ITRE20010026A1

ITRE20010026A1 - SPEAKER CUPS WITH NEODYMIUM MAGNET.

Info

Publication number: ITRE20010026A1
Application number: IT2001RE000026A
Authority: IT
Inventors: Ing Tiziano Nili; Carlo Sancisi
Original assignee: S I P E Societ Italiana Elettr
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-09-23
Also published as: EP1248494A3; BR0201190A; ES2332446T3; ITRE20010026A0; EP1248494B1; AR032994A1; EP1248494B8; PL352984A1; ATE441290T1; PL211427B1; BRPI0201190B1; EP1248494A2; DE60233455D1

Description

Descrizione di una invenzione industriale avente per titolo: Description of an industrial invention entitled:

Coppe per altoparlanti con magnete al neodimio. Neodymium magnet speaker cups.

La presente invenzione si riferisce a coppe per altoparlanti con magneti in materiale neodimio, alle quali sono eventualmente associate delle piastra planari superiori. Le coppe sono configurate in modo da formare maggiori volumi d’aria di ventilazione e da aumentare la distanza tra le superfici diametrali dei magneti e le superfici delle coppe stesse; il tutto a favore del miglioramento dell’ efficienza degli altoparlanti, della migliore dispersione termica del calore generato nelle bobine mobili degli altoparlanti, dell’uso di magneti con diametro inferiore, e di realizzazioni più semplici ed economiche. Le configurazione delle coppe sono idonee per applicazione su altoparlanti a montaggio tradizionale o rovesciato. E’ noto che la struttura metallica costituente la così detta coppa esterna degli attuali altoparlanti, può essere realizzata o mediante tornitura, con o senza scarico posteriore e con o senza alettature di raffreddamento, a costi piuttosto alti e poco economici, oppure per stampaggio o imbutitura. In ogni caso le superfici metalliche interne di dette coppe risultano piuttosto vicine al magnete, tanto da porre in cortocircuito il magnete stesso e da provocare una sottrazione di flusso utile nel traferro che abbatte l’efficienza del sistema, con conseguente necessità di recupero della stessa, tramite l’adozione di magneti a maggior diametro. Altro inconveniente deriva dal fatto che il volume d’aria disponibile all’intemo del circuito magnetico risulta modesto e tale da non consentire una buona ventilazione ed un adeguato raffreddamento della bobina mobile. The present invention relates to loudspeaker cups with magnets made of neodymium material, to which upper planar plates are optionally associated. The cups are configured to form larger volumes of ventilation air and to increase the distance between the diametrical surfaces of the magnets and the surfaces of the cups themselves; all in favor of improving the efficiency of the speakers, better thermal dispersion of the heat generated in the moving coils of the speakers, the use of smaller diameter magnets, and simpler and more economical achievements. The cup configurations are suitable for application to traditional or inverted mount loudspeakers. It is known that the metal structure constituting the so-called external cup of current loudspeakers can be made either by turning, with or without rear exhaust and with or without cooling fins, at rather high and inexpensive costs, or by molding or drawing. . In any case, the internal metal surfaces of said cups are rather close to the magnet, so as to short-circuit the magnet itself and cause a subtraction of useful flux in the air gap which reduces the efficiency of the system, with consequent need for recovery of the same. through the adoption of larger diameter magnets. Another drawback derives from the fact that the volume of air available within the magnetic circuit is modest and such as not to allow good ventilation and adequate cooling of the voice coil.

Scopo della presente invenzione è quello di risolvere i suddetti inconvenienti.· L’invenzione, quale essa è caratterizzata dalle rivendicazioni, risolve il problema per mezzo di coppe per altoparlanti con magneti in materiale neodimio, mediante le quali si ottengono i seguenti risultati: le coppe sono preferibilmente ottenute per stampaggio o imbutitura; la loro forma è tale da creare una camera interna sufficiente a comprendere un consistente volume d’aria di raffreddamento, e a distanziare la superfìcie diametrale dei magneti dalla loro parete metallica interna. The purpose of the present invention is to solve the aforementioned drawbacks. they are preferably obtained by molding or drawing; their shape is such as to create an internal chamber sufficient to include a substantial volume of cooling air, and to distance the diametrical surface of the magnets from their internal metal wall.

