ITFI20100050A1 - "sistema di conversione elettro-meccanica a magnete mobile; diffusore acustico comprendente detto sistema ed un organo mobile di generazione di onde acustiche" - Google Patents

Description

“Sistema di conversione elettro-meccanica a magnete mobile; diffusore acustico comprendente detto sistema ed un organo mobile di generazione di onde acusticheâ€

Descrizione

Campo Tecnico

La presente invenzione riguarda un sistema di conversione elettro– meccanica comprendente una struttura a magneti permanenti ed una bobina elettricamente conduttiva in cui circola una corrente variabile costituente il segnale di eccitazione, per provocare il movimento relativo tra bobina e magneti permanenti.

L’invenzione riguarda anche un diffusore acustico comprendente un sistema di conversione elettro-meccanica per il comando del movimento del diaframma che genera l’onda acustica sotto il controllo di un segnale elettrico proveniente da un amplificatore.

Stato della Tecnica

I sistemi di trasduzione di tipo elettrodinamico tradizionali, tipicamente utilizzano strutture composte da due parti fondamentali: una struttura magnetica solidale alle parti fisse del diffusore acustico, che realizza il necessario campo magnetico statico di eccitazione; ed una parte mobile, essenzialmente costituita dalla bobina eccitata dal segnale elettrico da riprodurre, che à ̈ vincolata rigidamente ad un diaframma radiante costituente l’accoppiamento meccanico – acustico del sistema.

Tale configurazione, nonostante il diffuso utilizzo, pone alcune vincoli importanti nelle implementazione realizzative:

1) la parte mobile, costituita dalla bobina, dal diaframma e dai relativi elementi di vincolo meccanico, deve essere molto leggera, pena la riduzione pesante di efficienza di conversione elettro-acustica;

2) à ̈ necessario connettere elettricamente la parte mobile del trasduttore elettro-acustico, costituita dalla bobina, ad un sistema di alimentazione elettrica della bobina medesima. Il sistema di alimentazione à ̈ solitamente solidale ad una parte meccanica che à ̈ svincolata dalla bobina. Questo normalmente avviene tramite connessioni elettriche flessibili che sono sottoposte a stress meccanico, in condizione di grandi spostamenti dell’equipaggio mobile, o di stress elettrico, nel caso di grandi correnti di eccitazione, o eventualmente di entrambi i tipi stress simultaneamente;

3) necessità di mantenere grande precisione meccanica nel traferro del circuito magnetico, per evitare strisciamento della bobina mobile contro la parte fissa del circuito magnetico;

4) à ̈ altresì estremamente inefficiente incrementare le tolleranze di accoppiamento per permettere un accoppiamento più lasco delle parti in moto relativo in quanto la riduzione di induzione magnetica à ̈ strettamente dipendente dalle dimensioni del traferro stesso;

5) la potenza elettrica necessaria per compiere il movimento delle parti mobili à ̈ essenzialmente dissipata nella bobina mobile, sottoponendo, parti meccanicamente deboli ed incapaci di espellere il calore in maniera efficiente, a grande stress termico;

6) l’efficienza di conversione del sistema à ̈ condizionata dalla massa del conduttore costituente la bobina mobile, che non può essere eccessivamente pesante e quindi capace di smaltire grandi quantità di potenza per il motivo suddetto.

Sommario dell'invenzione

Scopo della presente invenzione à ̈ la realizzazione di un sistema di conversione elettro–dinamico che consente di superare in tutto od in parte uno o più degli inconvenienti dei sistemi tradizionali.

Sostanzialmente, l’invenzione prevede di invertire la funzionalità delle parti, ovvero utilizza la parte mobile come struttura di eccitazione magnetica e pone solidale alla struttura fissa del diffusore acustico la parte di eccitazione elettrica, ovvero la bobina.

Soluzioni del suddetto tipo sono gia note, ma la particolare realizzazione della presente invenzione, permette di ottenere efficienze di conversione notevolmente più alte, consentendone l’impiego in dispositivi di riproduzione acustica per impianti ad alta fedeltà, e garantisce una elevata robustezza meccanica.

Tipicamente, un sistema a magnete mobile di tipo noto non garantisce induzioni nel traferro tali da fornire forze adeguate nelle applicazioni di interesse per la presente invenzione. Il problema maggiore à ̈ che la bobina di eccitazione, realizzata di materiale elettricamente conduttore, à ̈ tipicamente non ferromagnetica. Conseguentemente, i sistemi noti a bobina fissa e magnete mobile non consentono di ottenere una elevata riluttanza nel circuito magnetico formato dalle parti del sistema di conversione elettro-dinamica, e quindi richiede grandi quantità di materiale magnetico per incrementare il flusso magnetico circolante. L’incremento della quantità di materiale magnetico à ̈ fattore estremamente negativo in quanto incrementa la massa mobile del sistema. Per questo motivo i sistemi a bobina fissa e magnete mobile non hanno trovato applicazione nei diffusori acustici di elevate prestazioni.

La presente invenzione, viceversa, prevede una realizzazione della bobina di eccitazione fissa in un composito di materiali ferromagnetici a basse perdite e materiali elettricamente conduttivi non magnetici.

La combinazione dei due materiali, unitamente alla geometria di costruzione permette di ottenere una bobina di eccitazione fissa che non penalizza apprezzabilmente l’efficacia di induzione del magnete mobile permanente, e permette di ridurre il valore di resistenza elettrica della bobina di eccitazione fissa a piacere, compatibilmente con le dimensioni ed i pesi desiderati.

In pratica, secondo una forma di realizzazione l’invenzione prevede un sistema di conversione elettro-meccanica comprendente: una struttura fissa di supporto, un elemento mobile rispetto a detta struttura fissa, almeno una bobina di eccitazione, ed almeno un magnete permanete di generazione di un campo magnetico di eccitazione; in cui l’elemento mobile à ̈ solidale all’elemento mobile e la bobina à ̈ solidale alla struttura fissa di supporto, e la bobina à ̈ associata ad un circuito ferromagnetico o forma essa stessa un circuito ferromagnetico fisso rispetto alla struttura fissa. In questo caso il conduttore elettrico che forma la bobina deve avere proprietà ferromagnetiche. Questa forma di attuazione presenta alcune limitazioni in termini di efficienza e di libertà progettuale.

Preferibilmente viene utilizzato un conduttore elettrico per realizzare la bobina e un diverso materiale ferromagnetico per formare il circuito ferromagnetico fisso. In alcune forme di realizzazione il materiale ferromagnetico può essere in forma di lamine o lamierini intercalati almeno in parte tra le spire della bobina.

In sintesi, la configurazione del trasduttore o sistema di conversione elettro-meccanica o elettro-dinamica permette di ridurre a piacere il valore della resistenza della bobina di eccitazione senza richiedere un incremento della quantità di materiale magnetico in movimento e senza ridurre l’efficacia di induzione per un dato tipo di magnete utilizzato come equipaggio mobile del sistema.

In altre parole, con la presente invenzione si rende indipendente la riduzione di resistenza della bobina di eccitazione fissa rispetto agli altri parametri magnetici (induzione) e meccanici (massa in movimento).

