ES2349946T3

ES2349946T3 - Convertidor electroacústico con montaje desmontable de diafragma y de bobina de voz.

Info

Publication number: ES2349946T3
Application number: ES06116887T
Authority: ES
Inventors: Anders Sagren
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: WO2002052892A1; US6912292B2; NO20032855D0; JP3976681B2; BR0116547A; US20050207601A1; AU2002216597B2; EP1703765B1; US20020094097A1; EP1350414A1; US20060256997A1; EP1703765A2; EP1703765A3; KR100896738B1; NO20032855L; US7515723B2; CA2433228C; US7379554B2; ATE464751T1; CN1493168A

Abstract

Una unidad controladora de altavoz compuesta, que comprende al menos una unidad controladora (110) de alta frecuencia y una unidad controladora (105) de baja frecuencia, comprendiendo la unidad controladora (110) de alta frecuencia una bobina (188) de voz, un diafragma (191), medios magnéticos permanentes y medios de piezas de mástil, formando los medios magnéticos permanentes y las piezas de mástil un circuito magnético (150) con una brecha (145) de mástil dispuesta para recibir a, e interactuar con, la bobina (188) de voz, proporcionando la brecha de mástil un campo magnético orientado radialmente con respecto a un eje central del altavoz, comprendiendo la unidad controladora (105) de baja frecuencia una bobina (160) de voz adicional, un diafragma (165) adicional, medios magnéticos permanentes y medios de piezas de mástil adicionales, formando los medios magnéticos permanentes y las piezas de mástil adicionales un circuito magnético (120) adicional con una brecha (115) de mástil dispuesta para recibir a, e interactuar con, la bobina (160) de voz adicional, caracterizada porque la bobina (188) de voz, el diafragma (191) y una unidad (190) de soporte forman un montaje (192) de bobina de voz y diafragma, y el montaje (192) de bobina de voz y diafragma es extraíble del circuito magnético (150) como una unidad individual, la bobina (160) de voz adicional, el diafragma (165) adicional y una unidad (175) de soporte adicional forman un montaje adicional (181) de bobina de voz y diafragma, y el montaje adicional (192) de bobina de voz y diafragma es extraíble del circuito magnético (120) adicional como una unidad individual, y la unidad controladora (110) de alta frecuencia es extraíble de la unidad controladora (105) de baja frecuencia como una unidad individual.

Description

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

La presente solicitud de patente está relacionada con, y reivindica prioridad sobre, la solicitud provisional de patente estadounidense 60 / 257.693, presentada el 26 de diciembre de 2000, que se incorpora a la presente por referencia.

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a convertidores electroacústicos para la reproducción del sonido, en particular, a unidades controladoras compuestas de altavoces que tienen una gran cantidad de unidades funcionales, están adaptadas para reproducir distintas partes del espectro de la frecuencia de audio y están dispuestas en una estructura coaxial y coplanar.

Antecedentes de la invención

En la mayoría de los sistemas de altavoces para reproducción de una gran parte del espectro de la frecuencia de audio, se utilizan al menos dos unidades controladoras. Un ejemplo es un reproductor de graves, utilizado para la reproducción de sonidos en las bandas de baja frecuencia, y un reproductor de agudos, utilizado para las bandas de alta frecuencia. Las bobinas de voz de las unidades controladoras individuales están conectadas, mediante una red filtrante cruzada, con un amplificador de potencia, que proporciona las señales eléctricas que representan el sonido a reproducir. El fin del filtro cruzado es proporcionar a cada unidad controladora señales eléctricas correspondientes a la gama de frecuencia de audio que cada unidad controladora está diseñada para reproducir. Las características del filtro están dispuestas de forma tal que, alrededor de una frecuencia cruzada, en una banda intermedia, la salida al reproductor de graves se desvanece con frecuencia creciente, y la salida al reproductor de agudos se desvanece con frecuencia decreciente. El filtro cruzado puede ser, por ejemplo, pasivo o activo, digital o analógico. Debe emprenderse una cuidadosa asociación de las características del filtro con las características de las unidades controladoras a fin de lograr una buena reproducción del sonido.

El sistema de altavoces puede incorporar más de dos unidades controladoras. Un sistema de tres vías, con un reproductor de agudos, un reproductor de graves de gama media y un reproductor de graves, es una estructura común de altavoces. El filtro cruzado asociado dividirá la señal eléctrica hacia las unidades controladoras que tengan como característica frecuencias cruzadas y dos bandas intermedias. La observación importante para la siguiente exposición es que un sistema de altavoces con más de una unidad controladora tendrá al menos una banda de frecuencia de audio en la cual el sonido está generado por más de una unidad controladora.

