WO2011086303A1 - Transducteur électrodynamique comprenant un guide d'onde acoustique assurant une dissipation thermique - Google Patents

Transducteur électrodynamique comprenant un guide d'onde acoustique assurant une dissipation thermique Download PDF

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WO2011086303A1
WO2011086303A1 PCT/FR2011/000027 FR2011000027W WO2011086303A1 WO 2011086303 A1 WO2011086303 A1 WO 2011086303A1 FR 2011000027 W FR2011000027 W FR 2011000027W WO 2011086303 A1 WO2011086303 A1 WO 2011086303A1
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WO
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transducer
diaphragm
waveguide
magnetic circuit
fins
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/000027
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English (en)
Inventor
Yoann Flavignard
Philippe Lesage
Arthur Leroux
Nicolas Clevy
Jean-Louis Tebec
Bénédicte HAYNE
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Phl Audio
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H04R9/022—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/30—Combinations of transducers with horns, e.g. with mechanical matching means, i.e. front-loaded horns

Definitions

  • Electrodynamic transducer comprising an acoustic waveguide providing heat dissipation
  • the invention relates to the field of sound reproduction by means of loudspeakers, also called electrodynamic or electroacoustic transducers, which provide a function of converting electrical energy generally delivered by a power amplifier into acoustic energy.
  • the acoustic energy is radiated by a membrane whose movements cause changes in pressure of the surrounding air, which propagate in space in the form of an acoustic wave.
  • the membrane is driven by a voice coil comprising a solenoid traversed by an electric current (from the amplifier) and immersed in a gap where there is a magnetic field.
  • the interaction between the electric current and the magnetic field produces a force known as the "LAPLACE Force", which produces a displacement of the voice coil, which carries with it the membrane whose vibrations are the source of the acoustic radiation.
  • the magnetic field is generated by a magnetic circuit comprising a permanent magnet on which two pole pieces are fixed.
  • the polar parts also called field plates, generally made of mild steel, have the function of concentrating in the air gap the magnetic field generated by the magnet.
  • the energy efficiency of an electrodynamic transducer is most often less than or equal to 1%, that is to say that 99% of the electrical power supplied by the amplifier is converted into heat within the solenoid, because of the extremely weak mechanoacoustic conversion of this type of transducer.
  • a known solution consists in adding to the transducer a piece forming a radiator, cf. the structure proposed by ALTEC and disclosed in the aforementioned US patent US 3991 286.
  • This solution has drawbacks however: insufficient thermal coupling between the heat source and radiator, axial bulk (and therefore weight) important.
  • the invention aims to make a contribution to the resolution of the problems mentioned above, by providing improvements to electrodynamic waveguide transducers in order to improve their performances, particularly thermal performance, and their reliability.
  • an electrodynamic transducer comprising:
  • a moving element comprising a diaphragm and a moving coil integral with the diaphragm and immersing in the gap of the magnetic circuit;
  • an acoustic waveguide integral with the magnetic circuit and defining at least one flag primer, this waveguide being made of a material having a high thermal conductivity, and having on its periphery reliefs intended to promote the dissipation of heat produced at the magnetic circuit.
  • This architecture reduces the size and weight of the transducer, with at least equal heat dissipation, and reduce assembly time and costs.
  • the waveguide comprises a substantially cylindrical lateral wall, and fins that extend radially from this side wall inwards.
  • the fins are preferably interrupted at an inner end remote from a main axis of the transducer.
  • the fins are for example tapered from a base, located in the vicinity of the diaphragm, towards a vertex.
  • the side wall of the waveguide may also be provided with outer cells in which radially extend fins.
  • the waveguide is preferably made of a material having a thermal conductivity greater than 50 W. m '1 . K '1 .
  • the diaphragm can be dome-shaped; in addition, the waveguide can define therewith a compression chamber.
  • the invention proposes a coaxial loudspeaker system with at least two channels comprising a bass transducer designed for the reproduction of the bass and / or the medium, and an electrodynamic transducer as described above. , designed for the reproduction of the eagle.
  • the acute transducer may be mounted coaxially and frontally with respect to the bass transducer.
  • the bass transducer comprises a conical membrane, in the center of which is housed the acute transducer and which extends in the extension of the flag primer thereof.
  • the invention proposes an acoustic enclosure comprising a transducer or a coaxial loudspeaker system as described above.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an acute dome transducer according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a view of a detail of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a sectional view of a detail of the transducer of FIG. 1, according to another angle of view;
  • Figure 4A is a top view of the acute transducer, Figures 1 to 3;
  • Figure 4B is a view similar to Figure 4A, according to an alternative embodiment
  • Figure 5 is a perspective view showing an alternative embodiment of a waveguide for a transducer as shown in Figures 1 to 3;
  • FIG. 6 is a sectional view showing a coaxial loudspeaker system comprising a main bass driver, and the acute transducer of Figure 1, mounted coaxially and frontally;
  • Fig. 7 is a perspective view showing a speaker including a coaxial speaker system as shown in Fig. 6.
  • FIGS. 1 to 4 show an electrodynamic transducer 1 adapted to the reproduction of high frequencies, that is to say around 1 kHz to about 20 kHz.
  • the transducer 1 comprises a magnetic circuit 2, which includes a central annular permanent magnet 3, sandwiched between two pole pieces forming field plates, namely a rear pole piece 4 and a front pole piece 5, fixed on two opposite faces. of the magnet 3 by gluing.
  • the magnet 3 and the pole pieces 4, 5 are symmetrical about a common axis A2 forming the general axis of the transducer 1.
  • the magnet 3 is preferably made of a rare earth neodymium-iron-boron alloy, which has the advantage of offering a high energy density (up to 12 times greater than that of a permanent magnet of ferrite barium).
  • the rear pole piece 4 referred to as the cylinder head, is in this case one-piece and made of mild steel. It has a U-shaped cross sectional shape, and comprises a bottom 6 fixed to a rear face 7 of the magnet 3, and a peripheral side wall 8 extending axially from the bottom 6.
  • the side wall 8 is ends, at a front end opposite the bottom 6, by an annular front face 9.
  • the bottom 6 has a rear face 10.
  • the pole piece before 5 is also made of mild steel. It is of annular shape and has a rear face 12, by which it is fixed to a front face 1 3 of the magnet 3, and an opposite front face 14 which extends in the same plane as the front face 9 of the side wall 8 of the cylinder head 4.
  • the magnetic circuit 2 is extra-flat, that is to say that its thickness is small compared to its overall diameter. Moreover, the magnetic circuit 2 extends to the outside diameter of the transducer 1. In other words, the size of the magnetic circuit 2 is maximized with respect to the overall diameter of the transducer 1, which increases its power handling as well as the value of the magnetic field, and therefore the sensitivity of the transducer 1.
  • the core 5 has an overall diameter smaller than the internal diameter of the side wall 8 of the yoke 4, so that between the core 5 and the side wall 8 of the yoke 4 is defined a gap 15 in which the major is concentrated. part of the magnetic field generated by the magnet 3.
  • edges of the core 5 and the yoke 4 can be chamfered, or preferably and as shown in Figure 1, rounded so as to avoid harmful burrs.
  • the transducer 1 further comprises a moving element 16 including a diaphragm 17 in the form of a dome and a voice coil 18 secured to the diaphragm 17.
  • the diaphragm 17 is made of a rigid and light material, thermoplastic polymer or in a light alloy based on aluminum, magnesium or titanium.
  • I l is positioned so as to cover the magnetic circuit 2 on the side of the core 5, and so that its axis of symmetry of revolution coincides with the axis A2.
  • the apex of the diaphragm 17, located on the axis A2 can be considered as the acoustic center C2 thereof, that is to say the equivalent point source from which the acoustic radiation is emitted of the transducer 1.
  • the diaphragm 17 has a circular peripheral edge 19 slightly raised to facilitate the attachment of the voice coil 18.
  • the voice coil 18 comprises a conductive (e.g. copper or aluminum) wire solenoid of a preferred width of 0.3 mm wound in a spiral to form a cylinder having a top end secured by gluing to peripheral rim 19 reading of the diaphragm 17.
  • the voice coil 18 is here devoid of support, but it could include one.
  • the voice coil 18 is immersed in the gap 1 5.
  • the inner diameter of the voice coil 18 is slightly greater than the outer diameter of the core 5, so that the internal functional clearance arranged between the voice coil 1 8 and the core 5 is small in front of the width of the air gap 15, even if, in a variant, the functional clearance can be dimensioned in a conventional manner.
  • the periphery of at least the core 5 (and possibly the inner surface of the side wall 8) is coated with a layer of a low-friction polymer, such as polytetrafluoroethylene (PTFE, known as the trade name Teflon) with a thickness close to or less than one hundredth of a millimeter, and preferably a few tens of ⁇ (for example about 20 ⁇ ).
  • a low-friction polymer such as polytetrafluoroethylene (PTFE, known as the trade name Teflon) with a thickness close to or less than one hundredth of a millimeter, and preferably a few tens of ⁇ (for example about 20 ⁇ ).
  • the placement of the voice coil 18 in the gap 15 is relatively easy, and, other On the other hand, in operation the axial movement of the voice coil 1 8 is not thwarted by the proximity of the core 5, even in the event that these two elements come accidentally and temporarily in contact with each other.
  • the voice coil 18 and the gap 15 are preferably dimensioned so that:
  • the clearance between the voice coil 18 and the core 5 (including coating) is less than one-tenth of a millimeter, and for example between 0.05 and 0.1 mm. According to a preferred embodiment, the internal clearance is 0.08 mm (without it being excluded to size this game in a conventional manner);
  • the external clearance between the voice coil 1 8 and the side wall 8 of the yoke 4 is less than 0.2 mm, and for example between 0.1 mm and 0.2 mm. According to a preferred embodiment, the outer play is 0.17 mm.
  • the maximum width of the gap 15, for a voice coil 18 of 0.3 mm wide is 0.6 mm (with an internal clearance of 0.1 mm and an outside clearance of 0.2 mm) .
  • the occupancy rate of the voice coil 18 in the gap 15, equal to the ratio of the sections of the voice coil 18 and the gap 15, is close to 50%, which is a minimum.
  • the occupancy rate of the voice coil 18 in the gap 15 is about 55%.
  • the transducer 1 further comprises a support 20 fixed to the magnetic circuit 2, and to which is suspended the moving element 16.
  • This support 20 made of a diamagnetic and electrically insulating material, for example a thermoplastic material such as polyamide or polyoxymethylene (charged of glass or not), has a symmetrical general shape of revolution about an axis coincident with the axis A2, T-shaped section.
  • the support 20 in one piece, forms an endoskeleton for the transducer 1 and comprises an annular plate 21 applied against the front face 14 of the core 5, and a cylindrical rod 22 which projects rearwardly from the center of the platinum 21, and which is housed in a complementary cylindrical location 23 formed in the magnetic circuit 2 and formed by a succession of coaxial holes in the cylinder head 4, the magnet 3 and the core 5.
