Unidad de motor de transducción de bobina sin hierro y sin dispersión.

Estructura de motor transductor de bobina (20) que comprende una parte móvil (21) sobre la cual está montada al menos una bobina (22) y que está adaptada para moverse a lo largo del eje Z,

y al menos un elemento magnético (23) dispuesto en la práctica para proporcionar un recorrido magnético que se extiende entre los extremos de dicha bobina (22), presentando el elemento magnético una superficie (23F) adaptada para ser dispuesta frente a la bobina (22) y un borde periférico (23P) opuesto a dicha superficie (23F), caracterizada porque el elemento magnético (23) consiste en un único imán aglomerado y la intersección de un plano axial del elemento magnético (23) que incluye el eje Z con el borde periférico (23P) sigue una línea semielipsoidal que proporciona un recorrido magnético curvilíneo a través del mismo, teniendo la estructura semielipsoidal de dicho imán aglomerado, en una sección transversal definida por dicho plano axial, una relación igual a 2 entre las longitudes del eje mayor y el eje menor.

Unidad de motor de transduccion de bobina sin hierro y sin dispersion.

La presente invencion se refiere a unidades de motor transductor de bobina y en particular a unidades de motor transductor de bobina sin hierro y libre de dispersion.

La invencion se describe en el contexto de una unidad de motor transductor de bobina de voz movil para un altavoz. No obstante, se considera util en otras aplicaciones, tales como microfonos, geofonos y agitadores.

Las unidades de motor transductor de bobina de voz, como las utilizadas en los altavoces electrodinamicos tradicionales que comprenden medios adaptados para generar un campo magnetico donde una bobina fija sobre una parte movil funciona en base a una corriente, induciendo vibraciones en un diafragma conectado a la parte movil para producir sonido, presentan una serie de desventajas bien conocidas.

En primer lugar, la presencia de separadores de hierro, que normalmente incluyen las llamadas placas trasera y frontal, y de una pieza polar para ayudar a controlar las caracteristicas del campo magnetico en estos motores provoca diversos tipos de desalineaciones. Estas incluyen corrientes parasitas, saturacion magnetica del hierro y variacion de la inductancia de la bobina con la posicion, provocando un efecto de reluctancia. Sin embargo, es deseable que la fuerza aplicada a la parte movil sea una imagen de la corriente. Las fuerzas de control (Fdriv) aplicadas a la parte movil del altavoz se pueden representar de la siguiente manera:

Ecuacion (1)

donde FL es la fuerza de Laplace, Fr es la fuerza de reluctancia, B es la induccion vista por la bobina de voz, l es la longitud de la bobina, i es la corriente a traves de la bobina, L es la inductancia de la bobina y x es el desplazamiento de la bobina. Asi, la ecuacion (1) muestra que, si la inductancia de la bobina varia, se produce una fuerza de reluctancia proporcional a i2 que interfiere con la fuerza de Laplace. Esta fuerza de reluctancia provoca una distorsion de fuerzas que provoca directamente una distorsion acustica audible.

En segundo lugar, una parte significativa del campo magnetico creado por la mayoria de los motores no contribuye al movimiento del diafragma. Ademas de una perdida simple de campo magnetico, este flujo de dispersion puede ser atraido por cualquier objeto ferromagnetico situado en las cercanias, lo que conduce a una disminucion de la eficiencia del dispositivo. Reciprocamente, este campo magnetico de dispersion puede impedir que algunos dispositivos situados en la proximidad funcionen correctamente.

Para resolver estos problemas se han propuesto varias estructuras de unidades de motor transductor de bobina sin hierro. En el documento de patente FR2892886 se da a conocer un ejemplo.

La unidad dada a conocer comprende multiples imanes permanentes sinterizados dispuestos de modo que la magnetizacion es siempre paralela al borde exterior. La disposicion perpendicular de los imanes genera un campo magnetico por parte del motor que esta enfocado al recorrido de la bobina sin utilizar separadores de hierro para enfocar y guiar el campo magnetico. La inductancia de la bobina ya no depende de su posicion, lo que conduce a la desaparicion de la fuerza de reluctancia y a las otras faltas de linealidad debidas al hierro arriba citadas. Ademas, la impedancia disminuye y, por consiguiente, lo mismo ocurre con la impedancia electrica, en especial a altas frecuencias.