I vantaggi conseguiti secondo il presente trovato consistono essenzialmente nel fatto che: la maggiore distanza tra la superficie diametrale dei magneti e la parete metallica interna delle coppe evita la sottrazione di linee di flusso utile, derivate da cortocircuiti, con un evidente miglioramento dell’ efficienza degli altoparlanti; il maggiore volume d’aria a disposizione ed il maggiore sviluppo delle pareti delle coppe garantiscono una efficace dissipazione del calore generato dalla bobina mobile nella zona del flusso utile e minore compressione; le condizioni precedenti permettono l’adozione di magneti in materiale neodimio con diametro più piccolo, con grado inferiore di resistenza alla temperature e con peso ridotto; le coppe sono realizzabili con lamiere di materiali metallici a spessore contenuto che favoriscono la riduzione complessiva dei pesi; il tutto a favore di una economicità costruttiva generale, derivata anche dal fatto che i componenti meccanici del circuito sono realizzabili con processi ad elevata automazione. The advantages achieved according to the present invention essentially consist in the fact that: the greater distance between the diametrical surface of the magnets and the internal metal wall of the cups avoids the subtraction of useful flux lines, derived from short circuits, with an evident improvement in the efficiency of the speakers; the greater volume of air available and the greater development of the cup walls ensure effective dissipation of the heat generated by the voice coil in the area of the useful flow and less compression; the previous conditions allow the adoption of neodymium magnets with a smaller diameter, with a lower degree of resistance to temperatures and with reduced weight; the cups can be made with metal sheets of reduced thickness which favor the overall reduction of weights; all in favor of a general constructive economy, also derived from the fact that the mechanical components of the circuit can be made with highly automated processes.

Altri vantaggi consistono nel fatto che, nella zona del traferro, o zona del flusso utile, le linee di campo magnetico risultano più uniformi e costanti, così come le linee di campo magnetico al di fuori del traferro, nelle due direzioni interna ed esterna al circuito magnetico, risultano maggiormente simmetriche e queste caratteristiche si ripercuotono sulla minore distorsione armonica THD (Total Harmonic Distorsion) misurabile alle frequenze medie e medie-basse, con conseguente “pulizia” e “trasparenza” del suono riprodotto. Other advantages consist in the fact that, in the area of the air gap, or area of the useful flux, the magnetic field lines are more uniform and constant, as well as the magnetic field lines outside the air gap, in the two directions inside and outside the circuit. magnetic, are more symmetrical and these characteristics affect the lower harmonic distortion THD (Total Harmonic Distorsion) measurable at medium and medium-low frequencies, with consequent "cleanliness" and "transparency" of the reproduced sound.

L’invenzione viene descritta in dettaglio nel seguito, secondo forme realizzative date unicamente a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento agli allegati disegni, in cui: The invention is described in detail below, according to embodiments given solely for illustrative and non-limiting purposes, with reference to the attached drawings, in which:

la fig. 1 rappresenta la vista in sezione di una soluzione tipo di coppa con piastra polare, a montaggio tradizionale, per altoparlanti con magnete in materiale neodimio, secondo il trovato, fig. 1 represents the sectional view of a typical solution of a cup with a pole plate, traditionally assembled, for loudspeakers with magnet in neodymium material, according to the invention,

le figg. 2 e 3 rappresentano la sezione trasversale parziale, limitata rispetto all’asse di simmetria, di due esempi di coppe con piastra polare, a montaggio tradizionale, per altoparlanti con magnete in materiale neodimio, secondo il trovato, figs. 2 and 3 represent the partial cross-section, limited with respect to the axis of symmetry, of two examples of cups with polar plate, traditionally mounted, for loudspeakers with neodymium material magnets, according to the invention,

le figg. 4 e 5 rappresentano la sezione trasversale parziale, limitata rispeto all’asse di simmetria, di due esempi di coppe, a montaggio rovesciato, per altoparlanti con magnete in materiale neodimio, secondo il trovato, e figs. 4 and 5 represent the partial cross section, limited with respect to the axis of symmetry, of two examples of cups, with inverted mounting, for loudspeakers with neodymium magnet, according to the invention, and

le figg. 6 e 7 rappresentano diagrammi della THD di due altoparlanti con circuito classico in ferrite, comparati con analoghi altoparlanti con circuito in neodimio, secondo il trovato. figs. 6 and 7 show diagrams of the THD of two loudspeakers with a classic ferrite circuit, compared with similar loudspeakers with a neodymium circuit, according to the invention.

