FR3132404A1 - Ensemble aimant de moteur de haut-parleur électrodynamique, moteur de haut-parleur électrodynamique le comprenant, et haut-parleur électrodynamique associé - Google Patents

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Ensemble aimant de moteur de haut-parleur électrodynamique, moteur de haut-parleur électrodynamique le comprenant, et haut-parleur électrodynamique associé L’invention concerne un ensemble aimant (2) de moteur de haut-parleur électrodynamique, comprenant une première paire externe d’aimants permanents annulaires à magnétisation axiale (3a, 3b) ayant une première épaisseur et une deuxième paire interne d’aimants permanents annulaires à magnétisation axiale (4a, 4b) ayant une deuxième épaisseur inférieure à la première épaisseur, la face du premier aimant interne (4a) en regard du deuxième aimant interne (4b) étant décalée d’une distance de décalage prédéfinie (Δy) par rapport à la face du premier aimant externe (3a) en regard du deuxième aimant externe (3b), et la face du deuxième aimant interne (4b) en regard du premier aimant interne (4a) étant décalée de la distance de décalage prédéfinie (Δy) par rapport à la face du deuxième aimant externe (3b) en regard du premier aimant externe (3a). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3

Description

Ensemble aimant de moteur de haut-parleur électrodynamique, moteur de haut-parleur électrodynamique le comprenant, et haut-parleur électrodynamique associé
La présente invention concerne le domaine des haut-parleurs électrodynamiques, et porte en particulier sur un ensemble aimant de moteur de haut-parleur électrodynamique, sur un moteur de haut-parleur électrodynamique comprenant ledit ensemble aimant, et sur un haut-parleur électrodynamique comprenant ledit moteur.
Un moteur de haut-parleur électrodynamique classique comprend un actionneur électromagnétique, le plus souvent composé d’un bobinage disposé sur un équipage mobile, au sein d’un champ magnétique généré par un ensemble aimant permanent, la configuration du champ magnétique permanent présentant une symétrie dite radiale entre les pôles nord et sud de l’ensemble aimant permanent. Lorsque le bobinage est parcouru par un courant modulé en amplitude et en fréquence, le déplacement mécanique induit à fréquence audible est transformé en champ acoustique au moyen d’une membrane jouant le rôle de surface émissive, également appelée radiateur acoustique. La qualité sonore du haut-parleur électrodynamique dépend de la courbe de réponse en fréquence, qui doit être la plus invariante possible sur l’ensemble de la bande passante (par exemple, de 16 Hz à 20000 Hz), et de la linéarité du système marquée par la présence d’un minimum de distorsions harmoniques et d’intermodulation.
Si le haut-parleur électrodynamique favorise d’égale manière toutes les fréquences, la reproduction du timbre d’un instrument de musique, constitutif des harmoniques utiles du son, semble a priori pouvoir être assurée. La réalité se révèle toutefois plus complexe compte tenu de la nécessité de reproduire convenablement les transitoires d’attaque des sons, représentatifs de la signature acoustique des instruments de qualité. La réponse du haut-parleur aux transitoires est une condition essentielle de « fidélité » qui peut être testée en détectant le « traînage » de la membrane lorsque le haut-parleur est sollicité par un train d’impulsions. L’inertie de l’équipage mobile et les forces dues aux phénomènes d’auto-induction participent à ce défaut.
Les mesures acoustiques, optiques et électriques montrent qu’il n’existe pas de haut-parleur électrodynamique idéal, et que chaque réalisation présente des défauts en termes de limitation de bande passante, de pointes de résonance diverses et d’inertie. Le couplage de plusieurs haut-parleurs permet en principe de pallier à de nombreux défauts, mais à l’inverse il arrive parfois de voir les défauts cumulés de façon rédhibitoire pour une reproduction musicale de qualité.
En outre, les haut-parleurs électrodynamiques existants sont affectés de rendements électroacoustiques généralement médiocres, avec des valeurs comprises entre 0,5 % et 5%. A titre d’exemple, un local doit être sonorisé avec environ 100 WRMSpour assurer la reproduction des fortissimo d’un piano délivrant environ 150 mW.
La force motrice utile à l’origine du déplacement de l’équipage mobile résulte de l’interaction du champ d’induction magnétique, noté B, avec chaque élément de longueur du bobinage traversé par un courant noté i(t). Sur le plan local, la force élémentaire F (en Newton) appliquée sur un porteur de charge en déplacement au sein d’un champ d’induction est qualifiée de force de Lorentz et s’exerce dans une direction perpendiculaire au plan défini par le champ et la vitesse des porteurs. Un bilan au sein d’un volume élémentaire porteur de charges assujetti au phénomène conduit à l’expression :
[1]
Tout se passe comme si la longueur déroulée du bobinage, notée l, était exposée à un champ d’induction magnétique homogène, ce qui permet de définir la quantité Bl= B.l appelée facteur de force (en N/A ou en T.m) de la partie motrice (également appelée « moteur ») du haut-parleur électrodynamique.
Cette force, modulée par l’intensité, sollicite l’équipage mobile dont le comportement mécanique est dicté par trois composantes : une force d’inertie, produit de la masse des parties en mouvement (Mm) par l’accélération imposée, une force d’amortissement, généralement considérée proportionnelle à la vitesse de déplacement via une constante notée fm(en N/(m/s) ou kg/s) (fmétant le plus souvent notée Rmen termes de résistance mécanique), et une force de rappel liée à la mécanique de suspension affectée d’une raideur notée km(en N/m). Pour une translation guidée sur un axe x, l’équation de comportement d’un tel haut-parleur électrodynamique idéalisé s’écrit :
[2]
Cette relation de description générale de tout oscillateur amorti est rencontrée en de très nombreux systèmes physiques.
L’équation [2] en toute généralité présente en son membre de gauche la sollicitation de commande d’oscillation du système décrit par le membre de droite. En ce sens, la mise en œuvre de la force de Lorentz souligne historiquement l’originalité de l’invention du haut-parleur, motivée par le développement intensif du téléphone (les amplificateurs à lampes (tubes à émission thermo-ionique, dits lampes radio) n’étaient pas encore développés, et la notion d’impédance électrique restait encore incertaine pour l’homme du métier).
Dans l’idéal, il convient, quelle que soit l’intensité, de maintenir invariant le facteur de force Bl= B.l, et cela quelle que soit la position de l’équipage mobile en cours de fonctionnement.
