ITAN20090058A1 - Trasduttore magneto-dinamico con sistema centrante - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

"TRASDUTTORE MAGNETO-DINAMICO CON SISTEMA CENTRANTE"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un trasduttore magneto-dinamico provvisto di un sistema centrante perfezionato della bobina mobile.

Con riferimento a Fig. 1, viene illustrato un trasduttore magnetodinamico secondo la tecnica nota. Il trasduttore comprende un gruppo magnetico indicato complessivamente con il numero di riferimento (1).

Il gruppo magnetico (1) comprende un magnete permanente (3), generalmente ferrite, di forma toroidale che viene disposto tra una prima piastra polare (2) ed una seconda piastra polare (4). La seconda piastra polare (4) à ̈ toroidale come il magnete (3); mentre la prima piastra polare (2) presenta un nucleo (20) atto ad essere inserito, con un certo gioco, entro i fori del magnete e della seconda piastra polare, in modo da formare un’intercapedine d’aria toroidale, chiamata traferro (5).

Anche se nelle figure viene illustrato un magnete toroidale (3) (generalmente ferrite), come à ̈ noto nella tecnica il gruppo magnetico (1) può essere costituito anche da magneti discoidali (generalmente neodimio) disposti nel nucleo (20).

Con i termini prima piastra polare (2) e seconda piastra polare (4) si intende qualsiasi elemento che viene disposto da una parte e dall'altra rispetto al magnete. Pertanto la prima piastra polare (2) può anche avere una forma a coppa, come à ̈ ben noto nella tecnica, e la seconda piastra polare (4) può essere integrata nella prima piastra polare (2).

In ogni caso il gruppo magnetico (1) deve essere atto a generare un traferro toroidale (5).

Una bobina di fonia (6) comprende un supporto cilindrico cavo (61) sul quale à ̈ avvolto un avvolgimento conduttore (60). La bobina di fonia (6) viene calzata sul nucleo (20) della prima piastra polare in modo da potersi muovere assialmente nel traferro (5).

Risulta estremamente importante che la bobina di fonia (6) sia perfettamente centrata entro il traferro (5), in modo da non andare in contatto con il nucleo (20), la seconda piastra superiore (4) ed il magnete (3). Opportuni sistemi centranti (8), provvedono al centraggio della bobina di fonia (6). La funzione di un sistema di centraggio à ̈ di garantire il movimento assiale della bobina all’interno del traferro, evitando, in tal modo, eventuali rumori e disturbi dovuti a interferenze meccaniche.

In seguito elementi uguali o corrispondenti a quelli già descritti sono indicati con gli stessi numeri di riferimento e si omette la loro descrizione dettagliata.

In Fig. 2 viene illustrato un altoparlante tradizionale che utilizza il trasduttore di Fig. 1.

In questo caso, l'altoparlante comprende un cestello (7) di forma sostanzialmente troncoconica, provvisto di un fondo (70) con un foro (71) per il passaggio della bobina di fonia (6) e una flangia anulare periferica (72). Un centratore (8) viene disposto sul fondo (70) del cestello per centrare la bobina di fonia (6) entro il traferro (5) del trasduttore (1). Secondo la tecnica nota, il centratore (8) Ã ̈ costituito da una piastra discoidale in tela resinata e termoformata con ondulazioni concentriche, provvista di un foro centrale che definisce un collare (80) che viene vincolato alla bobina di fonia (6).

Una membrana di forma conica (9) prevede una porzione anulare periferica (91) che viene fissata sul bordo periferico del cestello (7) e un foro centrale che definisce un collare circolare (90) che viene fissato sulla bobina di fonia (6). Una cupola copri-polvere (92) chiude il foro generato dalla porzione centrale (90) della membrana.

In questo modo il centraggio della bobina di fonia (6) dentro il traferro à ̈ assicurato sia dal centratore (8) che dalla membrana (9) dell'altoparlante. La bobina (6), in questo modo, si trova vincolata da due ancoraggi (80, 90), distanziati tra loro, lungo due circonferenze trasversali all'asse della bobina, che consentono alla bobina (6) di muoversi lungo il proprio asse senza importanti spostamenti trasversali.

