Brevet FR2026877A1 — publié le 19700925

i 2026877 La présente invention a pour objet un microphone du type utilisant un conducteur en forme de ruban, pouvant se déplacer dans un champ magnétique, en réponse à des ondes sonores dirigées vers un coté de ce ruban. 5 Les microphones de ce type nécessitent une structure en labyrinthe située de l'autre- coté du ruban, où s'amortissent, acoustiquement ces ondes sonores traversant le ruban. L'idéal serait que ces ondes s'amortissent dans un tube de longueur infinie, de l'autre coté du conducteur. Dans la pratique, ceci n'est pas possible, 10 c'est pourquoi cnutllisë un tube de longueur finie ou bien un labyrinthe équivalent à un long tube de longueur finie. Le tube ou le labyrinthe doivent être remplis d'un matériau d'amortissement acoustique, simulant une charge équivalente à un passage où s'amortissent les ondes, de longueur infinie. Si l'on utilise un tube rectiligne, le 15 microphone devient volumineux, et peu facile à manipuler. Tout ceci a été décrit dans le brevet 2.032.389 des E.U.A. de L.J. Anderson, dans lequel l'élément de support du microphone est utilisé comme boîtier pour le labyrinthe. Afin de réduire la longueur hors-tout du microphone, tout en conservant un tube de longueur convena-20 ble pour l'amortissement des ondes, on a déjà utilisé diverses structures de labyrinthe pliées, notamment dans les brevets suivants des E.U.A. : n° 2.178.216 de L.J. Anderson, n° 2.271.988 de H.P. Oison, 25 n° 2.870.856 de H.F. Oison et côl., et n° 3.383.476'de A.R. Morgan. Tous les labyrinthes décrits ci-dessus, bien que de structure différente, ont comme caractéristique commune, des structures de labyrinthe importantes, et une cavité supplémentaire située au-delà 20 du labyrinthe, et logeant des éléments du microphone, tels qu'un transformateur de sortie par exemple. En outre, afin d'éviter la réception de bruits parasites à la sortie du microphone, la cavité logera des organes protecteurs de ces éléments.En conséquence, l'espace nécessaire au logement du transformateur ou d'éléments ^5 similaires, nécessite un microphone plus volumineux et plus lourd qu'il ne serait souhaitable, dans des applications spéciales, telles que lors de l'utilisation avec un lutrin, par exemple. Dans ce cas, il est souhaitable que le microphone soit le plus discret possible, pour qu'il y ait le moins de gêne possible entre le speaker et son auditoire. 69 43790 2 2026877 En conséquence, l'objet de l'Invention est un microphone miniature, du type indiqué, ayant une structure en labyrinthe perfectionnée, de dimensions relativement réduites. Le labyrinthe conforme à l'invention est construit à 5 partir d'un élément extérieur en forme de coque, ayant une extrémité ouverte couplée au conducteur en forme de ruban, et une extrémité fermée. L'extrémité ouverte a une forme semblable à l'extrémité fermée, mais elle présente une ouverture. Au moins un élément intérieur, ayant également une extrémité ouverte et lo une extrémité fermée et de même forme que l'élément extérieur, est placé dans cet élément extérieur, espacé de celui-ci, de façon à diviser l'espace interne de l'élément extérieur en au moins deux chambres adjacentes, communiquant entre elles, une seule étant limitée par les éléments éxtérieur et intérieur. L'extrémité ouverte de chaque élément fait face à une extrémité fermée d'un élément adjacent, tout en étant espacée de celle-ci, pour former un passage continu et sinueux dans toutes les chambres. Les éléments sont munis de moyens de fixation pour maintenir les chambres solidaires l'une de l'autre. 20 Dans une forme de réalisation de l'invention, les élé ments en forme de coque peuvent être cylindriques. De plus, les extrémités peuvent être perpendiculaires à l'axe longitudinal de l'élément, et les éléments peuvent être coaxiaux longitudinalement Sous cette forme, les éléments peuvent être emboîtés l'un dans 2^ l'autre, divisant ainsi l'espace interne à l'élément extérieur, en chambres continues communiquant entre elles. La chambre centrale, forme une partie du labyrinthe, mais peut également être utilisée pour loger les éléments du microphone. En réalisant au moins l'un des éléments en un matériau bon conducteur électriquement et magné 20 tiquement, on assure l'isolement des éléments du microphone qui y sont logés. On peut utiliser un matériau présentant une bonne résistance acoustique, tel que la mousse de polyuréthane, pour réduire la longueur nécessaire du