Il est ainsi utile de tracer l’allure de Blen fonction de x, ce dernier paramètre dénotant le déplacement de la membrane selon la direction longitudinale du haut-parleur, pour avoir une idée de la qualité du haut-parleur. Il importerait dans l’idéal de disposer d’un tracé plat sur toute la plage opérationnelle pour disposer d’une reproduction optimale des signaux de sollicitation. Pour un haut-parleur électrodynamique selon l’état de la technique, la représentation de ce tracé prend approximativement la forme d’une gaussienne, et de nombreux développements ont cherché (avec un succès très relatif) à améliorer ce comportement. La disposition générique de l’enroulement de l’équipage mobile dans un haut-parleur classique fait apparaître la proximité entre l’enroulement et les pièces fixes de l’ensemble aimant permanent. Une telle conformation est propice à la génération de courants de Foucault au sein des parties électriquement conductrices fixes lorsque l’équipage mobile est activé, notamment en haute fréquence.
De plus, la configuration générique d’un haut-parleur électrodynamique classique implique, pour la partie motrice, la mise en œuvre d’un assemblage magnétique comportant généralement en son centre des matériaux ferreux afin de pouvoir disposer d’une configuration radiale du champ magnétique. Ces derniers matériaux sont relativement peu coûteux mais ils engendrent, cependant, un effet de dégradation des signaux en haute fréquence, au regard des courants de Foucault consécutifs au déplacement de l’enroulement de l’équipage mobile parcouru par un courant. Afin de pallier cette altération, divers inventeurs ont cherché à mettre en œuvre différents matériaux, tout en respectant scrupuleusement une configuration « monolithique » appropriée à l’établissement de lignes de champ radiales. Bien que relativement performants, les assemblages à champs conformés radialement sont techniquement difficiles à fabriquer et sont par conséquent généralement très chers.
La demande de brevet européen EP3634013A1 décrit un système d’aimants pour un transducteur électromécanique, dans lequel le système d’aimants comprend une première paire externe d’aimants permanents annulaires à magnétisation axiale et une seconde paire interne d’aimants permanents annulaires à magnétisation axiale en opposition de polarité par rapport à la première paire d’aimants permanents, une bobine mobile étant disposée dans l’entrefer formé entre la première paire d’aimants permanents et la seconde paire d’aimants permanents. Cependant, les épaisseurs des aimants permanents des première et seconde paires étant identiques, ce système d’aimants existant ne permet pas l’obtention d’un champ magnétique constant observable au regard de la course de l’équipage mobile du moteur de haut-parleur électrodynamique, et ne permet donc pas de linéariser le facteur de force de la partie motrice sur toute la course utile de la bobine mobile. En effet, avec ce système d’aimants existant, l’allure de l’évolution du champ magnétique dans l’espace associé à la course de l’équipage mobile est fortement distordue. En outre, dans la demande EP3634013A1, deux éléments solides sont présents entre les aimants supérieurs et inférieurs, ces éléments solides étant des métaux ou des alliages assortis de conductivités électriques de valeurs très élevées. Or, la présence de ces éléments métalliques génèrent des courants de Foucault (générés au sein de toute masse conductrice disposée à proximité de la bobine (parcourue par un courant) lors du mouvement de l’équipage mobile), engendrant un effet de dégradation des signaux en haute fréquence.
La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l’état antérieur de la technique, en proposant un ensemble aimant de moteur de haut-parleur électrodynamique, comprenant une première paire externe d’aimants permanents annulaires à magnétisation axiale et une deuxième paire interne d’aimants permanents annulaires à magnétisation axiale, l’épaisseur des aimants permanents de la deuxième paire interne étant inférieure à celle des aimants permanents de la première paire externe, et chaque aimant permanent de la deuxième paire interne étant décalé d’une distance de décalage prédéfinie non nulle à l’intérieur de l’aimant permanent associé de la première paire externe, ce qui permet d’obtenir un haut-parleur électrodynamique à compensation de champ magnétique annulaire, avec de faibles pertes électriques et mécaniques, permettant ainsi une reproduction sonore de qualité comportant beaucoup moins de pertes et de distorsions de non-linéarités que les haut-parleurs classiques.
La présente invention a donc pour objet un ensemble aimant de moteur de haut-parleur électrodynamique, ledit ensemble aimant comprenant une première paire externe d’aimants et une deuxième paire interne d’aimants ; la première paire externe d’aimants comprenant un premier aimant permanent externe annulaire à magnétisation axiale et un deuxième aimant permanent externe annulaire à magnétisation axiale, lesdits premier et deuxième aimants permanents externes étant disposés axialement l’un en regard de l’autre, étant espacés l’un de l’autre et ayant la même première épaisseur ; la deuxième paire interne d’aimants comprenant un premier aimant permanent interne annulaire à magnétisation axiale et un deuxième aimant permanent interne annulaire à magnétisation axiale, lesdits premier et deuxième aimants permanents internes étant disposés axialement l’un en regard de l’autre, étant espacés l’un de l’autre et ayant la même deuxième épaisseur, les premier et deuxième aimants permanents internes et les premier et deuxième aimants permanents externes étant coaxiaux, le premier aimant permanent interne étant disposé à l’intérieur du premier aimant permanent externe et le deuxième aimant permanent interne étant disposé à l’intérieur du deuxième aimant permanent externe de telle sorte qu’un entrefer est formé entre la première paire externe d’aimants et la deuxième paire interne d’aimants ; la polarité magnétique du premier aimant permanent interne étant opposée à celle du premier aimant permanent externe, la polarité magnétique du premier aimant permanent interne étant opposée à celle du deuxième aimant permanent interne, et la polarité magnétique du premier aimant permanent externe étant opposée à celle du deuxième aimant permanent externe ; caractérisé par le fait que la deuxième épaisseur est inférieure à la première épaisseur ; et la face du premier aimant permanent interne qui est en regard du deuxième aimant permanent interne est décalée d’une distance de décalage prédéfinie non nulle par rapport à la face du premier aimant permanent externe qui est en regard du deuxième aimant permanent externe, et la face du deuxième aimant permanent interne qui est en regard du premier aimant permanent interne est décalée de la distance de décalage prédéfinie par rapport à la face du deuxième aimant permanent externe qui est en regard du premier aimant permanent externe.
Ainsi, l’ensemble aimant selon la présente invention possède un agencement spécifique d’aimants permanents annulaires présentant un champ magnétique à flux axial, la deuxième paire d’aimants permanents à magnétisation axiale étant introduite au sein de la première paire d’aimants permanents à magnétisation axiale en gardant le même axe central de symétrie et en opposition de polarité par rapport à la première paire d’aimants en vue d’assurer une fonction de compensation du champ magnétique.