Puede decirse que el sonido irradiado desde cada una de las unidades controladoras emana desde la fuente sonora aparente, o centro acústico de esa unidad; la posición del centro acústico es una función del diseño de la específica unidad controladora, y puede determinarse habitualmente por mediciones acústicas. Además, la posición absoluta del centro acústico puede depender de la frecuencia del sonido emitido. Cuando se emplean unidades controladoras individuales de altavoces, tal como en los sistemas comunes de dos y tres vías, brevemente descritos en lo anterior, los centros acústicos estarán físicamente desplazados entre sí. Las unidades controladores se montan habitualmente sobre un deflector común, de forma tal que sus centros acústicos estén en un plano común, pero que estén desplazados en una dirección vertical en el plano del deflector. Para un oyente situado aproximadamente en línea con los ejes de las unidades controladoras de altavoces, y aproximadamente equidistante de los centros acústicos de ambas unidades controladoras, puede obtenerse un equilibrio deseado de la salida proveniente de las dos unidades controladoras. Sin embargo, si la posición del oyente se mueve desde la posición equidistante, las distancias entre el oyente y los centros acústicos de las unidades controladoras de altavoces serán distintas y, por ello, los sonidos en las bandas de frecuencia intermedia, producidos por las dos unidades controladoras, serán recibidos por el oyente con una diferencia temporal. Esta diferencia temporal entre los sonidos recibidos da como resultado una diferencia de fase entre los sonidos recibidos en la posición del oyente. Los sonidos desde las dos unidades controladoras ya no se suman como se pretende en la banda, o bandas, intermedia(s); el sonido resultante recibido estará desordenado.

Un área de interés específico es el Anuncio Público (AP), por ejemplo, en auditorios y salas de conciertos. Los locales modernos se construyen a menudo de forma tal que la sala en sí es virtualmente muda acústicamente. Un sistema adecuado de AP comprende, habitualmente, un cierto número de altavoces de alta calidad (usualmente trompas de alta calidad) dispuestos de forma tal que, en principio, cada oyente tiene un altavoz en línea recta. Esto limitará, pero no eliminará completamente, los problemas causados por la diferencia de fase. Un enfoque alternativo es tener un gran número de altavoces pequeños funcionando en niveles acústicos moderados, distribuidos cerca del oyente. Más problemático es amplificar el sonido en locales acústicamente complejos, no mudos, a menudo más antiguos, como las iglesias, teatros y salas de conciertos. Estas salas reverberantes se construyen a menudo para amplificar la voz humana

o el sonido de los instrumentos por medio de un gran número de reflejos de las ondas sonoras en paredes y cielorrasos. Si se utilizan altavoces convencionales, con una diferencia de fase entre las distintas unidades controladoras, en tal entorno, cada reflejo duplicará la diferencia de fase. Cuando el sonido, después de un gran número de reflejos, llegue al oyente, estará sumamente distorsionado. Amortiguar la sala, a fin de obtener un entorno acústico casi mudo, no es, en la mayoría de los casos, una solución atractiva, dado que el carácter acústico, por ejemplo, de una iglesia se percibe como una parte esencial de la experiencia sonora de tal local.

Se ha hecho un buen número de intentos para superar los efectos indeseables originados en el desplazamiento de los centros acústicos de las unidades controladoras. Se conoce cómo combinar las unidades controladoras de altavoces de baja y alta frecuencia en una única estructura compuesta coaxial. La unidad controladora compuesta coaxial de altavoces consiste en un diafragma de baja frecuencia, generalmente cónico, controlado por una bobina de voz que interactúa con una estructura magnética que tiene un mástil central que se extiende a través de la bobina de voz. Un diafragma de alta frecuencia está situado en la parte trasera de la estructura, y la salida sonora de este diafragma se dirige al frente de la unidad controladora de altavoces, por medio de una estructura de trompa que se extiende coaxialmente a través del mástil central de la estructura magnética que interactúa con el diafragma de baja frecuencia. Así, tanto los sonidos de baja frecuencia como los de alta frecuencia se orientan en una dirección generalmente hacia adelante desde la unidad controladora compuesta de altavoces. En esta forma coaxial de estructura de altavoces, no hay ningún desplazamiento vertical ni horizontal de las fuentes sonoras aparentes para las frecuencias bajas y altas. Sin embargo, el diafragma de baja frecuencia se sitúa en el frente de la unidad de altavoces, mientras que el diafragma de alta frecuencia se sitúa en la parte trasera de la unidad de altavoces, y esto da como resultado el desplazamiento relativo de los centros acústicos en la dirección del eje de la unidad controladora, causando una indeseable diferencia temporal en la llegada, al oyente, de sonidos provenientes de los diafragmas de alta y baja frecuencia. Intentos más recientes se revelan, por ejemplo, en las patentes estadounidenses 4.492.826 y 4.552.242, en las cuales al menos un altavoz más pequeño está montado coaxialmente encima del altavoz más grande. Ambos comparten, en un grado no despreciable, la desventaja de la estructura anteriormente descrita, que tiene un desplazamiento relativo de los centros acústicos en la dirección del eje de la unidad controladora.

Una unidad controladora de altavoz compuesta con una unidad de baja frecuencia y una unidad de alta frecuencia, con su centro acústico coincidente en las tres dimensiones, se describe en la patente estadounidense 5.548.657, y está comercialmente disponible. Se ha proporcionado un reproductor de agudos en miniatura, pero de tipo convencional, en un hueco proporcionado en la pieza del mástil central del reproductor de graves. Debido a la miniaturización del reproductor de agudos, su eficiencia constituirá una limitación. (Serán necesarios procedimientos complejos y costosos de refrigeración, por ejemplo, con ferrofluidos, a fin de lograr un nivel aceptable de eficiencia). Aunque es superior a las estructuras anteriormente descritas, también este altavoz compuesto presenta una diferencia de fase que lo hace menos adecuado para su uso en un entorno de reflejos múltiples. Además, la revelación de la patente estadounidense 5.548.657 está limitada a un altavoz compuesto que tiene dos unidades controladoras, y no es aplicable si se requieren tres o más unidades controladoras.

