Brevet FR2001766A1 — publié le 19691003

,rt ■ 1: 2001766 69 03331 La présente invention est relative à des assemblages d'aimant permanent du type utilisé dans des transducteurs électro-acoustiques, tels que des hauts-parleurs, des microphones, etc, dans lesquels un champ magnétique est produit dans un entrefer a-5 fin d'entrer en réaction avec une bobine transportant un courant et pouvant se déplacer dans l'entrefer. Le rendement de tels transducteurs dépend de la densité du champ magnétique ou du flux produit dans l'entrefer, dénommé gauss, et cette densité dépend du flux total produit par la quantité et le type de matière magnéti-10 que utilisée et l'efficacité de 1'assemblage de la concentration du flux disponible dans l'entrefer. Divers types d'assemblages d'aimant permanent ont été proposés et utilisés, un type bien connu faisant appel à un disque de matière céramique à base de ferrite aimantée, intercalé entre deux 15 plaques d'extrémité en matière magnétique avec une pièce ou un noyau polaire fixé à une plaque et s'étendant à travers l'aimant dans une ouverture de l'autre plaque définissant l'entrefer. Un autre type commercial utilise un bouchon d'aimant composé d'une matière Alnico plus onéreuse, avec un pôle de l'aimant placé contre la par-20 tie transversale d'une bande ou d'un étrier métallique en forme de Uj soit le pôle .opposé, soit un capuchon polaire sur celui-ci étant disposé dans un trou d'une plaque frontale chevauchant les extrémités libres des branches de l'étrier, la plaque étant quelquefois réalisée en une pièce avec le reste de l'étrier. Encore 25 un autre type qui a été proposé est celui illustré dans un brevet aux Etats-Unis d'Amérique n° 2.275.880, comportant un aimant en gaine cylindrique disposé autour d'une tige de noyau allongée et entouré par un boîtier extérieur cylindrique constituant le parcours de retour pour le flux, l'entrefer étant défini dans un 30 trou dans une plaque frontale autour de l'extrémité du noyau. Ce type de structure n'a pas trouvé une acceptation commerciale importante, peut être parce que la structure d'aimant n'est pas pratique du point de vue d'une production en série économique. Le but principal de la présente invention est d'offrir, un 35 nouvel assemblage d'aimant permanent perfectionné pour des hauts-parleurs et des dispositifs analogues, dans lesquels on obtient une densité de flux comparable avec un plus faible apport de matières premières, principalement en ce qui concerne la matière 69 03331 2 2001766 d'aimant permanent requise pour l'assemblage, ce qui permet d'arriver à une importante réduction du prix de revient. Un but associé est d'obtenir une utilisation optimum du flux disponible pour atteindre des densités de flux plus élevées et une meilleure quali-5 té de rendement avec une quantité donnée de matière magnétique. En outre, ces buts sont atteints dans un assemblage de construction relativement simple et compacte capable d'être produit en série à un bas prix de revient, avec une matière aisément disponible exigeant un minimum d'opérations d'usinage et de travail d'as-10 semblage. Un autre but important est d'offrir un nouvel assemblage du genre précité qui rend possible l'utilisation de galettes peu onéreuses de matière magnétique céramique pour arriver à des densités de flux comparables à celles obtenues dans les structures en céramique ou en Alnico classiques, mais avec un gain important 15 dans le prix de revient de la matière magnétique. Pour tenir compte de ces objectifs, l'invention vise à réduire au minimum la quantité de flux parasite ou perdu dans la structure pour une u-tilisation plus efficace du flux magnétique disponible et une densité de flux optimum dans l'entrefer et de façon à réviser cet 20 objectif tout en conservant la géométrie d'entrefer classique. D'autres détails et particularités de l'invention assortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 est une vue en coupe transversale partielle 25 suivant un plan longitudinal d'un assemblage de haut-parleur, illustrant un assemblage d'aimant permanent suivant l'invention. La figure 2 est une vue en perspective d'une extrémité de 1'assemblage d'aimant. La figure 3 est une vue en perspective "explosée" des par-30 ties internes de l'assemblage d'aimant. La figure 4 est une vue en élévation de l'extrémité frontale, avec certaines parties éliminées par brisure dans un but de clarté. Comme représenté aux dessins, l'invention est incorporée 35 dans un assemblage d'aimant permanent 10 destiné à être utilisé avec un haut-parleur 11 possédant un diaphragme en cône 12 avec une bobine ^mobile : 13 disposée dans un entrefer annulaire 14 (figures 1 et 4) formé' dans la paroi