EP1031256A1 - Haut-parleur lineaire - Google Patents

Haut-parleur lineaire

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EP1031256A1
EP1031256A1 EP98940325A EP98940325A EP1031256A1 EP 1031256 A1 EP1031256 A1 EP 1031256A1 EP 98940325 A EP98940325 A EP 98940325A EP 98940325 A EP98940325 A EP 98940325A EP 1031256 A1 EP1031256 A1 EP 1031256A1
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EP
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membrane
loudspeaker
linear
longitudinal
elongated
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Christian Carme
Marc Rehfeld
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Saint Gobain Glass France SAS
Technofirst SA
Original Assignee
Technofirst SA
Saint Gobain Vitrage SA
Saint Gobain Vitrage International SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06—Loudspeakers

Definitions

  • the fixed pole parts also comprise a central fixed pole part, situated in the longitudinal median plane of the body of the loudspeaker, and received in a longitudinal recess of the rigid internal part of the membrane.
  • the elongated flat membrane consists of a rigid part, covered with an elastic film, and / or comprises such a film, the edges of which are fixed to the adjacent side faces or under the bottom of the speaker body, this attachment can be achieved by bonding or by mechanical pinching.
  • the elastic film is itself linked to the rigid part of the membrane by gluing, or by overmolding, or even by a mechanical connection. The edges of the elastic film of the membrane can be fixed by gluing or by mechanical pinching on the adjacent side faces of the speaker.
  • Figure 9 is a sectional view showing a mounting detail of the loudspeaker, in the application illustrated by Figure 8.
  • the rigid part 8 of the membrane 7, in the form of a plate, is extended towards the inside of the body 1 by a longitudinal wing 11, extending in the longitudinal median plane P of the body 1 of the loudspeaker, between the two magnets 5 and towards the bottom 3, the whole of the rigid part thus having a "T" profile.
  • the longitudinal wing 11 has a longitudinal recess 12, open towards the bottom 3, in which the central fixed pole part 4 is slidably engaged.
  • a mobile electromagnetic coil 13, parallel to the membrane 7 and of very elongated profile, is carried by the longitudinal wing 11 which extends the rigid part 8 of the membrane 7.
  • the two fixed magnets 5 are thus placed outside the moving coil 13 on either side of the two long sides of this coil 13.
  • L electrical supply to the coil 13 causes the membrane 7 to vibrate, elastically suspended by its elastic film 9 from the fixed part of the loudspeaker, the deformation of the membrane 7 during vibration being symmetrical on either side of its average rest position.
  • FIGs 4, 5 and 6 illustrate variants of the suspension of the diaphragm 7 of the loudspeaker, the structure of which is, for the rest, not modified.
  • the membrane 7 proper is limited to its rigid part 8.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

Haut-parleur linéaire
La présente invention concerne un haut-parleur, qui se caractérise par une forme géométrique et une conception d'ensemble particulières.
Actuellement, il n'existe en pratique que des haut-parleurs à membranes coniques , dont le diamètre est au moins égal à 3 cm, et dont la profondeur dépasse toujours 2 cm. En général, les haut-parleurs classiques, notamment ceux possédant une certaine puissance, sont de dimensions plus importantes, et compte tenu de leur forme habituelle et de leur encombrement, ils ne peuvent être logés dans un faible volume et, en particulier, dans un espace étroit. Ces inconvénients rendent en particulier les haut-parleurs actuels impropres à l'utilisation dans certaines applications spécifiques, notamment dans des systèmes actifs d'insonorisation par création d'un "antibruit" .
