Brevet FR2821710A1 — publié le 20020906

La présente invention concerne les circuits magnétiques pour haut parleurs électrodynamiques, ainsi que de tels haut-parleurs comportant ces circuits magnétiques. On conna^'t de nombreuses structures de circuit magnétique pour hautparleur électromagnétique. Parmi ces structures connues, celle dite "à aimant central" est particulièrement avantageuse en ce qui concerne l'énergie magnétique à fournir par l'aimant --qui peut n'être que 1,6 supé rieure à celle désirce dans l'entrefer pour déplacer axialement la bobine mobile-- et les très faibles fuites magnétiques. Cette dernière propriété permet donc d'utiliser le haut-parleur pourvu d'un circuit magnétique à aimant central à proximité d'équipements sensibles aux champs magnéti ques, comme les moniteurs vidéo, les calculateurs, les instruments à bord des avions, etc Du fait de leurs performances énergétiques remarquables, les cir cuits magnétiques à aimant central peuvent être, à puissance égale, de plus petites dimensions que, par exemple, les circuits magnétiques à aimant annulaire, et ceci d'autant plus que ledit aimant, s'il est réalisé en une matière très énergétique, telle que celle contenant des terres rares, peut lui-même être de petites dimensions. A titre d'exemple de tels aimants très énergétiques, on peut citer ceux en alliage ternaire fritté de néodyme-fer-bore. On rappeilera qu'un circuit magnétique moderne du type à "aimant central" pour haut- parleur électrodynamique présente une forme de révolu tion autour d'un axe de symétrie et comporte: - une culasse en forme de cuvette à fond plat, dont le bord, opposé audit fond, est pourvu d'un rebord annulaire périphérique faisant saillie vers 2 2821710 ledit axe par rapport à la paroi latérale de ladite cuvette et délimitant une ouverture circulaire en retrait par rapport à ladite paroi latérale; un aimant en forme de disque, disposé centralement à l'intérieur de la dite culasse et porté par ledit fond plat de celle-ci; et - un noyau cylindrique, disposé centralement à l'intérieur de ladite culasse et porté par ledit aimant, la partie dudit noyau opposée audit aimant se trouvant en regard de ladite ouverture circulaire de la culasse et déterminant avec celle-ci un entrefer annulaire, dans lequel ladite bo bine mobile est disposée coaxialement à l'axe dudit circuit magnétique 0 en pouvant se déplacer parallèlement et coaxialement audit axe, la hau teur de débattement disponible pour la bobine à l'intérieur de ladite culasse étant supérieure à la course maximale que ladite bobine peut effectuer, à l'intérieur de ladite culasse, en direction du fond de celleci. Dans les circuits magnétiques connus de ce type, le diamètre dudit aimant est égal à celui du noyau, de sorte que la hauteur de débattement pour la bobine peut être déterminée par la somme des hauteurs du noyau et de l'aimant central. Il en résulte une limitation de la surface de l'aimant et donc des performances élevées de ces circuits magnétiques connus. En effet, si l'on désire augmenter l'énergie de l'aimant, la seule possibilité est d' augmenter son épaisseur, ce qui conduit à augmenter conjointement sa réluctance interne, et donc à limiter la performance du circuit magnétique. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en perfectionnant les circuits magnétiques à aimant central pour en aug menter encore les performances en en réduisant la réluctance interne. A cette fin, selon l'invention, le circuit magnétique à aimant cen tral pour haut-parleur électrodynamique présentant la structure rappelée ci dessus, est remarquable en ce que: 3 2821710 - le diamètre dudit aimant est plus grand que celui dudit noyau, de sorte que ledit aimant présente une saillie périphérique, annulaire et radiale, par rapport audit noyau; et - la hauteur de débattement de la bobine est limitée, du côté dudit aimant, par ladite saillie périphérique, de sorte que cette hauteur de dé battement est déterminée uniquement par ledit noyau. Ainsi, grâce à la présente invention, le diamètre de l'aimant peut être choisi pour atteindre, à entrefer identique, des performances supérieu res à celles de l'art antérieur. Car, pour rendre un