  • the endoskeleton 20 is rigidly fixed to the magnetic circuit 2 by means of a nut 24 screwed onto a threaded portion of the rod 22 and clamped against the yoke 4, inside a counterbore 25. practiced on the rear face 10, in its center. In this way, the plate 21 is firmly pressed against the front face 14 of the core 5, without the possibility of rotation.
  • This attachment may optionally be supplemented by the application of a film of glue between the plate 21 and the core 5.
  • the plate 21 Given its frontal location with respect to the magnetic circuit 2, the plate 21 extends into the lenticular internal volume delimited by the diaphragm 17.
  • the plate 21 comprises a peripheral annular rim 26 and a central disk 27 to which the rod 22 connects
  • the disc 27 may be pierced with holes 28 whose function is to maximize the volume of air under the diaphragm 17, so as to reduce the resonant frequency of the moving element 16.
  • the rim 26 has substantially the profile of a pulley and comprises a peripheral annular groove 29 which opens radially outwards, facing a peripheral annular portion 30 of the inner surface of the diaphragm 17, located close to the edge 19 .
  • the groove 29 separates the rim 26 in two flanges vis-à-vis forming the side walls of the groove 29, namely a rear flange 31, bearing against the front face 14 of the core 5, and a front flange 32.
  • the flanges 31, 32 are connected by a cylindrical core 33 forming the bottom of the groove 29.
  • the moving element 16 is mounted on the endoskeleton 20 by means of an inner suspension 34 which provides the connection between the diaphragm 17 and the plate 21.
  • This suspension 34 is in the form of a ring made of a lightweight material, elastic, and non-emissive acoustically (we can choose a porous material for this purpose).
  • This material is preferably resistant to the heat prevailing in the transducer, and its elasticity is chosen so that the resonant frequency of the moving element 16 is lower than the lowest frequency reproduced by the transducer 1 (in this case 500 Hz at 2 kHz).
  • Crosslinked polymer foams for example polyester or melamine
  • the suspension 34 may be made of a fabric or a nonwoven of natural fibers (for example cotton) or synthetic (for example polyester, polyacrylic, nylon, and more particularly aramids, including Kevlar, registered trademark ) or in a mixture of natural and synthetic fibers (eg cotton-polyester), these fibers being impregnated with a thermosetting or thermoplastic resin and thermoformed to form undulations in the manner of a spider.
  • natural fibers for example cotton
  • synthetic for example polyester, polyacrylic, nylon, and more particularly aramids, including Kevlar, registered trademark
  • aramids including Kevlar, registered trademark
  • the suspension 34 has a substantially polygonal shape in section and comprises a straight inner edge 35, that is to say cylindrical of revolution about the axis A2, and a substantially frustoconical peripheral outer edge 36.
  • the suspension 34 is fixed, by gluing, to the peripheral portion 30 of the inner surface of the diaphragm 17.
  • the voice coil 18 comprises a cylindrical support secured to the diaphragm 17 and on which would be mounted the solenoid
  • the suspension 34 could be fixed by its outer peripheral edge (which would be cylindrical), on the inner surface of this support.
  • the thickness of the suspension 34 (measured along the axis A2), although lower than its free length (measured radially between the external edges of the flanges 31, 32 and the internal surface of the diaphragm 17), is not negligible compared to this one, but is of the same order of magnitude. More specifically, the ratio between the free length and the thickness of the suspension 34 is preferably less than 5 (in this case this ratio is less than 3). The fact of thus minimizing the free length of the suspension 34 makes it possible to stabilize the moving element 16 and prevent it from tilting (anti-pitching effect).
  • the suspension 34 On the side of its inner edge 35, the suspension 34 is housed in the groove 29 by being slightly prestressed between the flanges 31,32 so as to avoid the unwanted noise, but without being fixed thereto.
  • the internal diameter of the suspension 34 is greater than the internal diameter of the groove 29 (that is to say the outer diameter of the core of the rim), so that an annular space 37 is provided between the suspension 34 and the soul 33.
  • the suspension 34 is floating relative to the rim 26 of the plate 21, allowing a radial degree of freedom, the suspension 34 being slidable on the flanges 31,32.
  • a layer of pasty lubricant such as a grease.
  • the radial clearance defined by the annular space 37 between the suspension 34 and the core 33 is preferably greater than 0.1 mm, but less than 1 mm. According to a preferred embodiment, this clearance is approximately 0.5 mm.
  • Figures 1 to 3 have exaggerated this game for the sake of clarity.
  • the suspension 34 can be glued inside the flanges 31, 32 instead of simply greased. In this case, the dimensioning of the radial clearances is of conventional type and not reduced as in the floating assembly described above.
  • the portion of the suspension 34 housed in the groove 29 is of width (measured radially) greater than or equal to its thickness, so as to ensure a mechanical connection of the support-plane type and minimize the harmful effect tilting of the suspension 34 relative to the plate 21.
  • the suspension 34 of the diaphragm 17 thus extends internally thereto.
  • the suppression of an external peripheral suspension makes it possible to eliminate the acoustic interference existing in the known transducers between the radiation of the diaphragm and that of its suspension.
  • the suspension 34 exerting (when floating) no radial stress on the diaphragm 17, it does not impose a centering function thereof with respect to the magnetic circuit 2, to the benefit of the simplicity of assembly of the transducer 1, or replacement of the diaphragm 17 in case of failure.
  • the centering of the diaphragm 17 is achieved at the level of the voice coil 18, which is adjusted with a small clearance on the core 5 and centers itself automatically with respect thereto when the voice coil 18, immersed in the magnetic field of the air gap 15 is set in motion by an electric modulation current.
  • the suspension 34 provides a return function of the moving element 16 towards a median rest position, adopted in the absence of axial stress exerted on the voice coil 18 (that is to say, in practical, in the absence of current running through it). It is in this median position that the transducer 1 is shown in the figures.
  • the suspension 34 also performs a function of maintaining the attitude of the diaphragm 17, that is to say of maintaining the peripheral edge 19 of the diaphragm 17 in a plane perpendicular to the axis A2, in order to avoid any tilting or pitch of the diaphragm 17 which would impair its operation.
  • the electric current is fed to the voice coil 18 by two electrical circuits 38 which connect the ends of the voice coil 18 to two electrical terminals (not shown) for supplying the transducer 1.
  • each electrical circuit 38 comprises:
  • a conductor 39 of large section comprising a copper wire insulated by a plastic sheath, passing through the magnetic circuit 2 being housed in a groove made longitudinally in the rod 22 of the endoskeleton 20, and a front end denuded 40 opens in the internal volume to the diaphragm 17 protruding from the magnetic circuit 2 at one of the holes 28 of the disk;
  • an electrical joining element for example in the form of a metal eyelet 41 (for example copper or brass) crimped into this hole 28 and to which the stripped end 40 of the conductor 39 is electrically connected (for example by the intermediate of a weld spot, not shown);
  • a metal eyelet 41 for example copper or brass
  • a conductor 42 of small section in the form of a very flexible and suitably shaped metallic braid which extends in the internal volume of the diaphragm 17 by stepping over the rim 26 and the suspension 34, and an inner end 43 of which is electrically connected to the eyelet 41 (for example by means of a weld, not shown), and one of which opposite outer end is electrically connected to one end of the voice coil
  • a single conductor 42 of small section is visible in Figure 1, the second conductor of small section, diametrically opposed to the first, being located in front of the sectional plane of the figure.
  • the transducer 1 finally comprises a waveguide 44, integral with the magnetic circuit 2.
  • the waveguide 44 is in the form of a one-piece piece made of a material having a high thermal conductivity, greater than 50 W. m ⁇ 1 . K ⁇ 1 , for example aluminum (or an aluminum alloy).
  • the waveguide 44 is fixed on the yoke 4 and comprises a substantially cylindrical external lateral wall 45 which extends in the extension of the lateral wall 8 of the yoke 4.
  • the fixation is preferably carried out by screwing, by means of a number of screws equal to or greater than 3. In order to maximize the thermal contact between the two parts, it is advantageous to complete this screwing by a coating of heat-conducting paste.
  • the waveguide 44 has, on a rear peripheral edge, a skirt 46 which fits into a recess 47 made in the yoke 4, of complementary profile. This results in a precise centering of the waveguide 44 with respect to the yoke 4 and, more generally, with respect to the magnetic circuit 2 and the diaphragm 17. In addition, the thermal conduction between the two parts 4,44 is improved.
  • the waveguide 44 has a rear face 48 having a substantially spherical cap shape, which extends concentrically to the diaphragm 17, opposite and in the vicinity of an outer face thereof that it partially covers.
  • the rear face 48 is perforated and comprises a continuous peripheral portion 49 which extends adjacent the rear edge of the waveguide 44, and a central portion 50 discontinuous scope by a series of fins 51 protruding radially from the side wall 45 inwards (that is to say towards the axis A2 of the transducer 1).
  • the rear face 48 is delimited internally - that is to say on the side of the diaphragm 17 - by a ridge 52 of petaloid shape.
  • the fins 51 do not meet on the axis A2 but stop at an inner end located at a distance from the axis A2. At their apex, the fins 51 each have a curvilinear edge 53.
  • the lateral wall 45 of the waveguide 44 is delimited internally by a discontinuous frustoconical front face 54 distributed over a plurality of angular sectors 55 which extend between the fins 51.
  • This front face 54 forms a flag primer extending from the inside to the outside and from a rear edge, formed by the petaloid ridge 52 constituting a groove of the flag primer 54, to a front edge 56 which constitutes a mouth of the flag primer 54.
  • the angular sectors 55 of the flag primer 54 are portions of a cone of revolution whose axis of symmetry coincides with the axis A2, and whose generator is curvilinear (for example according to a circular, exponential or hyperbolic law).
  • the flag primer 54 ensures a continuous adaptation of acoustic impedance between the air environment delimited by the groove 52 and the air medium delimited by the mouth 56.
  • the tangent to the flag primer 54 on the mouth 56 forms with a plane perpendicular to the axis A2 of the transducer 1 an angle of between 30 ° and 70 °. In the example illustrated in the drawings, this angle is about 50 °.
  • the fins 51 which have the particular function of increasing the surface of the waveguide 44 to promote the dissipation by radiation and convection of the heat produced at the level of the voice coil 18, each laterally have two cheeks 57 which are connected externally to the angular sectors 55 of the flag primer 54 by means of leaves 58.
  • the cheeks 57 contribute to the guiding of the wave generated by the diaphragm 1 7.
  • the waveguide 44 delimits on the diaphragm 17 two distinct and complementary zones, namely:
  • the rear face 48 of the waveguide 44 and the corresponding external covered zone 60 of the diaphragm 17 define between them an air volume 61 called the compression chamber, in which the acoustic radiation of the vibrating diaphragm 17 driven by the voice coil 18 moving in the gap 15 is not free, but compressed.
  • the inner zone 49 uncovered communicates directly with the groove 52 opposite, which concentrates the acoustic radiation of the entire diaphragm 17.
