ITFI970266A1

ITFI970266A1 - ELECTRODYNAMIC ACOUSTIC TRANSDUCER WITH REDUCED INDUCTANCE EQUIVALENT TO THE MOBILE CREW

Info

Publication number: ITFI970266A1
Application number: IT97FI000266A
Authority: IT
Inventors: Roberto Coppini; Alessandro Pancani
Original assignee: B & C Speakers S P A
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 1999-06-05
Also published as: IT1297378B1; WO1999030533A1; ITFI970266A0

Description

"TRASDUTTORE ACUSTICO ELETTRODINAMICO A RIDOTTA "REDUCED ELECTRODYNAMIC ACOUSTIC TRANSDUCER

INDUTTANZA EQUIVALENTE DELL'EQUIPAGGIO MOBILE" EQUIVALENT INDUCTANCE OF THE MOBILE CREW "

La presente invenzione riguarda un trasduttore acustico elettrodinamico a ridotta induttanza equivalente dell'equipaggio mobile. The present invention relates to an electrodynamic acoustic transducer with reduced equivalent inductance of the mobile unit.

Sono ben noti nell'ambito tecnico specifico trasduttori acustici elettrodinamici usati quali altoparlanti, unità di pilotaggio per trombe esponenziali ed equivalenti. Questo tipo di trasduttore comprende un equipaggio mobile, o bobina mobile (voice coil), fissata ad un cono o ad una membrana, rispettivamente nel caso di altoparlanti e di unità (compression driver) per trombe esponenziali . Electrodynamic acoustic transducers used as loudspeakers, driving units for exponential horns and equivalent are well known in the specific technical field. This type of transducer comprises a mobile unit, or voice coil, fixed to a cone or a membrane, respectively in the case of loudspeakers and units (compression drivers) for exponential horns.

La bobina mobile è immersa in un campo magnetico stazionario oggi realizzato con magneti permanenti in varie configurazioni. Essa è mobile in un traferro anulare comprendente un nucleo centrale cilindrico circondato da un elemento anulare, ambedue realizzati in materiale ferromagnetico ed associati a magneti permanenti per la produzione di un campo magnetico statico. The moving coil is immersed in a stationary magnetic field today made with permanent magnets in various configurations. It is movable in an annular air gap comprising a cylindrical central core surrounded by an annular element, both made of ferromagnetic material and associated with permanent magnets for the production of a static magnetic field.

Quando la bobina mobile viene percorsa da corrente a frequenza acustica, vengono generate forze che tendono a "risucchiare" o "allontanare" la bobina mobile rispetto al campo magnetico statico generato dai magneti nel traferro, azionando in tal modo meccanicamente il cono o la membrana sopra citati. When the moving coil is passed through by current at an acoustic frequency, forces are generated which tend to "suck" or "move away" the moving coil with respect to the static magnetic field generated by the magnets in the air gap, thus mechanically operating the cone or membrane above. cited.

In quanto segue si farà riferimento per semplicità ad una bobina mobile associata meccanicamente ad un cono, alimentata da un segnale a frequenza acustica, ed immersa in un campo magnetico prodotto da una struttura polare a conformazione anulare, di costruzione ben nota ad un esperto nel ramo. For the sake of simplicity, reference will be made in the following to a moving coil mechanically associated with a cone, fed by an acoustic frequency signal, and immersed in a magnetic field produced by a polar structure with annular conformation, of construction well known to an expert in the art. .

Secondo la presente invenzione si prevede almeno una bobina, fissa connessa al nucleo centrale della struttura polare, o alla parte polare anulare, definenti il traferro entro il quale può spostarsi la bobina mobile, detta o dette bobine fisse essendo elettricamente collegate in serie, in parallelo o in "compound", eventualmente con la interposizione di circuiti "cross-over" di tipo attivo o — -passivo. Detta bobina o dette bobine fisse sono alimentate dalla medesima sorgente di segnale a frequenza acustica per alimentare la bobina mobile e disposte in modo da ridurre l'impedenza equivalente dell'equipaggio mobile. According to the present invention, at least one fixed coil is provided, connected to the central core of the polar structure, or to the annular polar part, defining the air gap within which the mobile coil can move, said or said fixed coils being electrically connected in series, in parallel or in "compound", possibly with the interposition of active or - -passive "cross-over" circuits. Said coil or said fixed coils are powered by the same acoustic frequency signal source to power the moving coil and arranged in such a way as to reduce the equivalent impedance of the moving unit.