Nel seguito verrà fatto riferimento in modo particolare ad un sistema utilizzato per la conversione di energia elettrica in energia meccanica per generare una forza applicabile su un organo mobile e quindi eventualmente per provocarne uno spostamento controllato tramite un segnale elettrico. Verrà anche in particolare descritta una applicazione del sistema di conversione alla generazione acustica, cioà ̈ come motore di un diffusore acustico.

Tuttavia si deve comprendere che il sistema di conversione secondo l’invenzione può essere usato anche in modo inverso, cioà ̈ per convertire una forza od uno spostamento in energia elettrica e quindi, ad esempio per realizzare un sensore di spostamento o di vibrazione, che genera un segnale elettrico in funzione di uno spostamento o di una sollecitazione meccanica su un organo a cui il sensore à ̈ applicato. In alcune forme di applicazione si può anche ipotizzare di utilizzare il sistema di conversione come generatore di energia elettrica utile, trasformando energia meccanica in energia elettrica da accumulare od utilizzare direttamente.

Secondo alcune forme di realizzazione dell’invenzione viene prevista una disposizione meccanica in cui bobina di eccitazione fissa à ̈ realizzata tramite un avvolgimento di forma sostanzialmente rettangolare formata da un conduttore a nastro includente, a passo costante, elementi ferromagnetici intercalati tra le spire della bobina per permettere una elevata permeabilità secondo l’asse di avvolgimento della bobina. Gli elementi ferromagnetici sono preferibilmente costituiti da lamelle o lamierini di materiale ferromagnetico preferibilmente piani disposti fra tratti contigui preferibilmente rettilinei di spire adiacenti formate dal materiale conduttore. Preferibilmente il conduttore formante la bobina ha una forma a nastro, nel senso che esso presenta una sezione trasversale di forma rettangolare, con un lato molto maggiore dell’altro, il lato maggiore essendo parallelo all’asse di avvolgimento della bobina, nel seguito indicato come asse Z.

In una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, il motore o sistema di conversione elettro-meccanica à ̈ assemblato sovrapponendo lungo l’asse Z due o più bobine rettangolari realizzate come sopra definito e collegandole elettricamente in serie od in parallelo o indipendentemente eccitate. Inoltre, all’interno dello spazio ottenuto distanziando opportunamente le bobine, viene inserito l’elemento mobile a cui sono vincolati uno o più magneti permanenti. In altre forme di realizzazione meno vantaggiose può essere prevista una singola bobina associata ad un circuito ferromagnetico fisso.

Per formare un circuito magnetico statico completo, i lamierini intercalati tra le spire delle bobine sono interfacciati a porzioni di circuito magnetico esterne alla od alle bobine stesse. Queste porzioni di circuito magnetico possono essere a loro volta formate da pacchi di lamierini in modo di per sé noto, per impedire o ridurre le perdite per effetto di correnti parassite nella massa di materiale ferromagnetico.

In alcune forme di realizzazione l’elemento mobile comprende almeno due segmenti magnetici cioà ̈ da due magneti permanenti, di forma sostanzialmente rettangolare. In alcune forme di attuazione, i magneti sono opportunamente sagomati per generare una forza di richiamo verso una posizione di minima riluttanza, come verrà meglio descritto in seguito. I magneti permanenti sono orientati in modo tale da creare una circolazione statica di flusso magnetico all’interno del circuito di chiusura realizzato dai lamierini interposti tra le spire delle bobine di eccitazione e dalle porzioni di circuito magnetico poste all’esterno delle bobine e formanti una porzione di chiusura magnetica del circuito, esterna alle bobine ed al traferro formato tra le bobine dai lamierini intercalati fra le spire delle bobine stesse.

L’elemento mobile si trova in condizioni di bilanciamento magnetico all’interno della struttura ferromagnetica così formata, in modo che le forze di attrazione verso i due elementi di chiusura del circuito magnetico si equivalgano in maniera pressoché totale. In sostanza, poiché i magneti permanenti si trovano disposti tra due porzioni contrapposte del circuito ferromagnetico, le forze di attrazione tra magneti e massa ferromagnetica del circuito si bilanciano e l’elemento mobile e tenuto flottante cioà ̈ per così dire sospeso tra le due bobine contrapposte, tra le quali à ̈ formato il traferro fra i bordi sporgenti dei lamierini intercalati tra le spire delle bobine.

In alcune forme di realizzazione, preferibilmente à ̈ anche previsto di disporre lamine a basso attrito sulle superfici delle bobine di eccitazione tra loro contrapposte ed affacciate verso l’elemento mobile. In questo modo, nonostante le forze magnetiche parallele all’asse Z delle bobine coassiali e contrapposte esercitate sull’elemento mobile risultino in gran parte bilanciate dalla geometria del circuito magnetico stesso, eventuali imperfezioni costruttive, tolleranze, o perturbazioni dovute a forze esterne vengono supportate da un accoppiamento a basso attrito, grazie alla presenza delle lamine che delimitano lo spazio vuoto del traferro in cui à ̈ alloggiato e si muove l’elemento mobile con il magnete od i magneti ad esso solidali. Le lamine possono essere realizzate in PTFE od altri materiali a basso coefficiente di attrito.

Secondo alcune forme di realizzazione dell’invenzione, inoltre, può essere previsto l’utilizzo di materiali ferromagnetici liquidi, cosiddetti “ferrofluido†come lubrificanti nel traferro. Questi liquidi lubrificanti ferromagnetici si avvantaggiano della presenza del campo magnetico statico generato dai magneti mobili, e vengono mantenuti opportunamente distribuiti nelle aree di maggiore attrito tra i magneti dell’elemento mobile e le lamine a basso attrito, proprio dall’effetto del campo magnetico stesso. Tali fluidi possono realizzare una efficace lubrificazione idrodinamica durante il movimento relativo tra l’equipaggio magnetico mobile e le bobine di eccitazione fisse. In altre forme di realizzazione possono essere utilizzati lubrificanti secchi, a base di grafite od altri prodotti di analoghe caratteristiche lubrificanti.

La geometria dei magneti permanenti può essere adattata facilmente ad esplicare alcune utili funzioni:

1) centratura magnetica secondo un asse (designato nel seguito come asse X) ortogonale all’asse di avvolgimento delle bobine e alla direzione del movimento dell’elemento mobile provocato dal segnale elettrico di eccitazione nelle bobine. Ciò à ̈ possibile disegnando opportunamente il circuito magnetico così da ottenere un deciso richiamo dell’equipaggio o elemento mobile verso l’asse centrale di simmetria parallelo alla direzione del moto dell’elemento mobile indotto dal segnale elettrico. Tale centratura à ̈ possibile, creando un percorso a riluttanza minima nella posizione di riposo desiderata e imponendo, sempre con la geometria della struttura magnetica costituita dai magneti permanenti, una grande variazione della riluttanza per ogni piccola deviazione da tale posizione di riposo;

2) creazione di un ritorno elastico magnetico rispetto alla posizione di riposo lungo l’asse (di seguito indicato come asse Y) parallelo alla direzione del movimento dell’elemento mobile. In alcune applicazioni à ̈ preferibile avere una forza lineare di richiamo nella direzione del movimento principale, cioà ̈ parallelamente all’asse Y. Nella presente invenzione à ̈ possibile, sempre con una geometria particolare dei magneti, configurare l’elemento mobile in maniera tale da ottenere una forza di richiamo che emuli magneticamente il richiamo di una forza elastica del tipo F= -KY, dove F à ̈ la forza di richiamo, K à ̈ una costante e Y à ̈ lo spostamento lungo l’asse Y. Sagomando opportunamente l’elemento mobile à ̈ possibile ottenere una grande linearità e costanza di tale forza risultante. E’ possibile anche realizzare forze di richiamo con profili di azione diversi rispetto ad una ideale forza elastica lineare tramite opportune varianti geometriche del circuito magnetico;

3) realizzazione di una funzione di “fine corsa†magnetico nella direzione del movimento principale secondo l’asse Y, non soggetto ad usura o danneggiamento, che ancora si basa sulla geometria della struttura dell’elemento mobile, della bobina di eccitazione fissa e della struttura di contenimento del sistema stesso.