L’ancoraggio (90) à ̈ a sua volta assicurato dall’ancoraggio della porzione periferica anulare (91) della membrana (9), alla flangia anulare (72) del cestello (7).

Recentemente si à ̈ sempre più diffusa l'applicazione di trasduttori magnetodinamici a corpi rigidi che vengono messi in vibrazione per generare un suono. Tali tipi di diffusori acustici sono generalmente chiamati shaker. Inversamente agli altoparlanti, negli shaker la bobina rimane ferma e si muove assialmente il gruppo magnetico trasferendo energia alla superficie da mettere in vibrazione.

Negli shaker, venendo meno la membrana, che funge anche da centratore, si sono riscontrati dei problemi nel mantenere in asse la bobina di fonia, rispetto al gruppo magnetico mobile. Infatti il centratore da solo non à ̈ in grado di vincolare il gruppo magnetico a muoversi parallelamente all’asse del trasduttore, per cui à ̈ necessario un ancoraggio aggiuntivo della bobina di fonia.

Tale inconveniente à ̈ risolto almeno in parte nel brevetto US 5,424,592 in cui viene descritta una particolare struttura di trasduttore magnetodinamico sostanzialmente diversa da quella tradizionale. Infatti, la bobina di fonia presenta un'estremità superiore che sporge superiormente dalla prima piastra polare superiore e un'estremità inferiore che attraversa la piastra polare inferiore per sporgere inferiormente da essa.

Come risultato un primo centratore viene fissato alla bobina di fonia al di sopra della piastra polare superiore ed un secondo centratore viene fissato alla bobina di fonia sotto la piastra polare inferiore. Ciascun centratore ha la forma di una piastra in materiale sintetico con una pluralità di sfinestrature a spirale per migliorare la flessibilità del centratore.

Appare evidente che tale soluzione, anche se assicura un buon centraggio tra la bobina di fonia ed il sistema magnetico mobile, risulta essere strutturalmente complessa per il fatto che la bobina di fonia deve essere costituita da due parti, collegate in serie, ma avvolte una in senso orario e l’altra in senso antiorario, per far sì che l’induzione magnetica uscente radialmente dalle piastre polari, superiore ed inferiore, con versi opposti, dia contributi di forza che si sommano.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un trasduttore magneto-dinamico provvisto di un opportuno sistema di centraggio della bobina di fonia, che sia facilmente producibile ed economico e che consenta di assolvere ai requisiti tecnico-funzionali oltre a quelli di affidabilità e ripetibilità produttiva.

Questo scopo à ̈ raggiunto in accordo all’invenzione, con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il trasduttore magnetodinamico secondo l'invenzione comprende:

- un gruppo magnetico costituito da un magnete disposto tra una prima piastra polare e una seconda piastra polare, in modo da generare un traferro toroidale,

- una bobina di fonia comprendente un supporto cilindrico cavo attorno al quale à ̈ avvolto un avvolgimento, detta bobina di fonia essendo disposta nel traferro, e detto supporto cilindrico della bobina presentando una porzione che sporge da detta seconda piastra polare, e

- un centratore fissato a detta porzione sporgente del supporto cilindrico della bobina per mantenere centrata la bobina rispetto al gruppo magnetico durante il movimento assiale relativo della bobina rispetto al gruppo magnetico e viceversa.

Il centratore comprende:

- un codolo cilindrico centrale fissato a detta porzione sporgente del supporto cilindrico della bobina,

- un codolo periferico fissato a detta seconda piastra polare, e

- una pluralità di razze elastiche disposte tra detto codolo centrale e detto codolo periferico.