Con riferimento alla figura 1, si può rilevare che la coppa 1 presenta una forma bombata, e decisamente più accentuata rispeto alle configurazioni delle coppe di tipo noto, il cui diametro medio A risulta sensibilmente maggiore e distanziato dal diametro esterno B del magnete 2; dove il diametro medio A è quello relativo alla parete interna della coppa preso nel punto di flesso. La sostanziale distanza D, tra la superfìcie diametrale 3 del magnete 2 e la superficie interna 4 della coppa 1, consente di realizzare una camera toroidale 5 a volume d’aria elevato utile per permetere una buona ventilazione di raffreddamento della bobina mobile ed evitare fenomeni di “compressione” all’altoparlante. Da prove eseguite si sono otenuti risultati molto significativi; nelle condizioni sostanzialmente otimali, il rapporto A/B è risultato ≡ 1,7, con un campo compreso tra 1,4 < A/B < 1,8, dove l’efficienza sui limiti decresce di ≡ 3 - 4%. I dati riportati sono solo esemplificativi, è evidente che variazioni ai parametri sopra indicati, possono essere ammesse, in funzione di specifiche esigenze, senza uscire dall’ambito inventivo. With reference to Figure 1, it can be seen that the cup 1 has a convex shape, and decidedly more accentuated with respect to the configurations of the cups of known type, the average diameter A of which is significantly larger and spaced from the external diameter B of the magnet 2; where the average diameter A is that relative to the internal wall of the cup taken at the point of inflection. The substantial distance D, between the diametrical surface 3 of the magnet 2 and the internal surface 4 of the cup 1, allows to realize a toroidal chamber 5 with a high air volume, useful for allowing a good cooling ventilation of the mobile coil and avoiding phenomena of “Compression” to the speaker. Very significant results have been obtained from the tests carried out; under substantially optimal conditions, the A / B ratio was ≡ 1.7, with a range between 1.4 <A / B <1.8, where the efficiency on the limits decreases by ≡ 3 - 4%. The data shown are examples only, it is clear that variations to the above parameters may be allowed, depending on specific needs, without departing from the inventive scope.

Come si può rilevare dalle configurazioni delle figure 2 e 3, la presenza della piastra planare 6 consente una elevata dispersione termica nella zona in cui viene generato calore, sottraendolo in modo efficiente al magnete 2; le linee di flusso 7 rappresentano l’andamento del campo magnetico. La significativa distanza D, tra la superficie diametrale 3 del magnete 2 e la superficie interna 4 della coppa 1 , e la conformazione della coppa stessa, formano la camera toroidale 5 a volume d’aria elevato che garantisce la ventilazione sufficiente per il raffreddamento della bobina mobile; le linee di flusso 8 indicano l’andamento delle linee di campo magnetico. Le linee 9 evidenziano invece l’andamento del flusso utile, compatto e sostanzialmente uniforme, con minime linee di dispersione e migliore schermatura del circuito magnetico. As can be seen from the configurations of Figures 2 and 3, the presence of the planar plate 6 allows a high heat dispersion in the area in which heat is generated, efficiently subtracting it from the magnet 2; the flux lines 7 represent the trend of the magnetic field. The significant distance D, between the diametrical surface 3 of the magnet 2 and the internal surface 4 of the cup 1, and the shape of the cup itself, form the toroidal chamber 5 with a high air volume which guarantees sufficient ventilation for cooling the coil mobile; the flux lines 8 indicate the trend of the magnetic field lines. Lines 9 instead show the trend of the useful flow, compact and substantially uniform, with minimal dispersion lines and better shielding of the magnetic circuit.

Nella figura 3, variante della figura 2 di una coppa con piastra polare, a montaggio tradizionale, per altoparlanti con magnete in materiale neodimio, oltre al magnete principale 2 è presente un magnete ausiliario 2”. I due magneti sono contropolarizzati e consentono di avere un maggior flusso magnetico utili, e quindi una maggiore efficienza. In figure 3, variant of figure 2 of a cup with pole plate, traditionally mounted, for loudspeakers with magnet in neodymium material, in addition to the main magnet 2 there is an auxiliary magnet 2 ". The two magnets are counter-polarized and allow for a greater useful magnetic flux, and therefore greater efficiency.

Riepilogando, le configurazioni rappresentate nelle suddette figure 2 e 3, per applicazioni su altoparlanti a montaggio tradizionale, offrono i seguenti vantaggi: In summary, the configurations shown in the above figures 2 and 3, for applications on traditionally mounted loudspeakers, offer the following advantages:

a) efficienza elevata dovuta alla distanza D tra il materiale metallico della coppa 1 ed il magnete centrale 2, a) high efficiency due to the distance D between the metal material of the cup 1 and the central magnet 2,

b) linee di campo magnetico uniformi e costanti nella zona del traferro o del flusso utile, b) uniform and constant magnetic field lines in the area of the air gap or of the useful flux,

c) maggiore simmetria delle linee di campo magnetico al di fuori del traferro, sia nella direzione interna che nella direzione esterna al circuito magnetico, c) greater symmetry of the magnetic field lines outside the air gap, both in the internal direction and in the external direction to the magnetic circuit,