In alcune forme di realizzazione il sistema secondo l’invenzione prevede un elemento mobile con almeno due magneti permanenti tra loro meccanicamente collegati e disposti tra le due bobine, i due magneti permanenti essendo conformati e posizionati in modo sostanzialmente simmetrico rispetto ad un piano ortogonale alle facce tra loro contrapposte delle bobine ed alla direzione del movimento principale (secondo l’asse Y) dell’elemento mobile provocato dalla circolazione di corrente elettrica in dette bobine. Preferibilmente, i due magneti permanenti sono disposti con polarità contrapposte, un magnete permanente essendo orientato con il polo nord verso una prima bobina e con il polo sud verso la seconda bobina e l’altro magnete permanente essendo orientato con il polo sud verso la prima bobina e con il polo nord verso la seconda bobina.

In alcune forme di realizzazione i magneti permanenti dell’elemento od equipaggio mobile comprendono ciascuno un bordo rivolto verso l’esterno del traferro e sostanzialmente ortogonale alla direzione del movimento principale secondo l’asse Y, indotto dalla corrente elettrica circolante nelle bobine. Ciascuno di detti bordi presenta tratti terminali inclinati, formanti appendici di materiale magnetico estendentisi verso l’esterno del traferro rispetto alla porzione centrale del rispettivo bordo. Le appendici di materiale magnetico formate su ciascun magnete permanente sono sostanzialmente simmetriche rispetto ad un piano parallelo alla direzione del movimento principale. Come meglio descritto in seguito con riferimento ad alcuni esempi di realizzazione, in questo modo si ottiene un effetto di centratura e di richiamo dell’elemento mobile in una posizione centrale di riposo, per effetto della forma sagomata delle estremità del magnete. Allo stesso tempo, una porzione rettilinea del bordo del magnete, ortogonale alla direzione di moto e parallela a tratti rettilinei delle spire formanti le bobine, forma magneticamente una battuta che limita il movimento relativo tra elemento mobile e bobine di eccitazione fisse.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche e forme di realizzazione del sistema di conversione elettro-meccanica sono indicate nelle allegate rivendicazioni.

La struttura del sistema secondo l’invenzione presenta, a seconda della forma di realizzazione adottata, anche uno o più di una serie di ulteriori vantaggi riassunti nei punti seguenti:

1. Assenza di conduttori elettrici che connettono parti in moto relativo, in quanto essendo la parte mobile un semplice raggruppamento di magneti permanenti, non richiede nessun tipo di connessione elettrica di eccitazione;

2. Incremento notevole della dimensione e della superficie delle parti dissipanti, in quanto le bobine di eccitazione, parte dissipante del sistema, possono essere facilmente raffreddate essendo elementi esterni di grandi dimensioni;

3. Riduzione della quantità di materiale magnetico utilizzato, che pur essendo di elevata qualità, à ̈ utilizzato in maniera circa 20 volte più efficientemente che in un sistema di pari prestazioni a bobina mobile tradizionale;

4. Semplicità realizzativa, che non richiede particolare accorgimento nell’accoppiamento meccanico;

5. Durevolezza del sistema e costanza delle prestazioni nel tempo. Incidentalmente, poiché le forze di richiamo, centratura e la funzione di fine corsa sono tutte espletate da un’opportuna configurazione del circuito magnetico, tali grandezze sono estremamente prevedibili e costanti e nel tempo, non essendo soggette ad usura meccanica ed invecchiamento. Nella tecnologia tradizionale, l’usura delle cedevolezze e l’invecchiamento delle sospensioni meccaniche, insieme alle grandi variazioni di resistenza elettrica della bobina mobile in funzione della potenza applicata, portano ad un comportamento tutt’altro che prevedibile ed immutabile in funzione delle condizioni di utilizzo e dell’invecchiamento;

6. Robustezza meccanica: il sistema si basa su un movimento a bilanciamento magnetico, a strisciamento controllato, ed eventualmente a lubrificazione idrodinamica, che permette di sopportare grandi sforzi di disallineamento senza questi provocare danni al sistema in questione;

7. Incremento di efficienza di conversione elettroacustica;

8. Facilità di manutanzione, in quanto il gruppo bobine / equipaggio mobile risulta facilmente scomponibile, ispezionabile e ricondizionabile nel caso che fenomeni di usura si verifichino dopo un uso prolungato;

9. Facilità di adattare le prestazioni di escursione e forza ottenibile semplicemente conformando opportunamente la struttura dell’equipaggio o elemento mobile, mantenendo inalterata la struttura di base delle bobine di eccitazione e del circuito ferromagnetico di chiusura.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e l’unito disegno, la quale mostra pratiche forme di realizzazione non limitative dell’invenzione. Più in particolare, nel disegno mostrano:

la Fig. 1 una sezione assiale di un sistema di conversione elettromeccanica tradizionale a bobina mobile;

la Fig. 2 un sezione secondo un piano parallelo all’asse di avvolgimento e al movimento dell’elemento mobile di un sistema di conversione secondo l’invenzione;

la Fig. 3 una vista secondo III-III di Fig. 2 cioà ̈ secondo un piano ortogonale all’asse Z di avvolgimento della bobina;

la Fig.4 una sezione analoga alla sezione di Fig.3 con una forma di realizzazione modificata dei magneti;

la Fig. 5 una sezione analoga a quella di Fig. 4 con l’equipaggio mobile spostato nella direzione del movimento principale impartito dal segnale elettrico sulle bobine di eccitazione;

la Fig. 6 una vista secondo VI-VI di Fig.2, cioà ̈ secondo un piano ortogonale all’asse X;

la Fig. 7 una vista analoga alla vista di Fig. 6 ma con l’elemento mobile spostato lateralmente rispetto ad una direzione parallela all’asse X;

la Fig. 8 una vista esplosa di una forma di realizzazione modificata del sistema secondo l’invenzione;

la Fig. 9 una vista prospettica di un diffusore acustico impiegante due sistemi di conversione elettro-meccanica secondo l’invenzione; la

Fig.10 una vista prospettica tergale del diaframma del diffusore acustico di Fig.9; e

Le Figg.11 e 12 viste in sezione di forme di realizzazione modificate del sistema di conversione secondo l’invenzione, in configurazioni impieganti una sola bobina di eccitazione.