Así, existe la necesidad en la tecnología de proporcionar un convertidor electroacústico que brinde un frente coherente de ondas para las ondas sonoras emitidas en una gama de frecuencia completa, necesario para la reproducción exacta del sonido en entornos de múltiples reflejos y, sin embargo, con una alta eficiencia de potencia. La alta eficiencia de potencia, habitualmente, anticipa la refrigeración eficiente de las bobinas de voz y los imanes permanentes.

Resumen de la invención

Un objeto de la presente invención es superar los inconvenientes de la tecnología anterior, proporcionando una unidad controladora compuesta con gama de frecuencia completa, que tenga una fuente sonora aparente puntual, es decir, con los centros acústicos de las unidades controladoras individuales coincidentes en las tres dimensiones, y combinar las señales acústicas individuales en un frente coherente de ondas, convirtiendo de esta manera la señal eléctrica con un alto grado de precisión y alta eficiencia.

Otro objeto es proporcionar una unidad controladora compuesta que utilice totalmente las ventajas ofrecidas por el material magnético moderno de altas prestaciones, tal como los imanes permanentes basados en tierras raras, y los materiales magnéticos extremadamente blandos. En particular, el objeto es utilizar un diseño que permita la refrigeración eficiente de las bobinas de voz y de los imanes permanentes.

Otro objeto más es proporcionar un sistema de altavoz adecuado para amplificar el sonido en entornos caracterizados por un gran número de reflejos de las ondas sonoras, sin alterar esencialmente el carácter del sonido en tal entorno.

Los objetos precitados son logrados por el dispositivo con las características según la reivindicación 1.

Gracias al diseño inventivo de las estructuras magnéticas, se hace posible lograr unidades controladoras eficientes con un diámetro pequeño y superar así los problemas asociados a las unidades controladoras compuestas de la tecnología anterior.

Gracias al sistema de la presente invención, es posible diseñar sistemas amplificadores capaces de amplificar el sonido en entornos reverberantes sin los inconvenientes asociados a los sistemas de la tecnología anterior.

Una ventaja ofrecida por la presente invención es que proporciona un convertidor acústico que proporciona un frente coherente de ondas para las ondas sonoras emitidas en una gama de frecuencia completa. La coherencia de las ondas sonoras emitidas permite, por ejemplo, el uso de reflejos (múltiples) para la amplificación del sonido.

Otra ventaja ofrecida por la presente invención es que proporciona una unidad controladora compuesta construida según un principio de construcción que permite más de dos unidades controladoras individuales esencialmente coplanares y coaxiales.

Otra ventaja más es la unidad controladora compuesta en la cual los centros acústicos de las unidades controladoras individuales pueden ajustarse fácilmente entre sí a lo largo del eje de la unidad controladora, a fin de minimizar la diferencia de fase entre las unidades controladoras individuales.

Otra ventaja más es el diseño inventivo que permite la refrigeración eficiente de las bobinas de voz y los imanes permanentes.

Breve descripción de los dibujos

Se describirá ahora la invención en detalle, con referencia a las figuras de los dibujos, en los cuales

la Figura 1a ilustra esquemáticamente una vista transversal de los circuitos magnéticos de

una realización de la unidad controladora compuesta según la presente invención;

la Figura 1b muestra la vista superior del circuito magnético de la FIG. 1a;

la Figura 1c muestra la vista inferior del circuito magnético de la FIG. 1a;

las Figuras 1d–e ilustran esquemáticamente la unidad controladora compuesta que comprende el circuito magnético de la FIG. 1a;

las Figuras 2a–b ilustran esquemáticamente los conductos de aire refrigerante según una realización de la presente invención;

las Figuras 3a–b ilustran esquemáticamente la vista inferior de los circuitos magnéticos según realizaciones alternativas de la presente invención;

la Figura 4 ilustra esquemáticamente el medio para ajustar los centros acústicos de las unidades controladoras individuales según una realización de la presente invención;

las Figuras 5a–b ilustran esquemáticamente la unidad controladora compuesta que comprende tres unidades controladoras individuales según una realización de la presente invención;

la Figura 6 ilustra esquemáticamente una vista transversal de los circuitos magnéticos y la vista superior de una realización de la unidad controladora compuesta según la presente invención;

la Figura 7 ilustra esquemáticamente una vista transversal de los circuitos magnéticos y la vista superior de una realización de la unidad controladora compuesta según la presente invención;

Descripción detallada de la invención

Se describirá una primera realización de la presente invención con referencia a las FIGs.

