Brevet FR2039244A1 — publié le 19710115

La présente invention est relative aux haut-parleurs électrostatiques et l'un de ses buts est de réaliser un haut-parleur électrostatique pouvant être construit simplement et conçu pour avoir de bonnes propriétés acoustiques» 5 L'invention consiste en un haut-parleur électrostatique com portant deux plaques perforées, en un matériau isolant sensiblement rigide, assemblées à une certaine distance l'une de l'autre et présentant chacune une couche conductrice du côté opposé à celui en regard de l'autre plaque, un diaphragme en un matériau iso-10 lant souple revêtu d'une matière de forte résistivité étant fixé entre les plaques, et chacune des couches conductrices étant perforée pour correspondre à la plaque respective, le diamètre de chaque trou de la couche conductrice étant cependant supérieur au diamètre, ou diamètre minimal, du trou correspondant de la plaque» 15 II doit être entendu que, pour constituer un appareil, il.se ra normalement souhaitable de combiner un certain nombre d'éléments de haut-parleur électrostatique conformément à l'invention, car il est difficile d'élaborer un élément unique donnant une puissance d'émission suffisante pour les usages courants tout en présentant 20 de bonnes caractéristiques acoustiques© En conséquence, chacune des plaques perforées comportera normalement un certain nombre de zones percées séparées par des zones pleines, la disposition étant telle que le diaphragme est maintenu fixe dans la région des zones pleines des plaques, mais libre de se déplacer perpendiculairement 25 à sa surface au voisinage des zones perforées.. On peut réaliser cette disposition, par exemple, en augmentant l'épaisseur des plaques, ou en prévoyant des bandes entretoises, dans les zones pleineso Dans les deux cas, il est entendu qu'on forme plusieurs éléments de haut-parleur comportant chacun une por-30 tion de diaphragme, pincée sur ses bords entre les deux plaques, mais libre de se déplacer en son milieu» De plus, la partie centrale de chaque portion de diaphragme correspond à une zone perforée de chaque plaque, de sorte que le diaphragme est à même de produire des déplacements d'air et de reproduire ainsi des sons. 35 II est difficile, en outre, de construire un haut-parleur électrostatique de manière à en obtenir un bon rendement sur toute la gamme de basses fréquences et il conviendra, par conséquent, d* ordinaire de diviser cette gamme en deux bandes au moins, en trois de préférence, en allouant à chacune un haut-parleur séparéo Chacun 70 1388*9 2 2039244 de ces haut-parleurs peut être constitué par un groupe d'éléments électrostatiques conformément à l'invention, mais, si on le désire, une ou plusieurs de ces bandes de fréquences peuvent être reproduites par un haut-parleur dynamique ou un autre type classique de 5 haut-parleur» De préférence, on exécutera les plaques perforées avec leur couche superficielle conductrice en appliquant une technique de eircuits imprimés* On peut, par exemple, fabriquer chaque plaque à partir d'une feuille de cuivre liée à un stratifié verre-résine 10 époxy, certaines parties du cuivre étant ensuite dégagées à l'acide pour produire une série de zones métalliques espacées, séparées par des bandes non métalliques. On laisse cependant des bandes de métal pour assurer les connexions électriques entre les zones conductrices et ces bandes aboutissent sur chaque plaque à une borne» 15 Après le traitement à l'acide, on perce les plaques pour obtenir plusieurs trous dans chaque zone métallique. On retire ensuite du métal sur une petite surface autour de chaque trou de manière à augmenter la distance de formation d'arc entre chaque zone métallique et le diaphragme quand l'ensemble aura été monté» Cet enlève-20 ment de métal a également pour effet d'améliorer les propriétés acoustiques de l'élément et de contrôler le comportement du diaphragme, particulièrement aux hautes fréquences» Si on le désire, on peut recouvrir les parties métalliques d* une matière isolante, par un procédé de capsulage ou de trempage, 25 par exemple, ou simplement par un vernissage au pistolet. Le diaphragme consiste de préférence en une matière