Descrizione dettagliata di forme di attuazione dell’invenzione

La Fig. 1 mostra uno schema di un dispositivo o sistema di conversione elettromeccanica di tipo tradizionale a bobina mobile. Il sistema, complessivamente indicato con 1, comprende un magnete permanente di forma toroidale 3 rappresentato nella Fig. 1 in una sezione secondo un piano assiale. Il magnete permanente toroidale 3 à ̈ inserito all’interno di un circuito ferromagnetico comprendente una porzione esterna 5, un nucleo assiale 7 ed un anello 9. Con B à ̈ indicato il flusso magnetico all’interno del circuito 5, 7, 9 mentre con N e S sono indicati i poli nord e sud rispettivamente del magnete permanente 3. Nel traferro definito fra la porzione anulare 9 e il nucleo 7 del circuito ferromagnetico à ̈ inserita una bobina mobile 11 formata da un conduttore elettrico avvolto elicoidalmente. La bobina mobile 11 à ̈ collegata tramite elementi conduttivi 13 e 15 a due connessioni esterne 17 e 19 indicate come polo positivo e negativo di un circuito elettrico di alimentazione del segnale di eccitazione alla bobina mobile 11. L’alimentazione dei segnali elettrici alla bobina 11 provoca, in modo di per sé noto, il movimento rispetto al magnete fisso.

Gli inconvenienti di un sistema tradizionale di questo tipo sono stati esposti nella parte introduttiva della presente descrizione.

La Fig. 2 mostra in una sezione secondo un piano contente l’asse di avvolgimento delle bobine, un sistema di conversione elettromeccanica secondo l’invenzione. In Fig.2 e nelle figure successive fino alla Fig. 7 sono indicati, per un facile riferimento, tre assi cartesiani indicati con X, Y e Z. L’asse Z à ̈ parallelo all’asse di avvolgimento delle bobine di eccitazione del sistema di conversione elettromeccanica, l’asse Y à ̈ parallelo alla direzione della forza applicata all’equipaggio o elemento mobile di seguito descritto (a cui sono solidali i magneti permanenti) indotta dai segnali elettrici alimentati alle bobine. Tale forza provoca lo spostamento nella stessa direzione Y se l'elemento à ̈ libero di muoversi; e con X à ̈ indicato un asse ortogonale all’asse Z di avvolgimento delle bobine e all’asse Y di movimento principale dell’equipaggio o elemento mobile.

Nella forma di realizzazione illustrata il sistema di conversione elettromeccanica, indicato complessivamente con 21, comprende due parti 23 e 25 sostanzialmente simmetriche. La parte 23 comprende (vedasi anche Fig.3) una bobina 29 formata dall’avvolgimento attorno all’asse Z di un conduttore a nastro, cioà ̈ formato da una striscia di materiale elettricamente conduttivo, tipicamente ma non necessariamente rame, avente una sezione trasversale di forma rettangolare allungata. Nella forma di realizzazione illustrata il rapporto tra il lato maggiore ed il lato minore della sezione trasversale à ̈ superiore a 10. L’avvolgimento del conduttore formante la bobina 29 à ̈ tale per cui la bobina stessa assume una forma sostanzialmente rettangolare (Fig. 3). Per sostanzialmente rettangolare si intende una forma in cui sono individuabili porzioni sostanzialmente rettilinee delle varie spire di conduttore formante la bobina 29. Inoltre i tratti rettilinei dell’avvolgimento presentano lunghezze diverse definenti un lato maggiore ed un lato minore della bobina a sviluppo rettangolare. I lati maggiore e minore del rettangolo sono raccordati da zone curve dell’avvolgimento del conduttore formante la bobina 29. Le spire formate dal conduttore a nastro della bobina 29 si sviluppano l’una a fianco dell’altra in una stessa posizione lungo l’asse Z, cioà ̈ le spire formano un pacco di sviluppo assiale pari all’altezza del materiale conduttore a nastro. Il nastro à ̈ avvolto in modo tale che il lato lungo della sezione trasversale rettangolare allungata del nastro si dispone parallelamente all’asse di avvolgimento Z.

Fra spire contigue della bobina 29 sono intercalati lamierini 31 di materiale ferromagnetico. In alcune forme di realizzazione possono essere previsti due lamierini fra ciascuna spira e la spira adiacente. Come illustrato nelle Figg.2 e 3 i lamierini 31 sono a sviluppo sostanzialmente piano e sono inseriti fra le spire in corrispondenza dei lati lunghi del rettangolo formato dall’avvolgimento della bobina 29. Cioà ̈, in altri termini, i lamierini 31 giacciono su piani paralleli al piano XZ ed hanno uno sviluppo rettangolare allungato nella direzione dell’asse X.

In alcune forme di realizzazione preferite dell’invenzione, come illustrato nel disegno, i lamierini 31 sporgono dalle spire formanti la bobina 29 su entrambe le facce della bobina stessa. Sulla faccia esterna (cioà ̈ opposta alla parte 25 del sistema di conversione 21) ai lamierini 31 à ̈ interfacciata una porzione di circuito ferromagnetico 33 esterna. Questa porzione di circuito ferromagnetico 33 può essere costituita preferibilmente da una serie di lamierini di materiale ferromagnetico 34, tra loro elettricamente isolati per limitare la circolazione delle correnti parassite.

La parte 25 del sistema di conversione elettromeccanica 21 à ̈ sostanzialmente simmetrica alla parte 23 sin qui descritta. Nelle figure con 39 à ̈ indicata la seconda bobina di eccitazione, formata anch’essa da un conduttore a nastro. Con 41 sono indicati i lamierini interposti fra le spire formate dal conduttore che definisce la bobina 39, con 42 à ̈ indicata una porzione di circuito ferromagnetico interfacciata alle porzioni dei lamierini 41 sporgenti verso l’esterno e con 44 sono indicati i lamierini formanti la porzione di circuito ferromagnetico 43.

Fra le due parti 23 e 25 del sistema di conversione elettromeccanica 21 à ̈ formato un traferro 45, in cui à ̈ alloggiato un elemento mobile schematicamente indicato con 47, il quale si muove in modo controllato secondo la doppia freccia F per effetto della forza generata su magneti permanenti ad esso solidali dalla circolazione di corrente elettrica nelle bobine di eccitazione 29 e 39. Il segnale di eccitazione a queste bobine à ̈ fornito attraverso connessioni elettriche 49, 51 per la bobina 29 e 53, 55 per la bobina 39. Con le frecce B à ̈ indicato il flusso magnetico statico del campo generato da magneti permanenti 57 e 59 facenti parti dell’elemento mobile 47, che nel seguito verrà anche indicato come elemento od equipaggio magnetico mobile.

I magneti permanenti sono disposti con i poli nord e sud invertiti, come si osserva in particolare in Fig.2, dove il segno dei poli à ̈ indicato con le lettere S ed N. In altri termini, il magnete 57 à ̈ disposto con il proprio polo sud rivolto verso la bobina di eccitazione 29 e con il polo nord verso la bobina di eccitazione 39, mentre il magnete 59 à ̈ orientato con il polo nord verso la bobina 29 e con il polo sud verso la bobina 39. La struttura à ̈ tale per cui il campo magnetico statico generato dai magneti permanenti 57 e 59 circola (frecce B) nel circuito ferromagnetico formato dai lamierini 31, 41, 43 e 34. Per effetto della disposizione del circuito ferromagnetico e dei magneti permanenti, l’elemento magnetico mobile à ̈ sostanzialmente sospeso nel traferro 45.