En effet, la distance de décalage prédéfinie (notée Δy ≠ 0) entre les plans des aimants permanents de la seconde paire interne et les plans des aimants permanents respectifs de la première paire externe permet d’obtenir une valeur sensiblement constante de la composante radiale du champ magnétique dans l’entrefer de l’ensemble aimant. L’ensemble aimant de la présente invention permet ainsi d’obtenir une valeur sensiblement constante de la grandeur physique facteur de force (B.l) en tout point de la course utile de la bobine du haut-parleur au sein de l’entrefer de l’ensemble aimant. Le décalage des aimants permanents de la deuxième paire interne par rapport à ceux de la première paire externe permet ainsi d’introduire une fonction dite de compensation (rectification) des non-linéarités de la carte de champ magnétique dans l’ensemble aimant.
Dans la présente invention, le couplage par paire de différents aimants annulaires à magnétisation axiale permet ainsi de disposer, dans l’espace, d’une zone exploitable de champ magnétique le plus constant possible, au sein de laquelle la bobine du haut-parleur électrodynamique peut se déplacer (dans une direction notée y, perpendiculaire aux plans des aimants annulaires). L’enroulement des spires de la bobine ayant une longueur développée fixe, il en résulte l’invariance du facteur de force Blrecherchée.
L’ensemble aimant de la présente invention peut ainsi être utilisé dans un moteur de haut-parleur électrodynamique sans fer impliquant des configurations de champs magnétiques optimales compensées, obtenues par la disposition judicieuse des aimants permanents annulaires à magnétisation axiale.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, les premier et deuxième aimants permanents externes sont séparés par au moins l’un parmi de l’air et un matériau non métallique tel qu’un polymère.
Ainsi, l’absence de matière métallique ou d’alliages (et donc de matières conductrices) entre les aimants permanents externes permet de minimiser la génération de courants de Foucault, de manière à garantir un minimum de pertes énergétiques.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, les premier et deuxième aimants permanents internes sont séparés par au moins l’un parmi de l’air et un matériau non métallique tel qu’un polymère.
Ainsi, l’absence de matière métallique ou d’alliages entre les aimants permanents internes permet de minimiser la génération de courants de Foucault, de manière à garantir un minimum de pertes énergétiques.
En pratique, tout type de polymère approprié au montage mécanique des aimants dans un boîtier de haut-parleur, par exemple du polychlorure de vinyle (PVC) usiné, peut être utilisé pour séparer les aimants d’une même paire. Il est à noter que les pièces de séparation pourraient également être réalisées par impression en trois dimensions (3D), sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, chacun des premier et deuxième aimants permanents externes est constitué de deux sous-aimants permanents annulaires à magnétisation axiale qui sont superposés et ont le même diamètre interne, le même diamètre externe, la même polarité magnétique et des épaisseurs différentes.
Ainsi, cette configuration spécifique de la première paire externe d’aimants permanents permet d’obtenir une valeur sensiblement constante de la composante radiale du champ magnétique dans l’entrefer de l’ensemble aimant sur une plus grande étendue dans la direction y, c’est-à-dire sur une course plus grande de la bobine dans l’entrefer.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, pour chacun des premier et deuxième aimants permanents externes, le sous-aimant permanent en regard de l’autre des premier et deuxième aimants permanents externes possède une épaisseur égale à la distance de décalage prédéfinie.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, le rapport de la première épaisseur sur la deuxième épaisseur est compris entre 1 et 5.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, la distance de décalage prédéfinie est comprise entre 2% et 50% de la première épaisseur.
Il est à noter que, dans tous les cas, la deuxième épaisseur doit être inférieure ou égale à la première épaisseur moins la distance de décalage prédéfinie.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’entrefer entre la première paire externe d’aimants et la deuxième paire interne d’aimants possède un espacement compris entre 0,5mm et 6mm.
La présente invention vise ainsi à opérer le déplacement de la bobine au sein d’un champ magnétique le plus homogène possible, mais à une distance significative de chacun des éléments des couples d’aimants annulaires générant ce champ. Cette distance et l’absence de matériau ferreux garantissent un minimum de pertes énergétiques associées aux courants de Foucault, ces derniers étant minimisés.
Dans la présente invention, l’espacement d’entrefer est ainsi majoré par rapport à l’état de la technique standard, permettant ainsi un éventuel déplacement latéral de la bobine de l’équipage mobile (défaut par exemple lié à des non-linéarités résiduelles), évitant alors tout risque d’accrochage entre l’équipage mobile et les aimants permanents lors d’un fonctionnement temporairement défectueux du haut-parleur électrodynamique.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, les aimants permanents des première et deuxième paires d’aimants sont réalisés en au moins un matériau parmi du néodyme, du fer, du bore, du cobalt, du nickel, une céramique ferromagnétique comprenant au moins un oxyde de fer, du samarium, du zinc et de l’aluminium.
La présente invention a également pour objet un moteur de haut-parleur électrodynamique comprenant un ensemble aimant tel que décrit ci-dessus et un équipage mobile comprenant un support de bobine cylindrique qui est en partie inséré dans l’entrefer de l’ensemble aimant et sur lequel est enroulée une bobine disposée dans l’entrefer de l’ensemble aimant.
Ainsi, l’injection d’un courant modulé en amplitude et en fréquence dans la bobine portée par l’équipage mobile entraîne le déplacement de l’équipage mobile, et donc de la bobine, dans l’entrefer de l’ensemble aimant dans lequel la composante radiale du champ magnétique généré est sensiblement constante (c’est-à-dire, un facteur de force B.l sensiblement invariant sur toute la course utile de la bobine), ce qui permet une reproduction sonore de qualité comportant beaucoup moins de pertes et de distorsions de non-linéarités que les haut-parleurs classiques.
Le moteur selon la présente invention peut être sollicité en tension (de manière traditionnelle), mais est également particulièrement approprié pour faire l’objet d’un mode de contrôle en courant (pour un régime de sollicitation imposé par un conditionneur électronique de type convertisseur tension/courant).
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’équipage mobile est réalisé en film de polyimide tel que le Kapton®.
La présente invention a en outre pour objet un haut-parleur électrodynamique comprenant un châssis dans lequel sont disposés un moteur de haut-parleur électrodynamique tel que décrit ci-dessus et une membrane reliée à l’équipage mobile du moteur.
Ainsi, le déplacement mécanique de l’équipage mobile induit à fréquence audible est transformé en champ acoustique au moyen de la membrane jouant le rôle de surface émissive (également appelée radiateur acoustique).
Pour mieux illustrer l’objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, des modes de réalisation préférés, avec référence aux dessins annexés.