d'extrémité frontale de l'assemblage d'aimant, ce dernier étant dénommé commercialement ' 69 03331 3 ?nm766 "pot de haut-parleur". A cause du champ magnétique créé dans l'entrefer, des variations du signal électrique appliquées à la bobine, amènent cette dernière et le cône à vibrer et à produire un son. Dans le présent cas, l'entrefer 14 est défini de la façon 5 habituelle entre la paroi circulaire 15 d'un trou de la paroi frontale, formé dans le cas présent par une plaque frontale rectangulaire 17 faite d'une matière magnétique convenable, telle que de 1'acier laminé à froid ou une autre matière ferromagnétique, et la partie d'extrémité avant d'une pièce polaire 18 s'étendant co-10 axialement .dans le trou à partir de l'arrière de la plaque frontale et également composée de matière magnétique, la pièce polaire étant la partie frontale de la structure de noyau de 1'assemblage. Les dimensions du trou et de la pièce polaire, ainsi que la superficie et le volume de l'entrefer, font l'objet de normes de calcul 15 appropriées et ne concernent donc pas la présente invention, qui peut être appliqué à différentes dimensions normalisées d'entrefer. Pour produire le champ magnétique dans l'entrefer destiné à entrer en réaction avec la bobine mobile 13, une unité d'aimant est incorporée dans l'assemblage avec un premier pôle d'une polarité 20 en association conductrice avec la pièce polaire 18 pour donner à cette dernière la même polarité et avec un second pôle opposé en association conductrice avec la plaque frontale 17 par 1'intermédiaire d'un élément externe fait de matière magnétique en contact avec la plaque frontale. Ainsi, l'assemblage constitue un circuit 25 magnétique entre les pôles opposés de l'ensemble d'aimant pour le flux créé par cet ensemble, ce flux traversant l'entrefer entre la pièce polaire et la plaque frontale. La densité du champ dans l'entrefer 14 dépend du flux disponible total produit par l'ensemble d'aimant et de l'efficaci-30 té de l'assemblage dans sa limitation du flux au circuit par une réduction minimum du flux de fuite ou parasite autour de l'assemblage. Ainsi, le prix de revient d'un assemblage d'aimant permanent donné est principalement affecté par la quantité et le type de la matière d'aimant requise pour obtenir une densité de flux ou une 35 valeur de gauss désirée dans l'entrefer et des conceptions qui ont pour résultat une utilisation plus efficace de la matière magnétique ou qui permettent l'utilisation de matières magnétiques moins onéreuses produisent des gains dans le prix de revient de la fabri- onrm*6 69 0B331 4 cation ou augmentent la qualité du rendement obtenu avec une quantité de matière donnée. Suivant la présente invention, les éléments de l'assemblage d'aimant permanent sont construits et agencés d'une façon nou-5 velle pour une utilisation optimum du fLux disponible èt également pour la simplicité et l'économie de fabrication. A cette fin, la partie arrière ou interne de la structure de noyau est formée par un corps à côté plat 19, présentant une section polygonale, auquel la pièce polaire 18 est fixée, soit en une pièce, soit en tant que 10 pièce distincte, de façon à s'étendre vers l'avant à partir d'une extrémité du corps dans le trou 15 de la plaque frontale 17, l'ensemble d'aimant comportant plusieurs plaquettes ou galettes 20 de matière d'aimant permanent disposées autour du corps avec les côtés internes plats 20a des galettes réalisés en tant que pôles de 15 même nom venant en contact avec le corps et avec les pôles opposés 20b dirigés vers l'extérieur à partir du corps, les galettes s'é-tendant vers l'avant au-delà du corps dans la direction de la plaque frontale et de façon espacée par rapport à la pièce polaire. A 1'extérieur de 1'ensemble d'aimant se trouve un boîtier conduc-20 teur possédant des éléments latéraux 21 venant en contact avec les pôles opposés des galettes et s'étendant vers l'avant dans la direction de la plaque frontale, de façon à compléter le circuit magnétique. Par conséquent, l'ensemble d'aimant est composé d'aimants simples et peu onéreux qui peuvent être faits d'une matière 25 magnétique céramique sous une forme aisément disponible. En outre, le boîtier externe peut être réalisé à partir d'une aômple tôle peu onéreuse et le résultat final est un assemblage qui utilise plus efficacement le flux disponible que les assemblages antérieurs qui ont été réalisables commercialement du point de vue de la fa-30 brication. Dans le présent cas, le corps de noyau 19 est un bloc cubique et a ainsi une section transversale rectangulaire ou carrée avec quatre côtés plats extérieurs 19a disposés dans des plans parallèles à l'axe longitudinal, avant-arrière, de