Come si comprende da quanto sopra descritto, il sistema di conversione elettromeccanica secondo l’invenzione prevede una parte fissa (rispetto ad una struttura esterna ad esempio la cassa di un diffusore acustico) che comprende sia una parte elettricamente conduttiva costituita dalle bobine 29 e 39 di eccitazione, sia una parte ferromagnetica definente il circuito ferromagnetico 34, 31, 41, 43. L’elemento magnetico mobile 47 à ̈ disposto nel traferro 45 definito all’interno del circuito ferromagnetico.

Come si osserva in Fig.3, dove à ̈ mostrata una prima possibile forma dei magneti permanenti 57 e 59 , questi ultimi presentano una forma allungata secondo l’asse X del dispositivo, in modo da presentare i lati maggiori paralleli ai lati maggiori degli avvolgimenti rettangolari delle bobine 29 e 39. In Fig. 3 à ̈ omessa la struttura di collegamento meccanico fra i due magneti permanenti 57 e 59 che, in Fig. 2, à ̈ schematicamente rappresentata dalla linea 47 ed una cui forma di realizzazione pratica verrà descritta con riferimento alla Fig.8. La posizione illustrata in Fig.3 à ̈ una posizione di riposo dei magneti 57 e 59, centrata rispetto al piano mediano parallelo all’asse X delle bobine 29 e 39.

In Fig. 4 à ̈ mostrata una forma di realizzazione perfezionata, in cui i magneti permanenti 57 e 59 presentano una forma sostanzialmente rettangolare ma corredata di appendici sagomate orientate verso l’esterno del traferro e quindi verso l’esterno delle bobine tra le quali à ̈ alloggiato l’elemento magnetico mobile 47 con i magnete 57 e 59.

Più in particolare, nella forma di realizzazione di Fig. 4 ciascun magnete permanente 57, 59 presenta un rispettivo bordo 57A e 59A rettilineo rivolto verso il centro del traferro e parallelo all’asse X e quindi ai tratti lunghi di ciascuna spira di avvolgimento delle bobine. Ciascun magnete presenta, inoltre, due bordi di minori dimensioni 57B e 59B, paralleli all’asse Y e orientati lateralmente verso l’esterno del traferro. Infine, ciascun magnete presenta un rispettivo bordo orientato verso l’esterno del traferro 45 formato da un tratto rettilineo centrale 57C e 59C, parallelo al rispettivo bordo 57A e 59A, e da tratti terminali sagomati 57D e 59D rispettivamente. Nell’esempio illustrato i tratti sagomati 57D e 59D hanno un andamento rettilineo inclinato rispetto all’asse X ed Y, mentre il tratto centrale 57C à ̈ parallelo all’asse X e ortogonale all’asse Y. Non si esclude la possibilità di sagomare diversamente i tratti 57D, 59D dei bordi dei due magneti, ad esempio con un andamento curvilineo concavo o convesso, con un andamento a gradini o con qualunque altra forma idonea agli scopi appresso chiariti. In ogni caso, la porzione rettilinea 57C, 59C di ciascuno dei due bordi à ̈ preponderante rispetto alla zona sagomata 57D, 59D. Inoltre, la forma del bordo 57C, 57D e 59C, 59D à ̈ tale da formare appendici 57E e 59E di materiale magnetico sporgenti verso l’esterno del traferro 45 nella direzione Y, cioà ̈ nella direzione del movimento principale impartito all’elemento magnetico mobile dai segnali elettrici alimentati alle bobine di eccitazione 29 e 39.

Questa particolare conformazione consente di ottenere tre funzioni aggiuntive che verranno ora descritte con particolare riferimento alle Figg.4 a 7.

Nella Fig.4 l’elemento magnetico mobile 47 a cui sono solidali i magneti permanenti 57 e 59 à ̈ posizionato in una posizione centrale rispetto agli avvolgimenti delle bobine 29 e 39. Questa à ̈ una posizione di minima riluttanza per il circuito magnetico in cui à ̈ inserita la coppia di magneti permanenti 57, 59. Quando, per effetto di una forza esterna l’elemento magnetico mobile trasla lungo la direzione principale del movimento secondo l’asse Y, esso può assumere la posizione mostrata in Fig.5, dove le appendici 59D di materiale magnetico del magnete permanente 59 sporgono almeno parzialmente dal circuito ferromagnetico. In conseguenza di questo spostamento la riluttanza del circuito aumenta e quindi sull’elemento magnetico mobile 47 solidale ai magneti permanenti 57, 59 viene applicata una forza magnetica di richiamo indicata con FRY, che tende a riportare l’intero sistema nelle condizioni di minima energia, cioà ̈ di minima riluttanza di Fig.4.

Come si comprende facilmente osservando la Fig.5, la forza di richiamo FRY aumenta linearmente con lo spostamento dalla posizione di Fig.4 verso la posizione di Fig.5. Questo à ̈ dovuto al fatto che la massa di materiale magnetico che gradualmente viene spostata verso l’esterno del circuito magnetico aumenta in modo lineare per effetto della forma delle porzioni di bordo 59D del magnete permanente 59. Pertanto la forza magnetica di richiamo ha un andamento lineare equivalente a quello di una forza elastica. Sagomando diversamente i bordi 59D si può ottenere un diverso andamento della forza di richiamo FRY rispetto allo spostamento secondo Y dell’elemento magnetico mobile.

Questa forza FRY di richiamo à ̈ in sostanza l’equivalente di una forza elastica impartita da un elemento elastico di richiamo. Tuttavia, contrariamente a quanto accade con gli elementi elastici di tipo meccanico, come ad esempio una molla elicoidale, in questo caso la forza à ̈ generata dal campo magnetico e non da elementi meccanici, con la conseguenza che essa à ̈ costante nel tempo e non comporta usura di alcun elemento meccanico del sistema.

Una forza di verso opposto si genera quando i magneti permanenti 57, 59 si spostano in verso opposto con conseguente fuoriuscita delle appendici 57E del magnete permanente 57 dal volume definito dai lamierini ferromagnetici formanti il circuito ferromagnetico fisso del sistema.

Le porzioni rettilinee 57C e 59C dei bordi rivolti verso l’esterno e ortogonali all’asse Y dei magneti permanenti 57 e 59 assolve ad un’ulteriore funzione.

E’ chiaro, osservando la Fig. 5, che la forza di richiamo FRY aumenta bruscamente quando il magnete 59 tende a spostarsi nella direzione Y ulteriormente verso destra in Fig.5 fino a portare la porzione di bordo 59C oltre il bordo esterno del pacco di lamierini formanti il circuito ferromagnetico statico esterno. Questo brusco aumento della forza di richiamo equivale ad una battuta contro un elemento meccanico. La forza magnetica generata sull’elemento magnetico mobile dal segnale elettrico nelle bobine o da qualunque altra perturbazione esterna non à ̈ sufficiente a vincere la forza di richiamo che si genera quando viene raggiunta questa posizione. Si ottiene quindi, tramite una conformazione opportuna dei magneti permanenti 57, 59, l’effetto equivalente di una battuta meccanica di fine corsa. Poiché il magnete 57 presenta un bordo 57C sagomato in modo analogo, la battuta agisce in entrambi i versi secondo la direzione del movimento principale parallelo all’asse Y e ciò impedisce la fuoriuscita dell’equipaggio o elemento magnetico mobile 47 dal traferro 45.