Sur ces dessins :
est une vue en coupe d’un aimant permanent annulaire à magnétisation axiale ;
est une vue en perspective d’un ensemble aimant partiellement tronqué selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
est une vue en coupe de l’ensemble aimant selon le premier mode de réalisation de la présente invention ;
représente différentes courbes de la composante radiale du champ magnétique de l’ensemble aimant du premier mode de réalisation le long de l’axe y pour différentes valeurs de distance de décalage ;
est une vue en coupe d’un moteur de haut-parleur électrodynamique selon le premier mode de réalisation de la présente invention ;
est une courbe à titre d’exemple représentant la composante radiale du champ magnétique du moteur du premier mode de réalisation le long de l’axe y pour une valeur de distance de décalage optimale de 1,7 mm ;
est une vue en coupe d’un ensemble aimant selon un second mode de réalisation de la présente invention ;
est une courbe à titre d’exemple représentant la composante radiale du champ magnétique du moteur du second mode de réalisation le long de l’axe y pour une valeur de distance de décalage optimale de 1,5 mm ;
est une vue en perspective d’un équipage mobile du moteur selon la présente invention ; et
est une vue éclatée d’un haut-parleur électrodynamique selon la présente invention.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté un aimant permanent annulaire à magnétisation axiale 1.
L’aimant permanent annulaire à magnétisation axiale 1 comprend un pôle magnétique nord (N) 1a et un pôle magnétique sud (S) 1b disposés l’un au-dessus de l’autre de manière à générer un champ magnétique à flux axial, les lignes en pointillé sur la représentant la carte de champ associée à cet aimant permanent à magnétisation axiale 1.
Si l’on se réfère aux Figures 2 et 3, on peut voir qu’il y est représenté un ensemble aimant 2 selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
L’ensemble aimant 2 comprend une première paire externe d’aimants comprenant un premier aimant permanent externe annulaire à magnétisation axiale 3a et un deuxième aimant permanent externe annulaire à magnétisation axiale 3b, les premier et deuxième aimants permanents externes 3a et 3b étant identiques et disposés axialement l’un en regard de l’autre en étant espacés l’un de l’autre d’une distance b, les premier et deuxième aimants permanents externes 3a et 3b ayant la même première épaisseur.
L’ensemble aimant 2 comprend en outre une deuxième paire interne d’aimants comprenant un premier aimant permanent interne annulaire à magnétisation axiale 4a et un deuxième aimant permanent interne annulaire à magnétisation axiale 4b, les premier et deuxième aimants permanents internes 4a et 4b étant identiques et disposés axialement l’un en regard de l’autre en étant espacés l’un de l’autre d’une distance b + 2Δy, les premier et deuxième aimants permanents internes 4a et 4b ayant la même deuxième épaisseur qui est inférieure à la première épaisseur des premier et deuxième aimants permanents externes 3a et 3b.
Les premier et deuxième aimants permanents internes 4a et 4b et les premier et deuxième aimants permanents externes 3a et 3b sont coaxiaux.
Le premier aimant permanent interne 4a est disposé à l’intérieur du premier aimant permanent externe 3a, et le deuxième aimant permanent interne 4b est disposé à l’intérieur du deuxième aimant permanent externe 3b, de telle sorte qu’un entrefer e est formé entre la première paire externe d’aimants et la deuxième paire interne d’aimants.
La polarité magnétique du premier aimant permanent interne 4a est opposée à celle du premier aimant permanent externe 3a, la polarité magnétique du premier aimant permanent interne 4a est opposée à celle du deuxième aimant permanent interne 4b, et la polarité magnétique du premier aimant permanent externe 3a est opposée à celle du deuxième aimant permanent externe 3b.
Sur les Figures 2 et 3, les pôles magnétiques nord des premier et deuxième aimants permanents externes 3a et 3b sont en regard, et les pôles magnétiques sud des premier et deuxième aimants permanents internes 4a et 4b sont en regard. Cependant, un agencement inverse pourrait également être envisagé, à savoir les pôles magnétiques sud des premier et deuxième aimants permanents externes 3a et 3b en regard, et les pôles magnétiques nord des premier et deuxième aimants permanents internes 4a et 4b en regard, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
La face du premier aimant permanent interne 4a qui est en regard du deuxième aimant permanent interne 4b est décalée d’une distance de décalage prédéfinie non nulle Δy par rapport à la face du premier aimant permanent externe 3a qui est en regard du deuxième aimant permanent externe 3b.
De manière similaire, la face du deuxième aimant permanent interne 4b qui est en regard du premier aimant permanent interne 4a est décalée de la distance de décalage prédéfinie Δy par rapport à la face du deuxième aimant permanent externe 3b qui est en regard du premier aimant permanent externe 3a.
L’ensemble aimant 2 possède ainsi un agencement spécifique d’aimants permanents annulaires 3a, 3b, 4a et 4b présentant un champ magnétique à flux axial, la deuxième paire d’aimants permanents à magnétisation axiale 4a, 4b étant introduite au sein de la première paire d’aimants permanents à magnétisation axiale 3a, 3b en gardant le même axe central de symétrie et en opposition de polarité par rapport à la première paire d’aimants 3a, 3b.
La distance de décalage prédéfinie Δy entre les plans des aimants permanents 4a, 4b de la deuxième paire interne et les plans des aimants permanents 3a, 3b respectifs de la première paire externe permet d’obtenir une valeur sensiblement constante de la composante radiale Bx du champ magnétique dans l’entrefer e de l’ensemble aimant 2. Le décalage des aimants permanents 4a, 4b de la deuxième paire interne par rapport à ceux de la première paire externe permet ainsi d’introduire une fonction dite de compensation (rectification) des non-linéarités de la carte de champ magnétique dans l’ensemble aimant 2.
Selon le mode de réalisation spécifique représenté aux Figures 2 et 3, les aimants annulaires 3a et 3b de la première paire externe d’aimants possèdent, à titre d’exemple, une section rectangulaire, un diamètre externe de 30 mm, un diamètre interne de 25 mm, une épaisseur 4 mm, une distance b entre les faces internes de 6 mm, et un matériau de type Nd-Fe-B (néodyme-fer-bore).
En outre, selon le mode de réalisation spécifique représenté aux Figures 2 et 3, les aimants annulaires 4a et 4b de la deuxième paire interne d’aimants possèdent, à titre d’exemple, une section rectangulaire, un diamètre externe de 17 mm, un diamètre interne de 10,25 mm, une épaisseur de 2,45 mm, une distance b + 2Δy entre les faces internes de 6 mm + 2 Δy, et un matériau de type Nd-Fe-B.
Il est à noter que le rapport de la première épaisseur des aimants externes 3a et 3b sur la deuxième épaisseur des aimants internes 4a et 4b pourrait également être compris entre 1 et 5, sans s’écarter de la présente invention.
La distance de décalage prédéfinie Δy peut être comprise entre 2% et 50% de la première épaisseur des aimants externes 3a et 3b, la deuxième épaisseur des aimants internes 4a et 4b devant toutefois être inférieure ou égale à la première épaisseur moins la distance de décalage prédéfinie Δy.