On connaît cependant, par le brevet US N° 4792978, un haut-parleur pouvant être désigné comme "linéaire", en ce sens qu'il possède une forme rectangulaire allongée, et comporte une membrane de forme correspondante, mise en vibration par un système électromagnétique avec bobine de forme oblongue. La bobine, liée à la membrane, s'étend ici dans un plan perpendiculaire à ladite membrane. Cette bobine se déplace entre des aimants permanents allongés, de polarités opposées. Il en résulte que la bobine ne se déplace pas dans un champ magnétique homogène et fermé, ce qui nuit à la qualité de restitution sonore de la bobine. La présente invention vise à remédier à tous les inconvénients précités, en fournissant un haut-parleur de type "linéaire", pouvant être logé dans un volume réduit et notamment dans un espace étroit, tout en possédant un rendement comparable à celui d'un haut-parleur classique qui ne pourrait pas entrer dans le même volume, ce haut- parleur ayant de plus une excellente qualité de restitution du son.
A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un haut-parleur linéaire, qui se présente comme un corps creux parallélépipédique de forme allongée, dont une face longitudinale est constituée au moins partiellement par une membrane plane de forme rectangulaire allongée, suspendue par ses bords aux faces latérales adjacentes dudit corps, et tendue de manière à avoir une déformation symétrique de part et d'autre de sa position de repos, la membrane étant solidaire d'une partie interne allongée qui s'étend dans la direction longitudinale dudit corps, sensiblement dans le plan médian longitudinal de celui-ci, et qui porte une bobine électromagnétique mobile de profil allongé, parallèle à la membrane et disposée entre deux aimants allongés fixes placés respectivement le long des deux faces latérales longitudinales dudit corps, ces dernières ainsi que le fond du corps formant des parties polaires. De préférence, les parties polaires fixes comprennent aussi une partie polaire fixe centrale, située dans le plan médian longitudinal du corps du haut-parleur, et reçue dans un évidement longitudinal de la partie rigide interne de la membrane. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la membrane plane allongée se compose d'une partie rigide, recouverte d'un film élastique, et/ou comprend un tel film, dont les bords sont fixés sur les faces latérales adjacentes ou sous le fond du corps du haut-parleur, cette fixation pouvant être réalisée par un collage ou par un pincement mécanique. Le film élastique est lui-même lié à la partie rigide de la membrane par collage, ou par surmoulage, ou encore par une liaison mécanique . Les bords du film élastique de la membrane peuvent être fixés par un collage ou par un pincement mécanique sur les faces latérales adjacentes du haut-parleur. Le film élastique est lui-même lié à la partie rigide de la membrane par collage, ou par surmoulage, ou encore par une liaison mécanique. Ainsi, l'invention propose un haut-parleur dont la membrane n'est pas conique comme sur un haut-parleur classique, mais possède une géométrie spécifique, en l'occurrence une forme plane, rectangulaire et allongée, donc étroite dans un sens et très étendue dans un autre sens, en relation avec la forme d'ensemble parallélépipédique allongée du haut-parleur, ce qui justifie sa désignation comme haut-parleur linéaire. La membrane du haut-parleur objet de l'invention possède uniquement une suspension externe ou périphérique, contrairement aux membranes coniques des haut-parleurs classiques qui possèdent une suspension externe et une suspension interne (cette dernière étant désignée habituellement comme "spider") . Par ailleurs, à l'inverse d'un haut-parleur classique, non seulement certaines parties polaires mais aussi les aimants sont placés à l'extérieur de la bobine, la partie rigide interne de la membrane étant cependant évidée pour recevoir la partie polaire fixe centrale, située dans le plan médian longitudinal du corps du haut-parleur. La forme géométrique et la disposition particulière des éléments constitutifs du haut-parleur réalisent ainsi une optimisation, permettant par exemple d'obtenir un haut-parleur d'une largeur de 2 cm, d'une profondeur de 2 cm et d'une longueur plus ou moins importante, par exemple de l'ordre de 50 cm, possédant un rendement très satisfaisant. En particulier, compte tenu de la longueur importante de la membrane, celle-ci déplace une grande masse d'air lors de sa vibration, ce qui permet de disposer d'un bon rendement dans les basses fréquences. Grâce à sa bobine allongée, s 'étendant pratiquement sur toute la longueur de la membrane, au-dessous de cette dernière, les forces sont réparties uniformément sur la longueur de la membrane, évitant ainsi les distorsions. La partie polaire centrale, s ' étendant elle aussi pratiquement sur toute la longueur de la membrane, assure un bon guidage du mouvement de celle-ci, sur toute sa longueur. La suspension unique de la membrane contribue à la simplicité constructive et à la compacité du haut- parleur objet de l'invention.
