Brevet FR2956274A1 — publié le 20110812

Structure de transducteur électrodynamique et son procédé de fabrication La présente invention concerne un agencement de transducteur électrodynamique acoustique comprenant une partie fixe constituée d'un saladier monté solidaire avec un moteur magnétique comportant au moins un aimant permanent apte à créer un champ magnétique dans un entrefer dans lequel une bobine mobile est apte à être placée. Elle concerne également un procédé de fabrication d'une telle partie fixe de transducteur électrodynamique à bobine mobile. io L'invention est notamment destinée à rentrer dans la constitution d'un haut-parleur électrodynamique. Toutefois, l'invention peut s'appliquer à tout type de moteur magnétique à bobine mobile. La Figure 1 représente une coupe schématique d'un haut-parleur à transducteur électrodynamique classique, constitué d'une partie fixe et d'une 15 partie mobile. La partie fixe comprend un saladier 5 et un moteur magnétique M. Ce dernier est plus précisément constitué d'un aimant permanent annulaire 1, réalisé par exemple en ferrite ou à base d'un alliage au Néodyme, et de pièces polaires ferromagnétiques, respectivement un noyau central 2 et des plaques de champ avant 3 et arrière 4. Le moteur M permet ainsi de créer un 20 champ magnétique dans l'étroite fente circulaire, située entre la plaque de champ avant et le noyau central, appelée entrefer 11. La partie mobile comprend une bobine mobile 6, montée solidaire avec une membrane 7 et un cache-noyau 8, qui empêche notamment la pénétration de poussières. L'ensemble bobine mobile-membrane et l'ensemble saladier-moteur sont liés 25 l'un à l'autre par des suspensions, respectivement une suspension périphérique 9 et une suspension de centrage (spider) 10, toutes deux fixées sur le saladier 5, de telle sorte que la bobine mobile est centrée dans l'entrefer, sans le toucher. Le rôle de ces suspensions est d'exercer une force de rappel vers la position d'équilibre de l'équipage mobile et de maintenir dans le même temps la 30 bobine parfaitement centrée dans l'entrefer entre la plaque de champ avant et le noyau et permet également d'assurer une étanchéité acoustique entre l'avant et l'arrière du haut parleur. L'aimant permanent 1 crée donc un champ magnétique, qui se retrouve, grâce aux pièces polaires ferromagnétiques, concentré dans l'entrefer 11, dans lequel la bobine mobile 6 peut coulisser. Lorsque cette bobine est traversée par un courant électrique, elle induit un champ magnétique alternatif qui interagit avec le champ permanent et entraîne le mouvement de la membrane selon la force de Laplace. En effet, le courant traversant la bobine engendre une force variant avec ce courant selon la loi de Laplace : F=B*L*i*sin a où B est le champ dans l'entrefer, L la longueur de fil embrassée par le flux d'induction, i le courant traversant la bobine et a l'angle entre la direction (et le sens) du courant i et le vecteur induction magnétique B. L'angle a valant 90°, son sinus vaut 1 et donc la force f est proportionnelle à i, si B est constant, ainsi que L, io quel que soit le déplacement de la bobine. La bobine mobile et la membrane solidaire se mettent ainsi à vibrer selon l'axe du haut-parleur et de façon proportionnelle (dans une bande fréquentielle limitée) aux variations du courant électrique. Le mouvement de la membrane entraîne à son tour des variations de la pression acoustique, et donc la création d'ondes sonores. 15 Actuellement, la partie fixe du transducteur est constituée de deux sous-ensembles distincts, respectivement le saladier et le moteur magnétique, destinés à être assemblés. La figure 2 illustre schématiquement un assemblage classiquement mis en oeuvre par collage ou vissage du moteur M et du saladier 5. Il convient toutefois, lors de cet assemblage, de s'assurer d'un centrage 20 parfait de ces différents éléments constitutifs de la partie fixe, en vérifiant notamment que le saladier et le moteur soient parfaitement concentriques. Cette condition est en effet nécessaire au bon fonctionnement du haut-parleur, en particulier pour pouvoir obtenir un centrage parfait de la bobine mobile dans l'entrefer lorsque les parties fixe et mobile seront assemblées. Il en résulte donc 25 une opération de montage relativement délicate à mener. Sur certains haut-parleurs, comme illustré schématiquement à la figure 3, le saladier 5 inclut cependant une pièce spécifique 5a, formant un appendice en forme de douille destinée au montage du moteur magnétique à l'arrière du saladier. De la même manière que pour l'assemblage classique, le moteur peut 30 être fixé au saladier par collage, tandis que la pièce en forme de douille 5a, dans laquelle est prévue venir s'insérer l'arrière du moteur M permet d'assurer le guidage et le centrage de l'assemblage. Quel que soit le mode de réalisation, un tel transducteur