labyrinthe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif,^en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue latérale en élévation d'une forme, de réalisation du microphone selon l'invention, 69 43790 3 2026877 - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale et centrale suivant la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe simplifiée du labyrinthe seul suivant la ligne II-II de la figure 1, 5 - la figure 4 est une coupe transversale suivant la ligne IV-IV du labyrinthe représenté figure 3, - la figure 5 est une vue en perspective partiellement éclatée et arrachée du labyrinthe de la figure 3» La figure 1 représente un microphone dont le boîtier est 10 formé de deux parties cylindriques 1 et la en forme de coque, solidaires l'une de l'autre. Un écran de*i-sphérique 2, ayant plusieurs ouvertures relativement petites, pour le passage des ondes sonores dans le microphone, est placé à l'extrémité supérieure de celui-ci. Un écran 15, entourant le boîtier 1 et recouvrant les trous 22, est 15 situé juste en dessous de l'extrémité supérieure du microphone. Cet écran est en un matériau similaire à celui de l'écran 2, et constitue également un passage pour les ondes sonores pénétrant dans le microphone. L'écran 2 est collé dans une gorge, à l'extrémité supérieure du boîtier 1, tandis que l'écran 15 est collé dans une 20 autre gorge sur les côtés du boîtier. Les parties 1 et la^ du boîtier se rejoignent au milieu du microphone. Cette jonction es't réalisée par un vissage de l'une des parties dans l'autre. Ces - parties sont de préférence en un matériau léger tel que le Duralumin. Les éléments transducteurs du microphone nécessaires à la 25 conversion de l'énergie acoustique en énergie électrique, se trouvent dans le boîtier supérieur 1. Un conducteur 4 en forme de ruban, est placé dans l'entrefer 16, entre les deux pièces polaires 3 au moyen d'une attache 38 non magnétique solidaire des deux pièces polaires. Ces pièces polaires sont collées respectivement à la sur-20 face supérieure de deux aimants opposés 5. Le fond 7 est collé aux surfaces inférieures de ces deux aimants'. Une bague d ' arrêt, filetée extérieurement 36, est vissée dans le boîtier supérieur 1", pour bloquer fermement les éléments cités ci-dessus. Les fils conducteurs, reliés aux deux extrémités du conducteur en forme de ruban, ne sont 25 Pas représentés. Un connecteur de labyrinthe 8 est placé entre les deux aimants opposés 5, au centre. Ce connecteur est représenté ici, constitué partiellement d'une pièce encaoutchouc moulé 6, munie d'une ouverture 9. Les sons passant par les trous 22 pénètrent dans l'ouverture 9 avec un déphasage nécessaire pour que la réponse du 43790 4 2026877 microphone soit unidirectionnelle. Les connecteurs de labyrinthe sont bien connus de l'homme de l'art. Ils sont décrits plus précisément dans les brevets des EUA n° 2.6OO.787 de H.P. Oison et col.et n° 2.301.638 de H.F. Oison. 5 En outre, le caoutchouc moulé 6 sei?t à maintenir les aimants. 5 espacés l'un de l'autre, ce qui est un avantage par rapport à l'art antérieur. Le connecteur de labyrinthe 8 a une forme allongée et pratiquement rectangulaire, e"t à sa-partie supérieure, sa forme et sa 1 surface s'adaptent au ruban 4 placé juste au-dessus de lui. Le- connec-10 teur s'amincit progressivement vers l'intérieur, par rapport à un plan parallèle à la ligne II-II de la figure 1, cdmme il est visible sur la figure 2, et il s'amincit extérieurement par rapport à un plan perpendiculaire à ce plan. Puis il se termine avec une section pratiquement circulaire, à la partie inférieure, située à l'empla-15 cernent de l'ouverture 17, dans le fond 7. Dans le connecteur 8, un trou central longitudinal 10 est percé dans le caoutchouc 6, pour laisser passer les fils conducteurs non représentés, provenant du . conducteur en forme de ruban, et se dirigeant vers le transformateur v13, dans le boîtier inférieur la. Le trou 17 constitue une prolon-20 gation et une. partie da connecteur du labyrinthe 8. La surface frontale du ruban 4 est découverte, pour la réception des ondes sonores passant à travers l'écran 2. Ces ondes entraînent la vibration du ruban dans le champ magnétique des aimants 5. Ainsi, dans les fils conducteurs non ris présentés," reliés 25 aux extrémités du ruban, des tensions de signal sont engendrées, représentatives des sons. Les fils conducteurs sont branchés au transformateur 13 situé dans le boîtier la. La sortie du transformateur est alors couplée à des moyens d'utilisation non représentés. Dans le mode de réalisation de la figure 2, les divers éléments sont 3 0 constitués par les matériaux suivants : le ruban est de préférence en aluminium cannelé, tandis que les attaches 38 peuvent être en laiton, et isolées des pôles 3 Par du presspahn, non représenté. Les aimants 5 sont de préférence en Alnico V-7 (alliage aluminium-nickel cobalt) dont l'énergie magnétique est bien supérieure aux aimants de 35 l'art antérieur, comme le fait remarquer le brevet de Morgan. Ceci permet donc l'utilisation, pour une densité de flux donnée, d'un aimant plus petit, ce qui permet de réduire la taille du microphone. 