d) minore distorsione armonica THD, misurabile alle frequenze medie e medio-basse, con conseguente “pulizia” e “trasparenza” del suono riprodotto, d) lower THD harmonic distortion, measurable at medium and medium-low frequencies, with consequent "cleanliness" and "transparency" of the reproduced sound,

e) dispersione termica elevata dovuta: alla presenza della piastra polare che fùnge da radiatore termico nella zona dove si sviluppa il calore della bobina mobile, alla maggiore estensione della parete della coppa e ad un maggiore volume d’aria rispetto alle soluzioni attualmente note, e) high thermal dispersion due to: the presence of the polar plate which acts as a thermal radiator in the area where the heat of the voice coil develops, the greater extension of the cup wall and a greater volume of air than currently known solutions,

f) possibilità di utilizzare magneti in neodimio più economici, con grado inferiore di resistenza alla temperatura, grazie alla migliore dispersione termica, f) possibility of using cheaper neodymium magnets, with a lower degree of resistance to temperature, thanks to better thermal dispersion,

g) contenimento del peso complessivo dovuto all’impiego di lamiere di spessore contenuto e a magneti di neodimio con diametro inferiore, g) containment of the overall weight due to the use of thin sheets and neodymium magnets with a smaller diameter,

h) economicità generale dei componenti metallici del circuito dovuta all’impiego di materiali più economici e di processi ad elevata automazione. h) general cheapness of the metal components of the circuit due to the use of cheaper materials and highly automated processes.

Nelle configurazioni delle figure 4 e 5, relative a soluzioni idonee per il montaggio rovesciato, la coppa 1 ’ è profilata in modo da generare comunque, una distanza D’, tra la sua superficie interna 4’ e la superficie diametrale 3’ del magnete 2’, per la costituzione di una camera toroidale 5’ ampia a sufficienza per ottenere il volume d’aria utile per la buona ventilazione di raffreddamento della bobina mobile e per evitare detti fenomeni di “compressione” all’altoparlante. In the configurations of figures 4 and 5, relating to solutions suitable for inverted mounting, the cup 1 'is profiled in such a way as to generate in any case a distance D' between its internal surface 4 'and the diametrical surface 3' of the magnet 2 ', for the constitution of a toroidal chamber 5' large enough to obtain the volume of air useful for the good cooling ventilation of the voice coil and to avoid said phenomena of "compression" to the loudspeaker.

Le caratteristiche fondamentali permangono sostanzialmente uguali a quelle già descritte per le configurazioni relative a soluzioni idonee per il montaggio tradizionale. Le linee di flusso 8’ indicano l’andamento delle linee di flusso magnetico attraverso la parete della coppa 1’. Le linee 9’ evidenziano invece l’andamento del flusso utile, compatto e sostanzialmente uniforme, con minime linee di dispersione e migliore schermatura del circuito magnetico. The fundamental characteristics remain substantially the same as those already described for the configurations relating to solutions suitable for traditional assembly. The 8 'flux lines indicate the trend of the magnetic flux lines through the wall of the cup 1'. Lines 9 'instead show the trend of the useful flow, compact and substantially uniform, with minimal dispersion lines and better shielding of the magnetic circuit.

Riepilogando, le configurazioni rappresentate nelle suddette figure 4 e 5, per applicazioni su altoparlanti a montaggio rovesciato, offrono i seguenti vantaggi: In summary, the configurations shown in the aforementioned Figures 4 and 5, for applications on reverse mount loudspeakers, offer the following advantages:

a’) efficienza elevata dovuta alla distanza D’ tra il materiale metallico della coppa 1’ ed il magnete centrale 2’, a ') high efficiency due to the distance D' between the metal material of the cup 1 'and the central magnet 2',

b’) linee di campo magnetico uniformi e costanti nella zona del traferro o del flusso utile, b ') uniform and constant magnetic field lines in the area of the air gap or of the useful flux,

e’) maggiore simmetria delle linee di campo magnetico al di fuori del traferro, sia nella direzione interna che nella direzione esterna al circuito magnetico, e ’) greater symmetry of the magnetic field lines outside the air gap, both in the internal direction and in the external direction to the magnetic circuit,

d’) minore distorsione armonica THD, misurabile alle frequenze medie e medio-basse, con conseguente “pulizia” e “trasparenza” del suono riprodotto, d ') lower THD harmonic distortion, measurable at medium and medium-low frequencies, resulting in "cleanliness" and "transparency" of the reproduced sound,