  • the compression ratio of the transducer 1 is defined by the quotient of the emissive surface, corresponding to the plane surface delimited by the overall diameter of the membrane 17 (measured on the edge 19), by the surface defined by the projection. , in a plane perpendicular to the axis A2, of the groove 52.
  • This compression ratio is preferably greater than 1, 2: 1, and for example greater than or equal to 1, 4: 1.
  • Higher compression ratios, for example up to 4: 1, are conceivable.
  • the shape of the fins 51, and therefore of the petaloid ridge 52 forming the groove of the flag primer 54, can be adapted as required, in particular as a function of the desired compression ratio for the transducer 1 or the surface.
  • the fins 51 have, in top view, a pointed shape in the direction of the axis A2.
  • the fins 51 have, in top view, a rounded duckbill shape, which increases the heat exchange surface and increases the surface area.
  • the covered zone 60 of the diaphragm that is, decreases the area of the inner zone 59 discovered and therefore increases the compression ratio).
  • the acute transducer 1 just described may be used individually, or coupled to a bass transducer 62 to form a multi-way coaxial speaker system 63, designed to cover an extended acoustic spectrum, in ideally the entire audible band.
  • the bass transducer 62 may be designed to reproduce the bass and / or the medium, and possibly part of the treble. For this purpose its diameter will preferably be between 10 and 38 cm.
  • the main object of the present invention is not to define recommendations concerning the spectrum covered by the various transducers of the system 63, it should be pointed out however that the spectrum covered by the bass transducer 62 can cover the bass, that is, ie the band from 20 Hz to 200 Hz, or the medium, that is to say the band from 200 Hz to 2 kHz, or at least part of the bass and the medium (and for example the all of the bass and the medium), and possibly part of the treble.
  • the bass transducer can be designed to cover a band of 20 Hz to 1 kHz or 20 Hz to 2 kHz, or 20 Hz to 5 kHz.
  • the acute transducer 1 is preferably designed so that its bandwidth is at least complementary in the treble to that of the bass transducer 62. Thus, it can be ensured that the bandwidth of the acute transducer 1 covers at least partly the medium and all of the treble, up to 20 kHz.
  • the linear portions of the transducer responses 1, 62 overlap in part and that the sensitivity level of the acute transducer 1 is at least equal to that of the bass transducer 62, in order to avoid a fall in the overall response of the system 63 at certain frequencies corresponding to the upper part of the spectrum of the bass transducer 62 and the lower part of the spectrum of the acute transducer 1.
  • the bass transducer 62 comprises a magnetic circuit 64 including an annular magnet 65, sandwiched between two mild steel pole pieces forming field plates, namely a rear pole piece 66 and a front pole piece 67, fixed on two opposite faces of the magnet 65 by gluing.
  • the magnet 65 and the pole pieces 66, 67 are symmetrical about a common axis A1 forming the general axis of the bass transducer 62.
  • the rear pole piece 66 is monobloc. It comprises an annular bottom 68 fixed to a rear face 69 of the magnet 65, and a cylindrical central core 70, which has, opposite the bottom 68, a front face 71 and is pierced with a central bore 72 opening through and other of the breech 66.
  • the pole piece or front plate 67 has an annular washer shape. It has a rear face 73, by which it is fixed to a front face 74 of the magnet 65, and an opposite front face 75 which extends in the same plane as the front face 71 of the core 70.
  • the front plate 67 has at its center a bore 76 whose internal diameter is greater than the external diameter of the core 70, so that between this bore 76 and the core 70 which is housed therein is defined a gap 77 in which there is part of the magnetic field generated by the magnet 65.
  • the bass transducer 62 further comprises a chassis 78 called salad bowl, which includes a base 79 through which the salad bowl 78 is fixed on the magnetic circuit 64 - and more precisely on the front face 75 of the front plate 67 -, a ring 80 by which the transducer 62 is fixed to a supporting structure, and a plurality of branches 81 connecting the base 79 to the ring 80.
  • a chassis 78 called salad bowl, which includes a base 79 through which the salad bowl 78 is fixed on the magnetic circuit 64 - and more precisely on the front face 75 of the front plate 67 -, a ring 80 by which the transducer 62 is fixed to a supporting structure, and a plurality of branches 81 connecting the base 79 to the ring 80.
  • the bass transducer 62 further comprises a mobile unit 82 including a membrane 83 and a voice coil 84 comprising a solenoid 85 wound on a cylindrical support 86 integral with the membrane 83.
  • the membrane 83 is made of a rigid and light material such as impregnated cellulose pulp, and has a conical or pseudo-conical shape of revolution about the axis A1, with a curvilinear generatrix (for example according to a circular law, exponential or hyperbolic).
  • the membrane 83 is fixed around the periphery of the ring 80 by means of a peripheral suspension 87 (also called edge) which can be constituted by an O-piece attached and glued to the membrane 83.
  • the suspension 87 can be made of elastomer (for example a natural or synthetic rubber), polymer (alveolar or not), or in an impregnated and coated fabric.
  • the membrane 83 defines an opening 88 on the inner edge of which the support 86 is fixed by a front end, by gluing.
  • the geometric center of the opening 88 is considered, as a first approximation, to be the acoustic center C1 of the bass transducer 62, that is to say the virtual point source from which the acoustic radiation of the transducer 62 is emitted. main.
  • a hemispherical core cover 89 made of an acoustically non-emissive material may be attached to the membrane 83 in the vicinity of the opening 88 to protect it from dust intrusion.
  • the solenoid 85 made of a conductive wire (for example copper or aluminum) is wound on the support 86, at a rear end thereof plunging into the gap 77. According to the diameter of the bass transducer 62 , the diameter of the solenoid 85 may be between 25 mm and more than 100 mm.
  • the centering, the elastic return and the axial guidance of the moving element 82 are provided jointly by the peripheral suspension 87 and by a central suspension 90, also called spider, of generally annular shape, with concentric corrugations, having a peripheral edge 91 through which the spider 90 is fixed (by gluing) to a flange 92 of the salad bowl 78 adjacent to the base 79, and an inner edge 93 through which the spider 90 is fixed (also by gluing) to the cylindrical support 86.
  • a central suspension 90 also called spider, of generally annular shape, with concentric corrugations
  • the supply of the electrical signal to the solenoid 85 is conventionally performed by means of two electrical conductors (not shown) connecting each of the two ends of the solenoid 85 to a terminal of the transducer 62 where the connection is made with a power amplifier.
  • the acute transducer 1 is housed in the bass transducer 62 while being received in a space frontal central (that is to say the front side of the magnetic circuit 64) delimited rearward by the front face 71 of the core 70, and laterally by the inner wall of the support 86.
  • the acute transducer 1 can be mounted in the bass transducer 62 at a time:
  • This assembly described as “frontal” as opposed to the rear mounting in which the transducer is mounted on the rear face of the cylinder head (see for example the Tannoy US Patent 4,164,621), is made possible thanks to miniaturization of the treble transducer obtained without reduction of the emitting surface of the diaphragm 17.
  • the compactness of the magnetic circuit 2 (in particular its small thickness) is made possible by the use of a permanent neodymium-iron-boron magnet 3. However, such compactness would have been futile if the diaphragm 17 had been made in a conventional manner, including a peripheral suspension.
  • the diameter of the effective radiating surface of the diaphragm is less than the overall diameter of the diaphragm, only an inner portion of the suspension involved in the acoustic radiation while its outer portion, secured to a fixed portion of the transducer , is in fact passive.
  • the insufficient diameter of the effective radiating surface does not allow the front coaxial mounting, because the realization of a short flag primer adapted to be aligned with the profile of the diaphragm of the bass transducer is not feasible in practice, in the space devolved.
  • a diaphragm of the known type has an effective radiating surface smaller than its physical surface, and often insufficient for to allow efficient reproduction of the frequencies located in the lower part of the treble, or in the high medium, which does not allow the acute transducer to ensure the junction with the upper part of the spectrum reproduced by the bass transducer.
  • the diaphragm 17 of the acute transducer 1 described above, with internal suspension 34, has a 100% radiating surface, that is to say that the diameter of the effective radiating surface is equal to the outside diameter. 17.
  • a radiant surface gain greater than about 1/6, ie more than 16% results.
  • This gain makes it possible to lower the lower limit of the frequency band reproduced by the acute transducer 1 and thus to improve the homogeneity of the system 63.
  • the induced increase in the diameter of the voice coil 18 makes it possible to increase the sensitivity and power handling of the transducer 1 by a factor proportional to the radiant surface gain (i.e., proportional to the square of the diameter of the diaphragm 17).
  • the transducer 1 is fixed on the magnetic circuit 64 at the front thereof by being received in the space bounded aft by the front face 71 of the core 70, and laterally by the inner wall of the support cylindrical 86, the yoke 4 of the magnetic circuit 2 being plated (directly or via a spacer) against the front face 71 of the core 70.
  • the transducer 1 has an overall diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical support 86.
  • a weak clearance of a few tenths of a millimeter constitutes a good compromise (in the figure 6 this game has been exaggerated, for the sake of clarity of the drawings).
  • the rod 22 of the endoskeleton 20 is received in the bore 72 of the core 70, and the transducer 1 is rigidly fixed to the magnetic circuit 64 of the bass transducer 62 by means of a nut 94 screwed onto a threaded portion of the rod. 22 and tight against breech 66 with possible interposition of a washer, as shown in Figure 6.
  • the transducer 1 In addition to the front coaxial positioning of the transducer 1 with respect to the bass transducer 62, their respective geometries, in particular (but not only) the thicknesses of the magnetic circuits 2,64 and the curvature (and consequently the depth) of the membrane 83, are preferably adapted to allow at least approximate coincidence of the acoustic centers C1 and C2 of the transducers 1, 62, such that the temporal offset between the acoustic radiation of the transducers 1, 62 is imperceptible (this is called temporal alignment of the transducers 1 , 62).
  • the system 63 can then be considered as perfectly coherent despite the duality of the sound sources.
  • the axial positioning of the acute transducer 1 with respect to the bass transducer 62, and the geometry of the waveguide 44, are such that the membrane 83 extends in other words, the tangent to the flag primer 54 on the mouth 56 coincides with the tangent to the membrane 83 on its central opening 88.
  • the 44 and waveguide waveguide membrane form together a complete flag for the transducer 1, allowing the two transducers 1, 62 to have homogeneous directivity characteristics.
  • the system 63 may be mounted on any type of loudspeaker, for example an on-stage return speaker 95, with an inclined end face, as illustrated by way of example in FIG. 7.
  • the waveguide 44 provides a heat dissipation function produced at the voice coil 18 and, when the acute transducer 1 is mounted, as has just been described, in a bass transducer 63, dissipating a portion of the heat produced at the voice coil 84 thereof.
  • the waveguide 44 acting as a radiator may comprise, in cells 96 made in the outer periphery of the lateral wall 45, facing each fin 51, complementary reliefs 97 formed by external radial fins which extend radially to the overall diameter of the transducer 1, without exceeding it.
