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Spécial “ Electroacoustique ”
19
Acoustique
&
Techniques n° 52
Haut-parleurs électrodynamiques : défauts
des moteurs classiques, performances des
moteurs sans fer
e domaine de la reproduction sonore est en quête
incessante d’améliorations pour créer des environnements
sonores toujours plus performants, intégrant le mieux
possible le haut-parleur et son enceinte.
Que demande-t-on à un haut-parleur ? On le voudrait puissant,
fidèle, mais toujours plus petit, plus léger, moins coûteux
et avec une qualité acoustique accrue… !
La puissance est liée au débit acoustique, donc au produit
du déplacement par la section de la surface émissive. Si
on veut diminuer la taille pour une même puissance, alors
il faut augmenter le déplacement de l’équipage mobile. Et
dans une structure classique, augmenter le déplacement
de la bobine est synonyme d’augmentation d’effets non
linéaires et donc de distorsions [1]. En outre, le déplacement
est inversement proportionnel à la masse de l’équipage
mobile. Donc si on veut de grands déplacements, il vaut
mieux avoir une masse faible.
Pour avoir une bande passante correcte en basses
fréquences, il faut un volume arrière important, ce qui ne va
pas dans le sens d’une diminution de la taille. La fréquence
de résonance est inversement proportionnelle à la racine
carrée du rapport de la raideur de la suspension sur la
masse de l’équipage mobile. On veut une fréquence basse,
donc un rapport raideur/masse important. Or, on veut aussi
une masse faible, ce qui conduit à choisir une raideur très
faible, donc des suspensions très souples pour éviter une
enceinte volumineuse.
Dans un haut-parleur classique, le poids du fer représente
entre la moitié et les deux tiers du poids total. L’énergie
spécifique des aimants ferrites utilisés est de 30 kJ/m
3
,
quand il existe à l’heure actuelle des aimants ayant une
énergie spécifique atteignant 550 kJ/m
3
…
Quant à la qualité acoustique, de nombreuses études ont
mis en évidence un certain nombre d’imperfections des
haut-parleurs. Il y en a quatre sources principales : les
défauts de linéarité du moteur, la propagation acoustique,
le comportement viscoélastique des suspensions, les
modes de vibrations de la surface émissive et de l’équipage
mobile [2,3].
Ces quelques remarques liminaires permettent de constater
qu’il est primordial de comprendre comment chaque
élément constitutif participe aux qualités et défauts des haut-
parleurs. Nous commencerons donc par cet aspect. Elles
conduisent également à remettre en question un certain
nombre de choix de ces éléments (et ce sera encore plus
évident après la description de l’origine des défauts) et
nous conduiront à la présentation de nouveaux concepts,
qui, permettant de s’affranchir de certains défauts peuvent
s’avérer… «MAGIC» !
Guy Lemarquand, Valérie Lemarquand
Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Maine
Avenue Olivier Messiaen
72085 Le Mans CEDEX 9
Tél. : 02 43 83 32 70
Fax : 02 43 83 35 20
E-mail : laum@univ-lemans.fr
Résumé
Cet article rappelle les différentes sources de non-linéarités des haut-parleurs
électrodynamiques, en insistant sur celles qui sont induites par la présence
du fer, notamment l’effet réluctant. Il décrit également une structure de
haut-parleur qui a été construite et testée au Laboratoire d’Acoustique de
l’Université du Maine (LAUM) et qui est une structure sans fer. L’absence
de fer permet naturellement d’éliminer tous les défauts classiques qui sont
liés à ce dernier. L’équipage mobile est assimilé à un piston. La structure
présentée supprime aussi la suspension classique au profit d’un joint de
ferrofluide et d’une cavité arrière assez petite s’affranchissant par là aussi
des défauts afférents aux suspensions.
Abstract
This paper presents the different sources of non linearities in the classical
electrodynamical loudspeakers. The nonlinearities induced by the iron are
pointed out, and especially the reluctant effect. This paper also describes an
ironless loudspeaker structure, which has been designed and tested at the
au Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Maine (LAUM). The absence of
iron allows to get rid of all the related drawbacks. The moving part is piston-
like. The classical suspension disappears too in the presented structure and
is replaced by a ferrofluidic seal and a rather small rear cavity. Therefore the
drawbacks linked to the classical suspensions disappear as well.
L