1a–e. Se muestran en las FIGs. 1a–c los circuitos magnéticos de una unidad controladora

compuesta que comprende dos unidades controladoras individuales para frecuencias bajas y frecuencias altas, respectivamente. Una primera pieza 100 de mástil exterior, formada esencialmente como un cilindro hueco, proporciona una primera cámara central cilíndrica, y tiene una parte de su superficie interna en contacto metálico con la superficie externa de un primer imán permanente 105 de forma esencialmente cilíndrica. Una primera pieza 110 de mástil interna, esencialmente formada como un cilindro hueco, está con una parte de su superficie externa en contacto metálico con la superficie interna del imán permanente 105 y constituye, junto la primera pieza 100 de mástil, una brecha 115 de mástil. La primera pieza 100 de mástil externa, el primer imán permanente 105 y la primera pieza 110 de mástil interna proporcionan el circuito magnético de la unidad controladora 120 de baja frecuencia. Localizada en el interior de, y coaxial y esencialmente coplanar con, la primera pieza de mástil externa, hay una segunda pieza 125 de mástil externa, esencialmente formada como un cilindro hueco. El segundo mástil externo está con una parte de su superficie interna en contacto metálico con la superficie externa de un segundo imán magnético permanente 130 de forma cilíndrica. En contacto metálico de una parte de su superficie externa con la superficie interna del segundo imán permanente 130, hay una segunda pieza 135 de mástil interna, formada como un cilindro y con un agujero en su centro, que es la perforación central 140 de la unidad controladora compuesta. Junto con la segunda pieza 125 de mástil externa, la segunda pieza 135 de mástil interna forma una segunda brecha 145 de mástil. La segunda pieza 125 de mástil externa, la segunda pieza 135 de mástil interna y el segundo imán permanente 130 proporcionan el circuito magnético de la unidad controladora 150 de alta frecuencia. En esta realización de la invención, se impide el flujo magnético entre el circuito magnético 120 de baja frecuencia y el circuito magnético 150 de alta frecuencia. Los dos circuitos magnéticos están fijados en una estructura 155 de soporte no magnética, colocada en la superficie inferior de las estructuras magnéticas (no mostradas en las FIGs. 1a–c) enfrente de las brechas de mástil. Por medio de la estructura de soporte no magnética, las dos estructuras magnéticas de soporte están magnéticamente separadas.

Como se indica en la figura, las piezas de mástil interna y / o externa pueden tener protuberancias anulares para formar brechas de mástil de tamaños adecuados. Los imanes permanentes 105, 130 tienen campos orientados radialmente, es decir, uno de los polos magnéticos está orientado hacia los ejes centrales de la unidad controladora y el otro polo magnético está orientado externamente en la dirección radial, como se ve en la FIG. 1c. Por tanto, las piezas 100, 125 de mástil externas se conectan con un polo de los imanes permanentes 105, 130 y las piezas 110, 135 de mástil internas se conectan con el otro polo. Los flujos magnéticos son guiados por las piezas de mástil a fin de proporcionar campos magnéticos concentrados en las brechas 115 y 145 de mástil, respectivamente. Los imanes permanentes, preferiblemente, son de material magnético con un contenido muy alto de energía, tales como los compuestos basados en tierras raras, tales como neodimio–hierro–boro o samario–cobalto. Están comercialmente disponibles imanes permanentes de altas prestaciones, por ejemplo, Vacodym™ 510HR de Vacuumschmelze GmbH y Cía. A fin de transferir el flujo magnético, para proporcionar el necesario gran campo magnético estático en la brecha de mástil, las piezas de mástil tienen que fabricarse a partir de materiales que se magneticen muy fácilmente, los así llamados materiales magnéticos blandos. Adicionalmente, a fin de optimizar tanto las propiedades magnéticas estáticas como la forma del bucle de histéresis, debe hacerse una selección adecuada de materiales amorfos y nanocristalinos, amalgamados sin fusión o laminados. Hoy están comercialmente disponibles materiales magnéticos extremadamente blandos, por ejemplo, Vacofer™ S1 o Vacoflux™ de Vacuumschmelze GmbH y Cía. Gracias al diseño inventivo de las estructuras magnéticas, se hace posible lograr unidades controladoras eficientes con un diámetro pequeño, y superar así los problemas asociados a las unidades controladoras compuestas de la tecnología anterior.

En la FIG. 1d se muestran las estructuras magnéticas en vista transversal, en combinación con otros miembros necesarios para formar un convertidor electroacústico. Una bobina 160 de voz de baja frecuencia se mantiene en la brecha 115 de mástil de baja frecuencia por medio de las suspensiones 162, y está conectada con un extremo de un diafragma 165 de baja frecuencia, mediante una moldura flexible 167. El otro extremo del diafragma 165 de baja frecuencia está conectado, mediante una suspensión 170 y una moldura flexible 172, con una unidad 175 de soporte anular. La bobina 160 de voz está conectada con los conductores eléctricos 177, que terminan en un terminal eléctrico 180 adaptado para conectarse con un filtro cruzado no mostrado. Según se ilustra en la FIG. 1d, los miembros de unidades controladoras de baja frecuencia, anteriormente descritos, están contenidos en un montaje separable 181, que está dispuesto para interactuar con una unidad principal 182 de chasis. La bobina 160 de voz está centrada con precisión en la brecha 115 de mástil por medio de rebordes 183, y los aros y la estructura contenidos en la misma son mantenidos en su sitio por el reborde 185 de montaje y los aros 184. La capacidad de tener un montaje de bobina de voz y diafragma fácilmente separable es brindada por el diseño novedoso de la estructura magnética, pero la invención puede utilizarse igualmente bien con una estructura fija de bobina de voz y diafragma.