69 43790 5 2026877 Le fond 7 ainsi que les pièces polaires 3* peuvent être en fer Armcp. On peut également utiliser tout autre matériau convenable pour ces pièces. Le labyrinthe est tout d'abord logé dans le boîtier infé-5 rieur la. Lorsque le boîtier la est vissé dans le boîtier 1, il presse la bride 30 de l1élément extérieur 11 du labyrinthe, contre un joint de caoutchouc flexible et compressible 37, appelé communément joint torique. Ce joint 37 est pressé contre la surface inférieure de la bague 36, solidarisant ainsi l'élément 11 et le 10 fond J. La surface du fond 7* ainsi que la surface interne de la bague 36, et le joint 37 , forment une surface fermée relativement continue, renfermant les limites extrêmes de la zone du labyrinthe initiale 18. Dans le mode de réalisation représenté, le fond 7 constitue une partie du passage en labyrinthe, ainsi qu'une partie 15 du connecteur du labyrinthe. La bague d'arrêt 36 et le joint torique 37, dans la structure de labyrinthe conforme à la figure 2, ont été supprimés de la figure 3, dans des buts de simplification. Si-l'on se réfère maintenant à la figure 3, le labyrinthe est constitué d'un élément exté-20 rieur 11 en forme de coque cylindrique, avec une extrémité ouverte 38, et une extrémité fermée opposée 25. L'extrémité 25, comme représenté ici, est pratiquement parallèle à l'extrémité 38. L'extrémité ouverte 38 possède une bride 30, faisant saillie extérieurement à partir du bord de l'élément perpendiculaire à l'axe longitudinal de 25 l'élément extérieur 11. La bride 30 sert uniquement à fixer l'élément extérieur 11 au fond 7» niais elle n'est pas nécessaire au labyrinthe conforme!à l'invention. Bien entendu, on peut utiliser d'autres moyens de fixation de l'élément 11 au fond 7. Le fond 7 est percé .d'un trou 17, qui laisse passer les ondes sonores initialement dans 30 le sens de la flèche 23, dans le labyrinthe des figures 3 et 5. Le fond 7 est une pièce en forme de rondelle, fixée à l'élément extérieur 11, et constituant une surface continue imperméable aux sons, depuis le trou 17 jusqu'à la région 19. La surface interne de l'élément 11 constitue la limite extérieure du labyrinthe initial. 35 La limite intérieure du labyrinthe est constituée par l'élément 12. Celui-ci a la forme d'une coque cylindrique, avec une extrémité ouverte 24, et une extrémité fermée 21. Cet élément et l'élément 11 sont coaxiaux et espacés l'un de l'autre. L'extrémité 69 43790 6 2026877 ouverte 24 de l'élément 12 fait face à l'extrémité 25 de l'élément 11, et est espacée de celui-ci. De l'autre côté, l'extrémité fermée 31. de l'élément 12 fait face à l'extrémité ouverte 38 de l'élément 11 et au fond 7, et est espacé de ceux-ci. Le diamètre extérieur et 5 la longueur de l'élément 12 sont un peu inférieurs, respectivement au diamètre intérieur et à la longueur de l'élément 11. Ainsi, lorsque l'élément 12 est placé dans l'élément 11, la structure est constituée de. deux éléments placés l'un dans l'autre, créant ainsi des chambres adjacentes communiquant entre elles, définies par les pa-10 rois formant le labyrinthe. Les extrémités ouvertes et fermées des éléments, aux extrémités 38 et 25 du labyrinthe, forment des passages transversaux pour la communication en continu et le couplage des régions longitudinales adjacentes. L'élément 12 est pourvu, à son extrémité ouverte 24, d'un rebord 26 faisant saillie intérieurement 15 et., parallèle à l'extrémité fermée yi. L'extrémité 24 forme avec l'extrémité fermée 25 de l'élément 11, une zone 20, en communication continue avec la zone 19, qui, à son tour, communique avec la zone 18, ces zones étant limitées par les éléments 11 et 12, et par l'élé ment 12 et le fond 7 respectivement. Les éléments 11 et 12 ont des 20 parois relativement minces. L'élément 11 est en acier écroui, d'en-* viron 0,6 mm d'épaisseur, et l'élément 12 est en cuivre d'environ 0,6 mm d'épaisseur, tous deux étant bons conducteurs de