circuit magnétique plus 0 performant, il est préférable d'augmenter la surface de l'aimant en augmentant son diamètre plutôt que d'augmenter son épaisseur, la réluc tance d'un aimant en forme de disque étant proportionnelle à sa hauteur et inversement proportionnelle à sa surface. Bien entendu, à débattement égal pour la bobine mobile, la struc ture conforme à la présente invention entrane une augmentation de la hauteur du noyau et de la culasse, ainsi qu'éventuellement une augmenta tion de diamètre de celle-ci. Cependant, ces augmentations de dimensions --de faibles amplitudes-- permettent au circuit magnétique de l'invention de dépasser notablement les performances déjà élevées des circuits ma gnétiques connus, rappelées ci-dessus. L'expérience et le calcul ont montré qu'une importante augmenta tion des performances pouvait déjà être obtenue lorsque la saillie radiale périphérique de l'aimant par rapport au noyau était au plus égale à trois fois l'épaisseur dudit aimant, par exemple de l'ordre de une ou deux fois cette épaisseur. Pour abaisser encore la réluctance interne dudit aimant, et donc augmenter les performances du circuit magnétique, ce dernier peut, de plus, être tel que: - ledit noyau comporte, au contact dudit aimant, un talon saillant en forme de disque, dont le diamètre est plus grand que celui du reste du dit noyau mais plus petit que celui dudit aimant; et - la hauteur de débattement pour la bobine est limitée, du côté dudit aimant, par ledit talon saillant. Là encore, les augmentations de performances qui résultent d'une telle structure justifient très amplement les augmentations de dimensions inhérentes. Dans le cas o le haut-parleur comportant le circuit magnétique 0 conforme à la présente invention est de forte puissance, ce qui nécessite une ventilation de refroidissement du noyau, ou bien est du type coaxial nécessitant un conduit central, ledit circuit magnétique est pourvu d'un passage axial traversant ledit fond plat de la culasse, ledit aimant et ledit noyau. On remarquera qu'un tel passage axial est possible, grâce à l'in vention, du fait que la section de l'aimant peut être choisie suffisamment grande, grâce à la saillie périphérique dudit aimant, pour compenser la perte de matière magnétique entranée par ledit passage. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment I'invention peut être réalisoe. Sur ces figures, les éléments des figures 2, 3 et 4 semblables à des éléments de la figure 1 portent la même référence que ces derniers, mais affectée d'un indice spécifique. La figure 1 illustre, en coupe axiale schématique, un circuit magné tique connu, du type à aimant central, destiné à un haut-parleur électro dynamique. Les figures 2, 3 et 4 illustrent, en coupes axiales schématiques, trois modes de réalisation du circuit magnétique conforme à la présente invention. A des fins de comparaison, les circuits magnétiques des figures 1 à 4 présentent des entrefers identiques, ainsi que des hauteurs de débat tement de bobine également identiques. Le circuit magnétique l pour haut-parleur électrodynamique, de type connu et représenté sur la figure 1, présente une forme de révolution autour d'un axe R-R. Le circuit magnétique 1 comporte: - une culasse 2 en forme de cuvette de révolution autour de l'axe R-R, par exemple réalisée en acier doux, comprenant un fond plat 3 et une paroi latérale cylindrique 4. Du côté opposé au fond 3, le bord 5 de la paroi 4 est pourvu d'un rebord annulaire 6 périphérique faisant saillie, 0 en direction dudit axe de révolution R-R, par rapport à la paroi latérale 4. Le rebord annulaire 6 délimite une ouverture circulaire 7, centrée sur l'axe de révolution R-R et en retrait par rapport à la paroi latérale 4; - un aimant 8 en forme de disque, disposé à l'intérieur de la culasse 2, coaxialement à l'axe de révolution R-R et porté par le fond plat 3 de la culasse 2. L'aimant 8 est par exemple constitué d'un alliage ternaire fritté de néodyme-fer- bore; et - un noyau cylindrique 9, par exemple réalisé en acier doux, disposé à l'intérieur de la culasse 2, coaxialement à l'axe de révolution R-R, et porté par ledit aimant 8. La partie 9A du noyau 9, opposoe à