, 60) sont également libres.
Une zone longitudinale médiane des feuilles (50, 60) est collée sur un équipage mobile intégrant une bobine verticale interagissant avec les aimants permanents (31,32 ; 41,42 ) pour assurer un déplacement selon une direction avant-arrière dans le plan (1), perpendiculaire au plan (2) passant par les aimants (31,32 ; 41,42).
La structure magnétique est constituée de deux culasses (30, 40) formées de lames ferromagnétiques s'étendant sur la hauteur du transducteur. Ces culasses (30, 40) assurent la fermeture des flux magnétiques à l'arrière des aimants respectivement (31, 32) et (41, 42).
Une ou plusieurs entretoises amagnétiques (35) assurent le positionnement des culasses (30, 40) afin d'éviter une déformation provoquée par les forces magnétiques.
A cet effet, l'équipage mobile (55, 65) est ajouré par des fentes transversales permettant le passage de la ou des entretoises (35) en évitant les frottements.
L'équipage mobile est formé de deux lames de carton (55, 65) entre lesquelles est logé un bobinage longitudinal (70) formé par exemple de 50 spires en fil de cuivre d'une section de 0,2 millimètres.
Il peut être suspendu par un lien souple pour assurer son positionnement vertical, et peut être associé à un moyen élastique pour le retour en repos en position centrée.
Variante de réalisation
La figure 4 représente une variante de réalisation où les membranes (50, 60) sont constituées de deux feuilles dont les bords latéraux verticaux sont collés sur le bord vertical d'une fenêtre pratiquée dans le cadre respectivement (51, 61). Les deux membranes (50, 60) sont solidarisées au niveau de la bande verticale médiane sur laquelle est fixe la bobine.
Cette bande médiane se déplace par des mouvements alternatifs dont le plan médian. Le déplacement provoque la déformation élastique des membranes (50, 60). Ces membranes présentent, dans un plan de coupe transversal, une forme générale de «U » cintré.
Elles sont réalisées en papier fabriqué à partir de fibres cellulosiques végétales, notamment en feuilles de mûrier, de bambou, de coton ou de lin, d'un grammage de 120 à 250 grammes par mètre carré et de préférence 150 grammes par mètre carré.
On procède à une enduction de la face extérieure avec une colle blanche, notamment du (polyacétate de vinyle), (PVAc) ou une colle vinylique. La colle est chargée avec une charge minérale représentant environ 10% en volume.
La face opposée est enduite avec un polymère, notamment une gomme-laque naturelle.
On procède après séchage à un ponçage de la surface extérieur pour obtenir un état de surface parfaitement lisse.
La feuille ainsi préparée est ensuite thermoformée dans un moule en forme de gouttière.
Éventuellement, des bandes de renforts sont collées transversalement, pour s'étendre horizontalement, depuis la bande médiane jusqu'à la zone de collage sur la fenêtre du cadre.
Un ou plusieurs patins en feutres sont placés dans le plan longitudinal de la bobine, sur les culasses affleurant la surface de l'équipage mobile. Celui-ci étant recouvert d'un adhésif téfloné pour diminuer les frictions. Ainsi le plan de l'équipage mobile reste coplanaire au plan du circuit magnétique.
- 10 Optionnellement, une lame est placée dans un plan vertical médian dans le prolongement de chaque équipage mobile (55, 65) pour réduire la transmission des ondes de pression émises par les bandes latérales des membranes souples (50, 60) 5 situées de part et d'autre de ce plan médian.
Claims (10)
- Revendications1 - Transducteur sonore comprenant :• un moteur constitué par o une bobine électrique (56) longitudinale solidaire d'un équipage mobile et o d'au moins un aimant permanent (31,32;41,42) longitudinal générant un champ magnétique selon une direction perpendiculaire au plan ( 1 ) de ladite bobine électrique (56), et passant au repos par l'axe de symétrie longitudinal de ladite bobine électrique (56), • au moins une membrane souple (50, 60) solidaire dudit équipage mobile caractérisé en ce que • ledit aimant permanent (31,32; 41,42) présentant une aimantation selon une direction perpendiculaire au plan de ladite bobine électrique (56) • ladite membrane (50, 60) est constituée par une feuille présentant une première zone prolongeant de manière coplanaire ledit équipage mobile de part et d'autre dudit axe longitudinal, • ladite membrane présentant de part et d'autre dudit équipage une zone semi-tubulaire se prolongeant par une bande latérale s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe transversal de l'équipage mobile, • le bord (51) de l'une au moins desdites bandes latérales étant fixé sur un cadre rigide supportant par ailleurs ledit au moins un aimant longitudinal.
- 2 - Transducteur sonore selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque face dudit équipage mobile (55, 65) est prolongée par une feuille prolongeant ledit équipage mobile de part et d'autre dudit axe longitudinal, l'un au moins des bords latéraux de ladite feuille étant fixé sur un cadre rigide supportant ledit au moins un aimant longitudinal.
- 3 - Transducteur sonore selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que chaque face dudit équipage mobile est constitué par une feuille plane, présentant une surface rectangulaire de collage de largeur inférieure à la largeur de la feuille plane, la ou les membranes étant s'écartant du fait du pliage du bord libre dudit équipage mobile (55, 65).
- 4 - Transducteur sonore selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en que l'un des bords latéraux (52, 62) de la ou des membranes (50, 60) est libre.
- 5 - Transducteur sonore selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par à l'intérieur du moteur magnétique sont disposés une ou plusieurs surfaces amortissantes assurant une fonction de guidage par friction.
- 6 - Transducteur sonore selon la revendication précédente caractérisé en que une structure aimantée comporte au moins une entretoise amagnétique interposé entre des culasses (30, 40).
- 7 - Transducteur sonore selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite membrane (50, 60) est constituée par une feuille de papier présentant un grammage compris entre 120 à 250 grammes par mètre carré et de préférence 150 grammes par mètre carré.
- 8 - Transducteur sonore selon la revendication 7 caractérisé en ce que ladite membrane (50, 60) présente une enduction par une colle.5
- 9 - Transducteur sonore selon la revendication 7 caractérisé en ce que ladite membrane (50, 60) présente une enduction par un polymère.
- 10 - Procédé de fabrication d'une membrane pour un10 transducteur sonore conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que l'on découpe une feuille en papier, en ce que l'on procède à 1'enduction de l'une de ses faces avec une colle et de l'autre face avec un polymère, en ce que l'on procède au polissage de la face enduite avec ladite colle et en ce qu'on procède au 15 thermoformage après séchage.
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