Dans le mode de réalisation spécifique représenté aux Figures 2 et 3, l’entrefer e possède ainsi un espacement de 4 mm. Cependant, l’entrefer e pourrait également avoir un espacement compris entre 0,5mm et 6mm, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
En outre, les aimants permanents 3a, 3b, 4a et 4b pourraient également être réalisés en au moins un matériau parmi du néodyme, du fer, du bore, du cobalt, du nickel, une céramique ferromagnétique comprenant au moins un oxyde de fer, du samarium, du zinc et de l’aluminium, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté différentes courbes de la composante radiale Bx mesurée du champ magnétique généré par l’ensemble aimant 2 le long de l’axe y (représenté aux Figures 2 et 3), pour différentes valeurs de distance de décalage Δy, en se plaçant à x = 4 mm sur l’axe x (représenté aux Figures 2 et 3).
Comme représenté en Figures 2 et 3, le zéro de l’axe y est défini sur la face supérieure du premier aimant externe 3a de l’ensemble aimant 2. Une sonde est alors déplacée de haut en bas (avec x = 4 mm, où x = 0 mm correspond à la face latérale extérieure gauche de la première paire d’aimants 3a, 3b), jusqu’à ymaxdéfini par la face inférieure du second aimant externe 3b de l’ensemble aimant 2. La présente alors les valeurs de la composante radiale Bx du champ magnétique recueillie au cours de la trajectoire de la sonde, laquelle est traduite par une lecture de gauche à droite sur l’axe y disposé en abscisse.
Une distance de décalage de Δy opérée par pas successifs conduit à un ensemble de mesures dont les différentes valeurs sont représentées sur la .
On constate que, sans décalage (Δy = 0), un facteur de force constant ne peut pas être obtenu.
Outre Δy = 0, trois valeurs de Δy font l’objet d’une représentation sur la (Δy = 1,7 mm, 3,4 mm et 5,1 mm). La meilleure conformation du champ magnétique est observée pour Δy = 1,7 mm avec une course exploitable d’environ 5 mm (lorsque y est compris entre environ 10 mm et environ 15 mm), garantissant alors un facteur de force constant sur cette course.
L’ensemble aimant 2 selon la présente invention permet ainsi d’obtenir une carte de champ magnétique, dont les lignes sont idéalisées vis-à-vis d’une invariance relative du produit B x l lorsque ce dernier est observé en fonction de la position quasi statique de l’équipage mobile du haut-parleur électrodynamique.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté un moteur 5 de haut-parleur électrodynamique comprenant l’ensemble aimant 2 selon le premier mode de réalisation de la présente invention.
Les premier et deuxième aimants permanents externes 3a et 3b sont séparés par un anneau de matériau non métallique 6 tel qu’un polymère.
Il est à noter que l’anneau 6 pourrait également être remplacé par de l’air, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Bien que non représenté à la , les premier et deuxième aimants permanents internes 4a et 4b sont également séparés par un anneau de matériau non métallique ou par de l’air.
L’absence de matière métallique ou d’alliages entre les aimants permanents externes 3a et 3b et entre les aimants permanents internes 4a et 4b permet de minimiser la génération de courants de Foucault, de manière à garantir un minimum de pertes énergétiques.
En pratique, tout type de polymère approprié au montage mécanique des aimants dans un boîtier de haut-parleur, par exemple du polychlorure de vinyle (PVC) usiné, peut être utilisé pour séparer les aimants d’une même paire.
L’ensemble aimant 2 de la présente invention permet ainsi d’être utilisé dans un moteur 5 de haut-parleur électrodynamique sans fer impliquant des configurations de champs magnétiques optimales compensées.
Le moteur 5 de haut-parleur électrodynamique comprend l’ensemble aimant 2 et un équipage mobile 7 de type support cylindrique qui est inséré dans l’entrefer de l’ensemble aimant 2 et sur lequel est enroulée une bobine 8 disposée au niveau de l’entrefer de l’ensemble aimant 2.
Le champ magnétique B généré par l’ensemble aimant 2 possède une composante radiale Bx selon l’axe x et une composante axiale By selon l’axe y.
Cette représentation générique du moteur 5 de haut-parleur électrodynamique fait apparaître la bobine 8 évoluant selon l’axe y et soumise à la composante radiale Bx du champ magnétique B généré par l’ensemble aimant 2, le champ magnétique B étant orienté vers le centre de l’ensemble aimant 2, c’est-à-dire vers la bobine 8.
Un courant i modulé en amplitude et en fréquence est injecté dans la bobine 8 portée par l’équipage mobile 7.
L’application de la règle de Maxwell permet de figurer la direction de la force de Lorentz F pilotant le déplacement de l’équipage mobile 7.
L’injection du courant i dans la bobine 8 entraîne ainsi le déplacement de l’équipage mobile 7 selon l’axe y, et donc de la bobine 8, dans l’entrefer de l’ensemble aimant 2 dans lequel la composante radiale Bx du champ magnétique B généré est sensiblement constante (c’est-à-dire, un facteur de force B.l sensiblement constant en tout point de la course utile de la bobine 8 au sein de l’entrefer de l’ensemble aimant 2), ce qui permet une reproduction sonore de qualité comportant beaucoup moins de pertes et de distorsions de non-linéarités que les haut-parleurs classiques.
Le moteur 5 selon la présente invention peut être sollicité en tension (de manière traditionnelle), mais est également particulièrement approprié pour faire l’objet d’un mode de contrôle en courant (pour un régime de sollicitation imposé par un conditionneur électronique de type convertisseur tension/courant).
L’espacement de l’entrefer e de l’ensemble aimant 2 étant majoré par rapport à l’état de la technique, un éventuel déplacement latéral de la bobine 8 de l’équipage mobile 7 (défaut par exemple lié à des non-linéarités résiduelles) est ainsi possible, évitant ainsi tout risque d’accrochage entre l’équipage mobile 7 et les aimants permanents 3a, 3b, 4a, 4b lors d’un fonctionnement temporairement défectueux du moteur 5.
Le moteur 5 selon la présente invention permet ainsi le déplacement, selon l’axe y, de la bobine 8 au sein d’un champ magnétique B le plus homogène possible, mais à une distance significative de chacun des aimants permanents 3a, 3b, 4a, 4b générant ce champ magnétique B. L’espacement important de l’entrefer e et l’absence de matériau ferreux garantissent un minimum de pertes énergétiques associées aux courants de Foucault, ces derniers étant minimisés.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté la composante radiale Bx du champ magnétique B du moteur 5 du premier mode de réalisation mesurée le long de l’axe y pour une valeur de distance de décalage optimale Δy = 1,7 mm.
