Brevet FR2162380A1 — publié le 19730720

La présente invention concerne un système d'entraînement électrodynamique destiné plus spécialement à des transducteurs élctro-acoustiques. Contrairement à ce qui se passe dans les systèmes d'entrînement électrostatiques, qui permettent, plus spéci@lement dans les transducteurs élcetre-accoustiques, de réartir de façon régulière la f@rce d'entraînement exercée par la bobine mobile sur toute la surface de la membrane les systèmes électro-dynamiques tr nsmettent la force motrice e la bobine une zone de la membrane comportant des anneaux discrets, qui impriment un mouvement à l'ensemble de la membrane, avec une précision plus ou moins grande, grâce à la rigidité de laite membrane Lorsqu'il s'agit de reproduire des sous, surtout dans le domaine des hautes fréquences, la réparti@on des masses et les propriétés d'élasticité de la membrane entraInent des dédormation, linéaires ou non. En prtioulier il n'est pas possible de reproiuire exactement des phénomenes oscillatoires confortant des flancs à forte pente. Dans une variante du principe de l'entraînement dynamique, à savoir le micro à rubans, l'emploi d'un ruban servant en même temps de conducteur et de membrane perriet, grâce à la masse très faible du ruban, d'obtenir une transformation plus précise des phénomènes électriques en processus mécaniques, mais ce principe n'est utilisable en praticue que pour les microphones. Dans les systèmes d'entraînement électrostatiques mentionnés au début, la masse très faible de la membrane et la répartition de l'effort moteur permettent d'espérer une reproduction très précise. En effet, dans la pratique, l'impres- sion acoustique perçue par l'oreille est nettement meilleure: toutefois, même lorsqu'un dispositif de compensation différentielle existe, des phénomènes parasites de distonsion se produisent pour les fortes amplitudes et les basses fréquences. L'objet de l'invention est un système d'entraînement électro-dynamique destiné plus spécialement à des transducteurs électro-acoustiques, qui comoine les avantages du rapport strictement lineaire entre l'intensité et la force avec une répartition régulière de l'effort sur toute la surface de la membrane. Pour l'essentiel, l'invention consiste dans le fait qu'une membrane conique ou quasi-coni(kue possède, sur ses deux faces ou sur une seule, un conducteur à ruban hélicodal, et est placée dans un champ magnétique perpendiculaire à la gaine du cône et dans lequel elle peut vibrer. Les fig. 1 à 3 illustrent l'invention. Les fig. 4 à 8 représentent des exemples de réalisation. La membrane 1, de forme conique, et qui peut entre par exemple en matière plastique, porte sur ses deux faces les rubans conducteurs en spirales 2 et 3. Le bord 4 de cette membrane prend appui sur le support 5. Sur l'aimant S, qui sera de préférence un aimant permanent, mais qui peut aussi astre un électro-aimant, est fixé un élément conique tourné 7, en fer ou en un autre matériau magnétisable. Le circuit magnétique est bouclé par la plaque de base 8, la gaine 9 et la partie conique 10. Ainsi apparatt un champ magnétique, orienté, dans l'entrefer, perpendiculairement à la surface de la membrane, et dans lequel la membrane 1 peut se mouvoir librement. La largeur de l'entrefer détermine l'amplitude possible des vibrations de la membrane. L'avantage de cette disposition, par rapport aux transducteurs dynamiques classiques à bobine mobile, résulte de la répartition régulière de l'effort sur toute la surface de la membrane. Les masses de la membrane comte des rubans conducteurs peuvent alors être très faibles. En outre, l'extension de la surface des rubans et la faible distance aux éléments du circuit magnétique, qui lui sont parallèles, produisent une conduction calorifique excellente pour l'évacuation de la chaleur du conducteur, de telle sorte que la limite de charge thermique est nette!aent plus élevée que dans les systèmes à bobine mooile. La fig. 2 illustre la décomposition des forces qui prennent naissance sous l'effet du courant qui passe dans le ruban conducteur et qui se trouve placé dans le champ magnétique. Pour les courants passant dans les deux sens, il se crée des forces P et P1, dont les composantes Ps et Pis sont orientées selon des directions utilisaoles, alors que les composantes Ph et Phl, qui leur sont perpendiculaires, sont neutralisées par la rigidité de la membrane. il ne reste donc eue le mouvement voulu de la membrane, selon la direction de l'axe du cane, mouvement servant à émettre la radiation acoustique. La fig. 3 est une vue de dessus de la membrane 1, sur la telle est disposé en spirale le ruban concucteur 2. Le début du ruban conducteur est caractérisé par une surface de contact 11, repérée en pointillé. Cette dernière peut cependant englober tout le bord 14. Si, comme c'est le cas dans l'exemple de réalisation présenté, un ruban conducteur est également disposé sur la face arrière de la membrane, son extrémité aboutit à la surface de