l'aimant 8, se trouve en regard de l'ouverture circulaire 7 de la culasse 2 et déter mine avec elle un entrefer annulaire 10. Par ailleurs, de façon connue, le haut-parleur électrodynamique comportant le circuit magnétique 1 comprend une bobine mobile 11, cons tituée d'un support cylindrique 1 1 A, entourant le noyau 9 et réalisé en une matière rigide, électriquement non-conductrice et résistant à la chaleur, et d'un bobinage hélicodal 11B, porté par la paroi cylindrique dudit support 11A. Le bobinage 11B est collé structurellement sur le support 11A et l'ensemble 1 1 A-1 1 B est disposé coaxialement à l'axe de révolution R-R. 6 2821710 Le bobinage 11B est disposé dans l'entrefer 10 et la bobine 11 peut se déplacer parallèlement et coaxialement audit axe de révolution R R, comme cela est illustré schématiquement par la double flèche 12. La bobine 11 est. de façon connue et non représentée, solidaire de la membrane du haut-parleur (non représentée) et de ses suspensions que sont le spider et le bord périphérique du cône (également non représentés) et qui ne permettent à ladite bobine que des mouvements axiaux en inter disant tout déplacement latéral qui risquerait d'entraner le frottement du bobinage 11 B contre le bord de l'ouverture 7. Au repos, la position axiale de la bobine l l est telle que le plan médian 13 de l'entrefer 10 (orthogonal à l'axe R-R) passe par le milieu du bobinage 11 B. comme cela est représenté sur la figure 1. Bien entendu, le bobinage 11B est soumis au champ magnétique régnant dans l'entrefer , de sorte que, lorsqu'il est parcouru par un courant de modulation, la bobine 11 se déplace le long de l'axe de révolution R-R. Dans le cIrcuit magnétique 1, connu et représenté sur la figure 1, I'aimant 8 présente un diamètre identique à celui du noyau 9, de sorte que les parois cylindriques dudit aimant et dudit noyau sont en prolongement l'une de l'autre. Par suite, dans la position de repos de la bobine 11, le bord 11 S de celle-ci, disposé du côté du fond 3, se trouve en regard dudit fond 3 et est écarté de celui-ci d'une distance d, représentant la hauteur disponible pour le déplacement de la bobine à l'intérieur de la culasse 2. Bien entendu, afin d'éviter que la bobine l l vienne heurter le fond 3 en risquant d'être détruite, cette distance d est déterminée pour être supé rieure à la course maximale que la bobine l l peut effectuer, à l'intérieur de la culasse 2, en direction du fond 3. On remarquera que, pour une bobine l l détermince, la distance D séparant le fond 3 de la face externe 6E du rebord annulaire 6 est repré sentative de la distance d, significative de la hauteur disponible. 7 2821710 Sur la figure 2, on a représenté un premier mode de réalisation 1.1 du circuit magnétique pour haut-parleur électrodynamique conforme à la présente invention. A des fins de simplification, on n'a pas représenté la bobine 11. Par ailleurs, chaque élément de la figure 2, qui correspond à un élément 2 à 10 de la figure 1, porte le méme chiffre de référence, affecté de l'indice 1. Dans le circuit magnétique 1.1, le diamètre de l'aimant 8.1 est plus grand que celui du noyau 9.1 et forme une saillie périphérique 14, annulaire et radiale d'amplitude radiale s, par rapport audit noyau 9.1. L'amplitude radiale s de la saillie 14 est. dans l'exemple représenté sur la figure 2, de l'ordre de l'épaisseur e de l'aimant 8.1. De façon plus géné rale, cette amplitude radiale s pourrait étre au plus égale à trois fois l'épaisseur e. On voit que, dans le circuit magnétique 1.1, la hauteur de débat tement D pour la bobine est limitée, du côté de l'aimant 8.1, par la saillie périphérique 14. La bobine 11 ne se déplace donc qu'en regard du noyau 9. 1. Dans la variante de réalisation 1.2 du circuit magnétique selon la présente invention, illustrée schématiquement sur la figure 3, on retrouve une culasse 2.2 et un aimant 8.2, respectivement semblables ou identi ques à la culasse 2.1 et à l'aimant 8.1 de la figure 2. Le noyau 9.2 du circuit magnétique 1.2 diffère du noyau 9.1 du circuit magnétique 1.1 en ce qu'il comporte, du côté dudit aimant 8.2, un talon saillant 15 en forme de disque, dont le diamètre est plus grand que celui du reste du noyau 9.2, mais plus petit que celui de l'aimant 8.2, ce dernier formant également la saillie périphérique 14, annulaire et radiale, par rapport à la périphérie du talon 15. 