  • the heat accumulated at the level of the acute transducer 1 can be at least partially evacuated by radiation and convection, from the front of the system 63.
  • the system 63 is fixed by the crown 80 of its salad bowl 78 on the vertical wall of an acoustic chamber (the axis therefore extends horizontally)
  • heat radiated frontally by the waveguide 44 warms the ambient air which tends to rise, thus creating a call for air fresh and convective upward movement of air circulation evacuating the calories and ensuring the cooling of the acute transducer 1.
  • each fin 51 whose cheeks 57, on the one hand are inclined from the base of the fin 51 located on the side of the diaphragm (and carrying the central portion 50 from the rear face 48) towards its summit ridge 53, located at the front, and secondly connect to the flag starter 54 by leaves 58 of circular section, aims to minimize the influence of the fins 51 on the acoustic radiation of the diaphragm 17.

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Abstract

Transducteur électrodynamique (1 ) comprenant; un circuit magnétique (2) définissant un entrefer (15); un équipage mobile (16) comprenant un diaphragme (17) et une bobine mobile (18) solidaire du diaphragme (17) et plongeant dans l'entrefer (15) du circuit magnétique (2); un guide (44) d'onde acoustique solidaire du circuit magnétique (2) et définissant au moins une amorce de pavillon (54), caractérisé en ce que le guide d'onde (44) est réalisé dans un matériau présentant une conductivité thermique élevée, et présente sur son pourtour des reliefs destinés à favoriser la dissipation de chaleur produite au niveau du circuit magnétique (2).

Description

Transducteur électrodvnamique comprenant un guide d'onde acoustique assurant une dissipation thermique
L'invention a trait au domaine de la reproduction sonore au moyen de haut-parleurs, également dénommés transducteurs électrodynamiques ou électroacoustiques, qui assurent une fonction de conversion d'une énergie électrique généralement délivrée par un amplificateur de puissance, en énergie acoustique.
L'énergie acoustique est rayonnée par une membrane dont les déplacements entraînent des variations de pression de l'air environnant, qui se propagent dans l'espace sous forme d'une onde acoustique.
Dans le transducteur électrodynamique du type Rice-Kellog , le plus courant, la membrane est mue par une bobine mobile comprenant un solénoïde parcouru par un courant électrique (issu de l'amplificateur) et plongé dans un entrefer où règne un champ magnétique. L'interaction entre le courant électrique et le champ magnétique produit une force connue sous le nom de « Force de LAPLACE » , qui produit un déplacement de la bobine mobile, laquelle entraîne avec elle la membrane dont les vibrations sont la source du rayonnement acoustique.
Le champ magnétique est généré par un circuit magnétique comprenant un aimant permanent sur lequel sont fixées deux pièces polaires. Les pièces polaires (également dénommées plaques de champ), généralement réalisées en acier doux, ont pour fonction de concentrer dans l'entrefer le champ magnétique généré par l'aimant.
En raison du passage du courant de modulation issu de l'amplificateur, le solénoïde est le siège d'un échauffement produit par effet Joule. Ce constat n'est pas récent et des solutions pour tenter de remédier à certaines conséquences néfastes de réchauffement (fusion ou carbonisation du vernis utilisé pour maintenir la cohésion du solénoïde ; augmentation de la résistance au courant continu du solénoïde, diminuant les performances du transducteur ; dans certains cas, rupture du solénoïde) ont été proposées, cf. par exemple le brevet américain US 3 991 286 (ALTEC) qui propose de monter à l'arrière d'un transducteur à pavillon une pièce d'évacuation de la chaleur. On a démontré que l'essentiel de la puissance électrique fournie par l'amplificateur est dissipée par effet Joule au niveau du solénoïde, seule une infime partie de cette puissance étant effectivement convertie en énergie acoustique (cf. le compte-rendu de l'intervention de Philippe LESAGE, fondateur de la société PHL AUDIO SA, expert français auprès de la CEI, Commission Electrotechnique Internationale : « Non linéarité des transducteurs acoustiques, Mesures normalisées des valeurs limites d'utilisation des haut-parleurs élémentaires », in Journée d'étude organisée par le groupe Electroacoustique de la SFA, l'AES section française et le laboratoire d'acoustique du CNAM, Conservatoire National des Arts et Métiers, 13 décembre 2002).
En pratique, le rendement énergétique d'un transducteur électrodynamique est le plus souvent inférieur ou égal à 1%, c'est-à- dire que 99% de la puissance électrique fournie par l'amplificateur est convertie en chaleur au sein du solénoïde, en raison de la conversion mécanoacoustique extrêmement faible de ce type de transducteur.
Ces pertes par effet Joule augmentent proportionnellement à la puissance appliquée, et la démarche consistant, pour compenser le faible rendement du transducteur, à augmenter la puissance électrique fournie, alimente un cercle vicieux dans lequel l'augmentation de l'intensité du courant électrique augmente la résistance du solénoïde et diminue le rendement (donc augmente réchauffement) du transducteur. Cet effet est connu sous le nom de « compression thermique ». Celle-ci peut représenter une diminution d'efficacité pouvant dépasser 6 dB.
Des tests conduits par Philippe LESAGE et par lui exposés dans le compte-rendu précité ont démontré que les limites physiques des bobines mobiles se situent aux environs de 300°C ; au-delà, la tenue en puissance du transducteur n'est plus assurée.
On comprend donc la nécessité de maintenir la température du transducteur, et plus précisément la température du solénoïde, à un niveau suffisamment bas pour limiter les effets de réchauffement sur les performances du transducteur.
Une solution connue consiste à ajouter au transducteur une pièce formant un radiateur, cf. la structure proposée par ALTEC et exposée dans le brevet américain précité US 3991 286. Cette solution présente toutefois des inconvénients : couplage thermique insuffisant entre la source de chaleur et le radiateur, encombrement axial (et donc poids) important.
D'autres solutions existent. Ainsi, celle proposée par TURBOSOUND dans sa demande de brevet britannique GB 2 404 520 consiste à attribuer à une pièce de mise en phase de type og ive une fonction supplémentaire de dissipation thermique. Mais cette pièce de mise en phase ne présente ni une surface d'échange suffisante ni une localisation (confinée au fond du pavillon) propices à une maximisation de la dissipation thermique.
L'invention vise à apporter une contribution à la résolution des problèmes évoqués ci-dessus, en apportant des perfectionnements aux transducteurs électrodynam iques à guide d'onde en vue d'améliorer notamment leurs performances, en particulier thermiques, et leur fiabilité.
A cet effet, l'invention propose, selon un premier aspect, un transducteur électrodynamique comprenant :
un circuit magnétique définissant un entrefer ;
un équipage mobile comprenant un diaphragme et une bobine mobile solidaire du diaphragme et plongeant dans l'entrefer du circuit magnétique ;
un guide d'onde acoustique solidaire du circuit magnétique et définissant au moins une amorce de pavillon, ce guide d'onde étant réalisé dans un matériau présentant une conductivité thermique élevée, et présentant sur son pourtour des reliefs destinés à favoriser la dissipation de chaleur produite au niveau du circuit magnétique.
Cette architecture permet de réduire l'encombrement et le poids du transducteur, à capacité de dissipation thermique au moins égale, et de réduire les temps de montage et les coûts.
Selon un mode de réalisation , le guide d'onde comprend une paroi latérale sensiblement cylindrique, et des ailettes qui s'étendent radialement depuis cette paroi latérale vers l'intérieur.
Les ailettes s'interrompent de préférence à une extrémité interne située à distance d'un axe principal du transducteur. Les ailettes sont par exemple effilées depuis une base, située au voisinage du diaphragme, en direction d'un sommet. La paroi latérale du guide d'onde peut par ailleurs être munie d'alvéoles extérieurs dans lesquels s'étendent radialement des ailettes.
Le guide d'onde est de préférence réalisé dans un matériau présentant une conductivité thermique supérieure à 50 W. m' 1. K' 1.
Le diaphragme peut être en forme de dôme ; en outre, le guide d'onde peut définir avec celui-ci une chambre de compression .
L'invention propose, selon un deuxième aspect, un système de haut-parleur coaxial à au moins deux voies comprenant un transducteur de grave conçu pour la reproduction du grave et/ou du médium , et un transducteur électrodynam ique tel que décrit ci-dessus, conçu pour la reproduction de l'aig u.
Le transducteur d'aigu peut être monté de manière coaxiale et frontale par rapport au transducteur de grave. Selon un mode de réalisation, le transducteur de grave comprend une membrane conique, au centre de laquelle est logé le transducteur d'aigu et qui s'étend dans le prolongement de l'amorce de pavillon de celui-ci.
L'invention propose, selon un troisième aspect, une enceinte acoustique comprenant un transducteur ou un système de haut-parleur coaxial tel que décrits ci-dessus.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une vue en coupe montrant un transducteur d'aigu à dôme selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue d'un détail de la figure 1 ;
la figure 3 est une vue en coupe d'un détail du transducteur de la figure 1 , selon un autre angle de vue,
la figure 4A est une vue de dessus du transducteur d'aigu, des figures 1 à 3 ;
la figure 4B est une vue similaire à la figure 4A, selon une variante de réalisation ;
la figure 5 est une vue en perspective montrant une variante de réalisation d'un guide d'onde pour un transducteur tel que représenté sur les figures 1 à 3 ;
la figure 6 est une vue en coupe montrant un système de haut- parleur coaxial comprenant un transducteur principal de grave, et le transducteur d'aigu de la figure 1 , monté de manière coaxiale et frontale ;
la figure 7 est une vue en perspective montrant une enceinte incluant un système de haut-parleur coaxial tel que représenté sur la figure 6.
On a représenté sur les figures 1 à 4 un transducteur électrodynamique 1 adapté à la reproduction des fréquences aiguës, c'est-à-dire des environs de 1 kHz à environ 20 kHz.
Le transducteur 1 comprend un circuit magnétique 2, qui inclut un aimant permanent 3 annulaire central, pris en sandwich entre deux pièces polaires formant des plaques de champ, à savoir une pièce polaire arrière 4 et une pièce polaire avant 5, fixées sur deux faces opposées de l'aimant 3 par collage.
L'aimant 3 et les pièces polaires 4, 5 sont symétriques de révolution autour d'un axe A2 commun formant l'axe général du transducteur 1 .
L'aimant 3 est de préférence réalisé dans un alliage de terre rare néodyme-fer-bore, qui présente l'avantage d 'offrir une densité énergétique élevée (jusqu'à 12 fois plus importante que celle d'un aimant permanent de ferrite de baryum).
Comme cela est bien visible sur la figure 1 , la pièce polaire arrière 4, dénommée culasse, est en l'occurrence monobloc et réalisée en acier doux. Elle présente une forme de coupe à section transversale en U, et comprend un fond 6 fixé à une face arrière 7 de l'aimant 3, et une paroi latérale 8 périphérique s'étendant axialement à partir du fond 6. La paroi latérale 8 se termine, à une extrémité avant opposée au fond 6, par une face avant 9 annulaire. Le fond 6 présente une face arrière 10.