requiert néanmoins l'assemblage de deux sous-ensembles distincts que sont respectivement le saladier et le moteur magnétique. En plus des contraintes de montage à prendre en compte en ce qui concerne l'obtention d'un centrage parfait d'un tel assemblage, ceci impose une étape supplémentaire de travail, après fabrication du saladier, ce qui s'avère particulièrement défavorable dans un contexte de fabrication en grande série. Aussi, la présente invention a pour but de proposer un agencement de transducteur électrodynamique destiné notamment à la réalisation d'un haut-parleur amélioré, exempte de l'une au moins des limitations précédemment évoquées. En particulier, un but de la présente invention est de proposer un io nouvel agencement de transducteur électrodynamique, permettant une diminution du nombre d'étapes nécessaires pour la fabrication d'un tel transducteur, tout en assurant un parfait centrage du moteur avec le saladier. A cette fin, la présente invention propose un agencement de transducteur électrodynamique, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne 15 le préambule ci-dessus, plus particulièrement caractérisé en ce que ledit aimant permanent dudit moteur magnétique forme avec ledit saladier au moins un même ensemble monobloc moulé par injection. De la sorte, la partie fixe du transducteur électrodynamique peut être fabriquée en une seule opération de moulage par injection. Par ailleurs, la 20 partie fixe ainsi fabriquée sous la forme d'un même ensemble monobloc moulé par injection procure avantageusement un parfait centrage de la partie moteur avec la partie saladier de la partie fixe. Selon une variante de réalisation, ledit agencement comprend une pluralité d'ensembles monoblocs moulés par injection assemblés les uns aux 25 autres pour former ladite partie fixe dudit transducteur électrodynamique, où chacun desdits ensembles monoblocs moulés par injection définit une section angulaire respective dudit saladier et dudit aimant permanent dudit moteur magnétique. De préférence, ledit aimant permanent dudit moteur magnétique est 30 constitué d'une première structure dudit ensemble monobloc moulé par injection constituée d'un matériau à aimant lié injecté et ledit saladier est constitué d'une seconde structure dudit ensemble monobloc moulé par injection à base d'un matériau plastique injecté apte à adhérer avec ledit aimant-lié injecté de ladite première structure dudit ensemble monobloc moulé par injection. En variante, ledit aimant permanent dudit moteur magnétique et ledit saladier peuvent être constitués tous deux à base d'un matériau à aimant-lié injecté. Ladite partie fixe peut être liée à une partie mobile de transducteur électrodynamique acoustique comprenant ladite bobine mobile et une membrane, par l'intermédiaire de suspensions fixées sur ledit saladier. L'invention concerne aussi un haut-parleur, caractérisé en ce qu'il io comprend un agencement de transducteur électrodynamique tel qu'il vient d'être décrit. L'invention concerne encore un procédé de fabrication de la partie fixe d'un transducteur électrodynamique acoustique à bobine mobile du type comprenant un saladier destiné à être monté solidaire avec un moteur 15 magnétique comportant au moins un aimant permanent, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on réalise ledit aimant permanent dudit moteur magnétique et ledit saladier sous la forme d'au moins un même ensemble monobloc moulé par injection. Selon une variante de réalisation, on réalise ledit aimant permanent dudit 20 moteur magnétique et ledit saladier sous la forme d'une pluralité d'ensembles monoblocs moulés par injection, où chacun desdits ensembles monoblocs moulés par injection définit une section angulaire respective dudit saladier et dudit aimant permanent dudit moteur magnétique, et on assemble ladite pluralité d'ensembles monoblocs moulés par injection pour réaliser ladite partie 25 fixe dudit transducteur électrodynamique. De préférence, la réalisation dudit au moins un ensemble monobloc moulé par injection comprend des étapes de : - injection dans une première partie d'un moule, d'un matériau à aimant-lié en phase liquide sous un champ magnétique d'orientation, pour former ledit 30 aimant permanent dudit moteur magnétique ; - injection dans une seconde partie dudit moule d'un matériau plastique pour former ledit saladier, ledit matériau plastique formant ledit saladier étant apte à adhérer audit matériau à aimant-lié injecté formant ledit aimant permanent. Avantageusement, lesdites étapes d'injection peuvent être réalisées l'une après l'autre ou simultanément. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 illustre une vue en coupe schématique d'un haut-parleur électrodynamique classique, et a déjà été décrite; - la Figure 2 illustre schématiquement un premier mode d'assemblage io connu du moteur et du saladier formant la partie fixe du transducteur, et a déjà été décrite ; - la Figure 3 illustre schématiquement un second mode d'assemblage connu du moteur et du saladier formant la partie fixe du transducteur, et a déjà été décrite; 15 - la Figure 4 illustre schématiquement un exemple de structure de partie fixe d'un transducteur électrodynamique réalisée selon la présente invention; - la Figure 5 illustre schématiquement en coupe un exemple de moule mis en oeuvre dans le processus de fabrication de la partie fixe de transducteur électrodynamique selon la présente invention. 20 La Figure 4 illustre donc en coupe une structure de partie fixe de transducteur électrodynamique acoustique dans laquelle l'aimant permanent constituant le moteur magnétique M forme avec le saladier 5 un même ensemble monobloc 12 moulé par injection. Un tel ensemble monobloc 12 peut être obtenu en une seule opération de moulage, ce qui procure 25 avantageusement une diminution du nombre d'étapes d'assemblage nécessaire à la fabrication de la partie fixe d'un transducteur électrodynamique acoustique. En outre, un tel ensemble monobloc 12 permet d'assurer un parfait centrage du moteur M et du saladier 5. Selon l'invention, l'obtention d'une telle structure monobloc impose que 30 l'aimant permanent du moteur magnétique M soit constitué à base d'un matériau à aimant lié. On pourra avantageusement mettre en oeuvre un moteur magnétique réalisé par injection à base d'aimant lié, tel que décrit dans la demande de brevet EP2114086, et auquel le lecteur pourra utilement se reporter. Ainsi, concernant la partie moteur M, l'aimant permanent en aimant lié constitue une première structure 13 de l'ensemble monobloc 12 moulé par injection à base par exemple d'un plasto-aimant injecté. Un tel matériau est constitué d'un mélange d'un liant thermoplastique et d'une poudre magnétique, injectés sous pression dans un moule préformé, de sorte qu'on peut fabriquer l'aimant permanent du moteur en une forme d'aimant voulue. La poudre magnétique est de préférence choisie parmi les matériaux ayant des propriétés magnétiques anisotropes, par exemple parmi les matériaux à base d'un élément de terres rares tels que les alliages de Nd-Fe-B, Sm-Co et Sm-Fe-N. io Bien entendu, bien que le mode de réalisation décrit un aimant-lié du type plasto-aimant, l'aimant lié peut alternativement être du type élasto-aimant injecté. Un tel matériau est constitué d'un mélange d'un liant élastomère et d'une poudre magnétique, injectés sous pression dans un moule préformé, de sorte qu'on peut fabriquer l'aimant permanent du moteur en une forme d'aimant 15 voulue. L'aimantation est de préférence réalisée pendant le moulage tant que le matériau est encore en phase liquide, afin d'orienter les particules magnétiques pendant l'injection, d'une manière propre à chaque application. D'une part, l'utilisation de cette technologie d'aimant lié permet l'obtention 20 de formes complexes pour l'aimant permanent formant le moteur magnétique, par exemple présentant une section de forme hémi-ellipsoïdale ou hémicirculaire, telles que détaillées dans la référence de brevet indiquée supra. De telles possibilités de forme complexe sont particulièrement avantageuses, en ce qu'elles permettent notamment une optimisation de la masse magnétique 25 afin de concentrer le champ magnétique sur le trajet de la bobine mobile, et ainsi de limiter très fortement le champ de fuite comparé à une structure classique de moteur magnétique. D'autre part, selon l'invention, l'utilisation de cette technologie d'aimant lié permet de prévoir que la structure de saladier rentrant dans la constitution de la 30 partie fixe du transducteur, soit intégrée à la structure de plasto-aimant constituant le moteur magnétique au cours de la même opération de moulage, de sorte à former un même ensemble monobloc, plutôt que d'être rapportée au moteur par collage ou vissage, comme il est classiquement d'usage. La partie fixe du transducteur selon l'invention est donc formée en une seule pièce, de sorte que, contrairement aux structures de parties fixes classiques, aucune étape d'assemblage n'est plus nécessaire après fabrication par moulage par injection du moteur et du saladier. De préférence, l'ensemble monobloc 12 formant la partie fixe du transducteur est réalisé en multi-matériaux, deux en l'occurrence, respectivement pour la partie moteur et la partie saladier. Comme on l'a vu, la partie moteur M est constituée d'une première structure 13 de l'ensemble monobloc 12 nécessairement réalisée à base d'un matériau à aimant lié injecté, du type plasto-aimant ou élasto aimant par exemple, tandis que la partie io saladier 5 sera de préférence constituée d'une seconde structure 14 de l'ensemble monobloc 12, réalisée à base d'un matériau plastique simple, i.e. non chargé en particules magnétiques, et apte à adhérer avec le matériau à aimant lié injecté constituant la première structure 13 de l'ensemble monobloc 12 moulé par injection. 