La unidad controladora de alta frecuencia ilustrada es del tipo reproductora de agudos. Una bobina 188 de voz de alta frecuencia está suspendida por una suspensión 189, en conexión con una unidad 190 de soporte anular. La bobina de voz está conectada con un diafragma 191 de alta frecuencia en forma de cúpula. La señal eléctrica es suministrada a la bobina de voz de alta frecuencia mediante los conductores eléctricos 194, que pasan, preferiblemente, a través de la perforación central y terminan en un terminal 195 similar al terminal eléctrico 180 de baja frecuencia. El montaje 192 de bobina de voz de alta frecuencia y diafragma, de manera similar al montaje portador 181 de baja frecuencia, pueden, pero no están obligados a, ser separables de la estructura magnética. Un reborde 195 y un aro colocan con seguridad y precisión la bobina de voz de alta frecuencia en la brecha 145 de mástil. El montaje 181 de bobina de voz de baja frecuencia y diafragma, junto con los circuitos magnéticos 120 de baja frecuencia, componen la unidad controladora 105 de baja frecuencia, y el montaje 192 de bobina de voz de alta frecuencia y diafragma, junto con los circuitos magnéticos 150 de alta frecuencia, componen la unidad controladora 110 de alta frecuencia. Según se muestra en las FIGs. 1d–e, todas las partes de la unidad controladora 105 de baja frecuencia están separadas de las partes de la unidad controladora 110 de alta frecuencia. Las unidades controladoras individuales, o partes de ellas, pueden retirarse y montarse independientemente. Esta construcción modular hará posible retirar la unidad controladora individual completa o, por ejemplo, la estructura de bobina de voz y diafragma de una cualquiera de las unidades controladoras, en caso de tareas de reparación o de reemplazo.

La eficiencia de una unidad controladora es sumamente dependiente de la fortaleza del campo magnético en la brecha de mástil. La estructura magnética, según la realización preferida de la invención anteriormente descrita, aprovecha totalmente las propiedades magnéticas proporcionadas por los imanes permanentes basados en tierras raras, y las aleaciones magnéticamente blandas. En principio, las estructuras podrían realizarse con materiales magnéticos tradicionales, tales como imanes permanentes de ferrita y hierro forjado, pero el campo magnético en la brecha de mástil sería débil y, por ello, la eficiencia de la unidad controladora compuesta sería muy baja. Por ello, un material magnético moderno de altas prestaciones es un prerrequisito para una realización efectiva de la invención; a la vez, el diseño inventivo de las estructuras magnéticas crea las condiciones necesarias para utilizar totalmente las ventajas de los materiales magnéticos de altas prestaciones. Esto se logra proporcionando medios para la refrigeración efectiva de las bobinas de voz. Las bobinas de voz producen calor cuando se suministra corriente eléctrica a través de la bobina. La generación de calor puede ser bastante sustancial, y afectar tanto a la bobina en sí como a otros miembros de la unidad controladora. Los imanes permanentes modernos de altas prestaciones, tales como los de Neodimio–Hierro–Boro, son particularmente sensibles a las altas temperaturas. Ya a temperaturas bastante moderadas, habitualmente alrededor de los 60º C, comienzan a perder su alta coercibilidad, y habitualmente, por encima de los 80º C, el rendimiento se daña irreversiblemente.

En la realización de la invención ilustrada en las FIGs. 2a y b, las piezas de mástil han sido dotadas de conductos 200, 210 de aire. Los conductos 200, 210 de aire son agujeros taladrados ejemplares en las piezas 110 y 125 de mástil, respectivamente, situados adyacentes al imán permanente 105, 130. Los conductos de aire van desde las cavidades 220, 230, formadas debajo de las brechas de mástil por las piezas 100, 125 de mástil externas, los imanes permanentes 105, 130 y las piezas 110, 135 de mástil internas, en el lado trasero de la estructura magnética. Las aberturas de los conductos 200, 210 de aire en el lado trasero de la estructura magnética corresponden a aberturas proporcionadas en la estructura 21 de soporte no magnética. Los conductos de aire harán posible que el aire fluya, según lo indicado por las flechas en la figura, a través de las aberturas en la estructura de soporte, mediante los conductos 200, 210 de aire y las cavidades 220, 230, y alrededor de las bobinas 160, 188 de voz. En la unidad controladora de baja frecuencia, el aire se deja salir o se descarga a través de las aberturas en el miembro 175 de soporte anular. En la unidad controladora de alta frecuencia de tipo reproductora de agudos, el aire refrigerante puede ser conducido a través de la perforación central 140. Si es necesario, puede utilizarse la ventilación forzada proporcionando un ventilador. Como apreciarán los versados en la tecnología, los conductos de aire, así como los medios para la ventilación forzada alrededor de las bobinas 160, 188 de voz, pueden proporcionarse de un buen número de maneras. El tamaño y el número de los conductos de aire deberían diseñarse considerando el efecto refrigerante necesario. También ha de tenerse cuidado para no impedir sustancialmente el flujo magnético en las piezas de mástil, lo que podría afectar negativamente la fortaleza del campo magnético en las brechas de mástil.