La pièce polaire avant 5, dénommée noyau, est également réalisée en acier doux. Elle est de forme annulaire et présente une face arrière 12, par laquelle elle est fixée à une face avant 1 3 de l'aimant 3, et une face avant 14 opposée qui s'étend dans le même plan que la face avant 9 de la paroi latérale 8 de la culasse 4.
Comme cela est visible sur la figure 1 , le circuit magnétique 2 est extra-plat, c'est-à-dire que son épaisseur est faible comparée à son diamètre hors tout. Par ailleurs, le circuit magnétique 2 s'étend jusqu'au diamètre extérieur du transducteur 1 . En d'autres termes, la taille du circuit magnétique 2 est maximalisée par rapport au diamètre hors tout du transducteur 1 , ce qui augmente sa tenue en puissance ainsi que la valeur du champ magnétique, et donc la sensibilité du transducteur 1 .
Le noyau 5 présente un diamètre hors tout inférieur au diamètre interne de la paroi latérale 8 de la culasse 4, de sorte qu'entre le noyau 5 et la paroi latérale 8 de la culasse 4 est défini un entrefer 15 dans lequel est concentrée la majeure partie du champ magnétique généré par l'aimant 3.
Au niveau de l'entrefer 15, les arêtes du noyau 5 et de la culasse 4 peuvent être chanfreinées, ou de préférence et comme cela est illustré sur la figure 1 , arrondies de manière à éviter les bavures néfastes.
Le transducteur 1 comprend en outre un équipage mobile 16 incluant un diaphragme 17 en forme de dôme et une bobine mobile 1 8 solidaire du diaphragme 17.
Le diaphragme 17 est réalisé dans un matériau rigide et léger, en polymère thermoplastique ou encore dans un alliage léger à base d'aluminium , en magnésium ou en titane. I l est positionné de sorte à recouvrir le circuit magnétique 2 du côté du noyau 5, et de manière que son axe de symétrie de révolution soit confondu avec l'axe A2.
Dans ces conditions, le sommet du diaphragme 17, situé sur l'axe A2, peut être considéré comme le centre acoustique C2 de celui-ci, c'est-à-dire la source ponctuelle équivalente à partir de laquelle est émis le rayonnement acoustique du transducteur 1 .
Le diaphragme 17 présente un bord périphérique 19 circulaire légèrement relevé pour faciliter la fixation de la bobine mobile 18.
La bobine mobile 18 comprend un solénoïde en fil métallique, conducteur (par exemple en cuivre ou en alum inium) , d'une largeur préférée de 0, 3 mm , enroulé en spirale pour former un cylindre dont une extrémité supérieure est fixée par collage au bord périphérique 19 relevé du diaphragme 17. La bobine mobile 18 est ici dépourvue de support, mais elle pourrait en comporter un.
La bobine mobile 18 est plongée dans l'entrefer 1 5. Le diamètre intérieur de la bobine mobile 18 est très légèrement supérieur au diamètre extérieur du noyau 5, de sorte que le jeu fonctionnel intérieur ménagé entre la bobine mobile 1 8 et le noyau 5 soit faible devant la largeur de l'entrefer 15, même si, en variante, le jeu fonctionnel peut être dimensionné de manière conventionnelle.
Selon un mode préféré de réalisation, le pourtour au moins du noyau 5 (et éventuellement la surface interne de la paroi latérale 8) est revêtue d'une couche d'un polymère à bas coefficient de frottement, tel que polytétrafluoroéthylène (PTFE, connu sous la dénomination commerciale Téflon) d'une épaisseur voisine ou inférieure au centième de millimètre, et de préférence de quelques dizaines de μπι (par exemple environ 20 μιη).
I l en résulte qu'en dépit du faible jeu entre le noyau 5 et la bobine mobile 18, d'une part, que la mise en place de la bobine mobile 18 dans l'entrefer 15 est relativement aisée, et, d'autre part, qu'en fonctionnement le mouvement axial de la bobine mobile 1 8 n'est pas contrarié par la proximité du noyau 5, même dans l'hypothèse où ces deux éléments viendraient accidentellement et temporairement au contact l'un de l'autre.
En pratique, la bobine mobile 18 et l'entrefer 15 sont de préférence dimensionnés de manière que :
- le jeu entre la bobine mobile 18 et le noyau 5 (revêtement compris) soit inférieur au dixième de millimètre, et par exemple compris entre 0, 05 et 0, 1 mm. Selon un mode préféré de réalisation , le jeu intérieur est de 0,08 mm (sans qu'il soit exclu de dimensionner ce jeu de manière classique) ;
- le jeu extérieur ménagé entre la bobine mobile 1 8 et la paroi latérale 8 de la culasse 4 soit inférieur à 0,2 mm, et par exemple compris entre 0, 1 mm et 0,2 mm . Selon un mode préféré de réalisation , le jeu extérieur est de 0, 1 7 mm .
Ainsi, la largeur maximale de l'entrefer 15, pour une bobine mobile 18 de 0, 3 mm de large, est de 0,6 mm (avec un jeu intérieur de 0, 1 mm et un jeu extérieur de 0,2 mm). Dans cette configuration , le taux d'occupation de la bobine mobile 18 dans l'entrefer 15, égal au rapport des sections de la bobine mobile 18 et de l'entrefer 15, est voisin de 50%, ce qui est un minimum . Dans la configuration préférée, pour une largeur d'entrefer de 0, 55 mm , un jeu intérieur de 0, 08 mm et un jeu extérieur de 0, 1 7 mm , le taux d'occupation de la bobine mobile 18 dans l'entrefer 15 est de 55% environ.
Ces valeurs supérieures ou égales à 50% sont à comparer aux taux d'occupation des transducteurs de l'art antérieur, inférieurs à 35% environ.
I l en résulte une augmentation de la densité du flux magnétique dans l'entrefer 1 5, et une augmentation subséquente du niveau de sensibilité du transducteur 1 , la sensibilité étant proportionnelle au carré de l'augmentation de la densité de champ magnétique régnant dans l'entrefer 15.
On peut avoir avantage à garnir l'entrefer 15 d'une huile minérale chargée de particules magnétiques, par exemple du type commercial isé par la société FERROTEC sous la dénomination commerciale Ferrofluid (marque déposée) . Une telle garniture a les avantages suivants :
elle favorise le centrage de la bobine mobile 18 dans l'entrefer 15, elle a une fonction de lubrification dynamique, au bénéfice du silence de fonctionnement du transducteur 1 ,
grâce à sa conductivité thermique très supérieure à celle de l'air, elle favorise l'évacuation vers le circuit magnétique 2, et en particulier vers la culasse 4, de la chaleur produite par effet Joule dans la bobine mobile 18.
Le transducteur 1 comprend en outre un support 20 fixé au circuit magnétique 2, et auquel est suspendu l'équipage mobile 16. Ce support 20, réalisé dans un matériau diamagnétique et électriquement isolant, par exemple un matériau thermoplastique tel que polyamide ou polyoxyméthylène (chargé de verre ou non) , présente une forme générale symétrique de révolution autour d'un axe confondu avec l'axe A2, à section en forme de T.
Le support 20, monobloc, forme un endosquelette pour le transducteur 1 et comprend une platine 21 annulaire appliquée contre la face avant 14 du noyau 5, et une tige 22 cylindrique qui s'étend en saillie vers l'arrière à partir du centre de la platine 21 , et qui vient se loger dans un emplacement 23 cylindrique complémentaire pratiqué dans le circuit magnétique 2 et formé par une succession de perçages coaxiaux pratiqués dans la culasse 4, l'aimant 3 et le noyau 5. Comme illustré sur la figure 1 , l'endosquelette 20 est rigidement fixé au circuit magnétique 2 au moyen d'un écrou 24 vissé sur une portion filetée de la tige 22 et serré contre la culasse 4, à l'intérieur d'un lamage 25 pratiqué sur la face arrière 10, en son centre. De la sorte, la platine 21 est fermement plaquée contre la face avant 14 du noyau 5, sans possibilité de rotation . Cette fixation peut éventuellement être complétée par l'application d'un film de colle entre la platine 21 et le noyau 5.
Compte tenu de sa localisation frontale par rapport au circuit magnétique 2, la platine 21 s'étend dans le volume interne lenticulaire délimité par le diaphragme 17. La platine 21 comprend une jante annulaire 26 périphérique et un disque 27 central auquel se raccorde la tige 22. Le disque 27 peut être percé de trous 28 dont une fonction est de maximiser le volume d'air sous le diaphragme 17, de manière à diminuer la fréquence de résonance de l'équipage mobile 16.
La jante 26 a sensiblement le profil d'une poulie et comprend une gorge 29 annulaire périphérique qui débouche radialement vers l'extérieur, en regard d'une portion annulaire 30 périphérique de la surface interne du diaphragme 17, située à proxim ité du bord 19.
La gorge 29 sépare la jante 26 en deux flasques en vis-à-vis formant les parois latérales de la gorge 29, à savoir un flasque arrière 31 , en appui contre la face avant 14 du noyau 5, et un flasque avant 32. Les flasques 31 ,32 sont reliés par une âme 33 cylindrique formant le fond de la gorge 29.
L'équipage mobile 16 est monté sur l'endosquelette 20 au moyen d'une suspension 34 intérieure qui assure la liaison entre le diaphragme 17 et la platine 21 . Cette suspension 34 se présente sous forme d'un anneau réalisé dans un matériau léger, élastique, et non émissif acoustiquement (on peut à cet effet choisir un matériau poreux) . Ce matériau est de préférence résistant à la chaleur régnant dans le transducteur, et son élasticité est choisie pour que la fréquence de résonance de l'équipage mobile 16 soit inférieure â la fréquence la plus basse reproduite par le transducteur 1 (en l'espèce 500 Hz à 2 kHz) . Les mousses de polymère réticulées (par exemple de polyester ou de mélamine) sont particulièrement bien adaptées, car présentant une porosité élevée. En variante, la suspension 34 peut être réalisée dans un tissu ou un non-tissé de fibres naturelles (par exem ple coton) ou synthétiques (par exemple polyester, polyacrylique, nylon , et plus particulièrement les aram ides, dont le Kevlar, marque déposée) ou dans un mélange de fibres naturelles et synthétiques (par exemple coton-polyester), ces fibres étant imprégnées d'une résine thermodurcissable ou thermoplastique et thermoformées pour y former des ondulations à la manière d'un spider.
Du fait de la non émissivité acoustique de la suspension 34, seul le diaphragme en forme de dôme 17 émet un rayonnement acoustique. De la sorte, on évite modes propres, résonances, et plus généralement le rayonnement acoustique parasite de la suspension 34, qui viendrait interférer avec celui du diaphragme 1 7 et grever les performances du transducteur 1 .