In questo modo le razze elastiche si comportano come delle molle e mantengono perfettamente centrata la bobina di fonia durante il movimento assiale relativo della bobina rispetto al gruppo magnetico.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a sue forme di realizzazione puramente esemplificative e quindi non limitative, illustrate nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 Ã ̈ una vista in prospettiva, illustrante schematicamente un trasduttore magnetodinamico secondo la tecnica nota e un centratore secondo la tecnica nota mostrato parzialmente interrotto;

la Fig. 2 Ã ̈ una vista in prospettiva, illustrante in esploso un altoparlante secondo la tecnica nota che incorpora il trasduttore magnetodinamico di Fig. 1;

la Fig. 3 Ã ̈ una vista in prospettiva, illustrante in esploso un trasduttore magnetodinamico provvisto di un centratore secondo l'invenzione, in una configurazione per diffusore acustico di tipo shaker;

la Fig. 4 Ã ̈ una vista in prospettiva del trasduttore di Fig. 3 assemblato;

la Fig. 5 Ã ̈ una vista in prospettiva del centratore del trasduttore di Fig. 3;

la Fig. 6 Ã ̈ una vista in pianta dall'alto del centratore di Fig. 5;

la Fig. 7 Ã ̈ una vista in prospettiva illustrante in esploso una variante del centratore di Fig. 5;

la Fig. 8 Ã ̈ una vista in prospettiva illustrante il centratore di Fig. 8 assemblato;

la Fig. 9 Ã ̈ una vista in prospettiva, illustrante in esploso un trasduttore magnetodinamico provvisto di un centratore secondo l'invenzione, in una configurazione per diffusore acustico di tipo altoparlante; e

la Fig. 10 Ã ̈ una vista in prospettiva del trasduttore di Fig. 9 assemblato;

la Fig. 11 Ã ̈ una vista in esploso illustrante una variante dell'altoparlante di Fig. 9; e

la Fig. 12 Ã ̈ una vista in prospettiva illustrante l'altoparlante di Fig. 11 assemblato.

Per ora con riferimento alle Figg. 3 - 7 viene illustrato un centratore secondo l'invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento (100).

Il centratore (100) comprende un codolo cilindrico centrale (101) atto a essere fissato al supporto cilindrico (61) della bobina di fonia (6), ad esempio mediante incollaggio.

Dal codolo cilindrico centrale (101) si dipartono verso l'esterno una pluralità di razze (103, 103') aventi uno spessore inferiore rispetto alla lunghezza del codolo cilindrico centrale, in modo da essere adeguatamente flessibili.

Le razze (103, 103') si collegano alla superficie interna di un codolo cilindrico periferico (102). Il codolo cilindrico periferico (102) presenta una flangia anulare (104), di maggiore diametro rispetto al codolo periferico, atta ad essere fissata alla seconda piastra polare (4) del trasduttore, ad esempio mediante incollaggio.

Nella configurazione di diffusore acustico di tipo shaker à ̈ previsto un elemento rigido (10) che deve essere collegato ad una superficie in modo da trasferire le vibrazioni sonore generate dal movimento del gruppo magnetico (1). Per questo motivo, il gruppo magnetico (1) à ̈ illustrato in una configurazione rovesciata rispetto alla configurazione per altoparlante illustrata nelle Figg. 1 e 2.

Ad esempio l'elemento rigido (10) à ̈ costituito da un piattello discoidale (11) provvisto di un codolo cilindrico (12) che sporge assialmente verso l’alto per impegnarsi entro il supporto cilindrico (61) della bobina di fonia (6).

In questo modo, il movimento assiale del gruppo magnetico (1), Ã ̈ assicurato dalla presenza delle razze flessibili (103, 103') del centratore (100) che fungono da molle.

Le razze flessibili (103, 103') sono disposte almeno su due piani ortogonali all'asse del centratore (100) che coincide con l'asse di movimento gruppo magnetico (1). In questo modo si genera un primo gruppo di razze (103) disposte su un primo piano ortogonale all'asse del centratore e almeno un secondo gruppo di razze (103') disposte su almeno un secondo piano ortogonale all'asse del centratore.

Tale tipo di disposizione delle razze (103, 103') su più piani consente di mantenere un movimento del gruppo magnetico (1) perfettamente assiale rispetto alla bobina (6), evitando oscillazioni trasversali del gruppo magnetico (1) che comporterebbero disturbi del segnale qualora la bobina (6) andasse ad interferire con le parti metalliche che circondano il traferro.