Una analoga funzione si ottiene per garantire la centratura dell’elemento magnetico mobile 47 con i magneti permanenti 57, 59 nella direzione X, cioà ̈ ortogonalmente alla direzione del movimento principale (asse Y). Ciò à ̈ facilmente comprensibile osservando le Figg. 4, 6 e 7, le figure 6 e 7 essendo una vista frontale secondo VI VI di Figg. 2 e 4. Come si osserva nel disegno, la lunghezza dei magneti permanenti 57, 59 secondo l’asse X à ̈ sostanzialmente uguale alla lunghezza dei lamierini 31 e 41 intercalati fra le spire dell’avvolgimento formante la bobina 29 e dell’avvolgimento formante la bobina 39. Di conseguenza, i magneti tenderanno ad assumere la posizione di Fig.6, in cui si ha la minima riluttanza del circuito ferromagnetico. Uno spostamento trasversale secondo l’asse X, come rappresentato in Fig. 7, comporta la generazione immediata di una forte forza di richiamo FRX indicata in Fig. 7, che si oppone a questo movimento. La forza FRX si genera subito anche per un minimo spostamento lungo l’asse X, a causa del fatto che la lunghezza secondo X dei magneti permanenti 57, 59 à ̈ uguale o sostanzialmente uguale alla lunghezza dei lamierini 31 e 41.

Si ottiene in questo modo una centratura automatica dell’elemento magnetico mobile 47 a cui sono solidali i magneti permanenti 57 e 59 secondo la direzione X. Anche in questo caso si ottiene quindi una guida e un effetto di battuta equivalente a quello di una battuta meccanica senza l’ausilio di organi meccanici sottoposti ad usura.

La Fig.8 mostra, in una vista esplosa, una forma di realizzazione costruttiva di un sistema di conversione elettromeccanica basato sulla configurazione descritta in precedenza con riferimento agli schemi delle Figg.2 a 7. Numeri uguali indicano parti uguali od equivalenti rispetto a quelle sin qui descritte.

In Fig.8 il sistema di conversione elettromeccanica 21 à ̈ alloggiato in un contenitore di materiale ferromagnetico configurato in forma scatolare con due alloggiamenti 61 e 63. Nell’alloggiamento 61 viene disposta la bobina 29 con la rispettiva porzione di circuito ferromagnetico 31, 33, mentre nell’alloggiamento inferiore 63 viene disposta la bobina 31 con la porzione di circuito ferromagnetico 41, 43. Dagli alloggiamenti 61 e 63 sporgono connettori a boccola definenti le connessioni 49, 51 e 53, 55 delle bobine 29 e 39 rispettivamente.

Tutte le parti contenute entro gli alloggiamenti 61 e 63 sono immerse in una resina colata (non rappresentata in figura) in maniera tale da permettere, dopo l’indurimento della resina, una lavorazione delle superfici esterne tramite fresatura meccanica. Si ottiene così una lavorazione di spianatura di precisione che permette di raggiungere tolleranze minime nel traferro che si forma dopo l’accoppiamento degli alloggiamenti 61 e 63. Migliore à ̈ la planarità fra gli accoppiamenti, minori saranno le forze di attrito tra le parti mobili e le parti fisse dovute allo sbilanciamento tra le forze di attrazione.

Infatti, come si può comprendere da quanto sopra descritto, l’elemento magnetico mobile 47 con i magneti permanenti 57, 59 in teoria si trova sospeso nel traferro 45 per effetto di un bilanciamento perfetto tra le forze magnetiche di attrazione esercitate tra il circuito ferromagnetico e i magneti permanenti. Tuttavia questa sospensione in assenza di contatto à ̈ una condizione ideale che all’atto pratico non si verifica a causa di inevitabili minimi sbilanciamenti che portano alla possibilità di un contatto reciproco tra parte fissa e parte mobile. Gli attriti che si generano per effetto di questo contatto sono minimizzati dalla lavorazione di fresatura di precisione sopra descritta.

Al fine di limitare attriti fra la parte mobile costituita dall’elemento magnetico mobile 47 e magneti 57, 59 da un lato e la parte fissa formata dal circuito ferromagnetico 31, 41, 33, 43 e dalle bobine 29, 39, sulle facce fresate delle parti fisse vengono disposti fogli o film di materiale a basso coefficiente di attrito, indicati con 71 e 73. Questi fogli possono essere realizzati in PTFE od altro materiale a basso coefficiente di attrito. Essi sono in contatto da un lato con la parte fissa del sistema e dall’altro con l’elemento magnetico mobile 47 e con i magneti permanenti 57, 59. Può anche essere prevista una addizionale lubrificazione sulle facce rivolte verso il traferro dei film 71 e 73. Questa lubrificazione può essere ottenuta ad esempio con l’impiego di un liquido ferromagnetico cosiddetto “ferro fluido†non rappresentato in figura. Le particolari caratteristiche ferromagnetiche di questo liquido fanno sì che esso venga trattenuto all’interno del traferro 45 per semplice attrazione magnetica e che si concentri nei punti in cui si ha maggiore possibilità di attrito fra l’elemento magnetico mobile 47 ed i magneti 57, 59 da un lato ed i film a basso attrito 71 e 73 dall’altro.

Nella forma di realizzazione illustrata in Fig.8 l’elemento magnetico mobile comprende una struttura, ancora indicata con 47, che in questo caso à ̈ formata da una sorta di griglia in idoneo materiale amagnetico, che forma sedi di alloggiamento ed incastro dei magneti permanenti 57, 59. In alcune forme di realizzazione questa struttura 47 può essere realizzata in Nylon caricato, ma può essere formata da altri materiali idonei. All’interno della struttura 47 sono definite sedi 47Aa in cui vengono incastrati ed eventualmente incollati i magneti permanenti 57, 59.

Nella descrizione che precede si à ̈ fatto riferimento ad una configurazione semplificata in cui nel traferro 45 sono disposti, solidali alla struttura 47, solo due magneti permanenti 57, 59. Nella forma costruttiva illustrata in Fig.8, viceversa, la struttura 47 porta quattro sedi per due coppie di magneti permanenti, indicati ancora con 57 e 59. In sostanza sono previsti due magneti permanenti 57 tra loro allineati lungo l’asse X e due contrapposti magneti permanenti 59 tra loro allineati lungo l’asse X, ciascuna coppia, 57, 57 e 59, 59 di magneti permanenti avendo la stessa funzione del singolo magnete permanente 57 e del singolo magnete permanente 59 sopra descritti. E’ anche previsto, come si osserva in Fig.8, che ciascuno dei magneti permanenti 57, 59 sia realizzato con bordi rettilinei paralleli all’asse X e appendici sporgenti nella direzione Y verso l’esterno del traferro 45 per gli scopi sopra definiti.

La struttura 47 presenta una forma progettata per presentare una elevata resistenza alla trazione nella direzione Y, cioà ̈ nella direzione del movimento principale impartito dalla forza elettromagnetica all’equipaggio o elemento magnetico mobile 47, 57, 59. In alcune forme di realizzazione la struttura 47 può avere una forma a grata o griglia con sfinestrature di alleggerimento e di riduzione della superficie di contatto tra la struttura stessa e i fogli di film a basso attrito 71, 73, così da ridurre ulteriormente le forze di attrito che si generano tra questi componenti.

