ITLT20000008A1 - Bobina mobile per altoparlanti. - Google Patents

Description

Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

BOBINA MOBILE PER ALTOPARLANTE

RIASSUNTO

La bobina mobile (1) dell'altoparlante dinamico viene realizzata con un materiale elettricamente conduttore privo in tutto o in parte dell'isolamento elettrico costituito dal rivestimento superficiale continuo .

L'isolamento, secondo la presente invenzione, è costituito dall'aria presente nel gap (7) tra le singole spire della bobina.

La bobina (1) viene realizzata in uno dei seguenti modi: posizionando il filo (3) in una gola elicoidale (5) realizzata sul supporto bobina (6) con un passo superiore al diametro del filo conduttore (3); distanziando il filo conduttore (3) per mezzo di un filo isolante (11); avvolgendo ad elica sul filo conduttore (3) un distanziale isolante (12); realizzando una incisione (7) su un canotto di materiale conduttore (10); avvolgendo il filo conduttore (3) sopra il supporto (6) previa applicazione su quest'ultimo di un collante idoneo al suo ancoraggio; avvolgendo il filo conduttore (3) sopra una rete isolante (12) che realizza la guida del filo (3) e la circolazione dell'aria di raffreddamento.

La bobina mobile (1) di tipo noto, costruita con filo conduttore (3) isolato con rivestimento continuo, può, secondo il presente trovato, essere privata di parte del rivestimento isolante esterno o di parte della stessa sezione del conduttore per un più efficace smaltimento del calore.

La superficie esterna del filo conduttore (3) della bobina (1) può, in ognuno dei casi indicati, essere dotato di alettatura (9) per aumentare la superficie di scambio termico, ed aumentare l'efficienza dello scambio. (Fig. 1).

DESCRIZIONE

La bobina mobile (1) di un altoparlante dinamico di tipo noto è ottenuta avvolgendo un filo conduttore (3) su un supporto cilindrico (6).

Il filo conduttore (3) è isolato per mezzo di un rivestimento continuo applicato su tutta la sua superficie.

L'isolamento elettrico del filo con cui è realizzata la bobina mobile è altresì un ottimo isolante termico che ostacola fortemente lo scambio di calore con l'esterno.

Nelle condizioni di lavoro la bobina mobile (1) dell'altoparlante è attraversata da correnti elettriche le quali provocano il riscaldamento del conduttore (3) per effetto Joule; il calore prodotto da un elevato picco di corrente o nel lavoro di lungo periodo può provocare l'aumento della temperatura del filo (3) e dell'intera bobina mobile (1) oltre i limiti sopportati dall'isolante elettrico, dai collanti che uniscono la bobina (1) alla membrana dell'altoparlante e nei casi più gravi, dallo stesso supporto (6) della bobina mobile.

In ognuno dei casi suddetti l'altoparlante va fuori servizio per uno o più dei seguenti motivi: interruzione del filo della bobina, corto circuito tra le spire, scollamento della bobina dal supporto, deformazione meccanica dell'equipaggio mobile che ne impedisce il movimento all'interno del traferro del circuito magnetico.

Il raggiungimento dei limiti dell'altoparlante è oltremodo difficile da prevedere a causa dello svolgimento temporale delle sollecitazioni termiche cui esso può essere sottoposto pur rimanendo al di sotto della corrente elettrica massima ammissibile; quello dell'altoparlante è cioè un problema di modalità di accumulo del calore dipendente interamente dalle modalità di scambio termico tra bobina (1) e mondo esterno; tra i processi di scambio termico quello che ha di gran lunga maggiore rilevanza è quello tra il filo conduttore (3) e l'aria.

Lo scambio termico tra il filo conduttore (3) e l'aria circostante è fortemente ostacolato dalla presenza dell'isolante elettrico che lo riveste in modo continuo; l'isolante elettrico, costituito da smalto di varia natura e spessore, è altresì un ottimo isolante termico per cui il calore prodotto dal passaggio della corrente ha l'effetto principale di innalzare la temperatura del conduttore (3); l'aumento di temperatura del conduttore (3) fa aumentare la sua resistenza specifica per cui la produzione di calore per effetto Joule è maggiore via via che il conduttore (3) si riscalda; questo progressivo peggioramento delle condizioni di lavoro del conduttore (3), in assenza di prolungati periodi di bassa sollecitazione termica, porta ad una rapida messa fuori servizio dell'altoparlante per uno dei motivi sopra indicati.