Nelle figure à ̈ stata illustrata una forma di realizzazione in cui il primo gruppo di razze prevede tre razze (103) equidistanziate tra loro di 120° ed il secondo gruppo di razze prevede anche tre razze (103') equidistanziate tra loro di 120°. I due gruppi di razze (103, 103') sono montati sfalsati tra loro in modo da generare una distanza angolare tra le razze di 60°.

In questo modo il sistema centrante (100) può essere realizzato con tecniche di iniezione plastica, utilizzando uno stampo unico.

Chiaramente le razze (103, 103') possono variare sia in forma che spessore, così come può variare il numero delle razze stesse. Il numero delle razze (103, 103') può variare in funzione della cedevolezza che deve essere ottenuta dal sistema complessivo di razze.

Le razze (103, 103') possono essere rivestite di materiale smorzante, quale ad esempio gomma termoplastica, per consentire un adeguato smorzamento del sistema elastico complessivo. In questo caso, il centratore (100) può essere realizzato in pezzo unico, mediante co-stampaggio di plastica e gomma termoplastica.

Per lo stesso scopo, il cilindro cavo (61) della bobina mobile può essere riempito di materiale idoneo a consentire un adeguato smorzamento dell'oscillazione, quale ad esempio spugna poliuretanica.

Nello stesso cilindro (61) della bobina mobile possono essere inseriti due magneti con polarità contrapposta, con lo scopo di ottenere uno smorzamento magnetico e per contribuire alla cedevolezza complessiva generata, principalmente, dal sistema di razze elastiche. Un primo magnete viene montato sul nucleo (20) della prima piastra polare (2) e un secondo magnete con polarità contrapposta al primo magnete, viene montato solidale con la superficie piana del codolo (12). Nel caso di applicazione in un altoparlante (Figg. 9 - 13), il secondo magnete à ̈ montato solidale al supporto cilindrico (61) della bobina.

Nelle Figg. da 3 a 6 Ã ̈ stato illustrato un centratore (100) realizzato in pezzo unico. Tuttavia, come mostrato nelle Figg.

7 e 8, il centratore (100) può essere realizzato in due elementi sperati (100a, 100b) che sono assemblati tra loro e fissati saldamente, ad esempio mediante incollaggio.

In questo caso il primo elemento di centratore (100a) prevede un primo gruppo di razze (103) ed il secondo elemento di centratore (100b) prevede un secondo gruppo di razze (103') che vengono disposte su un piano inferiore rispetto al primo gruppo di razze (103) e sfalsate tra loro.

Il primo centratore (100a) prevede una flangia anulare (104) che viene fissata al codolo cilindrico periferico (102) del secondo centratore (100b), in modo che il codolo centrale (101) del primo elemento (100a) si disponga coassialmente con il codolo centrale (101) del secondo elemento (100b).

Come mostrato nelle Figg. 9 e 10, il centratore (100), secondo l'invenzione, può essere integrato nel cestello (7) di un altoparlante, ed essere ottenuto, ad esempio, per iniezione plastica di un unico pezzo che realizza cestello (7) e centratore (100).

In questo caso, il collare circolare centrale (90) della membrana (9) dell'altoparlante, viene fissato direttamente sul codolo centrale (101) del centratore. Quindi la membrana (9) non deve svolgere alcuna funzione centrante per la bobina di fonia (6). Come risultato, il collare periferico (91) della membrana (9) che viene fissato alla periferia del cestello (7) può essere realizzato in un materiale più economico, poiché non deve contenere i movimenti radiali della bobina (6) e non deve più assolvere, in sinergia con il centratore, alla funzione di sospensione elastica ed alla definizione della cedevolezza complessiva.

Nelle Figg. 9 e 10 il centratore (100) à ̈ stato illustrato disposto al di sotto del fondo (70) del cestello (7). Come illustrato nelle Figg. 11 e 12, per limitare gli ingombri dell'altoparlante, il centratore (100) può essere disposto rovesciato entro il cestello (7) al di sopra del fondo (70) del cestello e anche il gruppo magnetico (1) viene disposto rovesciato, sul centratore (100) entro il cestello (7). In questo caso, la membrana conica (9) viene disposta al di sotto del cestello (7) dalla parte opposta del centratore (100).