la structure de 35 noyau. La pièce polaire 18 est simplement un cylindre de la même matière magnétique avec un diamètre inférieur à la largeur de la face d'extrémité frontale 19b du bloc et fixé à ce dernier de façon centrée pour s'étendre vers l'avant en association espacée a 69 03331 5 2001766 vec les plans des quatre côtés. Avec un noyau en deux pièces, une économie dans la production en série est rendue possible, en faisant appel à des longueurs de barre aisément disponibles, mais il sera évident qu'une construction en une seule pièce peut être ufci-5 lisée, dans laquelle la partie d'extrémité frontale 18 est usinée à la dimension et à la forme désirées. Quatre galettes d'aimant permanent 20 sont disposées contre les côtés du corps de noyau 19 de façon à enfermer ce dernier dans l'ensemble d'aimant, ces galettes possédant quatre côtés plats in-10 ternes 20a en contact pratiquement sans intervalle ou entrefer a-vec les côtés plats 19a du corps et également avec les côtés extérieurs plats 20b disposés dans des plans parallèles de façon à venir en contact avec le boîtier. L'ensemble d'aimant est ainsi agencé avec le sens d'orientation préféré des galettes parallèles au 15 plan général d'orientation du flux dans l'entrefer 14. Comme représenté plus clairement aux figures 1 et 2, les bords arrière des galettes 20 sont de préférence en alignement a-vec l'extrémité arrière 19c du corps de noyau -19 et les bords a-vant 20c sont espacés vers l'avant de l'extrémité frontale 19b du 2Q corps, de telle sorte que les parties avant des galettes surplombent une partie de J.a pièce polaire 18 de façon espacée par rap -port à. celle-ci. Ainsi, il existe un jeu pour la bobine mobile sur toute la longueur de la pièce polaire, en permettant à cette -bobine de vibrer librement sur toute sa longueur. Le boîtier exté-25 rieur comprend de préférence quatre plaques rectangulaires planes 21 en matière magnétique, par exemple en acier laminé à froid, disposées contre les faces extérieures 20b des galettes, avec les bords arrière des plaques à niveau avec les bords arrière des galettes et des parties aarginales frontales des plaques s'étendant 30 vers l'avant au-delà de l'extrémité frontale du corps afin d'engager la plaque frontale 17. Cette dernière est également une plaque rectangulaire avec le trou 16 qui est estampé en son centre et elle est soit adaptée dans l'avant du boîtier, soit appliquée en bout contre les plaques latérales, la figure la représentant venant 35 rencontrer en bout les bords frontaux des plaqués. L'on observera d'après la figure 1 que les plaques latérales 21 sont plus longues que les galettes d'aimant 20, de façon à laisser un espace ou un jeu 22 entre les bords avant en saillie 69 03331 6 2001766 20c des aimants et la face interne de la plaque frontale 17. Le surplomb des aimants est important du point de vue de la protection de la pièce polaire 18 par rapport au boîtier, ces deux éléments ayant des polarités opposées, de telle sorte qu'un flux pour-5 rait cheminer dans l'espace intermédiaire s'il n'y avait pas de blindage. D'un autre côté, la pièce polaire et les faces internes 20a des aimants ont la même polarité, de telle sorte qu'aucune pej?-te de flux ne survient entre la partie en surplomb de l'ensemble d'aimant et la pièce polaire. Si, toutefois, les bords frontaux 10 20c des aimants venaient à être appliqués contre la plaque frontale, un court-circuit surviendrait dans cette zone et aurait pour résultat des parcours de retour localisés et une perte de flux entre les aimants et la plaque frontale. Ainsi, l'espacement des aimants à une distance présélectionnée de la plaque frontale (de 15 telle sorte qu'il n'existe que peu ou pas de différence dfe potentiel magnétique) est considéré comme réduisant au minimum le flux de fuite dans l'assemblage, en atteignant un blindage optimum de la pièce polaire tout en éliminant les parcours de retour localisés à travers les bords avant des aimants. 20 En même temps, le dessin normal des lignes de flux dans le jeu d'entrefer - 22 autour des bords frontaux des aimants réduit ou élimine la différence de potentiel magnétique autour de la partie non blindée de la pièce polaire de façon à réduire au n-inM-iw» la fuite de flux à travers le jeu vers le boîtier. Pour une densité 25 de flux optimum dans l'entrefer 14, la largeur du jeu 22 devrait être de la moitié à deux tiers de la longueur de l'aimant, c'est*1 à-dire l'épaisseur des galettes entre lès pôles 20a et 2Qb, Un phénomène analogue a été observé en ce qui concerne l'agencement des bords latéraux 20d des galettes 20. Bien qu'il puis-30 se être possible d'utiliser des galettes de la même largeur que les côtés contigus 