La sollecitazione termica sopportabile dall'altoparlante è in definitiva la causa che ne determina i limiti prestazionali (potenza applicabile ed affidabilità) ed è quella meno definibile in sede di progetto a causa della aletorietà della storia temporale dei cicli di sollecitazione.

Uno scopo del presente trovato è allora quello di realizzare una bobina mobile (1) dell'altoparlante dinamico in grado di smaltire una più elevata quantità di calore prodotta nel processo di trasduzione; ulteriore scopo del presente trovato è quello di fornire un metodo di realizzazione della bobina mobile (1) a partire da materiale diverso dal filo; ulteriore scopo è fornire un metodo per aumentare lo scambio termico in una bobina mobile (1) di tipo noto ovvero realizzata con filo conduttore isolato con rivestimento continuo; ulteriore scopo è fornire mezzi conformati per aumentare la circolazione dell'aria intorno al filo conduttore (3), questi ed altri scopi risulteranno evidenti dalla descrizione e disegni di cui la figura 1 è la sezione, secondo un piano passante per il suo asse, della bobina mobile del presente trovato; la fig. 2 è una sezione perpendicolare all'asse della bobina mobile (1) che mostra i canali (2) di circolazione dell'aria; la fig. 3 è una sezione, secondo un piano assiale, della bobina mobile (1) realizzata per incisione; la fig. 4 è una sezione assiale di una bobina mobile di tipo noto dopo l'intervento di asportazione di parte della sezione utile; la fig 5 è la sezione di una bobina mobile di tipo noto dopo l'intervento di asportazione di parte del rivestimento isolante (4); la fig. 6 è la sezione assiale di una bobina mobile (1) con un avvolgimento a più strati nel quale l'isolamento tra le spire di filo conduttore (3) è realizzato per mezzo di un filo isolante (11) avvolto ad elica parallelamente ad esso; la fig. 7 è la vista di una preferita forma di realizzazione del filo isolante (11); la fig (8) è la vista di una rete isolante (12) di isolamento interstrato.

La bobina mobile (1) di un altoparlante elettrodinamico è realizzata, in una preferita forma, a partire da un filo conduttore (3) privo di rivestimento isolante continuo(4); il filo conduttore (3),privo di isolamento elettrico , trova sede in una impronta (5) realizzata sul supporto (6) della bobina (1); l'impronta (5) ha un andamento elicoidale con passo dell'elica maggiore del diametro del filo (3) in modo che le spire della bobina non vengano a trovarsi a contatto per tutto lo sviluppo dell'elica; il supporto (6) della bobina può recare sulla superficie esterna impronte (2), variamente conformate, di profondità superiore a quelle (5) di appoggio del filo (3) in modo da ridurre la superficie di contatto e consentire il passaggio dell'aria tra filo (3) e supporto (6); l'andamento delle impronte è mostrato in fig. 2 ove è rappresentata una preferita forma di realizzazione consistente in una serie di canali (2) rettilinei, equidistanziati diretti come le generatrici del cilindro della bobina (1).

L'impronta (5) che guida il filo, può avere in sezione un andamento curvilineo o essere formato da una spezzata di tratti rettilinei per ridurre ulteriormente la superficie di contatto tra il filo conduttore (3) ed il supporto (6).

L'impronta (5) avrà una profondità preferibilmente minima per massimizzare la superficie di filo conduttore (3) a contatto con l'aria.

La bobina con passo dell'elica di avvolgimento superiore al diametro del filo può, secondo il presente trovato, essere realizzata prevedendo la stesura del filo conduttore, privo di isolante, su un supporto recante uno strato di collante idoneo a assicurare nel tempo la posizione conferita inizialmente al filo conduttore (3).