8 282171 o Le circuit magnétique 1.3 de la figure 4 comporte une culasse 2.3, un aimant 8.3 et un noyau 9.3 semblables aux éléments correspondants 2.2, 8.2 et 9.2 du circuit magnétique 1.2. La seule différence réside en ce que, autour de l'axe R3-R3, il est prévu un passage 16 traversant axialement ledit circuit magnétique 1.3 et constitué d'une suite de trous 17, 18 et 19, respectivement pratiqués dans le fond plat 3.3, I'aimant 8.3 et le noyau 9.3. De préférence, les aimants 8.1, 8.2 et 8.3 sont en alliage ternaire fritté de ncodyme-fer-bore. De la description qui précède, on comprendra aisément que, grâce à la présente invention, on obtient des cIrcuits magnétiques particulière ment performants, même pour des petits diamètres de noyau 9.1, 9.2 et 9.3. Ainsi, les haut-parleurs électrodynamiques incorporant ces circuits magnétiques peuvent eux-mêmes présenter des performances élevées. 9 2821710 REVENDICATIONS 1. Circuit magnétique (1.1, 1.2, 1.3) pour haut-parleur électrody namique à bobine mobile, ledit circuit magnétiqẻ présentant une forme de révolution autour d'un axe de symétrie (R1-R1; R2-R2; R3-R3) et com portant: - une culasse (2.1; 2.2; 2.3) en forme de cuvette à fond plat, dont le bord, opposé audit fond, est pourvu d'un rebord annulaire périphérique (6.1; 6.2; 6.3) faisant saillie vers ledit axe par rapport à la paroi laté rale de ladite cuvette et délimitant une ouverture circulaire (7.1; 7.2; 7.3) en retrait par rapport à ladite paroi latérale; - un aimant (8.1; 8.2; 8.3) en forme de disque, disposé centralement à l'intérieur de ladite culasse et porté par ledit fond plat (3.1; 3.2; 3.3) de celle-ci; et - un noyau cylindrique (9.1; 9.2; 9.3), disposé centralement à l'intérieur de ladite culasse et porté par ledit aimant, la partie dudit noyau opposée audit aimant se trouvant en regard de ladite ouverture circulaire de la culasse et déterminant avec celle-ci un entrefer annulaire (10.1; 10.2; 10.3), dans lequel ladite bobine mobile est disposée coaxialement à l'axe dudit circuit magnétique en pouvant se déplacer parallèlement et coaxIalement audit axe, la hauteur de débattement disponible (D) pour la bobine à l'intérieur de ladite culasse étant supérieure à la course maxImale que ladite bobine peut effectuer, à l'intérieur de ladite culasse, en direction du fond de celle-ci, caractérisé en ce que: - le diamètre dudit aimant (8.1; 8.2; 8.3) est plus grand que celui dudit noyau (9.1; 9.2; 9.3), de sorte que ledit aimant présente une saillie périphérique (14), annulaire et radiale par rapport audit noyau; et - la hauteur de débattement pour la bobine est limitée, du côté dudit aimant, par ladite saillie périphérique, de sorte que cette hauteur de dé battement est déterminée uniquement par ledit noyau. 2. Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la saillie radiale périphérique (14) de l'aimant par rapport au noyau est au plus égale à trois fois l'épaisseur (e) dudit aimant. 3. Circuit magnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la saillie radiale périphérique (14) de l'aimant par rapport au noyau est de l'ordre de l'épaisseur dudit aimant. 4. Circuit magnétique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que: - ledit noyau comporte, au contact dudit aimant, un talon saillant (15) en forme de disque, dont le diamètre est plus grand que celui du reste du dit noyau (9.2; 9.3) mais plus petit que celui dudit aimant (8.2; 8.3); et - la hauteur de débattement pour la bobine est limitée, du côté dud it aimant, par ledit talon saillant (15). 5. Circuit magnétique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un passage axial (16) traversant le fond plat (3.3) de ladite culasse (2.3), ledit aimant (8.3) et ledit noyau (9. 3). 6. Circuit magnétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit aimant (8.1; 8.2; 8.3) est en alliage ternaire fritté de néodyme-fer-bore. 7. Haut-parleur électrodynamique, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit magnétique (1.1; 1.2; 1.3) tel