en feuille souple de l'ordre d'épaisseur de 0,01 mmo On a trouvé convenable le chlorure de polyvinyle ou le chlorure de polyvinylidène. Il est nécessaire de rendre conducteur ce diaphragme et on peut obtenir cet-30 te conductivité en appliquant différents matériaux conducteurs ou des solutions contenant les agents nécessaires, qui, dans un état stable, assurent le degré de conductivité désiré» La permanence de la conductivité peut s'obtenir par l'application d'un procédé tel que la formation d'un aggloméré avec des substances additivès, le 35 brunissage, ou l'application d'un solvant partiel de la matière de base, ou par la combinaison de n'importe lesquels de ces procédés» Il est préférable que la conductivité se trouve dans les limites de 1,5 x 106 à 7,7 x 107 ohms/cm^. Pour répondre au cas où il est souhaitable d'augmenter le nom 70 13889 3 2039244 bre des points d'alimentation de la tension de polarisation au diaphragme, on peut exécuter les connexions au diaphragme en plus d'une position» Les haut-parleurs électrostatiques tendant à être fortement 5 directionnels, il est préférable que le haut-parleur électrostatique complet, conforme à l'invention, soit incurvé dans un plan au moins» Un haut-parleur électrostatique pour les sons de fréquences moyennes et/ou pour les aigûs peut être constitué, par exemple, par un certain nombre d'éléments séparés, convenablement dimension-10 nés, disposés verticalement, la forme incurvée étant obtenue en vissant les éléments individuels sur un châssis de bois, ou similaire, exécuté sur une corde correspondante. On peut aussi rassembler le nombre requis d'éléments séparés dans un cadre unique et les fixer à un support de la courbure désirée. 15 Un haut-parleur électrostatique conforme à l'invention peut être connecté à la sortie d'un amplificateur suivant la pratique normale pour haut-parleurs électrostatiques» Cependant, il est souhaitable que la tension de polarisation appliquée entre le diaphragme et les surfaces conductrices des deux plaques soit dérivée 20 de la sortie acoustique de l'amplificateur. On a trouvé sous ce rapport qu'il n'était pas nécessaire de prévoir une tension de polarisation continue filtrée puisque le condensateur constitué par le diaphragme et les plaques peut être chargé rapidement et que sa charge diminue très lentement» Par conséquent, la tension de pola-25 risation- peut être, si on le désire, une tension puisée ou une tension de forme d'ondes irrégulière, pourvu qu'elle soit unidirectionnelle» Les procédés de réalisation de l'invention vont être décrits maintenant en référence aux dessins schématiques annexés dans les-30 quels : La Fig. 1 est une vue en perspective d'un haut-parleur comportant plusieurs éléments électrostatiques conformes à l'invention et dont certaines parties ont été enlevées pour montrer l'intérieur de l'appareil ; 35 La Fig. 2 est une vue en élévation, à plus grande échelle, de l'appareil représenté par la Fig. 1, certaines parties en ayant été à nouveau enlevées pour montrer des détails non visibles, l'appareil étant vu de face ; La Fig. 3 est une vue par l'arrière de l'appareil représenté 70 13889 4 2039244 dans la Fig» 1, en le regardant dans le sens de la flèche 3 j La Fig» 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, suivant 4-4 de la Fig. 2, d'une partie de l'appareil représentée à cette figure ; 5 La Fig. 5 est une vue en élévation d'une très petite partie de l'une des plaques perforées entrant dans un élément de haut-parleur conforme à l'invention ; La Fig. 6 est une vue en coupe de la partie représentée à la Fig. 5 ; 10 La Fig. 7 est une vue en coupe d'une forme modifiée de la par tie représentée à la Fig. 5 et La Fig. 8 est une vue agrandie de la partie de la plaque représentée à la Fig. 6 après encapsulage. En se reportant maintenant particulièrement aux Fig» 1 à 4 15 des dessins annexés, on verra que l'appareil représenté comporte onze éléments de haut-parleur électrostatique» Cet appareil est constitué par une plaque perforée arrière 11, une plaque perforée avant 12, une entretoise arrière 13, une entretoise avant 14 et un diaphragme 15. Chacune des deux plaques perforées contient onze 20 zones