De plus, avec la suspension proposée par l'invention, la membrane est suspendue de manière à se trouver tendue en permanence et de façon "équilibrée", c'est-à-dire en engendrant la même force de rappel élastique pour un déplacement dans un sens ou dans l'autre de la partie rigide interne liée à cette membrane, de sorte que celle-ci a, au cours de son mouvement vibratoire, une déformation symétrique de part et d'autre de sa position de repos. En d'autres termes, la déformation de la membrane vibrante est la même (en valeur absolue) , pour une alternance positive ou négative du signal électrique appliqué à l'entrée du haut-parleur. La déformation symétrique de la membrane vibrante permet d'assurer une bonne linéarité de conversion électromécanique, notamment aux basses fréquences, en évitant les phénomènes de distorsion, perturbateurs pour la restitution du son en général mais aussi pour les applications particulières de système anti-bruit actif. La suspension réalisée selon l'invention est en outre très souple, ce qui conduit à un rendement élevé du transducteur. On notera aussi que, par le moyen de la tension de la membrane, la force de rappel peut être ajustée, en fonction des besoins de la bande passante nécessaire à l'utilisation, ainsi que la distorsion nécessaire à l'application soit de sonorisation, soit d' anti-bruit actif, en appliquant la loi F = kx. L'orientation de la bobine parallèle à la membrane (alors qu'elle lui est perpendiculaire dans le brevet US N° 4792978 précité) , conduit aussi à situer et déplacer la bobine dans un champ magnétique homogène et fermé, auquel contribue la partie polaire centrale, ce qui est aussi important pour l'obtention d'un comportement optimal de la membrane.
Selon un mode d'exécution de l'invention, la membrane s'étend sur toute la longueur du corps du haut- parleur. Selon une autre possibilité, la membrane s'étend sur une partie de la longueur totale du corps du haut- parleur, ledit corps délimitant ainsi vers ses extrémités, de part et d'autre de la membrane, deux espaces internes vides constituant un volume d'accord. En raison de sa configuration, notamment de sa faible section transversale, le haut-parleur objet de l'invention est utilisable notamment comme composant d'un système anti-bruit actif, comprenant un ou plusieurs haut- parleurs linéaires tels que définis ci-dessus, disposés en bordure d'une double paroi, telle que double vitrage, dans la lame d'air entre les deux parois et/ou à l'intérieur d'un profilé d'encadrement de cette double paroi. Dans cette application, le haut-parleur objet de l'invention permet de réaliser un système électro-acoustique pratiquement invisible, et ne nuisant ni au confort visuel, ni à la transmission lumineuse du vitrage, le système proposé permettant d'améliorer l'isolation phonique d'un double vitrage notamment dans les basses fréquences . L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de ce haut-parleur linéaire, et en illustrant une application particulière : Figure 1 est une vue d'ensemble, en perspective, d'un haut-parleur conforme à la présente invention ; Figure 2 est une vue en coupe transversale de ce haut-parleur, suivant II-II de figure 1 ;
Figure 3 est une vue en coupe longitudinale du même haut-parleur, suivant III-III de figure 2 ; Figure 7 est une vue très schématique d'une autre forme d'exécution de ce haut-parleur linéaire, avec volume d ' accord ;
Figure 8 est une vue de face d'un double vitrage avec système anti-bruit actif comportant application du haut-parleur objet de l'invention ;
Figure 9 est une vue en coupe montrant un détail de montage du haut-parleur, dans l'application illustrée par la figure 8.