Il gap (7} tra le sezioni affiancate del filo (3) viene stabilito con riferimento alla circolazione dell'aria al suo interno al fine di smaltire la maggiore quantità di calore piuttosto che con riferimento alla capacità di isolamento elettrico stante le basse tensioni in gioco.

Il filo conduttore (3) può essere vantaggiosamente configurato, secondo il presente trovato, con una superficie esterna recante le scanalature (8) mostrate in fig. 1; tali scanalature (8) sono facilmente ottenibili con noti metodi di trafilatura; l'assenza del rivestimento isolante esterno (4) consente un ideale sfruttamento della elevata superficie esterna del filo conduttore (3) avvolto a treccia.

L'alettatura, per effetto dei fenomeni convettivi che si stabiliscono tra le superfici affacciate, ha una capacità di smaltimento del calore superiore a quella della semplice superficie di scambio esposta all'aria,· l'alettatura è ulteriormente più efficace se le sue superfici di scambio termico sono raccordate con piccoli raggi di curvatura .

La bobina mobile (1) può essere realizzata a partire da un canotto cilindro (10) di materiale conduttore associato al supporto bobina (6) mediante interferenza meccanica o mediante incollaggio; il canotto conduttore (10) viene inciso con taglio meccanico o termico (laser) secondo un andamento elicoidale idoneo a realizzare la spire della bobina mobile (1); la profondità dell'incisione sarà maggiore dello spessore del cilindro (10) in modo da realizzare un conduttore elicoidale senza contatto tra le spire; un tale procedimento realizzativo dell'avvolgimento conduttore della bobina (1) consente di ottenere il massimo riempimento di materiale conduttore all'interno del traferro del circuito magnetico dell'altoparlante; la elevata superficie esterna del conduttore (3) consente la realizzazione, con il medesimo procedimento di incisione, dell'alettatura (9) con il voluto rapporto tra i suoi parametri geometrici in modo da realizzare la massima efficacia di scambio termico; lo spazio di separazione (7) tra le spire può, viceversa, essere riempito di materiale elettricamente isolante ma termicamente conduttivo per conferire, ove necessario, maggiore stabilità meccanica all'accoppiamento tra filo conduttore (3) e supporto bobina (6).

La realizzazione della bobina mobile (1) a partire da un canotto cilindrico (10) consente la realizzazione di una bobina mobile (1) a due strati in cui il secondo strato, costruito all'interno del supporto (6),è anch'esso interamente esposto all'aria come quello esterno e pertanto può scambiare il calore con l'aria nel modo più efficace possibile .

La bobina mobile realizzata per incisione può vantaggiosamente avvalersi di un supporto (6) dotato delle descritte impronte (2) per la circolazione dell'aria.

Un ulteriore modo di realizzare la bobina mobile ( l ) in uno o più strati sovrapposti è quello di posizionare il filo conduttore (3) all'interno di due sponde formate avvolgendo ad elica un filo isolante (11) sopra il supporto (6)della bobina; il filo isolante (11), ancorabile al supporto(6) per mezzo di collanti, funziona da elemento distanziale tra le spire della bobina; la preferita ma non limitativa forma di realizzazione del filo distanziale (11) è mostrata in fig. 7 nella quale il filo (11) reca una perlinatura utile a ridurre la superficie di contatto con il filo conduttore (3).

Il filo isolante (11) può essere avvolto sul supporto (6) con la medesima operazione di avvolgimento del conduttore (3).

Ulteriore modo di realizzare la bobina mobile (1) e quello di interporre tra supporto (6) e filo (3) una rete isolante (12) rappresentata in fig. 8; la rete isolante (12) è caratterizzata dall'avere i fili di orditura paralleli all'asse della bobina (1) sovrapposti a quelli ad andamento diametrale; tale configurazione realizza la minima superficie di contatto tra filo conduttore (3) e rete isolante (12) e quindi la massima circolazione dell'aria di raffreddamento; la descritta disposizione delle orditure consente una più agevole deformazione della rete per farle assumere l'andamento elicoidale del filo conduttore (3).