perforées, métallisées, telles que celle représentée en 16, les zones métallisées de la plaque avant 12 étant interconnectées électriquement par des bandes métalliques, telles que celle représentée en 17, de manière qu'elles sont toutes en contact électrique avec l'élément formant borne 18. De même, les zones métallisées 25 29 de la plaque arrière 11 sont interconnectées électriquement par des bandes métalliques 19, de manière à se trouver toutes en contact électrique avec l'élément 20 constituant une borne. Il doit être entendu que, les plaques ayant été assemblées, les zones métallisées de chacune sont placées sur le côté opposé à celui qui 30 fait face à l'autre plaque, de sorte que les côtés non métallisés sont adjacents» Les plaques, avec leur surface conductrice, peuvent être obtenues par une technique de circuits imprimés» On peut, par exemple, obtenir chaque plaque à partir d'une feuille de cuivre liée à un 35 stratifié verre-résine époxy, des parties du cuivre étant ensuite dégagées à l,acide pour donner les onze zones métalliques espacées, les bandes métalliques les interconnectant et les éléments formant bornes. Après traitement à l'acide, on peut percer les plaques pour obtenir soixante-quinze trous dans chaque zone métallique. On peut 70 13889 5 2039244 ensuite contre-percer chaque trou pour enlever le métal d'une partie annulaire entourant le trou, comme représenté en 21o Ces évide-ments annulaires sont clairement visibles aux Fig» 5 et 6» Au lieu de les contre-percer, on peut aussi fraiser les trous pour leur 5 donner l'évasement du genre représenté à la Figo 7 en 22. Par un autre procédé encore, on produit les anneaux 21 à l'acide en même temps qu'on exécute le circuit imprimé initial» Chacun de ces procédés a pour effet d'enlever du métal d'une zone circulaire autour de chaque trou de manière à augmenter l'entrefer entre chaque zone 10 métallique et le diaphragme quand l'appareil a été assemblé. La disposition représentée à la Fig. 7 a également un effet particulièrement favorable sur les propriétés acoustiques de l'élément, en contrôlant le comportement du diaphragme aux fréquences élevées. Après l'exécution de chaque plaque de la manière décrite, on 15 peut recouvrir la plaque entière, ou, au moins ses parties métalliques, d'une matière isolante, par un procédé d'encapsulage ou de trempage, par exemple, ou au moyen d'un vernissage au pistolet» La couche de vernis est représentée particulièrement à la Fig» 8, en 23, dans le cas d'une disposition du genre représenté à la Fig. 6o 20 On constatera que l'encapsulage produit un léger évasement de chaque trou, semblable à celui qu'on obtient par fraisage, et améliore en conséquence les propriétés acoustiques de l'appareil aussi bien qu'il protège les zones métalliséeso Les deux entretoises peuvent être des pièces poinçonnées iden-25 tiques ayant des fenêtres correspondant aux zones métallisées, 1' entretoise 14 étant, de préférence, fixée sur la plaque avant 12 au moyen d'un adhésif ou en se servant du vernis d'encapsulage» Cependant, dans le cas de 1'entretoise arrière, le diaphragme 15 y est fixé avant montage» Le diaphragme est constitué, de préférence, 30 par une matière en feuille souple, ayant une épaisseur de l'ordre de 0,01 mm. Cette matière peut être, par exemple, du chlorure de polyvinyle ou du chlorure de polyvinylidène. On lui applique un revêtement électriquement résistant sur les deux faces» Ce revêtement peut être obtenu par l'application d'une matière telle que le gra~ 35 phite en poudre, ou eu se servant d'une solution renfermant une matière conductrice dont la quantité dans la solution est suffisante pour produire la résistivité voulue après 1'évaporation du solvant. On peut réaliser la permanence de la conductivité en liant la matière à des substances additives ou par brunissement, ou par appli— 70 13889 6 2039244 cation d'un solvant partiel de la matière de base, ou par une combinaison de n'importe lesquels de ces procédés» En tout cas, la résistivité superficielle finale de revêtement doit être située entre 1,5 x 10^ à 7t7 x 10? ohms/cm^. 