Alle presenti forme di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1) Trasdutore di tipo shaker comprendente: - un gruppo magnetico (1) costituito da un magnete (3) disposto tra una prima piastra polare (2) ed una seconda piastra polare (4), in modo da generare un traferro (5) di forma sostanzialmente toroidale, - una bobina di fonia (6) comprendente un supporto cilindrico cavo (61) atorno al quale à ̈ avvolto un avvolgimento (60), detta bobina di fonia (6) essendo disposta nel traferro (5), e deto supporto cilindrico (61) presentando una porzione che sporge esternamente da deta seconda piastra polare (4), - un centratore (100) interposto tra deto gruppo magnetico (1) e detta bobina di fonia (6) per mantenere centrata la bobina (6) rispeto al gruppo magnetico (1) durante il movimento assiale relativo della bobina rispeto al gruppo magnetico o viceversa, - un elemento rigido (10) comprendente un codolo (12) collegato a deto supporto cilindrico (61) della bobina di fonia ed ato ad essere ancorato ad una superficie, per trasferirgli vibrazioni sonore, generate dal gruppo magnetico, caraterizzato dal fato che deto centratore (100) comprende: - un codolo cilindrico centrale (101) fissato a deta porzione sporgente del supporto cilindrico (61) della bobina o a deto gruppo magnetico (1), - un codolo cilindrico periferico (102) fissato a detto gruppo magnetico (1) o a detto supporto cilindrico (61) della bobina di fonia, detto codolo cilindrico periferico (102) avente un’altezza maggiore rispetto all’altezza del codolo centrale (101), e - una pluralità di razze elastiche (103, 103') disposte tra detto codolo centrale (101) e detto codolo periferico (102), in cui dette razze (103, 103') hanno una forma a piastra piana rispetto a un piano ortogonale all’asse del codolo centrale coincidente con l'asse della bobina (6), dette razze hanno uno spessore inferiore rispetto all'altezza di detto codolo centrale (101) e sono equi-distanziate tra loro, - detto centratore comprendendo un primo gruppo di razze (103) giacenti su un primo piano ortogonale all'asse del codolo centrale e almeno un secondo gruppo di razze (103') giacenti su almeno un secondo piano ortogonale all'asse del codolo centrale, distanziato da detto primo piano.
2. 2) Trasduttore di tipo shaker secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette razze (103) del primo gruppo sono equi distanziate angolarmente tra loro e dette razze (103') del secondo gruppo sono equidistanziate angolarmente tra loro e sfalsate rispetto alle razze (103) del primo gruppo.
3. 3) Trasduttore di tipo shaker secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette razze (103, 103’) sono realizzate in materiale plastico rivestito da materiale smorzante.
4. 4) Trasdutore di tipo shaker secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che il supporto cilindrico (61) di detta bobina di fonia à ̈ riempito di materiale smorzante.
5. 5) Trasdutore di tipo shaker secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che detto centratore (100) Ã ̈ realizzato in pezzo unico per stampaggio di materie plastiche.
6. 6) Trasdutore di tipo shaker secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fato che deto centratore (100) Ã ̈ realizzato in due pezzi (100a, 100b) assemblati tra loro.
7. 7) Trasdutore di tipo shaker secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che deto codolo cilindrico centrale (101) del centratore (100) Ã ̈ fissato a detta porzione sporgente del supporto cilindrico (61) della bobina; e deto codolo cilindrico periferico (102) Ã ̈ fissato a detta seconda piastra polare (4) del gruppo magnetico.
8. 8) Trasdutore di tipo shaker secondo la rivendicazione 7, caraterizzato dal fato che detta piastra polare superiore (2) comprende un nucleo (20) disposto entro un magnete toroidale (3) ed una piastra polare inferiore toroidale (4) e deto trasdutore comprende inoltre due magneti con polarità contrapposta disposti entro deto cilindro (61) della bobina di fonia, un primo magnete solidale al nucleo (20) della piastra polare superiore ed un secondo magnete solidale al cilindro (61) della bobina di fonia, per ottenere uno smorzamento magnetico e per contribuire alla cedevolezza complessiva generata, principalmente, dal sistema di razze elastiche (103).