15 Pour le saladier, on pourra utiliser tout matériau plastique rentrant généralement dans la fabrication des saladiers de haut-parleur moulés par injection, tels que par exemple différentes variantes d'ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) ou de polypropylène. De manière générale, on pourra utiliser tout matériau plastique injectable, ou tout autre type de matériau 20 injectable, présentant une compatibilité matière avec le matériau à aimant lié injecté utilisé pour la réalisation du moteur M. Afin d'augmenter les propriétés de résistance mécanique du saladier, on pourra ajouter au matériau liant le constituant, des fibres connues de l'homme du métier. La figure 5 est un exemple de schéma de moule 20 employé pour réaliser 25 l'aimant permanent du moteur magnétique et le saladier sous la forme d'un même ensemble monobloc 12, comme illustré à la figure 4. Une cavité d'injection 21, appelée empreinte, à l'intérieur du moule 20, présente la forme souhaitée de l'ensemble monobloc. Un tiroir mobile 30, lorsqu'il est en position active, i.e. fermée, divise la cavité 21 entre une première chambre 22 et une 30 seconde chambre 23, destinées respectivement à réaliser l'injection de l'aimant permanent constituant le moteur et du saladier. Ainsi, selon un exemple de réalisation, le procédé de fabrication met en oeuvre une étape d'injection dans la première chambre 22 du moule, d'un matériau à aimant lié en phase liquide sous un champ magnétique d'orientation, pour former l'aimant permanent du moteur magnétique. Le matériau à aimant lié arrive dans la première chambre 22 de la cavité 21 au niveau d'un premier point d'injection 24 et remplit la chambre 22 en forme d'anneau à section hémiellipsoïdale jusqu'à arriver en butée contre le tiroir 30 en position fermée. Ce dernier est fermé tant que l'aimant permanent constituant le moteur de la partie fixe du transducteur n'est pas injecté et orienté, de sorte à assurer un bon remplissage. Une fois que les particules magnétiques composant le matériau à aimant lié injecté sont orientées dans le moteur, on ouvre le tiroir. En position ouverte du tiroir, les deux chambres de la cavité d'injection communiquent l'une io avec l'autre. Puis, selon l'exemple de réalisation, on met en oeuvre une étape d'injection dans la seconde chambre 23 du moule 20 d'un matériau plastique pour former le saladier. Comme exposé plus haut, le matériau plastique injecté pour former le saladier est un matériau plastique injectable simple, non chargé 15 en particules magnétique, et apte à adhérer au matériau à aimant lié injecté dans la première chambre pour former l'aimant permanent du moteur. Le matériau plastique arrive dans la seconde chambre 23 au niveau d'un second point d'injection 25 et remplit la chambre 23 en forme de saladier jusqu'à arriver en butée contre le matériau à aimant lié injecté dans la première chambre 22, 20 avec lequel il adhère, formant ainsi un même ensemble monobloc moulé par injection constituant la partie fixe d'un transducteur électrodynamique. Bien entendu, l'ordre des étapes d'injection décrites dans cet exemple de réalisation pourrait être inversé. C'est-à-dire qu'on pourrait tout aussi bien injecter en premier le saladier, tiroir fermé, puis après ouverture du tiroir, 25 injecter le matériau à aimant lié destiné à former l'aimant permanent du moteur magnétique, pour réaliser l'ensemble monobloc moulé par injection constituant la partie fixe du transducteur électrodynamique. On peut également injecter simultanément le matériau à aimant lié formant l'aimant permanent du moteur magnétique et le saladier, tant que le tiroir est fermé. 30 Selon une variante visant à simplifier le processus d'injection, l'aimant permanent du moteur magnétique et le saladier peuvent tous deux être réalisés par injection d'un matériau à aimant lié du type plasto-aimant ou élasto-aimant par exemple, pour la réalisation de toute la partie fixe du transducteur en une seule pièce. Cette injection mono-matière, à base uniquement de matériau à aimant lié, présente néanmoins des inconvénients par rapport au procédé d'injection bi-matière qui vient d'être décrit dans l'exemple ci-dessus (partie moteur en aimant lié et partie saladier en matériau plastique injectable simple), à savoir : un surplus de poids, un champ magnétique difficilement contrôlable, ainsi qu'une usure prématurée du moule. Selon une autre variante de réalisation, on peut profiter des symétries du saladier et du moteur magnétique pour réaliser la partie fixe du transducteur (moteur et saladier), non plus en un seul ensemble monobloc moulé par injection comme décrit précédemment, mais en plusieurs ensembles io monoblocs moulés par injection selon les principes exposés plus haut dans la description, où chaque ensemble