Une valeur optimale de la distance de décalage Δy est tout d’abord recherchée expérimentalement pour l’ensemble aimant 2 selon le premier mode de réalisation. Il est à noter que cette valeur optimale pourrait également être recherchée de manière automatique, sans s’écarter du cadre de la présente invention. Comme illustré en , une valeur optimale Δy = 1,7 mm est trouvée.
La représente la mesure de la composante radiale Bx du champ magnétique B généré par l’ensemble aimant 2 le long de l’axe y (à x = 4 mm) lorsque Δy = 1,7 mm.
Il apparaît clairement que le débattement opérationnel D1 de la bobine 8 portée par l’équipage mobile 7 sur lequel la composante radiale Bx est sensiblement constante (et donc le facteur de force B.l est sensiblement constant) est d’environ 5 mm, de telle sorte que la course utile à facteur de force constant de la bobine 8 dans l’entrefer est d’environ 5 mm.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté un ensemble aimant 2’ selon un second mode de réalisation de la présente invention.
L’ensemble aimant 2’ selon le second mode de réalisation en est identique à l’ensemble aimant 2 selon le premier mode de réalisation en , à l’exception du fait que le premier aimant permanent externe 3a est constitué de deux sous-aimants permanents annulaires à magnétisation axiale 31a et 32a qui sont superposés et ont le même diamètre interne, le même diamètre externe, la même polarité magnétique et des épaisseurs différentes, et du fait que le deuxième aimant permanent externe 3b est constitué de deux sous-aimants permanents annulaires à magnétisation axiale 31b et 32b qui sont superposés et ont le même diamètre interne, le même diamètre externe, la même polarité magnétique et des épaisseurs différentes.
Le sous-aimant permanent 32a du premier aimant permanent externe 3a est disposé en regard du deuxième aimant permanent externe 3b, et le sous-aimant permanent 32b du deuxième aimant permanent externe 3b est disposé en regard du premier aimant permanent externe 3a.
Les sous-aimants permanents 31a et 31b ont la même épaisseur, et les sous-aimants permanents 32a et 32b ont également la même épaisseur.
A la , l’épaisseur des sous-aimants permanents 32a et 32b est égale à la distance de décalage prédéfinie Δy. Cependant, les sous-aimants permanents 32a et 32b pourraient également être d’une autre épaisseur, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté la composante radiale Bx du champ magnétique B généré par l’ensemble aimant 2’ selon le second mode de réalisation mesurée le long de l’axe y (à x = 4 mm) lorsque Δy = 1,5 mm.
Etant donné que la valeur de distance de décalage choisie lors de la mesure est Δy = 1,5 mm, il en résulte que l’épaisseur des sous-aimants 32a et 32b est de 1,5 mm, et que l’épaisseur des sous-aimants 31a et 31b est de 2,5 mm.
Il apparaît clairement qu’avec l’ensemble aimant 2’ selon le second mode de réalisation le débattement opérationnel D2 de la bobine 8 sur lequel la composante radiale Bx est sensiblement constante (et donc le facteur de force B.l est sensiblement constant) est d’environ 6 mm, de telle sorte que la course utile à facteur de force constant de la bobine 8 dans l’entrefer est d’environ 6 mm, ce qui est significatif au regard de l’état de la technique, en considérant les dimensions globales du dispositif.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté l’équipage mobile 7 du moteur 5.
L’équipage mobile 7 de type support cylindrique porte la bobine 8 enroulée autour de celui-ci.
L’une des extrémités de l’équipage mobile 7 est reliée à une membrane 11 elle-même reliée à un cadre 9 de forme carrée par l’intermédiaire de plusieurs bras flexibles 10 découpés dans la matière membranaire. L’équipage mobile 7 est ainsi communément appelé « piston ».
L’équipage mobile 7 de type support cylindrique et la membrane 11 peuvent, par exemple, être réalisés en film de polyimide tel que le Kapton®.
Le cadre 9 peut, par exemple, être réalisé en verre epoxy.
Un dôme 12 vient fermer l’ouverture de l’équipage mobile 7 au niveau de son extrémité reliée à la membrane 11.
Le cadre 9 comprend également des pistes électriques 13 permettant d’alimenter la bobine 8 en courant.
La structure de l’équipage mobile 7 est optimisée pour entraîner un minimum de pertes énergétiques au regard de la source électrique chargée du pilotage du dispositif.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté un haut-parleur électrodynamique 14 selon la présente invention.
Le haut-parleur électrodynamique 14 comprend un châssis 15, constitué d’une première partie de boîtier 15a et d’une seconde partie de boîtier 15b, dans lequel sont montés le moteur 5 (c’est-à-dire, l’ensemble aimant 2 ou 2’ et l’équipage mobile 7 portant la bobine 8), la membrane 11 et le cadre 9.
Le premier aimant permanent externe 3a est monté à l’intérieur de la seconde partie de boîtier 15b, tandis que le deuxième aimant permanent externe 3b et les premier et deuxième aimants permanents internes 4a et 4b sont montés à l’intérieur de la première partie de boîtier 15a.
Des disques ou anneaux de matériau non métallique (par exemple, en polymère) 16 sont disposés au-dessus du premier aimant permanent interne 4a, en dessous du deuxième aimant permanent interne 4b et entre les premier et deuxième aimants permanents internes 4a et 4b, de manière à espacer de la distance appropriée b + 2Δy les premier et deuxième aimants permanents internes 4a et 4b.
Les première et seconde parties de boîtier 15a et 15b possèdent des trous 17 au niveau de leurs bords, de manière à permettre la fixation entre elles par vissage des deux parties de boîtier 15a et 15b lorsque ces dernières sont disposées l’une contre l’autre de manière à placer le premier aimant permanent externe 3a à la distance b du deuxième aimant permanent externe 3b.
Dans le mode de réalisation représenté à la , lorsque les première et seconde parties de boîtier 15a, 15b sont assemblées, de l’air sépare les premier et deuxième aimants permanents externes 3a et 3b. Cependant, les premier et deuxième aimants permanents externes 3a et 3b pourraient également être séparés par un anneau de matériau non métallique 6 (tel que représenté en ), sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Une fois que les deux parties de boîtier 15a et 15b ont été assemblées (l’ensemble aimant 2 étant ainsi agencé tel que représenté à la ), l’équipage mobile 7 est ensuite inséré dans l’entrefer de l’ensemble aimant 2 par l’intermédiaire de la face supérieure de la seconde partie de boîtier 15b, jusqu’à ce que le cadre 9 vienne en butée contre la surface supérieure de la seconde partie de boîtier 15b. Le cadre 9 est alors fixé par vissage à la seconde partie de boîtier 15b par l’intermédiaire des trous 18 formés aux quatre coins du cadre 9.
