Contribution à l'identification des non-linéarités des moteurs de haut-parleurs électrodynamiques : sur la réalisation de moteurs tout aimant
Institution:
Le MansDisciplines:
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Abstract EN:
This PhD thesis (CIFRE, Orkidia Audio SARL, Bidart) deals with identification and characterization of the nonlinearities of traditional electrodynamic loudspeaker motors and with the achievement of a loudspeaker motor totally made of magnets. The first part of the dissertation is dedicated to the analysis of the nonlinearities specific to the loudspeaker motors. More particularly, it is shown that most of the motors characteristics depend on the current flowing through the voice-coil, on the frequency of this current and on the position of the voice-coil in the magnetic circuit. The dependence of the loudspeaker blocked impedance with frequency due to eddy currents is modelled, showing that each dependence is coupled to the other and therefore becomes a source of distortion in loudspeakers. These three dependences find their origin in the use of ferromagnetic materials in the magnetic circuit of traditional loudspeakers. Thus, the second part of the dissertation deals with the use of a magnetic circuit indicated as "magnet-only structure" because it is totally made of permanent magnets. It is shown that electrical and magnetic linear properties of the magnets improve the linearity of loudspeaker motors at high frequencies. The last source of distortion comes from the fact that the force factor of the loudspeaker can still be a function of the voice-coil displacement. Thus, two structures that have been conceived and patented solve this problem and extend the linearity of the transducer to the low frequencies.
Abstract FR:
Ce travail de thèse (CIFRE, Orkidia Audio SARL, Bidart) porte sur l'identification et la caractérisation des non-linéarités d'un moteur de haut-parleur électrodynamique traditionnel et sur la réalisation d'un moteur de haut-parleur ne contenant que des aimants permanents. La première partie est consacrée à l'analyse des non-linéarités propres au moteur. En particulier, nous mettons en évidence que l'ensemble des caractéristiques du moteur dépendent du courant circulant dans la bobine, de la fréquence de ce courant et de la position de la bobine dans le circuit magnétique. Nous proposons un modèle pour la dépendance de l'impédance bloquée du haut-parleur avec la fréquence, due aux courants de Foucault, mettant en évidence que les trois dépendances sont couplées les unes aux autres, devenant alors chacune une source potentielle de distorsion dans les haut-parleurs. A l'origine de ces trois dépendances se trouvent principalement les éléments ferromagnétiques doux constituant le circuit magnétique d'un haut-parleur traditionnel. La seconde partie du travail de thèse traite alors de l'utilisation de circuits magnétiques dits "tout aimant" parce qu'uniquement constitués d'aimants permanents. Nous montrons que les propriétés électriques et magnétiques linéaires de ces aimants permettent à elles-seules d'améliorer la linéarité du moteur aux hautes fréquences. La dernière source possible de distorsions vient alors du fait que le facteur de force du haut-parleur peut encore dépendre du déplacement de la bobine. Deux structures ont alors été conçues et brevetées, permettant de résoudre ce problème en étendant alors la linéarité du transducteur aux basses fréquences.