La rete isolante (12) trova il massimo del vantaggio nell'impiego quale isolante interstrato nelle bobine (1) realizzate in più strati di filo conduttore (3).

Il filo conduttore (3) può, secondo il presente trovato, essere rivestito da un materiale isolante (12) applicato in modo parziale alla sua superficie esterna; il materiale isolante (12) può essere costituito da vernice isolante di tipo noto o da un nastro di varia sezione avvolto ad elica su di esso, tale ultima configurazione appare particolarmente vantaggiosa nel caso di filo conduttore (3) di tipo a treccia per il quale si può prevedere di avvolgere il filo isolante (12) con le stesse modalità di avvolgimento dei singoli reofori conduttori.

La riduzione del rivestimento esterno isolante (4) può essere realizzata a partire da un rivestimento contituo successivamente asportato.

Lo scambio termico di una bobine di tipo noto, viene incrementato, secondo il presente trovato, asportando la parte esterna del rivestimento isolante (4) mediante abrasione operata sulla bobina avvolta sul suo supporto (6).

Una superficie esterna priva di isolante elettrico può essere ottenuta avvolgendo sul supporto(6) un filo conduttore (3) di diametro superiore a quello di progetto e successivamente asportando parte della sezione conduttrice con operazione di taglio meccanico ; sulla superficie scoperta del conduttore (3) è possibile realizzare, nella passata finale di taglio, una alettatura di varia profilatura e profondità.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1) Bobina mobile (1) per altoparlante dinamico in cui il filo conduttore (3) è privo in tutto o in parte del rivestimento isolante continuo.
2. 2) Bobina mobile come da rivendicazione 1 in cui il filo conduttore (3) è avvolto ad elica sul supporto (6) guidato da una impronta (5) di profilo curvilineo continuo o lineare spezzato 3) Bobina mobile come da rivendicazioni 1 e 2 in cui il supporto (6) reca delle scanalature (2) di profondità superiore alle impronte guidafilo (5) in modo da consentire la circolazione dell'aria tra filo (3) e supporto (6) 4) Bobina mobile come alle rivendicazioni precedenti in cui il filo conduttore (3) è avvolto ad elica sul supporto (6) e le cui spire sono tenute distanziate da un filo elettricamente isolante (11) associabile al primo nella medesima operazione di avvolgimento della bobina 5) Bobina mobile come da rivendicazioni precedenti in cui il distanziale isolante (11) consente l'esecuzione della bobina mobile (1) in più strati sovrapposti di filo conduttore (3) non isolato 6) Bobina mobile come da rivendicazioni precedenti in cui il filo conduttore (3) è realizzato a partire da un canotto di materiale conduttore (10) associato al supporto (6) con interferenza meccanica o mediante incollaggio 7) Bobina mobile come da rivendicazioni precedenti in cui le spire della bobina sono realizzate mediante incisione meccanica o termica del canotto elettricamente conduttore (10) associato stabilmente al supporto (6) 8) Bobina mobile come da rivendicazioni precedenti in cui l'avvolgimento conduttore (3) può essere realizzato, a partire da canotti di materiale conduttore (10), di cui uno posto all'interno del supporto (6) 9) Bobina mobile come da precedenti in cui il filo conduttore (3) è dotato di alette di dissipazione del calore ottenute in sede di produzione del filo con procedimenti noti quali la trafilatura o attraverso il taglio meccanico o termico del mantello esterno dopo il suo avvolgimento sul supporto (6) 10) Bobina mobile come una o più delle rivendicazioni precedenti in cui al filo conduttore isolato (3) di tipo noto viene asportato una parte del rivestimento esterno isolante dopo il suo avvolgimento sul supporto (6) 11) Bobina mobile come da rivendicazioni precedenti in cui all'avvolgimento realizzato con filo conduttore (3) isolato di tipo noto viene asportato parte della sezione conduttrice dopo il suo avvolgimento sul supporto (6) 12) Bobina mobile come alle rivendicazioni precedenti e come sostanzialmente descritto e rivendicato.