Les figures 1 à 3 donnent une représentation schématique d'un haut-parleur linéaire, qui se présente extérieurement comme un corps 1 en forme de parallélépipède rectangle allongé, possédant par exemple une longueur de 50 cm, une largeur de 2 cm et une profondeur de 2 cm. Les deux faces latérales longitudinales 2 et le fond 3 du corps 1 du haut-parleur forment des parties polaires fixes extérieures, complétées par une partie polaire fixe centrale 4, située dans le plan médian longitudinal P du corps 1 du haut-parleur. Toutes ces parties polaires sont avantageusement réunies sous la forme d'un profilé en "E". A l'intérieur du corps 1 du haut-parleur sont disposés deux aimants permanents fixes 5 de forme allongée, placés respectivement le long des deux faces latérales longitudinales 2, au-dessus du fond 3. Le corps 1 du haut-parleur peut être fermé, à ses deux extrémités, par des flasques 6 de forme carrée ou rectangulaire.
Sur la face longitudinale supérieure du corps 1 du haut-parleur, à l'opposé du fond 3, est tendue une membrane plane allongée désignée globalement par le repère 7. La membrane 7 se compose d'une partie en matériau léger et rigide 8, en forme de plaque rectangulaire allongée, et d'un film à propriétés élastiques 9, tel qu'un film de polyéthylène recouvrant la partie rigide 8. Les deux bords longitudinaux débordants 10 du film élastique 9 sont rabattus contre les faces latérales longitudinales 2 du corps 1, et sont fixés extérieurement sur ces faces 2 ou sous le fond 3 par un collage ou par un pincement mécanique au moyen d'un montage approprié. Le film élastique 9 est aussi lié à la partie rigide 8 de la membrane 7 par collage sur la surface supérieure de la partie rigide 8, ou par surmoulage, ou encore par pincement mécanique au moyen d'un montage approprié.
La partie rigide 8 de la membrane 7 , en forme de plaque, est prolongée vers l'intérieur du corps 1 par une aile longitudinale 11, s 'étendant dans le plan médian longitudinal P du corps 1 du haut-parleur, entre les deux aimants 5 et en direction du fond 3, l'ensemble de la partie rigide présentant ainsi un profil en "T" . L'aile longitudinale 11 possède une évidement longitudinal 12, ouvert vers le fond 3, dans lequel est engagée de façon coulissante la partie polaire fixe centrale 4. Une bobine électromagnétique mobile 13, parallèle à la membrane 7 et de profil très allongé, est portée par l'aile longitudinale 11 qui prolonge la partie rigide 8 de la membrane 7. Les deux aimants fixes 5 sont ainsi placés à l'extérieur de la bobine mobile 13 de part et d'autre des deux grands côtés de cette bobine 13. L'alimentation électrique de la bobine 13 provoque la vibration de la membrane 7, suspendue elastiquement par son film élastique 9 à la partie fixe du haut-parleur, la déformation de la membrane 7 en cours de vibration étant symétrique de part et d'autre de sa position moyenne de repos.
Les figures 4, 5 et 6 illustrent des variantes de la suspension de la membrane 7 du haut-parleur, dont la structure n'est, pour le reste, pas modifiée. Dans toutes ces variantes, la membrane 7 proprement dite se limite à sa partie rigide 8.
Dans le cas de la figure 4, la jonction entre la membrane 7 et les faces latérales 2 du corps 1 du haut- parleur est assurée par un joint élastique 14 en forme de boudin, par exemple en caoutchouc, collé d'une part sous les bords de la partie rigide 8 de la membrane 7, et d'autre part sur les arêtes supérieures des faces latérales 2 du corps 1. Le joint 14 est alternativement comprimé et étiré (dans sa section) lors du mouvement vibrant de la membrane 7.