contact 12. A la pointe 13 du cône, qui peut d'ailleurs être aplatie, se trouve une jonction électrique entre les deux rubans, de sorte que le courant monte en spirale vers la pointe sur une face de la membrane et descend sur l'autre face, le sens de rotation étant le même sur les deux faces. Dans la fig. 3, les rubans 2 ont été tracés avec une certaine largeur pour plus de clarté, mais ils peuvent ne mesurer que quelques dixièmes de millimètre, et les intervalles 2a peuvent alors être encore bien plus étroits. Ceci permet de sélectionner à volonté l'impédance électrique du transducteur. Quant à la mise en place des rubans conducteurs, tous les procédés connus pour la production de circuits imprimés ou photo-gravés, par exemple à l'aide d'un masque photographique u chrome, sont applicables, ainsi que les procédés usuels de la micro électronioue. Dans l'une des variantes d'éxécution, la spirale est d'abord imprimée par sérigraphie sur la feuille plane de matière plastique, des eux côtés de la feuille, puis la feuille recouverte d'aluminium est décapée à lh cidre. L'élasticité de la spirale d'aluminium permet d'étirer en forme de cône la feuille thermoplastique de support. Selon une autre méthode, les feuilles de matière plastique et de métal sont étirées séparément en cane. La feuille métallioue, enduite en sérigraphie avant cette opération, est gravie à l'acide après sa jonction avec le cane en =lastic,ue. ruelques exemples de réalisation et d'utilisation pratiques ont été représentés dans les fig. 4 à 8, sans que cela constitue une limitation du domaine de l'invention. Dans la fig. 4, l'aimant est désigné par le repère 15. Le cône 16, en matériau magnétisable, par exemple en matière ferro-magnétique, est rapporté sur l'aimant par collage. Une matière thermoplastique est encastrée par injection autour de l'aimant 15, de telle sorte qu'il se forme une bague 17 munie de nervures 17a sur le pourtour, que l'on insère dans le puits magnétique blindé 18. près la mise en place de la membrane 1, précéaée de la pose d'une bague ou d'un talon de contact, placé sous le bord de la membrane, on place une seconde bague de contact au-dessus de la membrane, puis on place une bague d'écartement et de pression 19.Enfin, on introduit d'un seul trait dans le blindage 18 la partie conique 20, faite en matière ferro-magnétique, que l'on fixe à l'aide de colle ou en la faisant entrer dans une encoche. Les bagues de contact servent à établir la connexion électrique avec les rubans conducteurs placés àl'extérieur et b l'intérieur sur la membrane. Ces connexions 22 peuvent sortir par le culot de l'équipage grâce à des ouvertures 21 pratiquées dans la bague 17. En outre, cette eue 17,peut comporter des orifices 23 par lesquels le son provenant de la face interne de la membrane peut s'échapper par des orifices 24 percés dans le culot du blindage 18. Dans un autre exemple d'application, (fig. 5), un puits magnétique 25 est conçu de façon à former lui-mssme la partie conique 26 et la gaine cylindrique 27 de l'enceinte. Dans ce procédé ce construction, la mise en place de la membrane est effectude dans l'ordre suivant On place d'abord dans le blindage 25 la bague d'écartement et de pression 28. Ensuite, on introduit dans le blidage 25 la pièce unique formée de l'aimant 15, du cône l6 et de la bague 17 soli@ement reliée à la'aimant, et qui porte sur son bord superieur la bague e contact inférieure. uis on pose la membrane et la bague de contact supérieure. Enfin, on insère la pla ue de base magnétique 29 ou bien on la tire vers l'intérieur, et on la fixe.Les deux procédés @e construction comrespondant aux fig. 4 et 5 se distinguent par la simplictté et par le faible prix de revient de la fabrication. Les pièces qui forment le circuit magnétique 18 et 20, ou 25 et 29, sont obtenues par étirage et embotissage, la nièce 16 est faite au tour automatique. le montage n'exige pas de vis La fig. 6 montre un exemple d'utilisation du tr & sducteur selon 11 invention. Elle représente un casque S'écoute. Pour plus de simplicité un seul écouteur a été représenté en coupe.Pour un casque à deux écouteurs, il faut ex de ces éléments, qui sont réunis par une briie serre-tete dans les conditions habituelles, afin d'obtenir une audition bi-auriculaire. Selon l'invention, le transducteur 30 comperte une pièce de forme déterminée 31, qui guide le son vers un plan par les orifices 32 et 33. Cette pièce a pour utilité de r duire au minimun l'espacement entre la membrane et l'entrée du conduit auditif. Le transducteur et la pièce à forme spéciale sont insérés dans une gaine 34, qui fait saillie à l'arrière de la paroi du bottier. Cette paroi 35 présente en son centre plusieurs orifices acoustiques 36. Elle est fixée sur son bord au bottier 38 par de vis ou des rivets 37. Sur le fond du bottier 38 se trouvent des écarteurs 39 qui ont pour effet d'appuyer le transducteur contre la paroi du bottier. Pour la fixation du serre-tête 41, des tenons 40 sont prevus et