La suspension 34 présente en section une forme sensiblement polygonale et comprend un bord interne 35 droit, c'est-à-dire cylindrique de révolution autour de l'axe A2, et un bord externe 36 périphérique sensiblement tronconique.
Par son bord externe 36, la suspension 34 est fixée, par collage, sur la portion périphérique 30 de la surface intérieure du diaphragme 17. En variante, dans l'hypothèse où la bobine mobile 18 comprendrait un support cylindrique solidaire du diaphragme 17 et sur lequel serait monté le solénoïde, la suspension 34 pourrait être fixée, par son bord périphérique externe (qui serait alors cylindrique) , sur la surface intérieure de ce support.
Comme illustré sur la figure 1 , l'épaisseur de la suspension 34 (mesurée selon l'axe A2), bien qu'inférieure à sa longueur libre (mesurée radialement entre les bords externes des flasques 31 ,32 et la surface 30 interne du diaphragme 17), n'est pas négligeable par rapport à celle-ci, mais est du même ordre de g randeur. Plus précisément, le rapport entre la longueur libre et l'épaisseur de la suspension 34 est préférentiellement inférieur à 5 (en l'occurrence ce rapport est inférieur à 3). Le fait de minimiser ainsi la longueur libre de la suspension 34 permet de stabiliser l'équipage mobile 16 et l'empêcher de basculer (effet anti-tangage) . Du côté de son bord interne 35, la suspension 34 est logée dans la gorge 29 en étant légèrement précontrainte entre les flasques 31,32 de manière à éviter les bruits parasites, mais sans toutefois être fixée à ceux-ci. En outre, le diamètre interne de la suspension 34 est supérieur au diamètre interne de la gorge 29 (c'est-à-dire au diamètre externe de l'âme de la jante), de sorte qu'un espace annulaire 37 est ménagé entre la suspension 34 et l'âme 33.
De la sorte, la suspension 34 est flottante par rapport à la jante 26 de la platine 21, permettant un degré de liberté radial, la suspension 34 pouvant glisser sur les flasques 31,32. Afin de favoriser ce glissement, on peut appliquer sur les flasques 31,32 une couche de lubrifiant pâteux tel qu'une graisse. Le jeu radial défini par l'espace annulaire 37 entre la suspension 34 et l'âme 33 (c'est-à-dire le fond de la gorge 29) est de préférence supérieur à 0,1 mm, mais inférieur à 1 mm. Suivant un mode préféré de réalisation, ce jeu est d'environ 0,5 mm. Sur les figures 1 à 3 on a exagéré ce jeu à des fins de clarté. En variante, la suspension 34 peut être collée à l'intérieur des flasques 31,32 au lieu d'être simplement graissée. Dans ce cas, le dimensionnement des jeux radiaux est de type conventionnel et non réduit comme dans le montage flottant décrit ci-dessus.
En outre, il est préférable que la partie de la suspension 34 logée dans la gorge 29 soit de largeur (mesurée radialement) supérieure ou égale à son épaisseur, de manière à garantir une liaison mécanique de type appui-plan et minimiser l'effet néfaste de basculement de la suspension 34 par rapport à la platine 21.
La suspension 34 du diaphragme 17 s'étend ainsi intérieurement à celui-ci. La suppression d'une suspension périphérique externe permet de supprimer les interférences acoustiques existant dans les transducteurs connus entre le rayonnement du diaphragme et celui de sa suspension.
En outre, la suspension 34 n'exerçant (lorsqu'elle est flottante) aucune contrainte radiale sur le diaphragme 17, elle n'impose pas de fonction de centrage de celui-ci par rapport au circuit magnétique 2, au bénéfice de la simplicité d'assemblage du transducteur 1, ou du remplacement du diaphragme 17 en cas de défaillance. Le centrage du diaphragme 17 est réalisé au niveau de la bobine mobile 18, qui est ajustée avec un faible jeu sur le noyau 5 et se centre automatiquement par rapport à celui-ci dès lors que la bobine mobile 18, plongée dans le champ magnétique de l'entrefer 15, est mise en mouvement par un courant électrique de modulation .
En revanche, la suspension 34 assure une fonction de rappel de l'équipage mobile 16 vers une position médiane de repos, adoptée en l'absence de contrainte axiale s'exerçant sur la bobine mobile 18 (c'est- à-dire, en pratique, en l'absence de courant parcourant celle-ci). C'est dans cette position médiane que l'on a représenté le transducteur 1 sur les figures.
La suspension 34 assure également une fonction de maintien de l'assiette du diaphragme 17, c'est-à-dire de maintien du bord périphérique 19 du diaphragme 17 dans un plan perpendiculaire à l'axe A2, afin d'éviter tout basculement ou tangage du diaphragme 17 qui grèverait son fonctionnement.
Le courant électrique est amené à la bobine mobile 18 par deux circuits électriques 38 qui relient les extrémités de la bobine mobile 18 à deux bornes électriques (non représentées) d'alimentation du transducteur 1 .
Comme cela est illustré sur la figure 1 , chaque circuit électrique 38 comprend :
un conducteur 39 de forte section, comprenant un fil de cuivre isolé par une gaine plastique, traversant le circuit magnétique 2 en étant logé dans une rainure pratiquée longitudinalement dans la tige 22 de l'endosquelette 20, et dont une extrém ité avant dénudée 40 débouche dans le volume interne au diaphragme 17 en faisant saillie du circuit magnétique 2 au niveau de l'un des trous 28 du disque ;
un élément de jonction électrique, sous forme par exem ple d'un œillet 41 métallique (par exemple en cuivre ou en laiton) serti dans ce trou 28 et auquel l'extrémité dénudée 40 du conducteur 39 est raccordée électriquement (par exemple par l'intermédiaire d'un point de soudure, non représenté) ;
un conducteur 42 de faible section, sous forme d'une tresse métallique très souple et convenablement conformée qui s'étend dans le volume interne du diaphragme 17 en enjambant la jante 26 et la suspension 34, et dont une extrémité interne 43 est raccordée électriquement à l'œillet 41 (par exemple par l'intermédiaire d'une soudure, non représentée), et dont une extrém ité externe opposée est raccordée électriquement à une extrémité de la bobine mobile
18.
Un seul conducteur 42 de faible section est visible sur la figure 1 , le deuxième conducteur de faible section , diamétralement opposé au premier, étant situé en avant du plan de coupe de la figure.
La forme arquée (en U), ajoutée à la grande souplesse de ces conducteurs 42, leur permet de se déformer sans difficulté et de suivre les mouvements de débattement du diaphragme 17 accompagnant les vibrations de la bobine mobile 1 8, sans appliquer de contrainte mécanique radiale ou axiale pouvant compromettre la liberté de positionnement de l'équipage mobile 16.
Le transducteur 1 comprend enfin un guide 44 d'onde acoustique, solidaire du circuit magnétique 2.
Le guide d'onde 44 se présente sous forme d'une pièce monobloc réalisée dans un matériau ayant une conductivité thermique élevée, supérieure à 50 W. m~1. K~ 1 , par exemple en aluminium (ou dans un alliage d'aluminium) .
Le guide d'onde 44, de forme de révolution, est fixé sur la culasse 4 et comprend une paroi latérale 45 externe sensiblement cylindrique qui s'étend dans le prolongement de la paroi latérale 8 de la culasse 4. La fixation est de préférence effectuée par vissage, au moyen d'un nombre de vis égal ou supérieur à 3. Afin de maximiser le contact thermique entre les deux pièces, il est avantageux de compléter ce vissage par une enduction de pâte thermoconductrice.
Comme cela est visible sur les figures 1 et 2, le guide d'onde 44 présente, sur un bord périphérique arrière, une jupe 46 qui vient s'ajuster dans un décrochement 47 pratiqué dans la culasse 4, de profil complémentaire. I l en résulte un centrage précis du guide d'onde 44 par rapport à la culasse 4 et, plus généralement, par rapport au circuit magnétique 2 et au diaphragme 17. De plus, la conduction thermique entre les deux pièces 4,44 s'en trouve améliorée. Le guide d'onde 44 présente une face arrière 48 ayant une forme en calotte sensiblement sphérique, qui s'étend de manière concentrique au diaphragme 17, en regard et au voisinage d'une face externe de celui-ci qu'elle couvre partiellement.
Selon un mode préféré de réalisation illustré sur les figures 1 à 3, la face arrière 48 est ajourée et comprend une portion périphérique 49 continue qui s'étend au voisinage du bord arrière du guide d'onde 44, et une portion centrale 50 discontinue portée par une série d'ailettes 51 faisant saillie radialement depuis la paroi latérale 45 vers l'intérieur (c'est-à-dire vers l'axe A2 du transducteur 1 ) . La face arrière 48 est délimitée intérieurement - c'est-à-dire du côté du diaphragme 17 - par une arête 52 de forme pétaloïde.
Comme cela est visible sur la figure 1 et sur les figures 4A et 4B, les ailettes 51 ne se rejoignent pas sur l'axe A2 mais s'interrompent à une extrémité interne située à distance de l'axe A2. A leur sommet, les ailettes 51 présentent chacune une arête 53 curviligne.
La paroi latérale 45 du guide d'onde 44 est délimitée intérieurement par une face avant 54 tronconique discontinue répartie sur une pluralité de secteurs angulaires 55 qui s'étendent entre les ailettes 51 . Cette face avant 54 forme une amorce de pavillon s'étendant de l'intérieur vers l'extérieur et depuis un bord arrière, formé par l'arête pétaloïde 52 constituant une gorge de l'amorce de pavillon 54, jusqu'à un bord avant 56 qui constitue une bouche de l'amorce de pavillon 54. Les secteurs angulaires 55 de l'amorce de pavillon 54 sont des portions d'un cône de révolution dont l'axe de symétrie est confondu avec l'axe A2, et dont la génératrice est curviligne (par exemple suivant une loi circulaire, exponentielle ou hyperbolique). L'amorce de pavillon 54 assure une adaptation continue d'impédance acoustique entre le milieu aérien délimité par la gorge 52 et le milieu aérien délimité par la bouche 56.
Selon un mode de réalisation, la tangente à l'amorce de pavillon 54 sur la bouche 56 forme avec un plan perpendiculaire à l'axe A2 du transducteur 1 un angle compris entre 30° et 70°. Dans l'exemple illustré sur les dessins, cet angle est de 50° environ.
Les ailettes 51 , qui ont notamment pour fonction d'augmenter la surface du guide d'onde 44 pour favoriser la dissipation par radiation et convection de la chaleur produite au niveau de la bobine mobile 18, présentent chacune latéralement deux joues 57 qui se raccordent extérieurement aux secteurs angulaires 55 de l'amorce de pavillon 54 par l'intermédiaire de congés 58. Les joues 57 contribuent au guidage de l'onde générée par le diaphragme 1 7.
Le guide d'onde 44 délimite sur le diaphragme 17 deux zones distinctes et complémentaires, à savoir :
une zone interne 59 découverte, de forme pétaloïde, délimitée extérieurement par la gorge 52,
- une zone externe 60 couverte, de forme complémentaire de la zone couverte 59, délimitée intérieurement par la gorge 52.