Dans le cas de la figure 5, la jonction entre la membrane 7 et les faces latérales 2 du corps 1 du haut- parleur est assurée par un joint élastique 15 en forme de soufflet, c'est-à-dire présentant une section en zig-zag, qui est lui aussi collé d'une part sous les bords de la partie rigide 8 de la membrane 7, et d'autre part sur les arêtes supérieures des faces latérales 2 du corps 1.
Dans le cas de la figure 6, la jonction entre la membrane 7 et les faces latérales 2 du corps 1 du haut- parleur est assurée par un joint élastique 15 en forme de boudin, collé d'une part contre les bords de la partie rigide 8 de la membrane 7 , et d ' autre part contre l'intérieur des faces latérales du corps 1, pratiquement au niveau des arêtes supérieures de ces faces latérales 2.
Dans la forme d'exécution décrite jusqu'ici, notamment en référence aux figures 1 à 3 , . la membrane 7 s'étend sur toute la longueur du corps 1 du haut-parleur.
La figure 7 montre une autre forme d'exécution de ce haut- parleur linéaire, dans laquelle la membrane 7 s'étend sur une fraction de la longueur totale du corps 1 du haut- parleur, et plus particulièrement dans la seule région médiane de ce corps. Les composants magnétiques du haut- parleur sont aussi limités, dans leur longueur, à cette région médiane. Ainsi sont formés vers les deux extrémités du haut-parleur, de part et d'autre de la région occupée par la membrane 7, deux espaces internes vides 17, qui constituent un volume d'accord.
Les figures 8 et 9 illustrent une application particulière du haut-parleur linéaire précédemment décrit. Le haut-parleur est ici un composant d'un système antibruit actif, qui équipe un double vitrage 18 et vise à réduire le bruit dans la lame d'air du double vitrage.
D'une façon habituelle, le double vitrage 18 possède un encadrement 19, réalisé par des profilés, et deux vitres parallèles délimitant la lame d'air. Le système anti-bruit actif est constitué, de façon générale, par des haut-parleurs, des microphones et une électronique de contrôle. Dans l'exemple illustré au dessin, ce système comprend quatre haut-parleurs linéaires 20, disposés respectivement sur les quatre côtés de l'encadrement 19 du double vitrage 18, et huit microphones de contrôle 21 également portés par 1 ' encadrement 18. Les haut-parleurs linéaires 20 produisent un champ sonore suffisant pour la destruction, par superposition, des bruits se propageant dans la lame d'air, et ce système anti-bruit actif permet d'augmenter l'isolation phonique du double vitrage 18 dans les basses fréquences.
Dans cette application, chaque haut-parleur linéaire 20 peut se présenter comme un composant monobloc indépendant, mis en place à l'intérieur d'un profilé de l'encadrement 19 du double vitrage 18, de manière à réaliser un système anti-bruit invisible, et ne réduisant pas la transmission de lumière par les vitres.
En variante, comme le montre la figure 9, chaque haut-parleur linéaire 20 peut être inséré dans une interruption d'un profilé 22 de l'encadrement 19, une pièce de jonction 23 assurant le raccordement entre chaque extrémité du corps 1 du haut-parleur 20 et le profilé 22. Ce montage permet de bénéficier d'un volume d'accord pour les haut-parleurs 20, dans les profilés d'encadrement tels que le profilé 22 qui s'étendent entre ces haut-parleurs, ceci réalisant l'équivalent de la configuration selon la figure 7.
L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention en modifiant les dimensions extérieures du haut-parleur, en particulier sa longueur, ou ses matériaux constitutifs notamment en ce qui concerne le film élastique de sa membrane, ou encore le mode de suspension élastique de ladite membrane. C'est ainsi, notamment, que le film élastique de la membrane pourrait être fixé non pas sur les faces latérales du corps du haut-parleur, mais sous le fond du haut-parleur, le film élastique enveloppant éventuellement de façon complète ledit corps.