Il trasduttore acustico elettrodinamico secondo la presente invenzione verrà ora descritto in base a sue forme di realizzazione attualmente preferite riportate a titolo illustrativo e non limitativo, e facendo riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: The electrodynamic acoustic transducer according to the present invention will now be described on the basis of its currently preferred embodiments reported for illustrative and non-limiting purposes, and with reference to the figures of the attached drawings, in which:

- la figura 1 mostra una vista parziale semplificata di un altoparlante elettrodinamico secondo la tecnica nota ; Figure 1 shows a simplified partial view of an electrodynamic loudspeaker according to the known art;

la figura 2 mostra una tipica disposizione del circuito magnetico di un altoparlante o trasduttore elettrodinamico ,-la figura 3 mostra una struttura di altoparlante elettrodinamico simile a quella di figura 1 includente una disposizione di avvolgimenti ausiliari secondo la presente invenzione; figure 2 shows a typical arrangement of the magnetic circuit of an electrodynamic loudspeaker or transducer; figure 3 shows an electrodynamic loudspeaker structure similar to that of figure 1 including an arrangement of auxiliary windings according to the present invention;

- la «figura 4 mostra la risposta in frequenza (2.83 V/l metro, standard box) di un altoparlante da 15" con e senza dispositivo; - figure 4 shows the frequency response (2.83 V / l meter, standard box) of a 15 "loudspeaker with and without device;

la figura 5 mostra l'andamento dell'impedenza dell'equipaggio mobile secondo la tecnica nota e secondo l'invenzione in funzione della frequenza di pilotaggio riportata in scala logaritmica; e Figure 5 shows the trend of the impedance of the mobile unit according to the known technique and according to the invention as a function of the driving frequency reported on a logarithmic scale; And

- le figure 6A, 6B, 6C mostrano possibili disposizioni di avvolgimenti di bobina mobile e avvolgimenti ausiliari secondo la presente invenzione. Figures 6A, 6B, 6C show possible arrangements of mobile coil windings and auxiliary windings according to the present invention.

Con riferimento ai disegni, ed in particolare alla figura 1, un tipico altoparlante elettrodinamico, indicato nel suo complesso con 10, comprende un cestello 11 fissato ad un blocco 12 recante magneti ed espansioni polari. With reference to the drawings, and in particular to Figure 1, a typical electrodynamic loudspeaker, indicated as a whole with 10, comprises a basket 11 fixed to a block 12 bearing magnets and pole pieces.

Sull'orlo 13 del cestello 11, tramite un diaframma 14, è montato in sospensione un cono 15, in corrispondenza dell'apice del quale è montata una bobina mobile {voice coil) 16. Un secondo elemento a diaframma 17 consente assieme al diaframma 14 che il cono 15 possa spostarsi lungo il proprio asse parallelamente a se stesso quando la bobina mobile 16 è percorsa da co'rrenti a frequenza acustica fornite dallo stadio finale di un amplificatore (non mostrato). On the edge 13 of the basket 11, through a diaphragm 14, a cone 15 is mounted in suspension, at the apex of which a voice coil 16 is mounted. A second diaphragm element 17 allows together with the diaphragm 14 that the cone 15 can move along its own axis parallel to itself when the moving coil 16 is crossed by currents at acoustic frequency supplied by the final stage of an amplifier (not shown).

Il blocco 12 tipicamente comprende una piastra in materiale ferromagnetico 20, con un nucleo a colonna circolare- 21 disposto in corrispondenza di un foro 22 di un elemento anulare ferromagnetico 23. Tra l'elemento 20 e l'elemento 23 sono interposti uno o più magneti 24, atti a generare in modo noto un flusso magnetico nel traferro esistente tra il foro 22 ed il nucleo 21. The block 12 typically comprises a ferromagnetic material plate 20, with a circular column core 21 arranged in correspondence with a hole 22 of an annular ferromagnetic element 23. One or more magnets are interposed between the element 20 and the element 23. 24, adapted to generate in a known way a magnetic flux in the air gap existing between the hole 22 and the core 21.

La bobina mobile 16 è libera di spostarsi — -perpendicolarmente alle linee di flusso magnetico nel traferro sopra menzionato costituendo un equipaggio mobile solidale al cono 15. Normalmente si cerca di mantenere il flusso magnetico nel traferro al valore più elevato possibile, secondo quanto già noto. La bobina mobile 16 possiede una resistenza ed una induttanza proprie determinate dai parametri dell'avvolgimento. The mobile coil 16 is free to move - -perpendicularly to the magnetic flux lines in the aforementioned air gap, forming a mobile unit integral with the cone 15. Normally, an attempt is made to keep the magnetic flux in the air gap at the highest possible value, according to what is already known. The moving coil 16 has its own resistance and inductance determined by the winding parameters.