No obstante, aunque se evita algo de dispersion de campo en comparacion con una unidad de motor transductor de bobina tradicional que comprende separadores de hierro, sigue existiendo la desventaja de que estas unidades producen una dispersion del campo magnetico en especial hacia las partes externas de la unidad, lo que impide integrar dichas unidades en las cercanias de otros dispositivos electricos.

Otro problema de esta unidad de motor transductor de bobina sin hierro es que la estructura hecha de imanes sinterizados es dificil de montar, ya que requiere fabricar anillos magneticos con distintas direcciones de magnetizacion, en especial en caso de anillos magneticos magnetizados en direccion radial, y estos deben sinterizarse juntos.

Estos dos problemas se acentuan cuanto mas se reducen las dimensiones del altavoz.

Un objeto de la invencion es proporcionar una unidad de motor transductor de bobina sin hierro mejorada, en particular una unidad de motor transductor de bobina sin hierro libre de dispersiones.

Asi, la presente invencion proporciona una unidad de motor transductor de bobina sin hierro segun la reivindicacion 1.

Mediante la prevision de una estructura para el elemento magnetico de modo que pueda proporcionar un recorrido curvilineo por el mismo se puede evitar la dispersion del campo magnetico dentro y fuera de la unidad de motor transductor de bobina sin hierro, en especial la dispersion hacia el exterior.

A continuacion se dan a conocer otras caracteristicas ventajosas de la invencion:

dicho recorrido curvilineo puede ser semielipsoidal; dicho elemento magnetico puede ser semielipsoidal en una seccion transversal en el plano [x-z], lo que proporciona un transductor mas compacto a lo largo de la componente z; dicho recorrido o estructura semielipsoidal en seccion transversal puede tener una relacion R entre las longitudes del eje mayor b y el eje menor h igual a 2, lo que proporciona un buen equilibrio entre la intensidad del campo magnetico y el volumen del elemento magnetico; dicho recorrido curvilineo puede ser semicircular; dicha estructura magnetica puede ser semicircular en una seccion transversal en el plano [x-z], lo que proporciona un transductor mas compacto a lo largo de la componente x; el elemento magnetico se puede magnetizar de modo que dicho recorrido magnetico sea siempre esencialmente tangencial al borde periferico del elemento magnetico, excepto en el lado situado frente a la bobina, donde es perpendicular al borde de la cara orientada hacia la bobina, lo que proporciona una alta concentracion del campo magnetico alrededor de la bobina; el elemento magnetico puede comprender una estructura magnetica aglomerada, que es mas facil de montar; una matriz de moldeo de preconformada, adaptada para contener el material que constituye el elemento magnetico aglomerado (23) , puede estar hecha de un material no magnetico o de un material magnetico debil, o una combinacion de ambos, para asegurar que pueda un alto campo magnetico pueda entrar en el molde sin perturbacion; la magnetizacion del elemento magnetico se puede realizar cuando el material que constituye el iman aglomerado esta todavia en estado liquido; el elemento magnetico aglomerado puede comprender una aleacion basada en un material de las tierras raras, preferentemente seleccionado de entre Nd-Fe-B, Sm-Co y Sm-Fe-N; la estructura del transductor del motor de bobina puede comprender ademas una parte movil, como un piston, sobre la que esta montada la bobina, y puede comprender al menos un sello de ferrofluido para guiar el movimiento de dicha parte movil, lo que reduce las faltas de linealidad en el movimiento de la parte movil del transductor; el sello de ferrofluido puede situarse entre la parte movil y la cara orientada hacia la bobina del elemento magnetico en la region de mayor gradiente de flujo magnetico, lo que puede ayudar a concentrar el campo en dicha region; dicho sello de ferrofluido se puede disponer en la practica para que actue como un puente termico, permitiendo que el calor producido en la bobina fluya a su traves y se disipe a la atmosfera, con el fin de mejorar la disipacion del calor en la estructura del transductor del motor de bobina; la estructura del transductor del motor de bobina puede comprender ademas una parte movil, como un piston, al menos parcialmente hueca para definir un volumen en su interior, pudiendo comprender adicionalmente la estructura del transductor del motor de bobina un elemento magnetico exterior y un elemento magnetico interior, estando situado este ultimo dentro del volumen definido en la parte movil, lo que mejora la compactibilidad del transductor.