e’) dispersione termica elevata dovuta: alla presenza di elevata estensione della superficie della parete metallica della coppa 1 ’ e ad un maggiore volume d’aria rispetto alle soluzioni attualmente note, and ’) high heat dispersion due to: the presence of a high extension of the surface of the metal wall of the cup 1 'and a greater volume of air than currently known solutions,

f ) possibilità di utilizzare magneti in neodimio più economici, con grado inferiore di resistenza alla temperatura, consentita dalla migliore dispersione termica, f) possibility of using cheaper neodymium magnets, with a lower degree of resistance to temperature, allowed by better thermal dispersion,

g’) contenimento del peso complessivo dovuto all’impiego di lamiere di spessore contenuto e a magneti di neodimio con diametro inferiore, g ') containment of the overall weight due to the use of thin sheets and neodymium magnets with a smaller diameter,

h’) economicità generale dei componenti metallici del circuito dovuta all’impiego di materiali più economici e di processi ad elevata automazione, h ’) general cheapness of the metal components of the circuit due to the use of cheaper materials and highly automated processes,

i’) geometria studiata per evitare interferenze di forma, nei circuiti per altoparlanti rovesciati. i ’) geometry designed to avoid interference of shape, in inverted speaker circuits.

Nelle figure 6 e 7 sono rappresentati i risultati di due esempi di prove effettuate su altoparlanti con bobina mobile avente diametro da 19 mm e da 20 mm. In tutti e due i casi sono posti a confronto i valori della distorsione (THD) che si manifestano in un altoparlante dotato di circuito magnetico classico in ferrite (curva tratteggiata) e in un uguale altoparlante dotato di circuito magnetico in neodimio con coppe secondo il trovato (curva continua); la riduzione percentuale di distorsione armonica ottenuta con gli altoparlanti secondo il trovato sono evidenti e sostanziali. Figures 6 and 7 show the results of two examples of tests carried out on loudspeakers with mobile coil having a diameter of 19 mm and 20 mm. In both cases, the distortion values (THD) that occur in a loudspeaker equipped with a classic magnetic circuit in ferrite (dashed curve) and in an equal loudspeaker equipped with a magnetic circuit in neodymium with cups according to the invention are compared. (continuous curve); the percentage reduction of harmonic distortion obtained with the loudspeakers according to the invention are evident and substantial.

Mentre il trovato è stato descritto ed illustrato secondo sue forme realizzative date a solo scopo esemplificativo e non limitativo, risulterà evidente agli esperti del ramo che varie modifiche alle forme, ai particolari, agli orientamenti, alle proporzioni, ai parametri, alle combinazioni ed agli assiemi, potranno essere apportate senza per questo uscire dal suo ambito e scopo. While the invention has been described and illustrated according to its embodiments given for illustrative and non-limiting purposes only, it will be evident to those skilled in the art that various modifications to the shapes, details, orientations, proportions, parameters, combinations and assemblies , can be made without going out of its scope and purpose.

Claims

CLAIMS 1) Cups for loudspeakers with magnets in neodymium material characterized by the fact that they are configured in such a way as to form chambers (5-5 '), with a high volume of ventilation air, with large surfaces of thermal dissipation and with internal walls (4 -4 ') spaced (D-D') from the diametrical surface of the magnets (2-2 ').

2) Cups for loudspeakers with magnets made of neodymium material according to claim 1, characterized by the fact that they comprise or do not comprise upper planar plates (6) of thermal radiation.

3) Cups for loudspeakers with magnets in neodymium material according to claims 1 and 2 characterized by the fact that they can be applied to traditionally mounted loudspeakers.

4) Cups for loudspeakers with magnets in neodymium material according to claims 1 to 3, characterized by the fact that they can be applied to reverse-mounted loudspeakers.

5) Cups for loudspeakers with magnets made of neodymium material according to claims 1 to 4, characterized by the fact that the magnets made of neodymium material are of the normal type or of the reduced diameter type, and / or with resistance to normal or lower temperatures.

6) Cups for loudspeakers with magnets in neodymium material according to claims 1 to 5 characterized by the fact of having a rounded shape, whose average diameter (A-A ') is significantly larger and spaced from the external diameter (B-B') of the magnet 2-2 ', with an optimal ratio (A / B or A' / B ') between about 1.7, and acceptable percentage variations between about 1.4 <A / B <1.8.

7) Cups for loudspeakers with magnets in neodymium material according to claims 1 to 3 and 5,6 characterized by the fact of comprising either a single magnet (2) or two counter-polarized magnets (2), (2 ”).

8) Cups for loudspeakers with magnets in neodymium material as described with the reservation expressed in the last sentence of the descriptive part, as illustrated by way of example, according to the previous claims and for the specified purposes.