Nel montaggio i due alloggiamenti 61, 63 vengono tra loro sovrapposti con le bobine 29, 39 affacciati l’una contro l’altra e con distanziatori 70 di spessore calibrato interposti fra le bobine. Questi distanziatori 70 definiscono la distanza dei piani di appoggio delle bobine e quindi la dimensione del traferro 45 all’interno del circuito ferromagnetico risultante. I distanziatori 70 sono realizzati in materiale amagnetico, ad esempio ottone, alluminio, bronzo o materiale plastico ad elevata resistenza alla compressione, per evitare circolazione di flusso magnetico attraverso percorsi indesiderati. Elementi di serraggio 72, 74 completano il dispositivo, vincolando e bloccando tra loro gli alloggiamenti 61, 63. Anche gli elementi di serraggio 72, 74 sono preferibilmente realizzati in materiale amagnetico, ad esempio acciaio inox, per non creare circuiti di chiusura magnetica indesiderati.

Lungo un bordo 47B della struttura 47 rivolto verso l’esterno del traferro sono disposti organi 48 di vincolo dell’elemento magnetico mobile 47, 57, 59 al diaframma di un diffusore acustico o ad un qualunque altro organo che deve essere azionato dal sistema di conversione elettromeccanica sin qui descritto.

Le Figg.9 e 10 mostrano schematicamente un diffusore acustico realizzato utilizzando due sistemi di conversione elettro-meccanica del tipo sopra descritto per agire su un diaframma vibrante che trasforma il movimento dei motori formati dai sistemi di conversione in onde acustiche.

In Fig.9 il diffusore à ̈ complessivamente indicato con 100. Esso comprende una struttura fissa con una cassa 101, a forma di parallelepipedo nell'esempio illustrato. Uno dei lati del parallelepipedo à ̈ aperto ed in corrispondenza dell'apertura à ̈ disposto un pannello o diaframma vibrante 103. Vantaggiosamente, nell'esempio illustrato tra i bordi del diaframma vibrante 103 ed i bordi dell'apertura realizzata nella struttura della cassa 101 à ̈ definita un'apertura 105 di limitata larghezza, che pone in collegamento il volume interno della cassa formata dalla struttura 101 con l'ambiente esterno.

Il diaframma 103 à ̈ vincolato ai due elementi mobili 47 dei due sistemi di conversione elettro-meccanica 23 posti all'interno della cassa 101. Le parti fisse dei due sistemi di conversione 23, formate dalle bobine, dal circuito ferromagnetico e dall'alloggiamento 61, 63, sono solidali alla struttura 101 per mezzo di un telaio portante 107. Il segnale elettrico fornito da un amplificatore (non mostrato), le cui uscite sono collegate ai sistemi di conversione elettro-meccanica 23, provoca la vibrazione del diaframma 103 e quindi la generazione di onde acustiche. La cassa 101 fornisce in modo di per sé noto un effetto di risonanza. La Fig.10 mostra in una vista tergale un dettaglio del telaio di collegamento rigido della parte fissa dei due sistemi di conversione 23 alla cassa 101.

Pertanto, forma oggetto dell'invenzione anche un diffusore acustico comprendente una struttura portante fissa a cui sono vincolati uno o più sistemi di conversione elettro-meccanica del tipo sopra descritto, i cui elementi o equipaggi magnetici mobili sono vincolati ad un pannello o diaframma vibrante sospeso tramite detto o detti sistemi di conversione. Il peso del diaframma può essere sostenuto dalla forza magnetica che si oppone al decentramento degli elementi magnetici mobili 47 nella direzione X (Figg.6, 7).

Negli esempi sin qui descritti il sistema di conversione 23 presenta una struttura sostanzialmente simmetrica, con due bobine di eccitazione contrapposte, ciascuna corredata di lamierini ferromagnetici che formano il circuito ferromagnetico fisso e con l'equipaggio mobile 47 alloggiato tra le due contrapposte bobine. Questa soluzione à ̈ attualmente preferita, ma l'invenzione può essere realizzata anche in altri modi, ad esempio con una sola bobina di eccitazione.

La Fig.11 mostra un esempio di realizzazione di un sistema di conversione elettro-meccanica, ancora indicato con 23, con una sola bobina, qui indicata con 201. La bobina à ̈ destinata a venire montata fissa rispetto ad una struttura portante. Essa à ̈ associata ad un circuito ferromagnetico comprendente lamierini ferromagnetici 203 intercalati tra spire del conduttore formante la bobina 201. Contrariamente agli esempi descritti con riferimento alle Figg. 2 a 8, in questo caso tra due spire adiacenti à ̈ disposto un solo lamierino 203. Il circuito ferromagnetico à ̈ completato da due pacchi di lamierini esterni 205, 207 e da una colonna ferromagnetica 209, preferibilmente anch'essa realizzata tramite lamierini per ridurre le correnti parassite. L'equipaggio o elemento magnetico mobile à ̈ indicato con 211 ed à ̈ equipaggiato con un magnete permanente 213. Esso à ̈ posto in un traferro formato tra i lamierini 207 e i lamierini 203.

In Fig. 12 Ã ̈ illustrata un'ulteriore forma di realizzazione di un sistema di conversione secondo l'invenzione, ancora indicato complessivamente con 23, con una sola bobina di eccitazione indicata con 301. Fra spire adiacenti della bobina 301 sono intercalati lamierini ferromagnetici 303 che formano un circuito ferromagnetico insieme a due blocchi di materiale ferromagnetico 305, 307, costituiti preferibilmente anch'essi da rispettivi lamierini. Nel traferro formato tra il blocco ferromagnetico 307 e i lamierini 303 Ã ̈ alloggiato un equipaggio od elemento magnetico mobile 311 equivalente all'elemento mobile 211 ed all'elemento mobile 47 dei precedenti esempi di realizzazione. All'elemento mobile 311 sono fissati magneti permanenti 313 e 315

I singoli componenti degli esempi delle Figg. 11 e 12 possono essere realizzati come i corrispondenti elementi illustrati e descritti con riferimento alle Figg. 2 a 8.

Nelle varie forme di realizzazione illustrate i lamierini sono preferibilmente trattati superficialmente per essere elettricamente isolati, al fine di evitare o ridurre la circolazione di correnti parassite e le conseguenti perdite.

Preferibilmente, come illustrato in Fig.8, i magneti sono realizzati di piccole dimensioni e sono separati da elementi strutturali dell'equipaggio od elemento mobile al fine di semplificare la produzione dei magneti permanenti e rendere più resistente la struttura in cui essi sono vincolati, la quale à ̈ soggetta ad elevate sollecitazioni statiche e dinamiche.

E’ inteso che il disegno allegato e la descrizione che precede si riferiscono ad alcune possibili forme di realizzazione esemplificative e non limitative dell’invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni, senza peraltro uscire dall’ambito del concetto alla base dell’invenzione.