Los imanes permanentes no necesitan ser continuos ni de forma cilíndrica. En una realización preferida de la invención, ilustrada en la FIG. 3a, se emplea una pluralidad de barras magnéticas permanentes para proporcionar los importantes campos magnéticos en las brechas de mástil. La primera pieza 110 de mástil interna está conectada, en su superficie externa, con un primer conjunto de una pluralidad de barras magnéticas permanentes 300, con una sección transversal arqueada. Las barras magnéticas permanentes 300 tienen direcciones de magnetización que se extienden radialmente con respecto al eje central del altavoz. El primer conjunto de barras magnéticas 300 está conectado, en lado opuesto en la dirección radial, con la primera pieza 100 de mástil externa. La primera pieza 110 de mástil interna, el primer conjunto de barras magnéticas 300 y la primera pieza 100 de mástil externa forman el circuito magnético 120 de baja frecuencia, y proporcionan la primera brecha 115 de mástil para recibir la bobina magnética del montaje 181 de diafragma de baja frecuencia. Análogamente, la segunda pieza 135 de mástil interna, sobre su superficie externa, está conectada con un segundo conjunto de una pluralidad de barras magnéticas permanentes 310 con una sección transversal arqueada, con direcciones de magnetización que se extienden radialmente. El segundo conjunto de barras magnéticas 310, en el lado opuesto en la dirección radial, está conectado con una segunda pieza 125 de mástil externa. La segunda pieza 125 de mástil interna, el segundo conjunto de barras magnéticas 310 y la segunda pieza de mástil externa forman el circuito magnético 150 de alta frecuencia, y proporcionan la segunda brecha 145 de mástil, para recibir la bobina magnética del montaje 192 de diafragma de alta frecuencia. El circuito magnético 150 de alta frecuencia está dispuesto para caber en la cámara central cilíndrica de la primera pieza 110 de mástil interna. En esta realización de la invención, los conductos 320, 330 de aire para refrigerar las bobinas magnéticas se proporcionan entre las barras magnéticas permanentes. Además, esta realización proporciona campos magnéticos simétricos en las brechas de mástil, lo que mejora adicionalmente la reproducción del sonido.

En una realización alternativa, ilustrada en la FIG. 3b, se utilizan las barras magnéticas permanentes 340, con sección transversal rectangular, en la estructura magnética. Las piezas 350, 360, 370, 380 de mástil tendrán entonces, en el lado posterior, una geometría poligonal. Las brechas de mástil (lado frontal) son, como antes, circulares. Las aberturas 320, 330, formadas entre los imanes planos individuales, también pueden utilizarse, en esta realización alternativa, como conductos de aire refrigerante. Como apreciarán los versados en la tecnología, puede utilizarse una gran variedad de formas geométricas de las barras magnéticas permanentes y, por tanto, de las piezas de mástil. Sin embargo, en el diseño de los circuitos magnéticos, se ha de tener cuidado de lograr un campo magnético uniforme y suficientemente grande en las brechas de mástil.

Una realización adicional de la invención utiliza el hecho de que las estructuras magnéticas de las unidades controladoras individuales son independientes entre sí. El centro acústico de una unidad controladora no necesariamente necesita estar en el mismo plano que la bobina de voz, y puede ser difícil de determinar sin mediciones cuidadosas. El diseño según la invención brinda la posibilidad de ajustar las unidades controladoras individuales coaxialmente entre sí. De esta forma, se logra una minimización de la diferencia de fase entre las unidades controladoras individuales. El ajuste puede hacerse en la etapa de diseño de la unidad controladora compuesta, y también es posible proporcionar la estructura de soporte con medios de ajuste, para ajustes posteriores de la posición relativa de los centros acústicos. Los medios de ajuste, como apreciarán los versados en la tecnología, pueden proporcionarse de un buen número de maneras. Una realización ejemplar se ilustra en la FIG. 4, donde la estructura 155 de soporte ha sido dotada de una pluralidad de medios 405 de ajuste, permitiendo un ajuste coaxial de las unidades controladoras individuales entre sí. El medio 405 de ajuste comprende un tornillo hueco externo 410, que interactúa con la estructura de soporte, y un tornillo interno 415, que asegura firmemente las unidades controladoras.

El altavoz compuesto según la invención ha sido ejemplificado hasta ahora con dos unidades controladoras individuales, correspondientes a un montaje convencional de altavoces de dos vías. Una característica única proporcionada por la invención es la capacidad de combinar tres o más unidades controladoras individuales en una unidad controladora compuesta coplanar y coaxial. Una realización de la invención, que comprende tres unidades controladoras individuales, se muestra en la FIG. 5. Una unidad controladora 505 de la gama de frecuencia media se proporciona entre la unidad controladora 510 de alta frecuencia (reproductor de agudos) y la unidad controladora 515 de baja frecuencia. La unidad controladora de gama de frecuencia media está diseñada de forma análoga a la unidad controladora de baja frecuencia anteriormente descrita. Como el montaje compuesto con dos unidades controladoras, también puede hacerse, ajustando la posición axial relativa, que en el montaje compuesto con tres unidades controladoras coincidan los centros acústicos de las tres unidades controladoras. Esto se indica en la FIG. 5b.