La bobine 8 se retrouve ainsi au niveau de l’entrefer entre les deux aimants permanents internes 4a et 4b de l’ensemble aimant 2, c’est-à-dire au niveau de la zone à facteur de force constant de l’ensemble aimant 2.
L’injection d’un courant modulé en amplitude et en fréquence dans la bobine 8 par l’intermédiaire des pistes électriques 13 du cadre 9 entraîne un déplacement de l’équipage mobile 7 et donc de la membrane 11 (déplacement rendu possible par l’intermédiaire des bras flexibles 10 reliés au cadre 9).
La membrane 11 joue alors le rôle de surface émissive (ou surface parlante ou radiateur acoustique) et permet de transformer le déplacement mécanique de l’équipage mobile 7 induit à fréquence audible en champ acoustique.
Bien que le moteur 5 représenté aux Figures 9 et 10 soit spécifiquement de type piston, dans un autre mode de réalisation, la bobine 8 pourrait également être directement fixée sur la face arrière de la membrane 11, sans s’écarter du cadre de la présente invention. En outre, la circonférence totale de la membrane 11 pourrait également être reliée au cadre 9 (c’est-à-dire, absence de bras flexibles 10), sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Deux familles de prototypes de haut-parleur électrodynamique 14 ont été réalisées et caractérisées :
- une famille 1 présentant un diamètre pour la surface parlante de 17 mm :
  • aimants permanents externes 3a et 3b : diamètre interne 25mm, diamètre externe 30mm, épaisseur 4mm,
  • aimants permanents internes 4a et 4b : diamètre externe 17mm, diamètre interne 10,25mm, épaisseur 2,45mm,
  • Δy = 1,7 mm ; et
- une famille 2 présentant un diamètre pour la surface parlante de 40 mm :
  • aimants permanents externes 3a et 3b : diamètre externe 39mm, diamètre interne 31mm, épaisseur 6,4mm ;
  • aimants permanents internes 4a et 4b : diamètre externe 60mm, diamètre interne 45mm, épaisseur 8,03mm,
  • Δy = 3 mm.
Le Tableau 1 ci-dessous résume les caractéristiques des bobines 8 utilisées pour divers prototypes.
N° H-P R (Ω) Diamètre bobine intérieur (mm) Diamètre bobine extérieur Diamètre fil (mm) avec vernis Diamètre fil (mm) sans vernis Nombre de tours Matériau du fil Champ magnétique en x = 0 (mT)
1 8,4 16 17,1 0,09 0,07 50 cuivre 420
2 9,8 39 40,65 0,09 0,07 25 cuivre 600
3 18 39 60,65 0,07 0,06 25 cuivre 600
4 8,7 16 17,1 0,09 0,07 50 cuivre 420
5 10,4 39 40,65 0,09 0,07 25 cuivre 600
Les haut-parleurs N°1 et N°4 appartiennent à la famille 1 (diamètre de surface parlante de 17mm), tandis que les haut-parleurs N°2, N°3 et N°5 appartiennent à la famille 2 (diamètre de surface parlante de 40mm).
Pour les haut-parleurs N°1 et N°4 de la famille 1, ils ont tous en commun la dimension de leur cadre 9 (25 x 25 mm²) ainsi qu’une bobine 8 de cinquante spires de fil de cuivre (diamètre de 0,07 mm) présentant globalement une résistance électrique d’environ R = 9Ω. Des structures d’un premier type sont développées avec leurs membranes 11 vibrantes en Kapton® tendues sur le cadre 9 de verre époxy. Il en découle que leurs fréquences propres de résonance sont celles des modes de membranes. Les épaisseurs de Kapton® sont respectivement de 25μm, 50μm et 125μm. A contrario, selon des structures d’un second type (développées sur un film de polyimide Kapton® d’une épaisseur de 125 µm), la partie piston est maintenue au moyen de quatre bras flexibles 10 reliés au cadre 9. Les modes de résonance de membranes tendent à disparaître avec les structures en piston. Le piston peut être réalisé en carton ou en polyimide Kapton®.
Pour les haut-parleurs N°2, N°3 et N°5 de la famille 2, ils ont tous en commun la dimension de leur cadre 9 (60 x 60 mm²) et une bobine 8 de vingt-cinq spires de fil de cuivre présentant une résistance électrique conforme aux informations du Tableau 1. Une version comprend une membrane de Kapton® d’épaisseur 25 µm, une autre version comprend un piston de Kapton® d’épaisseur 125 µm, une autre version comprend un piston de carton sur Kapton® d’épaisseur 125 µm, et une autre version comprend un piston constitué de mousse et de carbone sur matériau de fibre de carbone d’épaisseur 200 µm.
Concernant l’évolution fréquentielle du module de l’impédance, il est remarquable de constater, pour chacun des prototypes, l’invariance caractérisant les valeurs en hautes fréquences. Cette caractéristique souligne l’absence de courants dissipatifs de Foucault. De fait, les prototypes sont affectés d’une dissipation minimale.
Le traitement des mesures d’impédances permet d’accéder à la dissociation des parties dissipatives (résistance apparente Re) et des parties d’énergie stockée (self apparente Le).
Il a ainsi été observé, dans le cas d’un haut-parleur classique de l’état de la technique, l’apparition de courants de Foucault lors des fréquences élevées : avec ces courants de Foucault, Re et Le varient avec la fréquence.
A contrario, les prototypes de l’invention sont marqués par l’absence de courants de Foucault, Re et Le ne variant pas avec la fréquence.
Lors de la conception du haut-parleur électrodynamique 14, les paramètres à considérer pour dimensionner le haut-parleur électrodynamique 14 sont la surface et l’amplitude du déplacement de la surface parlante (ou membrane 11), dont dépend directement le niveau sonore généré par le haut-parleur électrodynamique 14. Dans l’hypothèse d’un rayonnement sphérique de la source, la puissance acoustique est reliée au niveau sonore LdBet à la distance de la source lsource, de la manière suivante :
Cette relation est valable en champ lointain, c’est-à-dire si la distance de mesure lsourceest grande devant le rayon r de la surface émissive de la source. Selon l’équation, en tenant compte d’un niveau sonore recherché de 80 dB SPL à 10 cm, le haut-parleur 14 doit générer une puissance acoustique de 12,6 μW. La puissance acoustique produite par une seule face du piston est reliée à sa surface et à son déplacement de la manière suivante :
La grandeur ρairest la densité de l’air (1,2 kg/m3 à 20°C), c la vitesse du son dans l’air (343 m/s à 20°C), f la fréquence de vibration de la surface parlante, S sa surface et x son déplacement efficace. Cette équation n’est valable que si le piston se comporte comme une source ponctuelle.