l'électricité. L'élément 12 est fixé à l'élément 11, par exemple à l'aide de vis 14, tel que visible sur la figure 2. Ces vis 14 servent 25 également à fixer l'élément 12 au fond J. L'élément 11 étant également fixé au fond 7, comme décrit ci-dessus, les éléments 11 et 12 sont ainsi solidaires l'un de l'autre. L'élément 12 est pourvu d'une chambre interne 40, plus grande que les zones 18, 19 et 20. qui, elle constituent la chambre externe. A l'intérieur de cette chambre 40, 30 peuvent être placés les éléments du microphone, tel que le transformateur 13. Le transformateur 13 forme la limite interne, et l'élément 12 forme la limite externe des zones 21 et 29 de la chambre 40. La zone 29 communique de façon continue avec la zone 20, au moyen d'une ouverture 32. Le transformateur 13, entouré par les éléments 35 12 et 11, bons conducteurs de l'électricité, est' ainsi protégé des champs électriques parasites. Les ondes sonores à amortir pénètrent tout d'abord dans le 69 43790 7 2026877 labyrinthe par le connecteur 8, tel que représenté par la flèche 235. Lorsque ces ondes passent dans la zone transversale du labyrinthe, limitée par le fond 7 et l'élément 12, elles divergent radialement dans la direction transversale, tel que représenté par les 5 flèches 39 de la figure 5. Puis les ondes se propagent longitudina-lement, perpendiculairement au sens 4ies flèches 39* dans le aens des flèches 34, dans la zone extérieure limitée par les éléments 11 et 12. La figure 4 est une vue en coupe du labyrinthe de la figure 3, dans la direction 4-4. On se référera à cette figure pour une expli-10 oation ultérieure du passage du labyrinthe. Les extrémités des flèches indiquant le sens des ondes sonores sont représentées par des A ! croix, et les tetes de ces flèches sont représentées par un point à l'intérieur d'un cercle. Lorsque les ondes sonores atteignent l'extrémité inférieure de la zone longitudinale du labyrinthe 19* 15 elles pénètrent dans la région transversale 20. De là, elles convergent radialement dans le sens transversal, communiquant de façon continue avec la zone 29, au moyen de l'ouverture -32. Les ondes divergent radialement dans la zone 29, dans le sens transversal, vers la zone 21, communiquant de façon continue avec celle-ci, puis elles 20 suivent le sens longitudinal représenté -par les flèches 35. À cet instant, les ondes comprises dans la gamme de fréquence désirée ont été amorties. Pour obtenir un amortissement acoustique, un matériau approprié, résistant acoustiqueraent 33, est disposé à l'intérieur de 25 la partie centrale 10, non représentée, du connecteur 8, à l'extérieur du labyrinthe de la figure 3. Un bon matériau acoustique est par exemple la mousse de polyuréthane, à pores ouverts. Ce matériau peut être utilisé dans la fabrication de nombreux microphones," pour" obtenir des caractéristiques de réponse uniformes entre les -unités 20 plus facilement qu'avec les matériaux utilisés dans l'art antérieur. De plus, il ne souffre pas des variations normales de température et d'humidité. La mousse 33 peut être préformée, pour s'adapter dans les zones limitées par l'élément 12 et le transformateur 13, et peut, 25 en conséquence, servir à maintenir le transformateur à l'intérieur de la région interne de l'élément 12. Ceci permet de réduire le nombre de dispositifs de fixation lourds et encombrants, utilisés dans l'art antérieur, pour la fixation du transformateur" au microphone. La mousse a également la propriété de pouvoir être préformée, 69 43790 8 2026877 pour s'adapteur aux diverses zones du labyrinthe. Ceci permet une fabrication plus simple et plus rapide qu'avec les matériaux utilisés dans l'art antérieur. Les ondes sonores pénètrent dans le Microphone à travers 5 l'écran 2, et viennent heurter le conducteur en forme de ruban 4. Celles des ondes traversant ce conducteur, passent par l'entrefer 16, situé derrière ce conducteur. Les oades sonores pénètrent égalementjpar l'ouverture 9 à. travers l'écran 15 et les trous 22, donnant au microphone ses caractéristiques unidirectionnelles. 10 Puis, les ondes continuent à passer à travers le connecteur de labyrinthe 8. Le son, amorti par le caoutchouc 6 et la partie en mousse non représentée, se dirige vers le trou 17 dans lè fond 7, qui est également rempli d'un matériau résistant acoustiquement 33* Lorsqu'il sort de ce trou 17, le son-pénètre dans le labyrinthe 15 dans la zone 18. Puis, le son se propage comme décrit ci-dessus, amorti par la résistance acoustique 33, jusqu'à ce qu'il s'amortisse dans la chambre interne 40 de l'élément 12. La chambre interne, contenant le transformateur 13, est caractérisée- par des zones. 