La capacidad ofrecida por la invención para ajustar cuidadosamente la posición axial relativa de las unidades controladoras, bien en la etapa de fabricación o bien en una etapa posterior, por medios de ajuste, garantiza una conversión electroacústica de alta precisión. Un procedimiento usualmente utilizado para medir la precisión de la conversión es hacer que la señal acústica se refleje un cierto número de veces, y comparar la señal resultante, múltiplemente reflejada, con la señal original. La señal proveniente de un montaje convencional de altavoces estaría, después del primer reflejo, sumamente distorsionada (el Índice de Transmisión de Habla Rápida, RASTI, va desde 0,9 a 0,4). La medición correspondiente, con una unidad controladora compuesta según la invención, muestra que, después de tres o cuatro reflejos, la señal está afectada sólo marginalmente (lo que corresponde a un valor de RASTI de aproximadamente 0,7).

Una realización adicional de la invención utiliza un imán permanente común para las unidades controladoras de frecuencia tanto baja como alta. Los circuitos magnéticos de esta realización se muestran en la FIG. 6. Un imán permanente común 605, que tiene su campo magnético orientado radialmente, tiene su polo externo en contacto magnético con una primera pieza 610 de mástil común. La primera pieza 610 de mástil, preferiblemente, tiene, esencialmente, forma de U, componiendo la parte externa la pieza de mástil externa de la unidad controladora de baja frecuencia, y componiendo la parte interna la pieza de mástil interna de la unidad controladora de alta frecuencia. El mástil interno del imán permanente 605 está en contacto con una segunda pieza de mástil común 615. La segunda pieza de mástil común 615 se convierte en la pieza de mástil interna de la unidad controladora de baja frecuencia, y la pieza de mástil externa de la unidad de alta frecuencia. Las bobinas y diafragmas pueden montarse según la unidad controladora compuesta anteriormente definida, con referencia a la FIG. 1. Alternativamente, se utilizan dos imanes permanentes, como en las realizaciones anteriores, pero con una pieza de mástil compartida entre las dos unidades controladoras. En comparación con la realización ilustrada en la FIG. 1, la primera pieza de mástil interna 110 y la segunda pieza de mástil externa 125 se combinarían en una única pieza de mástil compartida, contribuyendo a ambas brechas polares.

Una realización alternativa del diseño inventivo, que utiliza campos magnéticos radialmente orientados en los imanes permanentes, se muestra en la FIG. 7. Un imán permanente 700 está, en su superficie externa e interna, en contacto magnético con las piezas 710 y 720 de mástil, respectivamente externa e interna. Las piezas de mástil forman, de manera similar a la realización anterior, una primera brecha 730 de mástil. Además, las piezas 710 y 720 de mástil forman una segunda brecha 740 de mástil en el lado opuesto del imán permanente, en la dirección del eje central de la unidad controladora. Se logra una unidad controladora compuesta, equipada con bobinas y diafragmas adecuados, con dos unidades controladoras individuales idénticas opuestamente orientadas, que comparten el mismo circuito magnético. La unidad controladora compuesta puede utilizarse ventajosamente, p. ej., en aplicaciones de bajas frecuencias, los así llamados sub–reproductores de agudos.

La invención, con las realizaciones descritas, proporciona una fuente puntual de sonido, es decir, los centros acústicos de las unidades controladoras individuales coinciden en un único punto y, así, proporciona la posibilidad de mejorar la reproducción del sonido, p. ej., en equipos estereofónicos caseros, y la hace especialmente adecuada para su uso en locales públicos con comportamiento acústicamente complejo. En una típica disposición de AP, un altavoz se dirige a un auditorio en un salón reverberante. La voz del orador está reforzada por un micrófono en conexión con medios amplificadores, los cuales, a través de un cable, están conectados con un montaje compuesto de altavoces, que comprende la unidad controladora compuesta de la presente invención, circuitos filtradores, conectores de cables, etc., alojados en una cubierta de altavoz. Para preservar el sonido característico de la sala, así como para preservar el sentido de la dirección del sonido, el montaje de altavoces está habitualmente dispuesto cerca del orador. Debido a la eficiencia superior de la unidad controladora compuesta de la presente invención, los

5 medios amplificadores pueden emitir a una potencia muy moderada, y sólo se necesita un, o unos pocos montajes de altavoces, para proporcionar un considerable volumen de sonido. Sin embargo, si es necesario para lograr el volumen deseado de sonido, puede emplearse un mayor número de montajes de altavoces.

10 El frente coherente de ondas, sobre una gran región de frecuencias, ofrecida por la presente invención, hace posible utilizar un gran número de unidades controladoras compuestas, combinadas en grandes formaciones, sin los inconvenientes asociados a tales disposiciones al utilizar altavoces convencionales. La coherencia de las unidades controladoras compuestas también permite el uso del control electrónico de la dispersión del campo sonoro combinado, p.