La face arrière 48 du guide d'onde 44 et la zone externe 60 couverte correspondante du diaphragme 17 définissent entre elles un volume d'air 61 appelé chambre de compression, dans laquelle le rayonnement acoustique du diaphragme 17 vibrant entraîné par la bobine mobile 18 se déplaçant dans l'entrefer 15 n'est pas libre, mais comprimé. La zone interne 49 découverte communique directement avec la gorge 52 en regard, qui concentre le rayon nement acoustique de la totalité du diaphragme 17.
Le taux de compression du transducteur 1 est défini par le quotient de la surface ém issive, correspondant à la surface plane délimitée par le diamètre hors tout de la membrane 1 7 (mesurée sur le bord 19), par la surface délim itée par la projection , dans un plan perpendiculaire à l'axe A2, de la gorge 52. Ce taux de compression est de préférence supérieur à 1 ,2: 1 , et par exemple supérieur ou égal à 1 ,4: 1 . Des taux de compression supérieurs, par exemple jusqu'à 4: 1 , sont envisageables.
La forme des ailettes 51 , et donc de l'arête pétaloïde 52 formant la gorge de l'amorce de pavillon 54, peut être adaptée selon les besoins, en particulier en fonction du taux de compression souhaité pour le transducteur 1 ou de la surface d'échange thermique offerte par le guide d'onde 44. Ainsi, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4A, les ailettes 51 ont, en vue de dessus, une forme pointue en direction de l'axe A2. Dans la variante de la figure 4B, les ailettes 51 présentent, en vue de dessus, une forme arrondie en bec de canard, ce qui accroît la surface d'échange thermique et augmente la superficie de la zone 60 couverte du diaphragme (autrement dit diminue la superficie de la zone interne 59 découverte et augmente par conséquent le taux de compression). Ces formes d'ailettes ne sont nullement lim itatives.
Le transducteur d'aigu 1 qui vient d'être décrit peut être utilisé de manière individuelle, ou couplé à un transducteur de grave 62 pour former un système 63 de haut-parleur coaxial à plusieurs voies, conçu pour couvrir un spectre acoustique étendu, dans l'idéal la totalité de la bande audible.
En pratique, le transducteur de grave 62 peut être conçu pour reproduire le grave et/ou le médium , et éventuellement une partie de l'aigu. A cet effet son diamètre sera de préférence compris entre 1 0 et 38 cm . Bien que l'objet principal de la présente invention ne soit pas de définir des préconisations concernant le spectre couvert par les différents transducteurs du système 63, précisons toutefois que le spectre couvert par le transducteur de grave 62 peut couvrir le grave, c'est-à-dire la bande de 20 Hz à 200 Hz, ou bien le médium , c'est-à-dire la bande de 200 Hz à 2 kHz, ou bien encore une partie au moins du grave et du médium (et par exemple la totalité du grave et du médium) , et éventuellement une partie de l'aigu. A titre d'exem ple, le transducteur de grave peut être conçu pour couvrir une bande de 20 Hz à 1 kHz ou de 20 Hz à 2 kHz, ou encore de 20 Hz à 5 kHz.
Le transducteur d'aigu 1 est préférentiellement conçu pour que sa bande passante soit au moins complémentaire dans l'aigu de celle du transducteur de grave 62. Ainsi, on pourra veiller à ce que la bande passante du transducteur d'aigu 1 couvre au moins en partie le médium et la totalité de l'aigu, jusqu'à 20 kHz.
I l est préférable que les parties linéaires des réponses des transducteurs 1 , 62 se chevauchent en partie et que le niveau de sensibilité du transducteur d'aigu 1 soit au moins égal à celui du transducteur de grave 62, afin d'éviter une chute de la réponse globale du système 63 à certaines fréquences correspondant à la partie haute du spectre du transducteur de grave 62 et à la partie basse du spectre du transducteur d'aigu 1 .
Le transducteur de grave 62 comprend un circuit magnétiq ue 64 incluant un aimant 65 annulaire, pris en sandwich entre deux pièces polaires en acier doux formant des plaques de champ, à savoir une pièce polaire arrière 66 et une pièce polaire avant 67, fixées sur deux faces opposées de l'aimant 65 par collage.
L'aimant 65 et les pièces polaires 66, 67 sont symétriques de révolution autour d'un axe commun A1 formant l'axe général du transducteur de grave 62.
Dans le mode de réalisation illustré, la pièce polaire arrière 66, dénommée culasse, est monobloc. Elle comprend un fond 68 annulaire fixé à une face arrière 69 de l'aimant 65, et un noyau 70 central cylindrique, qui présente à l'opposé du fond 68 une face avant 71 et est percé d'un alésage 72 central débouchant de part et d'autre de la culasse 66.
La pièce polaire ou plaque avant 67 possède une forme de rondelle annulaire. Elle présente une face arrière 73, par laquelle elle est fixée à une face avant 74 de l'aimant 65, et une face avant 75 opposée qui s'étend dans le même plan que la face avant 71 du noyau 70
La plaque avant 67 présente en son centre un alésage 76 dont le diamètre interne est supérieur au diamètre externe du noyau 70, de sorte qu'entre cet alésage 76 et le noyau 70 qui s'y trouve logé est défini un entrefer 77 dans lequel règne une partie du champ magnétique généré par l'aimant 65.
Le transducteur de grave 62 comprend par ailleurs un châssis 78 appelé saladier, qui inclut une embase 79 par laquelle le saladier 78 est fixé sur le circuit magnétique 64 - et plus précisément sur la face avant 75 de la plaque avant 67 -, une couronne 80 par laquelle le transducteur 62 est fixé à une structure porteuse, et une pluralité de branches 81 reliant l'embase 79 à la couronne 80.
Le transducteur de grave 62 comprend en outre un équipage mobile 82 incluant une membrane 83 et une bobine mobile 84 comprenant un solénoïde 85 enroulé sur un support 86 cylindrique solidaire de la membrane 83.
La membrane 83 est réalisée dans un matériau rigide et léger tel que de la pulpe de cellulose imprégnée, et présente une forme conique ou pseudo-conique de révolution autour de l'axe A1 , à génératrice curviligne (par exemple suivant une loi circulaire, exponentielle ou hyperbolique) . La membrane 83 est fixée sur lé pourtour de la couronne 80 par l'intermédiaire d'une suspension périphérique 87 (encore appelée bord) qui peut être constituée par une pièce torique rapportée et collée à la membrane 83. La suspension 87 peut être réalisée en élastomère (par exemple un caoutchouc naturel ou synthétique), en polymère (alvéolaire ou non), ou dans un tissu imprégné et enduit.
En son centre, la membrane 83 définit une ouverture 88 sur le bord interne de laquelle le support 86 est fixé par une extrémité avant, par collage. Le centre géométrique de l'ouverture 88 est considéré, en première approximation, comme étant le centre acoustique C1 du transducteur de grave 62, c'est-à-dire la source ponctuelle virtuelle à partir de laquelle est émis le rayonnement acoustique du transducteur 62 principal.
Un cache-noyau 89 hémisphérique réalisé dans un matériau non émissif acoustiquement peut être fixé à la membrane 83 au voisinage de l'ouverture 88 pour protéger celle-ci de l'intrusion de poussières.
Le solénoïde 85, réalisé dans un fil métallique conducteur (par exemple en cuivre ou en aluminium) est bobiné sur le support 86, à une extrém ité arrière de celui-ci plongeant dans l'entrefer 77. Suivant le diamètre du transducteur de grave 62, le diamètre du solénoïde 85 peut être compris entre 25 mm et plus de 1 00 mm .
Le centrage, le rappel élastique et le guidage axial de l'équipage mobile 82 sont assurés conjointement par la suspension périphérique 87 et par une suspension centrale 90, encore appelée spider, de forme généralement annulaire, à corrugations concentriques, présentant un bord périphérique 91 par lequel le spider 90 est fixé (par collage) à un rebord 92 du saladier 78 voisin de l'embase 79, et un bord intérieur 93 par lequel le spider 90 est fixé (également par collage) au support 86 cylindrique.
L'apport du signal électrique au solénoïde 85 est réalisé de manière classique au moyen de deux conducteurs électriques (non représentés) reliant chacune des deux extrémités du solénoïde 85 à une borne du transducteur 62 où s'effectue le raccord avec un amplificateur de puissance.
Comme cela est illustré sur la figure 1 , le transducteur d'aigu 1 est logé dans le transducteur de grave 62 en étant reçu dans un espace central frontal (c'est-à-dire du côté avant du circuit magnétique 64) délimité vers l'arrière par la face avant 71 du noyau 70, et latéralement par la paroi interne du support 86.
Comme cela est représenté sur la figure 6, le transducteur d'aigu 1 peut être monté dans le transducteur de grave 62 à la fois :
de manière coaxiale, c'est-à-dire que l'axe A1 du transducteur de grave 62 et l'axe A2 du transducteur d'aigu 1 sont confondus, de manière frontale, c'est-à-dire que le transducteur 1 est placé à l'avant du circuit magnétique 64 (autrement dit du côté du circuit magnétique 64 où s'étend la membrane 83) .
Ce montage, qualifié de « frontal » par opposition au montage à l'arrière dans lequel le transducteur est monté sur la face arrière de la culasse (cf. par exemple le brevet Tannoy US 4, 164,621 ) , est rendu possible grâce à la miniaturisation du transducteur d'aigus, obtenue sans réduction de la surface émissive du diaphragme 17.
Cette m iniaturisation résulte à la fois de la réalisation extra-plate et extra-large du circuit magnétique 2 (qui atteint le diamètre hors-tout du transducteur 1 ) et de la conception particulière du diaphragme 17 qui permet la maximisation de sa surface émissive.
La compacité du circuit magnétique 2 (notamment sa faible épaisseur) , est rendue possible par l'utilisation d'un aimant 3 permanent au néodyme-fer-bore. Toutefois, une telle compacité aurait été vaine si le diaphragme 17 avait été réalisé de manière classique, incluant une suspension périphérique.
En effet, dans une telle configuration le diamètre de la surface rayonnante effective du diaphragme est inférieur au diamètre hors tout du diaphragme, seule une portion intérieure de la suspension intervenant dans le rayonnement acoustique tandis que sa partie externe, assujettie à une partie fixe du transducteur, est en fait passive. Dans une telle configuration connue, le diamètre insuffisant de la surface rayonnante effective ne permet pas le montage coaxial frontal, car la réalisation d'une amorce de pavillon courte apte à être alignée avec le profil de la membrane du transducteur de grave n'est pas réalisable en pratique, dans l'espace dévolu.
Un diaphragme du type connu présente une surface rayonnante effective inférieure à sa surface physique, et souvent insuffisante pour permettre une reproduction performante des fréquences situées dans la partie basse des aigus, ou dans le haut médium, ce qui ne permet pas au transducteur d'aigu d'assurer la jonction avec la partie supérieure du spectre reproduit par le transducteur de grave.