permettent de disposer du débattement utilc en rotation dans les conditions habituelles. L'adhérence étanche de l'écouteur à l'oreille est réalisée par un bourrclet souple 42 tendu sur le bo@@ 43du bottier. Pour plus de clarté, le raccord électrique n' a pas été représenté. La fig. 7 montre un autre exemple d'application. Le transducteur 44 est inséré dans l'enveloppe 46 de telle façon que la bague 47 qui fait partie de cette dernière soit adéquate pour l'accrochage à l'oreille, tandis qu'un anneau en mousse souple 45 est placé sur la partie conique du transducteur 44, assurant ainsi une assez bonie liaison entre l'orifice acoustique de l'appareil et l'entrée du conduit auditif de l'oreille. Ainsi, on obtient une bonne transmission acoustique sans obturer de façon étanche tout le pavillon de l'oreille. Dans la fig. 8, le transducteur 44, muni de son anneau en mousse 45, est fixé à un étrier 48 en U, oui sert à établir la liaison avec un second transducteur. C'et ce qui permet l'audition bi-auriculaire. Dans le cas de 1 fig. 7 comme dans celui de la fig. 3, la forme ae l'élément conique donné par construction se prête bien à l'accouplement du transducteur avec le conduit auditif de l'homme. L'application du transducteur selon l'invention ne se limite pas aux écouteurs: elle se prête aussi bien aux hautsparleurs qu'aulx microphones. Parmi les hauts-parleurs, on peut citer plus particulièrement ceux pour les sons aigus. Quant aux microphoncs, on peut obtenir pour eux plusieurs caractéristiques directionnelles. Pour ce qui concerne les écouteurs, c'est la répartition des forces motrices sur toute la surface de la membrane, selon l'invention, qui est, avant tout, responsable de la véracité et de la clarté de limage sonore. REVENDICATIONS 1. Système d'entraînement électrodynamique destiné spécialement à des transducteurs électro-acoustiques, caractérisé en ce qu'il comporte une membrane conique ou quasi-conique pourvue sur lSune ou sur ses deux faces d'un ruban conducteur électrique de forme spirale disposé de façon à pouvoir vibrer dans un champ magnétique perpendiculaire à sa surface extérieure. 2. Système d'entraînement électro-dynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ruban conducteur est placé sur la membrane au moyen de l'un des procédés connus pour la fabrication des circuits imprimés,ou établi par photogravure. 30 Système d'entratnement électro-dynamique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le champ magnétique est produit par un aimant, permanent de préférence, dont la surface antérieure porte une pièce conique ou quasi-conique en matière ferromagnétique, et qu'entre la surface externe de cette dernière et une culasse magnétique qui lui est parallèle, il se forme un entrefer magnétique dans lequel se trouve la membrane conique, librement mobile, mais appuyée par son bord. 4. Système d'entratnement électro-dynamique selon ltune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des bagues ou des talons de contact sont prévus sur les deux faces du bord de la membrane afin d'assurer la jonction électrique des rubans conducteurs. 5. Système d'entraînement électro-dynamique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la culasse magnétique fermant le circuit est constituée par un puits blindé et un chapeau inséré dans le blindage ou tiré vers l'intérieur, qui a une forme conique et présente un ou plusieurs orifices laissant passer le son. 6. Système d'entraînement électro-dynamique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la culasse magnétique fermant le circuit est constituée par un puits blindé, dont le fond est voûté en forme de cône et qui présente un ou plusieurs orifices pour le passage du son, ainsi que par une pla ue de base en forme de disque, introduite de l'extérieur ou tirée vers l'intérieur du blindage. 7. Système d'entraînement électro-dynamique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'aimant est de forme cylindrique et qu'il comporte une bague en matière thermoplastique laquelle est insérée dans le blindage magnétique. 8. Système d'entraînement électro-dynamique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la bague thermoplastique présente des perforations, des fentes ou des rainures destinées au passage des conducteurs électriaues et permettant en même temps le passage du son. 9. Système d'entratnement électro-dynamique selon l'une des revenuications 1 à 8, caractérisé en ce que, sur la culasse blindée, est disposée une pièce de forme déterminée laquelle présente des orifices pour le passage du son, et qui a pour effet d'éviter qu'il n'y ait un trop grand espace entre la membrane et l'entrée de l'oreille lorsque le transducteur est utilisé dans un écouteur de casque. 10. Système d'entratnement électro-dynamique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une pièce en mousse souple est disposée sur la culasse coniciue afin d'assurer une adhérence souple et presque étanche avec l'entrée du conduit auditif de l'oreille.