19a du corps 19, une efficacité accrue est obtenue si les galettes sont rendues plus larges que le corps d'une distance inférieure à l'épaisseur de chaque galette et qu'elles sont agencées à niveau avec un côté adjacent et avec un surplomb 35 partiel de l'autre côté adjacent, comme représenté aux figures 2 et 4. Ainsi, chaque galette rencontre par un bord latéral 20d la face interne 20a d'une galette adjacente et surplombe le bord latéral correspondant de l'autre galette adjacente, tout en lais 69 03331 2001766 sant un espace de jeu en 23 dans chaque coin de l'assemblage. Il s'èst à nouveau révélé que cet agencement évite ou réduit au minimum les parcours de retour localisés dans l'assemblage, qui résul-terai/ au fait qu'une face polaire interne 20a d'une galette vien-5 drait en contact totalement chevauchant avec le bord entier 20d d'une autre galette, en forçant le flux disponible à circuler dans le circuit utile plutôt qu'en fuyant entre les bords des aimants et en réduisant ou éliminant évidemment les différences de potentiel magnétique dans les espaces de jeu 23. L'importance du sur-10 plomb pour une délimitation optimum du flux devrait se situer entre un tiers et deux tiers de l'épaisseur de la galette. Comme suggéré précédemment, le nouvel assemblage d'aimant 10 convient bien pour une fabrication en série et cfes opérations d'assemblage à bas prix de revient. La structure de noyau 18, 19 15 peut être fabriquée en découpant de courtes longueurs de barreaux rectangulaires cylindriques afin de former le corps du noyau et la pièce polaire tandis que les plaques latérales 21 et la plaque frontale 17 sont de même obtenues à partir de plats. Les galettes d'aimant 20 sont de préférence composées de matière céramique à 20 base de ferrite, de telle sorte que toutes les matières utilisées sont relativement peu onéreuses. En outre, les opérations d'assemblage .sont extrêmement simples. Suivant un procédé d'assemblage possible, la pièce polaire est liée au corps du noyau, les quatre galettes sont liées aux côtés du corps avec l'association de che-25 vauchement convenable et les plaques latérales sont de même liées aux côtés extérieurs des aimants. Ensuite, la plaque frontale est liée aux bords avant des plaques latérales avec la pièce polaire située coaxialement dans le trou 15, ce qui termine l'ensemble. Bien que diverses matières de liaison adhésives puissent être uti— 30 lisées, il s'est révélé qu'une mince pellicule de la matière vendue sous la marque "Loctite", est parfaitement convenable. L'on remarquera que seules les dimensions de la pièce polaire 18 et du trou 15 sont en fait critiques. Avec l'agencement en surplomb des galettes 20 et des plaques latérales 21, il y a large-35 ment assez d'espace pour accepter des variations de dimensions, de telle sorte qu'il n'est pas nécessaire d'observer des tolérances de fabrication étroites.En outre, il n'est pas nécessaire de faire appel à des moyens de fixation mécanique d'un genre quelconque, 69 03331 8 2001766 ' bien que de tels moyens de fixation puissent être utilisés à la place d'un adhésif, si on le désire. Les fuites de flux sont réduites au minimum de nombreuses façons dans l'assemblage décrit précédemment, en réduisant la su-5 perficie exposée de l'ensemble d'aimant, en éliminant les cas dans lesquels les surfaces de polarité opposées se trouvent en contact entre elles ou au voisinage immédiat l'une de l'autre, et en limitant le flux disponible eu circuit utile défini par le noyau 18, 19, la plaque frontale 17 et le boîtier 21. En outre, la superficie ex-10 posée des surfaces des éléments du circuit magnétique parallèles au sens d'orientation de la matière d'aimant permanent est inférieure à ce qui est rencontré dans d'autres structures commerciales et ceci est considéré comme constituant une raison partielle de l'augmentation df^fficacité. Parmi les facteurs les plus appréciables 15 dans la réduction de la fuite de flux se trouve le blindage ou la protection de la pièce polaire 18par rapport aux parties adjacentes des plaques latérales 21 et l'élimination de parcours de retour localisés entre les aimants et la boîte frontale, ces deux mesures de protection étant obtenues simplement et pratiquement avec l'agence-20 ment décrit pour les galettes. D'après ce qui précède, on peut se rendre compte 35 II doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.Par exemple, à la place d'un corps de noy— 69 03331 2001766 au 19, .à section transversale carrée ou rectangulaire, on peut faire appel à une section triangulaire ou autre section polygonale, avec une galette d'aimant permanent disposée contre chaque face du corps- Bien entendu, différents agencements de galettes et 5 de plaques latérales peuvent être utilisés • y compris des plaques reliées en une pièce couvrant".plus 3*un côté d'un ensemble d'aimant. 