A contrario, le diaphragme 17 du transducteur d'aigu 1 décrit ci- dessus, à suspension 34 interne, présente une surface rayonnante à 100%, c'est-à-dire que le diamètre de la surface rayonnante effective est égal au diamètre hors tout du diaphragme 17. Il en résulte par rapport aux diaphragmes connus à suspension périphérique un gain de surface rayonnante supérieur à 1/6 environ, soit plus de 16%.
Ce gain permet d'abaisser la limite inférieure de la bande de fréquences reproduites par le transducteur d'aigu 1 et donc d'améliorer l'homogénéité du système 63. L'augmentation induite du diamètre de la bobine mobile 18 permet d'augmenter la sensibilité et la tenue en puissance du transducteur 1 d'un facteur proportionnel au gain de surface rayonnante (c'est-à-dire proportionnel au carré du diamètre du diaphragme 17).
En pratique, le transducteur 1 est fixé sur le circuit magnétique 64 à l'avant de celui-ci en étant reçu dans l'espace délimité vers l'arrière par la face avant 71 du noyau 70, et latéralement par la paroi interne du support cylindrique 86, la culasse 4 du circuit magnétique 2 étant plaquée (directement ou par l'intermédiaire d'une entretoise) contre la face avant 71 du noyau 70. A cet effet, le transducteur 1 présente un diamètre hors tout inférieur au diamètre intérieur du support cylindrique 86. Toutefois il est préférable de minimiser le jeu entre le transducteur 1 et le support 86, de manière à réduire l'effet acoustique néfaste produit par la cavité annulaire ménagée entre eux. Ce jeu doit toutefois être suffisant pour éviter les frottements du support 86 sur le transducteur 1. Un jeu faible, de quelques dixièmes de millimètre (par exemple compris entre 0,2 mm et 0,6 mm) constitue un bon compromis (sur la figure 6 on a exagéré ce jeu, à des fins de clarté des dessins).
La tige 22 de l'endosquelette 20 est reçue dans l'alésage 72 du noyau 70, et le transducteur 1 est rigidement fixé au circuit magnétique 64 du transducteur de grave 62 au moyen d'un écrou 94 vissé sur une portion filetée de la tige 22 et serré contre la culasse 66 avec interposition éventuelle d'une rondelle, comme cela est illustré sur la figure 6.
Outre le positionnement coaxial frontal du transducteur 1 par rapport au transducteur de grave 62, leurs géométries respectives, en particulier (mais non seulement) les épaisseurs des circuits magnétiques 2,64 et la courbure (et par conséquent la profondeur) de la membrane 83, sont de préférence adaptées pour permettre une coïncidence au moins approximative des centres acoustiques C1 et C2 des transducteurs 1 , 62, telle que le décalage temporel entre les rayonnement acoustique des transducteurs 1 ,62 soit imperceptible (on parle alors d'alignement temporel des transducteurs 1 , 62) . Le système 63 peut alors être considéré comme parfaitement cohérent malgré la dualité des sources sonores.
En outre, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, le positionnement axial du transducteur d'aigu 1 par rapport au transducteur de grave 62, et la géométrie du guide d'onde 44, sont tels que la membrane 83 s'étend dans le prolongement de l'amorce de pavillon 54. En d'autres termes, la tangente à l'amorce de pavillon 54 sur la bouche 56 est confondue avec la tangente à la membrane 83 sur son ouverture centrale 88. Dans cette configuration , le guide d'onde 44 et la membrane du transducteur de grave forment conjointement un pavillon complet pour le transducteur 1 , permettant aux deux transducteurs 1 ,62 de présenter des caractéristiques de directivité homogènes.
Le système 63 peut être monté sur tout type d'enceinte acoustique, par exemple une enceinte 95 de retour sur scène, à face frontale inclinée, comme cela est illustré à titre d'exemple sur la figure 7.
Comme nous l'avons déjà évoqué, grâce à la présence des ailettes 51 , le guide d'onde 44 assure une fonction de dissipation de la chaleur produite au niveau de la bobine mobile 18 et, lorsque le transducteur d'aigu 1 est monté, comme cela vient d'être décrit, dans un transducteur de grave 63, de dissipation d'une partie de la chaleur produite au niveau de la bobine mobile 84 de celui-ci .
Selon un mode de réalisation optionnel illustré sur la figure 5, le guide d'onde 44 faisant office de radiateur peut comporter, dans des alvéoles 96 pratiqués dans le pourtour extérieur de la paroi latérale 45, en regard de chaque ailette 51 , des reliefs 97 complémentaires formés par des ailettes radiales externes qui s'étendent radialement jusqu'au diamètre hors tout du transducteur 1 , sans le dépasser.
Ces ailettes externes 97 contribuent efficacement au refroidissement du transducteur 1 compte tenu de leur position dans l'espace annulaire entre celui-ci et la face interne du support 86 de la bobine mobile 84 du transducteur 2 de grave, espace dans lequel circule un flux d'air puisé produit par les déplacements de l'équipage mobile 82 du transducteur 62.
Dans l'architecture coaxiale frontale décrite ci-dessus, une partie de la chaleur rayonnée par le solénoïde 85 vers l'intérieur est évacuée vers l'arrière du circuit magnétique 64, mais une partie de cette chaleur est aussi communiquée au transducteur d'aigu 1 . Cette chaleur provoque un échauffement exogène du transducteur d'aigu 1 , qui s'ajoute à son échauffement endogène produ it par effet Joule par sa propre bobine mobile 18. Même si réchauffement endogène du transducteur d'aigu 1 est moins important que celui du transducteur de grave 62, il est toutefois nécessaire d'assurer la dissipation de la chaleur globale accumulée au niveau du transducteur d'aigu 1 : telle est la seconde fonction du guide d'onde 44, grâce :
premièrement à sa réalisation dans un matériau dont la conductivité thermique est élevée (c'est-à-dire supérieure à 50 W.m"1. K' 1 , et même de préférence supérieure à 1 00, voire même 200 W. nrr1. K-1) ,
deuxièmement à la présence des ailettes 51 (et éventuellement à celle des ailettes externes 97) qui augmentent la surface d'échange avec l'air ambiant,
troisièmement à la suspension 34 interne du diaphragme 17 et l'absence de suspension externe, qui ont pour conséquences :
d'une part l'augmentation du diamètre de la bobine mobile 1 8, source de chaleur, et donc son déport vers la périphérie du transducteur 1 ,
d'autre part la fixation directe du guide d'onde 44 sur la culasse 4 (l'existence d'une suspension périphérique externe aurait entraîné l'interposition , entre le guide d'onde 44 et la culasse 4, d'une pièce en matériau thermiquement isolant qui aurait freiné la dissipation thermique),
quatrièmement à la réduction des jeux dans l'entrefer 15, entre la bobine mobile 18 et le circuit magnétique 2, et en particulier du jeu extérieur, réduisant ainsi l'épaisseur de la lame d'air annulaire
(par nature isolante) entre la bobine mobile 18 et la culasse 4 et favorisant par conséquent la conduction de la chaleur depuis la bobine mobile 18 vers le guide d'onde 44 via la culasse 4.
De la sorte, la chaleur accumulée au niveau du transducteur d'aigu 1 peut être au moins partiellement évacuée par rayonnement et convection, par l'avant du système 63. En pratique, lorsque le système 63 est fixé par la couronne 80 de son saladier 78 sur la paroi verticale d'une enceinte acoustique (l'axe s'étend donc horizontalement), la chaleur dégagée frontalement par le guide d'onde 44 échauffe l'air ambiant qui a tendance à monter, créant ainsi un appel d'air frais et un mouvement convectif ascendant de circulation d'air évacuant les calories et assurant le refroidissement du transducteur d'aigu 1.
Dans le mode de réalisation principal, la réalisation effilée et arrondie de chaque ailette 51, dont les joues 57, d'une part sont inclinées à partir de la base de l'ailette 51 située du côté du diaphragme (et portant la portion centrale 50 de la face arrière 48) vers son arête 53 sommitale, située à l'avant, et d'autre part se raccordent à l'amorce de pavillon 54 par des congés 58 à section circulaire, vise à minimiser l'influence des ailettes 51 sur le rayonnement acoustique du diaphragme 17.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Transducteur électrodynamique (1 ) comprenant :
un circuit magnétique (2) définissant un entrefer (1 5) ;
- un équipage mobile (16) comprenant un diaphragme (17) et une bobine mobile (1 8) solidaire du diaphragme (17) et plongeant dans l'entrefer (15) du circuit magnétique (2) ;
un guide (44) d'onde acoustique solidaire du circuit magnétique (2) et définissant au moins une amorce de pavillon (54) ,
caractérisé en ce que le guide d'onde (44) est réalisé dans un matériau présentant une conductivité thermique élevée, et présente sur son pourtour des reliefs destinés à favoriser la dissipation de chaleur produite au niveau du circuit magnétique (2) .
2. Transducteur (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel le guide d'onde (44) comprend une paroi latérale (45) sensiblement cylindriq ue, et des ailettes (51 ) qui s'étendent radialement depuis cette paroi latérale (45) vers l'intérieur.
3. Transducteur (1 ) selon la revendication 2, dans lequel les ailettes (51 ) s'interrompent à une extrémité interne située à distance d'un axe (A2) principal du transducteur (1 ).
4. Transducteur (1 ) selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel les ailettes (51 ) sont effilées depuis une base, située au voisinage du diaphragme (17) , en direction d'une arête sommitale (53).
5. Transducteur (1 ) selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel la paroi latérale (45) du guide d'onde (44) est munie d'alvéoles
(96) extérieurs dans lesquels s'étendent radialement des ailettes (97) .
6. Transducteur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le guide d'onde (44) est réalisé dans un matériau présentant une conductivité thermique supérieure à 50 W. m" 1. K' 1.
7. Transducteur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le diaphragme (17) est en forme de dôme.
8. Transducteur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le guide d'onde (44) définit avec le diaphragme (17) une chambre de compression (61 ) .
9. Système (63) de haut-parleur coaxial à au moins deux voies comprenant un transducteur (62) de grave conçu pour la reproduction du grave et/ou du médium, et un transducteur électrodynamique (1) selon l'une des revendications précédentes, conçu pour la reproduction de l'aigu.
10. Système (63) selon la revendication 9, dans lequel le transducteur (1) d'aigu est monté de manière coaxiale et frontale par rapport au transducteur (62) de grave.
11. Système selon la revendication 10, dans lequel le transducteur (62) de grave comprend une membrane (83) conique, au centre de laquelle est logé le transducteur (1) d'aigu et qui s'étend dans le prolongement de l'amorce de pavillon (54) de celui-ci.
12. Système (63) de haut-parleur selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel le guide d'onde (44) comprend une paroi latérale externe (45), et des ailettes (51) qui font saillie radialement vers l'intérieur à partir de cette paroi latérale (45).
13. Enceinte acoustique (95) comprenant un système (63) selon l'une des revendications 9 à 12.
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