Dans le même ordre d'idées, la forme étroite et allongée du haut-parleur objet de l'invention permet son utilisation, pour le traitement actif du bruit dans une lame d'air, non seulement dans un double vitrage mais aussi dans n'importe quel type de double paroi. Plus généralement, la forme particulière de ce haut-parleur permet de l'insérer dans un volume très faible, en le rendant pratiquement invisible, ce qui permet aussi son intégration dans la structure propre d'un local ou d'un meuble, ou bien dans la structure d'un véhicule, ou encore dans des conduits même de petites sections, pratiquement sans introduire des pertes de charge. D'autres implantations et applications du haut-parleur linéaire objet de l'invention peuvent ainsi être : l'insertion dans le dormant d'une porte, pour la sonorisation d'un local, ou le montage dans ou sur des conduits d'échappement ou de ventilation, pour le traitement actif du bruit dans ces conduits.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Haut-parleur linéaire, caractérisé en ce qu'il se présente comme un corps creux parallélépipédique (1) de forme allongée, dont une face longitudinale est constituée au moins partiellement par une membrane plane (7) de forme rectangulaire allongée, suspendue par ses bords (10) aux faces latérales adjacentes (2) dudit corps (1) , et tendue de manière à avoir une déformation symétrique de part et d'autre de sa position de repos, la membrane (7) étant solidaire d'une partie rigide interne allongée (11) qui s'étend dans la direction longitudinale dudit corps (1), sensiblement dans le plan médian longitudinal (P) de celui-ci, et qui porte une bobine électromagnétique mobile (13) de profil allongé, parallèle à la membrane et disposée entre deux aimants fixes (5) placés respectivement le long des deux faces latérales longitudinales (2) dudit corps (1) , ces dernières ainsi que le fond (3) du corps (1) formant des parties polaires. 2 - Haut-parleur linéaire selon la revendication
1, caractérisé en ce que la partie rigide interne (11) de la membrane (7) , portant la bobine (13) , possède un évidement longitudinal (12) qui reçoit une partie polaire fixe centrale (4) , située dans le plan médian longitudinal (P) du corps (1) du haut-parleur.
3 - Haut-parleur linéaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la membrane plane allongée (7) se compose d'une partie rigide (8) , recouverte d'un film élastique (9) , et/ou comprend un tel film, dont les bords (10) sont fixés sur les faces latérales adjacentes (2) ou sous le fond (3) du corps (1) du haut-parleur.
4 - Haut-parleur linéaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bords (10) du film élastique (9) de la membrane (7) sont fixés par un collage ou par un pincement mécanique sur les faces latérales adjacentes (2) du corps (1) du haut-parleur. 5 - Haut-parleur linéaire selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le film élastique (9) est lié à la partie rigide (8) de la membrane (7) par collage ou par surmoulage ou par une liaison mécanique. 6 - Haut-parleur linéaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les bords de la membrane (7) sont liés aux faces latérales adjacentes (2) du corps (1) du haut-parleur par l'intermédiaire d'un joint périphérique élastique (14,15,16), notamment en forme de boudin ou de soufflet.
7 - Haut-parleur linéaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la membrane (7) s'étend sur toute la longueur du corps (1) du haut-parleur . 8 - Haut-parleur linéaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la membrane (7) s'étend sur une partie de la longueur totale du corps (1) du haut-parleur, ledit corps (1) délimitant ainsi vers ses extrémités, de part et d'autre de la membrane (7), deux espaces internes vides (17) constituant un volume d'accord.
9 - Haut-parleur linéaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est utilisé comme composant d'un système anti-bruit actif, comprenant un ou plusieurs haut-parleurs linéaires (20) disposés en bordure d'une double paroi, telle que double vitrage (18), dans la lame d'air entre les deux parois et/ou à l'intérieur d'un profilé d'encadrement (19,22) de cette double paroi (18) .
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