Mentre la componente resistiva dell'avvolgimento della bobina mobile 16 è costante, la sua impedenza varia al variare della frequenza di pilotaggio, e di altri parametri dell'altoparlante o di altro trasduttore. While the resistive component of the winding of the mobile coil 16 is constant, its impedance varies as the driving frequency and other parameters of the loudspeaker or other transducer vary.

Un tipico andamento dell'impedenza di un altoparlante elettrodinamico del genere in questione è mostrato dalla curva A in figura 5 ove si nota che da un valore nominale (D.C.) di 5 ohm, all'aumentare della frequenza si presenta un picco Al di circa 45 ohm alla frequenza di risonanza di circa 50 Hz. L'impedenza quindi scende all'aumentare della frequenza fino ad un minimo A2 a circa 200 Hz, per poi risalire a valori elevati (A3) per frequenze dell'ordine di 10.000-Hz. A typical impedance trend of an electrodynamic loudspeaker of the kind in question is shown by curve A in figure 5 where it is noted that from a nominal value (D.C.) of 5 ohms, as the frequency increases, a peak Al of about 45 occurs. ohm at the resonant frequency of about 50 Hz. The impedance therefore decreases as the frequency increases up to a minimum A2 at about 200 Hz, and then rises to high values (A3) for frequencies of the order of 10,000-Hz.

Ogni altoparlante di questo genere ha una sua "firma" caratteristica dell'andamento dell'impedenza in funzione della frequenza. Inoltre anche altoparlanti apparentemente identici possono presentare diversi andamenti derivanti sia dalle differenze di produzione che dalle differenti — -condizioni di impiego (casse acustiche, trombe esponenziali, ecc.). Each loudspeaker of this kind has its own characteristic "signature" of the impedance trend as a function of frequency. Furthermore, even apparently identical loudspeakers can present different trends deriving both from the differences in production and from the different - -conditions of use (loudspeakers, exponential horns, etc.).

Secondo la presente invenzione si prevede una disposizione per uniformare l'impedenza letta ai capi della bobina mobile in funzione della frequenza con l'aggiunta di una o due bobine stazionarie, disposte nel traferro della struttura magnetica statica dell'altoparlante o di altro trasduttore elettrodinamico e pilotate dalla stessa corrente ad audiofrequenza che pilota la bobina mobile. According to the present invention, an arrangement is provided for making the impedance read across the mobile coil uniform as a function of frequency with the addition of one or two stationary coils, arranged in the gap of the static magnetic structure of the loudspeaker or other electrodynamic transducer and driven by the same audio frequency current that drives the voice coil.

La disposizione secondo l'invenzione è mostrata nella figura 3, ove parti corrispondenti sono indicate con gli stessi numeri di riferimento delle figure 1 e 2. The arrangement according to the invention is shown in Figure 3, where corresponding parts are indicated with the same reference numbers as in Figures 1 and 2.

Nella costruzione di figura 3 è prevista una bobina stazionaria 30 e/o 31, nel senso che "può essere prevista una sola bobina stazionaria 30 o 31 oppure una coppia di bobine 30 e 31. Le bobine fisse (30, 31) e la bobina mobile 16 possono essere intercollegate come mostrato nelle figure 6A, 6B, 6C. In the construction of Figure 3 a stationary coil 30 and / or 31 is provided, in the sense that "a single stationary coil 30 or 31 or a pair of coils 30 and 31 can be provided. The fixed coils (30, 31) and the coil mobile 16 can be interconnected as shown in Figures 6A, 6B, 6C.

Nelle- figure 6A, 6B, 6C, le bobine fisse 30, 31 sono mostrate direttamente collegate assieme alla bobina mobile 16. Rientra nell'ambito della presente invenzione che le bobine fisse 30 e/o 31 vengano collegate alla sorgente audio che pilota la bobina mobile 16 attraverso trasformatori o filtri di cross-over attivi o passivi. In Figures 6A, 6B, 6C, the fixed coils 30, 31 are shown directly connected together with the voice coil 16. It falls within the scope of the present invention that the fixed coils 30 and / or 31 are connected to the audio source which drives the coil. mobile 16 through active or passive transformers or cross-over filters.

Il funzionamento è assimilabile a quello di un trasformatore cortocircuitato da una doppia alimentazione su primario e secondario. Il collegamento della bobina o delle bobine fisse a quella mobile viene eseguito in modo tale da offrire una cancellazione dell'effetto induttivo degli avvolgimenti. Operation is similar to that of a transformer short-circuited by a double power supply on primary and secondary. The connection of the fixed coil or coils to the moving one is carried out in such a way as to offer a cancellation of the inductive effect of the windings.