Ademas, mediante el uso de imanes aglomerados se pueden obtener formas de seccion transversal complicadas y optimizar la magnetizacion de la estructura, posibilitando estructuras de motor de bobina mas compactas.

Aunque sigue sin ser facil obtener imanes aglomerados de Nd-Fe-B con una magnetizacion superior a 0, 9 T, la posibilidad de realizar practicamente cualquier forma permite compensar esta circunstancia gracias a la obtencion de estructuras magneticas ingeniosas.

En particular, la estructura elipsoidal permite crear un campo magnetico intenso concentrado sobre la trayectoria de la bobina de voz, que es el objetivo de un motor de altavoz libre de dispersiones.

Por ultimo, la estructura completa... [Seguir leyendo]

1. Estructura de motor transductor de bobina (20) que comprende una parte movil (21) sobre la cual esta montada al menos una bobina (22) y que esta adaptada para moverse a lo largo del eje Z, y al menos un elemento magnetico (23) dispuesto en la practica para proporcionar un recorrido magnetico que se extiende entre los extremos de dicha bobina (22) , presentando el elemento magnetico una superficie (23F) adaptada para ser dispuesta frente a la bobina (22) y un borde periferico (23P) opuesto a dicha superficie (23F) , caracterizada porque el elemento magnetico (23) consiste en un unico iman aglomerado y la interseccion de un plano axial del elemento magnetico (23) que incluye el eje Z con el borde periferico (23P) sigue una linea semielipsoidal que proporciona un recorrido magnetico curvilineo a traves del mismo, teniendo la estructura semielipsoidal de dicho iman aglomerado, en una seccion transversal definida por dicho plano axial, una relacion igual a 2 entre las longitudes del eje mayor y el eje menor.

2. Estructura de motor transductor de bobina (20) segun la reivindicacion 1, caracterizada porque dicho recorrido curvilineo es semielipsoidal.

3. Estructura de motor transductor de bobina (20) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento magnetico (23) esta magnetizado de modo que el recorrido magnetico es siempre esencialmente tangencial al borde periferico (23P) de dicho elemento magnetico (23) y se extiende perpendicularmente a traves de la superficie (23F) adaptada para ser dispuesta frente a la bobina (22) .

4. Estructura de motor transductor de bobina (20) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el iman aglomerado (23) comprende una aleacion basada en un material de las tierras raras, preferentemente seleccionada entre Nd-Fe-B, Sm-Co y Sm-Fe-N.

5. Estructura de motor transductor de bobina (20) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la estructura del motor transductor de bobina (20) comprende ademas un sello de ferrofluido (25) para guiar el movimiento de la parte movil (21) .

6. Estructura de motor transductor de bobina (20) segun la reivindicacion 5, caracterizada porque el sello de ferrofluido (25) se dispone entre la parte movil (21) y la superficie (23F) adaptada para ser dispuesta frente a la bobina en la region de mayor gradiente del flujo magnetico.

7. Estructura de motor transductor de bobina (20) segun la reivindicacion 5 o la reivindicacion 6, caracterizada porque dicho sello de ferrofluido esta dispuesto en la practica para que actue como un puente termico que permite que el calor producido por la bobina (22) fluya a su traves y se disipe en la atmosfera.

8. Estructura de motor transductor de bobina (20) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la parte movil (21) es al menos parcialmente hueca y la estructura de motor transductor de bobina (20) comprende ademas un elemento magnetico externo (23E) y un elemento magnetico interno (231) , estando dispuesto este ultimo dentro del volumen definido en la parte movil (21) .

9. Altavoz (10) que incorpora una estructura de motor transductor de bobina (20) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para inducir vibraciones en un diafragma (13) que esta fijado sobre la misma en un extremo de la parte movil (21) de la estructura de motor transductor de bobina (20) .

1man Rectangular 1man Elipsoidal