En remplaçant les valeurs de la densité de l’air et de la vitesse du son, et en substituant le déplacement crête xmaxau déplacement efficace x dans l’équation, on obtient :
Cette équation fait apparaître les deux degrés de liberté pour agir sur le volume d’air déplacé : le diamètre d de la surface émissive et son amplitude de déplacement xmax.
Pour une course de piston donnée (xmax), il existe une fréquence basse de fonctionnement fc:
- haut-parleur de surface parlante de 17 mm (famille 1) : Øxmax= 4 mm, fc= 75 Hz,
- haut-parleurs de surface parlante de 40 mm (famille 2) : Øxmax= 4 mm, fc= 32 Hz.
Il apparaît ainsi que plus le déplacement du piston est important dans une zone où le champ magnétique est constant, plus le haut-parleur 14 présente une réponse en fréquence basse.
Il est bien entendu que les modes de réalisation particuliers qui viennent d’être décrits ont été donnés à titre indicatif et non limitatif, et que des modifications peuvent être apportées sans que l’on s’écarte pour autant de la présente invention.

Claims (12)

  1. Ensemble aimant (2 ; 2’) de moteur de haut-parleur électrodynamique, ledit ensemble aimant (2 ; 2’) comprenant une première paire externe d’aimants et une deuxième paire interne d’aimants ;
    la première paire externe d’aimants comprenant un premier aimant permanent externe annulaire à magnétisation axiale (3a) et un deuxième aimant permanent externe annulaire à magnétisation axiale (3b), lesdits premier et deuxième aimants permanents externes (3a, 3b) étant disposés axialement l’un en regard de l’autre, étant espacés l’un de l’autre et ayant la même première épaisseur ;
    la deuxième paire interne d’aimants comprenant un premier aimant permanent interne annulaire à magnétisation axiale (4a) et un deuxième aimant permanent interne annulaire à magnétisation axiale (4b), lesdits premier et deuxième aimants permanents internes (4a, 4b) étant disposés axialement l’un en regard de l’autre, étant espacés l’un de l’autre et ayant la même deuxième épaisseur, les premier et deuxième aimants permanents internes (4a, 4b) et les premier et deuxième aimants permanents externes (3a, 3b) étant coaxiaux, le premier aimant permanent interne (4a) étant disposé à l’intérieur du premier aimant permanent externe (3a) et le deuxième aimant permanent interne (4b) étant disposé à l’intérieur du deuxième aimant permanent externe (3b) de telle sorte qu’un entrefer est formé entre la première paire externe d’aimants et la deuxième paire interne d’aimants ;
    la polarité magnétique du premier aimant permanent interne (4a) étant opposée à celle du premier aimant permanent externe (3a), la polarité magnétique du premier aimant permanent interne (4a) étant opposée à celle du deuxième aimant permanent interne (4b), et la polarité magnétique du premier aimant permanent externe (3a) étant opposée à celle du deuxième aimant permanent externe (3b) ;
    caractérisé par le fait que la deuxième épaisseur est inférieure à la première épaisseur ; et
    la face du premier aimant permanent interne (4a) qui est en regard du deuxième aimant permanent interne (4b) est décalée d’une distance de décalage prédéfinie non nulle (Δy) par rapport à la face du premier aimant permanent externe (3a) qui est en regard du deuxième aimant permanent externe (3b), et la face du deuxième aimant permanent interne (4b) qui est en regard du premier aimant permanent interne (4a) est décalée de la distance de décalage prédéfinie (Δy) par rapport à la face du deuxième aimant permanent externe (3b) qui est en regard du premier aimant permanent externe (3a).
  2. Ensemble aimant (2 ; 2’) de moteur de haut-parleur électrodynamique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les premier et deuxième aimants permanents externes (3a, 3b) sont séparés par au moins l’un parmi de l’air et un matériau non métallique tel qu’un polymère.
  3. Ensemble aimant (2 ; 2’) de moteur de haut-parleur électrodynamique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les premier et deuxième aimants permanents internes (4a, 4b) sont séparés par au moins l’un parmi de l’air et un matériau non métallique tel qu’un polymère.
  4. Ensemble aimant (2’) de moteur de haut-parleur électrodynamique selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chacun des premier et deuxième aimants permanents externes (3a, 3b) est constitué de deux sous-aimants permanents annulaires à magnétisation axiale (31a, 32a ; 31b, 32b) qui sont superposés et ont le même diamètre interne, le même diamètre externe, la même polarité magnétique et des épaisseurs différentes.
  5. Ensemble aimant (2’) de moteur de haut-parleur électrodynamique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que, pour chacun des premier et deuxième aimants permanents externes (3a, 3b), le sous-aimant permanent (32a, 32b) en regard de l’autre des premier et deuxième aimants permanents externes (3a, 3b) possède une épaisseur égale à la distance de décalage prédéfinie (Δy).
  6. Ensemble aimant (2 ; 2’) de moteur de haut-parleur électrodynamique selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le rapport de la première épaisseur sur la deuxième épaisseur est compris entre 1 et 5.
  7. Ensemble aimant (2 ; 2’) de moteur de haut-parleur électrodynamique selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la distance de décalage prédéfinie (Δy) est comprise entre 2% et 50% de la première épaisseur.
  8. Ensemble aimant (2 ; 2’) de moteur de haut-parleur électrodynamique selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l’entrefer entre la première paire externe d’aimants et la deuxième paire interne d’aimants possède un espacement compris entre 0,5mm et 6mm.
  9. Ensemble aimant (2 ; 2’) de moteur de haut-parleur électrodynamique selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les aimants permanents (3a, 3b, 4a, 4b) des première et deuxième paires d’aimants sont réalisés en au moins un matériau parmi du néodyme, du fer, du bore, du cobalt, du nickel, une céramique ferromagnétique comprenant au moins un oxyde de fer, du samarium, du zinc et de l’aluminium.
  10. Moteur (5) de haut-parleur électrodynamique comprenant un ensemble aimant (2 ; 2’) selon l’une des revendications 1 à 9 et un équipage mobile (7) comprenant un support de bobine cylindrique qui est en partie inséré dans l’entrefer de l’ensemble aimant (2 ; 2’) et sur lequel est enroulée une bobine (8) disposée dans l’entrefer de l’ensemble aimant (2 ; 2’).
  11. Moteur (5) de haut-parleur électrodynamique selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l’équipage mobile (7) est réalisé en film de polyimide tel que le Kapton®.
  12. Haut-parleur électrodynamique (14) comprenant un châssis (15) dans lequel sont disposés un moteur (5) de haut-parleur électrodynamique selon la revendication 10 ou 11 et une membrane (11) reliée à l’équipage mobile (7) du moteur (5).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20180132041A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Planar magnet speaker
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20180132041A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Planar magnet speaker
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