La connessione degli avvolgimenti primario e secondario che si viene a creare offre, oltre alla riduzione dell'induttanza, un incremento della forza F sulla bobina mobile dovuta alla somma delle energie generate dalle bobine fisse e mobile e dell'energia diretta della bobina mobile. È possibile vedere questo effetto sperimentalmente nelle figure 4 e 5, dove alla frequenza esemplificativa di 4 kHz (fig.5) si ha una impedenza di 20 ohm sul trasduttore tradizionale ed una di 5 ohm nella disposizione secondo l'invenzione. Ciò corrisponde ad un ipotetico aumento di 6 dB sulla curva di risposta in figura 5 (curva B): in realtà si possono notare 10 dB di aumento di output dovuti appunto all'interazione tra le forze combinate delle bobine fisse e la stessa bobina mobile. The connection of the primary and secondary windings that is created offers, in addition to the reduction of the inductance, an increase in the force F on the moving coil due to the sum of the energies generated by the fixed and moving coils and the direct energy of the moving coil. It is possible to see this effect experimentally in figures 4 and 5, where at the exemplary frequency of 4 kHz (fig. 5) there is an impedance of 20 ohms on the traditional transducer and one of 5 ohms in the arrangement according to the invention. This corresponds to a hypothetical increase of 6 dB on the response curve in figure 5 (curve B): in reality it is possible to notice 10 dB of increase in output due precisely to the interaction between the combined forces of the fixed coils and the voice coil itself.

Il rapporto di trasformazione, in questo caso il rapporto di impedenza tra bobina mobile e quella o quelle fisse, può essere deciso in fase progettuale a seconda dell'utilizzo del trasduttore. The transformation ratio, in this case the impedance ratio between the moving coil and the fixed coil or ones, can be decided in the design phase according to the use of the transducer.

I risultati ottenuti sono esemplificati nella figura 4 ove vengono mostrate le curve di risposta di un woofer da 15° preso a riferimento, sul nucleo centrale del quale è collegata una bobina fissa (D.C. Resistance 16 ohm) collegata in parallelo ed in controfase alla bobina mobile (D.C. Resistance 3.4 ohm). The results obtained are exemplified in figure 4 where the response curves of a 15 ° woofer taken as reference are shown, on the central core of which is connected a fixed coil (D.C. Resistance 16 ohm) connected in parallel and in counterphase to the voice coil (D.C. Resistance 3.4 ohm).

L'avvolgimento sia della bobina mobile sia della o delle bobine fisse può essere realizzato con una qualsiasi delle tecniche attualmente in uso nella costruzione di altoparlanti o trasduttori elettrodinamici. The winding of both the moving coil and the fixed coil or coils can be achieved with any of the techniques currently used in the construction of electrodynamic loudspeakers or transducers.

È inoltre da notare che la disposizione secondo la presente invenzione può essere utilizzata, oltre che in altoparlanti, anche in trasduttori elettrodinamici usati in unione a trombe esponenziali. It should also be noted that the arrangement according to the present invention can be used, as well as in loudspeakers, also in electrodynamic transducers used in conjunction with exponential horns.

Varianti e/o modifiche potranno essere apportate al trasduttore acustico elettrodinamico a ridotta induttanza equivalente dell'equipaggio mobile secondo la presente invenzione, senza per questo uscire dall'ambito protettivo dell'invenzione medesima. Variations and / or modifications may be made to the electrodynamic acoustic transducer with reduced equivalent inductance of the mobile unit according to the present invention, without thereby departing from the protective scope of the invention itself.

Claims

CLAIMS 1. Electrodynamic acoustic transducer with reduced equivalent inductance of the mobile unit characterized in that it comprises: a magnetic circuit structure which includes a central core, a set of magnets and a pole piece defining an annular air gap in which a traversed moving coil is immersed from currents to audio frequencies; and at least one fixed coil in said annular air gap arranged to be traversed by currents at audio frequencies, the windings of said moving coil and said at least one fixed coil being arranged in such a way as to reduce the equivalent impedance of the moving assembly constituted by said moving coil and associated elements.

2. Electroacoustic transducer according to claim 1, wherein said fixed coil is wound on said central core.

3. Electroacoustic transducer according to claim 1, wherein said fixed coil is wound on said pole piece.

4. Electroacoustic transducer according to claim 1, wherein said fixed coil is divided into two coils, a first wound on said central core and a second on said pole piece.

5. Electroacoustic transducer according to one or more of the preceding claims, in which said fixed coils are connected in series with each other and in parallel with said moving coil.

6. Electroacoustic transducer according to one or more of claims 1 to 4, wherein said fixed coils are connected in parallel with each other and in parallel with said moving coil.

7. Electrodynamic acoustic transducer with reduced equivalent inductance of the mobile unit, substantially as described above and illustrated with reference to the attached drawings.