5 Pendant le processus de revêtement, on fixe de préférence la matière du diaphragme sur un châssis extérieur, dont les dimensions sont plus grandes que les dimensions finales du diaphragme. On produit par la chaleur la contraction de la matière et on fixe ensuite l'entretoise arrière à la matière tendue au moyen d'un ci-10 ment approprié» Quand le ciment a pris, on découpe du reste de la matière la portion qui en est fixée sur l'entretoise arrière et on place celui-ci sur la plaque perforée arrière, le diaphragme du côté opposé à celui de cette plaque arrière» Ainsi, quand les deux plaques sont assemblées, le diaphragme est fixé entre les deux en-15 tretoises» Ainsi, une portion de la matière du diaphragme sera serrée entre les deux entretoises, tout autour de la périphérie de chaque élément du haut-parleur» Pour permettre d'effectuer une connexion électrique aux revêtements du diaphragme, on enroule autour de ce dernier trois élé— 20 ments métalliques faits d'une feuille mince, tels que celui représenté en 240 Après assemblage de l'appareil, on établit le contact entre ces trois éléments métalliques au moyen d'éléments 25, 26 et 27, formant bornes sur la plaque avant 12 au cours du processus d' impression, ces derniers éléments étant interconnectés par une ban-25 de métallique 28. Les différentes parties du haut-parleur sont décrites comme assemblées sur un châssis incurvé de sorte qu'elles adoptent la forme représentée à la Fig» 1« Sous ce rapport, il est bien entendu, naturellement, que l'écartement entre les trous de la plaque 30 arrière 11 est légèrement plus grand que la distance entre les trous de la plaque avant 12, de sorte que les trous s'alignent quand on incurve les deux plaques comme indiqué à la Fig» 1o Cette courbure améliore les caractéristiques directionnelles du haut-parleur. 70 13889 7 2039244 REVENDICATIONS 1 - Elément de haut-parleur électrostatique caractérisé en ce qu'il comporte deux plaques perforées en un matériau isolant sensiblement rigide, assemblées à une certaine distance l'une de l'autre et présentant chacune une couche conductrice du côté opposé à celui 5 en regard de l'autre plaque, un diaphragme en un matériau isolant souple revêtu d'une matière de forte résistivité étant fixé entre les plaques, et chacune des couches conductrices étant perforée pour correspondre à la plaque respective, le diamètre de chaque trou de la couche conductrice étant cependant supérieur au diamètre, 10 ou diamètre minimal, du trou correspondant de la plaqueo 2 — Elément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des plaques avec sa couche superficielle conductrice est réalisée par une technique de circuits imprimés» 3 - Elément suivant la revendication 2, caractérisé en ce que 15 chaque plaque est fabriquée à partir d'une feuille de cuivre liée à un stratifié verre-résine époxy. 4 - Elément suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par l'enlèvement d'une partie annulaire de matière conductrice autour de chaque trou de chaque plaque» 20 5 - Elément suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par la conicité de chacun des trous dans chaque plaque, de sorte que le diamètre du trou soit plus grand du côté de la surface conductrice que de l'autre côté» 6 - Elément suivant l'une quelconque des revendications précé-25 dentes, caractérisé en ce qu'une couche de vernis est prévue sur chaque plaque, couche qui pénètre dans chacun des trous» 7 — Haut-parleur électrostatique comprenant plusieurs éléments suivant l'une quelconque des revendications précédentes et comportant deux plaques perforées, pourvues chacune d'une série de zones 30 perforées métallisées, espacées, interconnectées électriquement par des bandes métalliques» 8 - Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les deux plaques sont séparées par des entretoises entre lesquelles est placé le diaphragme, ces entretoises étant conformées pour ser- 35 rer le diaphragme autour de la périphérie de chaque zone métallisée perforée. 9 - Elément de haut-parleur électrostatique comportant deux plaques perforées métallisées et un diaphragme fixé entre elles, 70 13889 8 2039244 caractérisé en ce que la distance entre le métal de chaque plaque et le diaphragme est augmentée à chaque perforation®