69 03331 .10 2001766 PEVEWnTCATIONS■ 1. Assemblage d'aimant permanent, caractérisé en ce qu'il comprend une structure de noyau en matière magnétique possédant un corps de noyau et une pièce polaire s'étendant vers l'avant à partir de celui-ci, un ensemble disposé autour dudit corps de noyau 5 et comprenant plusieurs galettes d'aimant permanent avec des faces internes planes de même polarité venant rencontrer le corps de noyau et des faces extérieures de polarité opposées, ces galettes étant disposées en association bord à bord autour du corps, un organe frontal en matière magnétique présentant un trou dans le--10 quel s'étend la pièce polaire précitée et qui coopère avec cette pièce polaire pour définir un entrefer, et un élément de retour extérieur en matière magnétique venant en contact avec les faces extérieures et l'organe frontal de façon à compléter un circuit magnétique entre les pôles et à travers l'entrefer. 15 2. Assemblage d'aimant permanent suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de noyau possède des faces planes en association pratiquement sans intervalle ou entrefer avec des faces internes des galettes:: 3. Assemblage suivant la revendication 2, caractérisé en 20 ce que les galettea possèdent des faces extérieures planes et l'élément de retour est un boîtier comportant des plaques planes disposées en association bord à bord autour de l'ensemble d'aimants. 4. Assemblage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de noyau comprend un corps à côtés plats de sec- 2 5 tion transversale rectangulaire et la pièce polaire s'étend vers l'avant à partir d'une extrémité de ce corps dans l'espace délimité par les plans des côtés du corps, la multiplicité de galettes d'aimant permanent comportant quatre galettes disposées contre ces côtés et les recouvrant, ces galettes ayant des premiers pôles de 30 même nom en contact de rencontre à plat avec les côtés et des seconds pôles opposés dirigés vers l'extérieur à partir du corps de noyau, l'élément de retour extérieur comportant quatre plaques latérales avec des surfaces latérales internes disposées contre les seconds pôles et s'étendant vers l'avant au-delà du corps de noyav 35 en association espacée avec la pièce polaire, l'organe frontal venant rencontrer les parties avant des plaques latérales et le trou précité définissant un entrefer annulaire autour de la pièce polai- 'copy" 69 03331 11- 2001766 re. 5. Assemblage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les galettes ont une épaisseur prédéterminée entre les pôles et s'étendent vers l'avant au-delà du corps de noyau en associa-5 tion espacée avec la pièce polaire et se terminant par des bords frontaux espacés derrière l'organe frontal de façon à laisser un espace de jeu prédéterminé entre les galettes et l'organe fronta^ les plaques latérales s'étendant au-delà de cet espace vers la plaque frontale. 10 6. Assemblage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'espace de jeu est compris entre la moitié et les deux tiers de l'épaisseur précitée. 7. Assemblage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les galettes ont une épaisseur prédéterminée et les pôles 15 sont de forme rectangulaire et plus largesque les côtés contigus du corps de noyau, d'une distance comprise entre un tiers et deux tiers de l'épaisseur précitée, chaque galette possédant un bord latéral à niveau avec un côté adjacent du corps et un autre bord latéral en association de surplomb partiel avec une galette adja- 20 cente. 8. Assemblage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les galettes sont liées par un adhésif au corps et les plaques latérales sont de même liées aux galettes et à la plaque frontale. 25 9. Assemblage suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce polaire et ledit corps de noyau sont des pièces distinctes liées ensemble par un adhésif. 10. Assemblage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'étendue du surplomb est inférieure à l'épaisseur de la ga- 30 lette chevauchée, en laissant un espace de jeu entre le bord en surplomb et le boîtier. 11. Assemblage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'espace de jeu prédéterminé est choisi de façon à situer les bords de telle sorte qu'aucune différence de potentiel magné- 35 tique n'existe entre les bords et la plaque frontale à travers l'espace de jeu précité et entre la pièce polaire et cet espace de jeu. 12. Assemblage suivant la revendication 1, caractérisé en 2001766 69 03331 -,2 ce que les galettes sont identiques en dimension et en forme,