Claims (24)

1. “Sistema di conversione elettro-meccanica a magnete mobile; diffusore acustico comprendente detto sistema ed un organo mobile di generazione di onde acustiche†RIVENDICAZIONI 1. Un sistema di conversione elettro-meccanica comprendente: − una struttura fissa di supporto, − un elemento mobile rispetto a detta struttura fissa, − almeno una bobina di eccitazione, − ed almeno un magnete di generazione di un campo magnetico di eccitazione; caratterizzato dal fatto: che detto almeno un magnete à ̈ solidale all’elemento mobile e detta bobina à ̈ solidale alla struttura fissa di supporto, e che à ̈ previsto un circuito ferromagnetico fisso rispetto a detta struttura cooperante con detto almeno un magnete.
2. 2. Sistema come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto circuito ferromagnetico à ̈ formato da un materiale ferromagnetico associato a detta bobina e distinto rispetto ad un materiale elettricamente conduttivo formante detta bobina.
3. 3. Sistema come da rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta almeno una bobina comprende un conduttore avvolto a spirale, tra le spire essendo inserita una massa di materiale ferromagnetico formante parte di detto circuito ferromagnetico.
4. 4. Sistema come da rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto conduttore forma una pluralità di spire, tra le quali sono interposti lamierini di materiale ferromagnetico formanti parte di detto circuito ferromagnetico.
5. 5. Sistema come da rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto: che detto conduttore ha una forma a nastro a sezione rettangolare con una dimensione maggiore ed una dimensione minore, la dimensione maggiore della sezione trasversale del conduttore essendo parallela all’asse della bobina e la dimensione minore della sezione trasversale del conduttore essendo ortogonale all’asse della bobina, detto nastro essendo avvolto per formare le spire tra loro sovrapposte e gradualmente allontanantisi dall’asse della bobina.
6. 6. Sistema come da rivendicazioni 4 o 5, caratterizzato dal fatto: che detti lamierini di materiale ferromagnetico sporgono almeno da una prima faccia della bobina, ortogonale all’asse della bobina; e che la parte sporgente di detti lamierini à ̈ interfacciata ad una porzione esterna alla bobina di detto circuito ferromagnetico.
7. 7. Sistema come da rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta porzione di circuito ferromagnetico à ̈ formata da lamierini ferromagnetici affiancati, tra loro paralleli e sostanzialmente ortogonali ai lamierini ferromagnetici intercalati tra le spire della bobina.
8. 8. Sistema come da rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che detti lamierini di materiale ferromagnetico intercalati tra le spire della bobina sporgono da una seconda faccia della bobina, parallela a detta prima faccia.
9. 9. Sistema come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno un magnete à ̈ disposto con uno dei poli rivolto verso detta almeno una bobina.
10. 10. Sistema come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento mobile à ̈ solidale a due magneti permanenti disposti con polarità opposte.
11. 11. Sistema come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno due bobine affacciate l’una verso l’altra e definenti tra di esse uno spazio in cui à ̈ alloggiato detto elemento mobile, il quale presenta detto almeno un magnete con poli magnetici contrapposti affacciati verso dette bobine.
12. 12. Sistema come rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto: che in ciascuna di dette bobine sono inseriti lamierini ferromagnetici interposti tra le spire della bobina e sporgenti da entrambe le facce delle bobine; che i lamierini contrapposti inseriti tra le spire delle due bobine definiscono tra le bobine un traferro di detto circuito ferromagnetico, comprendente i lamierini inseriti nelle due bobine e porzioni di circuito ferromagnetico esterne alle bobine, disposte all’esterno delle facce delle bobine, opposte a detto traferro.
13. 13. Sistema come da rivendicazione 11 o 12, caratterizzato dal fatto che il flusso magnetico nella porzione di circuito ferromagnetico formato dai lamierini interposti tra le spire delle bobine à ̈ sostanzialmente parallelo all’asse delle bobine ed alle superfici principali di detti lamierini interposti tra le spire delle bobine ed all’esterno di dette bobine detto campo magnetico à ̈ sostanzialmente ortogonale alle superfici principali di detti lamierini e all’asse della bobina.
14. 14. Sistema come da rivendicazione 11 o 12 o 13, caratterizzato dal fatto che in detto spazio sono inserite lamine di materiale a basso coefficiente di attrito, interposte tra ciascuna bobina e l’elemento mobile.
15. 15. Sistema come da una o più delle rivendicazioni 11 a 14, caratterizzato dal fatto che in detto spazio à ̈ contenuto un lubrificante.
16. 16. Sistema come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una bobina comprende spire di forma allungata formante un pacco di spire, la cui sezione trasversale secondo un piano ortogonale all’asse della bobina, à ̈ approssimativamente rettangolare con un lato maggiore ed un lato minore, sull’elemento mobile agendo una forza causato dalla circolazione di corrente elettrica in detta bobina ortogonale a detto lato maggiore.
17. 17. Sistema come da una o più delle rivendicazioni 11 a 16, caratterizzato dal fatto che detto elemento mobile comprende almeno due magneti permanenti tra loro meccanicamente collegati e disposti tra dette due bobine, detti due magneti permanenti essendo conformati e posizionati in modo sostanzialmente simmetrico rispetto ad un piano ortogonale alle facce tra loro contrapposte delle bobine ed alla direzione della forza agente sull'elemento mobile provocata dalla circolazione di corrente elettrica in dette bobine.
18. 18. Sistema come da rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detti almeno due magneti permanenti sono disposti con polarità contrapposte, un magnete essendo orientato con il polo nord verso una bobina e con il polo sud verso l’altra bobina e l’altro magnete essendo orientato con il polo sud verso detta una bobina e con il polo nord verso detta altra bobina.
19. 19. Sistema come da rivendicazione 17 o 18, caratterizzato dal fatto che detti almeno due magneti permanenti sono sagomati e disposti in modo da generare forze di richiamo verso una posizione centrata di riposo rispetto a dette due bobine.
20. 20. Sistema come da rivendicazione 17, 18 o 19, caratterizzato dal fatto che detti magneti permanenti sono sagomati e disposti per generare una forza di centraggio rispetto ad un asse mediano parallelo alla direzione della forza agente sull'elemento mobile indotta dalla corrente circolante in dette bobine.
21. 21. Sistema come da rivendicazione 19 o 20, caratterizzato dal fatto che detti almeno due magneti permanenti sono sagomati in modo da generare una forza di richiamo verso una posizione di minima riluttanza del circuito magnetico definente una posizione di riposo di detto elemento mobile.
22. 22. Sistema come da rivendicazione 21, caratterizzato dal fatto che detti almeno due magneti permanenti sono sagomati per definire due battute magnetiche che limitano la posizione di massimo spostamento dell’elemento mobile rispetto ad una posizione di riposo in entrambi i versi del movimento provocato dalla circolazione di corrente in dette bobine.
23. 23. Sistema come da una o più delle rivendicazioni 19 a 22, caratterizzato dal fatto che detti due magneti permanenti comprendono ciascuno un bordo rivolto verso l’esterno del traferro e sostanzialmente ortogonale alla direzione del movimento indotto dalla corrente elettrica circolante in dette bobine, ciascuno di detti bordi presentando tratti terminali inclinati, formanti appendici rivolte verso l’esterno del traferro rispetto alla porzione centrale del rispettivo bordo, su ciascun magnete dette appendici essendo sostanzialmente simmetriche rispetto ad un piano parallelo alla direzione del movimento dell’elemento mobile ed agli assi delle bobine.
24. 24. Un diffusore acustico comprendente un alloggiamento ed un diaframma mobile, il cui movimento genera onde sonore, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un sistema di conversione elettro-meccanica come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la bobina di eccitazione à ̈ fissa rispetto all’alloggiamento e l’elemento mobile à ̈ vincolato al diaframma, il movimento dell’elemento mobile provocando la vibrazione del diaframma.