15 ej., para controlar las formas de los haces, de manera similar a la formación de haces de ondas electromagnéticas con antenas de múltiples elementos. De manera similar proporcionan la fuente puntual del sonido y el frente coherente de ondas nuevas posibilidades en la amplificación y orientación del sonido con reflectores.

20 La unidad controladora compuesta según la invención ha sido descrita con estructuras magnéticas, bobinas de voz y diafragmas que son esencialmente circulares en un plano perpendicular al eje central de la unidad controladora. Como apreciarán los versados en la tecnología, cualquiera de las formas comunes de los altavoces, p. ej., las elípticas, puede utilizarse en el diseño inventivo según la invención. También debería observarse que el diseño

25 que utiliza barras magnéticas, descrito con referencia a la FIG. 3, puede utilizarse ventajosamente en todas las realizaciones aquí descritas.

30

Claims

Reivindicaciones

1.

Una unidad controladora de altavoz compuesta, que comprende al menos una unidad controladora (110) de alta frecuencia y una unidad controladora (105) de baja frecuencia, comprendiendo la unidad controladora (110) de alta frecuencia una bobina (188) de voz, un diafragma (191), medios magnéticos permanentes y medios de piezas de mástil, formando los medios magnéticos permanentes y las piezas de mástil un circuito magnético (150) con una brecha (145) de mástil dispuesta para recibir a, e interactuar con, la bobina (188) de voz, proporcionando la brecha de mástil un campo magnético orientado radialmente con respecto a un eje central del altavoz, comprendiendo la unidad controladora (105) de baja frecuencia una bobina (160) de voz adicional, un diafragma (165) adicional, medios magnéticos permanentes y medios de piezas de mástil adicionales, formando los medios magnéticos permanentes y las piezas de mástil adicionales un circuito magnético (120) adicional con una brecha (115) de mástil dispuesta para recibir a, e interactuar con, la bobina (160) de voz adicional, caracterizada porque la bobina (188) de voz, el diafragma (191) y una unidad (190) de soporte forman un montaje (192) de bobina de voz y diafragma, y el montaje (192) de bobina de voz y diafragma es extraíble del circuito magnético (150) como una unidad individual, la bobina (160) de voz adicional, el diafragma (165) adicional y una unidad (175) de soporte adicional forman un montaje adicional (181) de bobina de voz y diafragma, y el montaje adicional (192) de bobina de voz y diafragma es extraíble del circuito magnético (120) adicional como una unidad individual, y la unidad controladora (110) de alta frecuencia es extraíble de la unidad controladora (105) de baja frecuencia como una unidad individual.
2.

La unidad controladora de altavoz según la reivindicación 1, caracterizada porque el montaje

(192) de bobina de voz y diafragma está dispuesto para tener conexiones eléctricas para la conexión de la bobina de voz, mediante el centro del lado adaptado para entrar en contacto con el circuito magnético (150).
3.

La unidad controladora de altavoz según la reivindicación 2, caracterizada porque el montaje

(192) de bobina de voz y diafragma está dotado de un terminal eléctrico para conectar las conexiones eléctricas de la bobina de voz, el terminal eléctrico está dispuesto en el centro del lado adaptado para entrar en contacto con el circuito magnético (150) y está adaptado para interconectarse con un correspondiente terminal eléctrico dentro de una perforación central

(140) del circuito magnético.
4.

La unidad controladora de altavoz según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la cual el montaje (192) de bobina de voz y diafragma está adaptado para la reproducción de alta

5 frecuencia, y el diafragma es de tipo cúpula, caracterizada por una suspensión interna (189) en forma de anillo, sobre su periferia externa, adosada al diafragma (191) en forma de cúpula, aproximadamente en la intersección del diafragma (191) en forma de cúpula y la bobina (188) de voz, y la suspensión interna (189) en su periferia interna, adosada a una pieza central del montaje (192) de bobina de voz y diafragma.

10
5. La unidad controladora de altavoz según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el montaje (192) de bobina de voz y diafragma está adaptado para la reproducción de alta frecuencia, y el montaje (181) adicional de bobina de voz y diafragma está adaptado para la reproducción de baja frecuencia, y / o la reproducción de frecuencia de

15 rango medio.
6. La unidad controladora de altavoz según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los medios magnéticos permanentes de los circuitos magnéticos tienen direcciones de magnetización que se extienden radialmente con respecto a dicho eje

20 central del altavoz, y porque los centros acústicos del montaje (192) de bobina de voz y diafragma, y del montaje (181) adicional de bobina de voz y diafragma, coinciden sustancialmente.
7. La unidad controladora de altavoz según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,

25 caracterizada porque los circuitos magnéticos de los medios magnéticos permanentes tienen direcciones de magnetización que se extienden radialmente con respecto a dicho eje central del altavoz, formando el circuito magnético adicional (120) un cilindro con el circuito magnético (150) comprendido en su interior, de forma tal que el montaje (192) de bobina de voz y diafragma, junto con el circuito magnético (150) pueden extraerse independientemente

30 del montaje adicional (181) de bobina de voz y diafragma, junto con el circuito magnético adicional (120),

35