29 et 21, comme décrit ci-dêssus. A cet instant, le son est amorti, 20 comme s'il passait dans un tube de longueur infinie. Il faut noter que la zone 18, limitée par l'élément 12 et le fond 7, peut être réalisée en substituant au fond j, une -extrémité 38 faisant saillie intérieurement, de l'élément 11,.similaire à.la partie 26 de l'élément 12, sams s'écarter de l'esprit de 25 l'invention. On note également' que la bride 30 de l'élément 11 est utilisée dans des buts d'assemblage uniquement, mais ne fait pas partie de l'invention. La description ci-dessus, utilisant l'idée de boîtiers solidaires, démontre les avantages de l'inventior sur les labyrinthes utilisés dans l'art antérieur. Non seulement 30 les boîtiers sont légers et peuvent «'assembler facilement, mais ils permettent également une utilisation maximale dé l'espace à l'intérieur du microphone. Ceci conduit à un microphone unidirectionnel plus petit et plus lé'ger que les microphones utilisant les labyrinthes existants. Ce microphone est utile en particulier pour 25 les lutrins, qui nécessitent des microphones petits et discrets, ayant des caractéristiques de réponse convenable xj Les boîtiers peuvent avoir diverses formes, sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. Dans le mode de réalisation représenté, ontfcilise des boîtiers en forme de cylindre, mais 69 43790 9 2026877 on peut utiliser n'importe quelle autre forme, pour augmenter la longueur du labyrinthe, selon les nécessités des applications.particulières. En outre, les cylindres sont représentés coaxiaux, munis d'ouvertures en certaines parties d'une extrémité. Naturelle-5 ment, on peut utiliser un labyrinthe dans lequel les deux cylindres les plus externes,' auront des extrémités fermées opposées, servant également d'extrémités fermées à d'autres cylindres internes. Ces cylindres internes peuvent faire saillie alternativement des extrémités fermées opposées des deux cylindres externes, en s'emboîtant 10 les unes dans les autres. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites, et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifications sans pour autant sortir de son cadre. 69 43790 10 2026877 REVENDICATIONS. 1. Microphone du type comprenant un conducteur vibrant dans un champ magnétique et une structure en labyrinthe pour l'amortissement acoustique, caractérisé en ce qu'il comprend un élément ... extérieur en forme de coque, ayant une extrémité ouverte, solidaire 5 du conducteur, et une extrémité fermée, et au moins un élément intérieur ayant une extrémité ouverte et une extrémité fermée, placé à l'intérieur de l'élément extérieur, divisant l'espace à l'intérieur du boîtier en au moins deux chambres adjacentes communiquant entre elles, l'une d'entre elles étant limitée à la fois par l'élé-10 ment extérieur et l'élément intérieur, des moyens de fixation desdits éléments, pour maintenir solidaires lesdites chambres, l'extrémité ouverte de chaque élément faisant face et communiquant avec une extrémité fermée d'un élément adjacente pour créer un passage continu entourant lesdites chambres. 15 2. Microphone selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments comprennent des boîtiers cylindriques dont les axes sont parallèles, et dont l'extrémité fermée et l'extrémité ouverte sont parallèles. ; 3. Microphone selon la revendication.2, caractérisé en ce que 20 lesdits boîtiers cylindriques sont coaxiaux, et les extrémités ouverte et fermée sont perpendiculaires aux axes longitudinaux de ces boîtiers. .4. Microphone selon une des revendications 1, 2 ou 3, carac térisé en ce que lesdits éléments comprennent des parties fermant 25 partiellement les extrémités ouvertes, ces parties étant pourvues d'un trou. 5. Microphone selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que, au moins l'un des éléments est fabriqué à partir d'un matériau bon conducteur de l'électricité, de façon à 30 isoler électriquement les composants situés à l'intérieur de cet élément. 6. Microphone selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les boîtiers cylindriques sont emboîtés l'un dans l'autre. 35 7' Microphone selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un matériau résistant■acoustique-ment dans le passage d'amortissement acoustique. 8» Microphone selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau résistant acoustiquement est une mousse de polyuréfchsns.