monobloc moulé par injection définit un quartier ou une section angulaire respective du saladier et de l'aimant permanent du moteur magnétique. Cette pluralité d'ensembles monoblocs moulés par injection est ensuite assemblée, par exemple par collage, pour 15 former la partie fixe de transducteur. Si cette variante de réalisation présente l'inconvénient d'augmenter le nombre d'étapes d'assemblage, dans la mesure où on a une pluralité d'ensembles monoblocs distincts qu'il faut assembler après l'opération de moulage par injection pour former la partie fixe de transducteur, elle permet 20 néanmoins avantageusement de diminuer la taille des pièces à mouler par injection et donc d'augmenter le nombre d'empreintes par moules. Un autre avantage découlant ainsi de cette variante est qu'elle permet de faciliter le démoulage de la pièce. En outre, en fonction de la taille et du nombre de sections angulaires choisies, cela permet de mutualiser une petite partie des 25 pièces du moule. REVENDICATIONS1. Agencement de transducteur électrodynamique acoustique comprenant une partie fixe constitué d'un saladier (5) monté solidaire avec un moteur magnétique (M) comportant au moins un aimant permanent (1) apte à créer un champ magnétique dans un entrefer dans lequel une bobine mobile est apte à être placée, caractérisé en ce que ledit aimant permanent dudit moteur magnétique (M) forme avec ledit saladier (5) au moins un même ensemble monobloc moulé par injection (12). i0 2. Agencement de transducteur électrodynamique acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'ensembles monoblocs moulés par injection assemblés les uns aux autres pour former ladite partie fixe dudit transducteur électrodynamique, où chacun desdits 15 ensembles monoblocs moulés par injection définit une section angulaire respective dudit saladier (5) et dudit aimant permanent dudit moteur magnétique (M). 3. Agencement de transducteur électrodynamique selon la 20 revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit aimant permanent dudit moteur magnétique est constitué d'une première structure dudit ensemble monobloc moulé par injection constituée d'un matériau à aimant-lié injecté et ledit saladier est constitué d'une seconde structure dudit ensemble monobloc moulé par injection constituée d'un matériau plastique injecté apte à adhérer avec ledit 25 matériau à aimant-lié injecté de ladite première structure dudit ensemble monobloc moulé par injection. 4. Agencement de transducteur électrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit aimant 30 permanent dudit moteur magnétique et ledit saladier sont constitués d'un matériau à aimant-lié injecté. 5. Agencement de transducteur électrodynamique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite partiefixe est liée à une partie mobile de transducteur électrodynamique acoustique comprenant ladite bobine mobile et une membrane, par l'intermédiaire de suspensions fixées sur ledit saladier. 6. Haut-parleur caractérisé en ce qu'il comprend un agencement de transducteur électrodynamique acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Procédé de fabrication de la partie fixe d'un transducteur électrodynamique acoustique à bobine mobile du type comprenant un saladier (5) destiné à être monté solidaire avec un moteur magnétique (M) comportant au moins un aimant permanent (1), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on réalise ledit aimant permanent dudit moteur magnétique et ledit saladier sous la forme d'au moins un même ensemble monobloc moulé par injection. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on réalise ledit aimant permanent dudit moteur magnétique et ledit saladier sous la forme d'une pluralité d'ensembles monoblocs moulés par injection, où chaque ensemble monobloc moulé par injection définit une section angulaire respective dudit saladier (5) et dudit aimant permanent dudit moteur magnétique (M) et en ce qu'on assemble ladite pluralité d'ensembles monoblocs moulés par injection pour réaliser ladite partie fixe dudit transducteur électrodynamique. 9. Procédé de fabrication selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la réalisation dudit ensemble monobloc moulé par injection comprend des étapes de : - injection dans une première chambre (22) d'un moule (20), d'un matériau à aimant-lié en phase liquide sous un champ magnétique d'orientation, pour former ledit aimant permanent dudit moteur magnétique (M); - injection dans une seconde chambre (23) dudit moule (20) d'un matériau plastique injectable pour former ledit saladier (5), ledit matériau plastique injectable formant ledit saladier étant apte à adhérer audit matériau à aimant-lié injecté formant ledit aimant permanent dudit moteur magnétique. 5 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites étapes d'injection sont réalisées l'une après l'autre ou simultanément. 10