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La suspension et l’aimant d’un haut-parleur

Les différents principes de fonctionnement des haut-parleurs - 2e partie

Nous avions commencé précédemment par décrire la membrane d’un haut-parleur électrodynamique conique. Elle joue évidemment un rôle crucial dans la qualité finale d’un haut-parleur, en tant qu’élément rayonnant, mais c’est loin d’être le seul endroit d’où peut venir une dégradation du signal. Nous allons décrire ici l’importance des suspensions et des aimants.

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Suspen­sion péri­phé­rique

HP electrodynamique vue en coupe
Vue en coupe d’un haut-parleur à cône

La péri­phé­rie d’un haut-parleur est fixée par une bordure plus ou moins souple, appe­lée suspen­sion. Sa fonc­tion première est de main­te­nir la membrane en lui lais­sant une marge de mouve­ment suffi­sante. Mais elle joue aussi un rôle dans la préven­tion du frac­tion­ne­ment de la membrane et l’amor­tis­se­ment des réso­nances qui en découlent. Les profils et maté­riaux des suspen­sions péri­phé­riques sont multiples.

Les premières confec­tions étaient en peau de chamois, cuir, tissu ou papier. Dans un deuxième temps se sont impo­sés le caou­tchouc et les mousses synthé­tiques. La suspen­sion peut aussi être réali­sée dans la même pièce que la membrane, en trai­tant spéci­fique­ment son bord exté­rieur, par moulage puis vernis­sage.

Bravox E2k suspension periph
Haut-parleur de basses pour voiture avec sa suspen­sion proémi­nente

Le maté­riau de la suspen­sion doit être choisi en fonc­tion de la densité de la membrane et de la bande passante de fonc­tion­ne­ment du haut-parleur, lui lais­sant le débat­te­ment néces­saire dans cette plage en étant le plus neutre possible acous­tique­ment. Cepen­dant, les maté­riaux les plus neutres ne sont pas forcé­ment les plus solides et il est fréquent que la suspen­sion se dégrade avant la membrane. Donc là aussi, les construc­teurs doivent se posi­tion­ner face à des enjeux contra­dic­toires : souplesse suffi­sante, neutra­lité acous­tique, bonne tenue dans le temps…

Spider

US6144753 2 brevet 1997 pioneer crop
Moule pour un spider – les points légen­dés sont les points d’injec­tion de la résine [source : US patent n° US6144753A – 1997 Pioneer]

La suspen­sion péri­phé­rique ne suffit pas à garder centrées les parties mobiles (bobine et diaphragme) du haut-parleur conique. Si on veut que le mouve­ment ne s’ef­fec­tue que dans un seul axe, c’est-à-dire empê­cher le roulis qui amène son lot de distor­sion non linéaire, il est néces­saire d’avoir un main­tien au niveau de la bobine. La distance de celle-ci par rapport à l’ai­mant doit être toujours la même, et en aucun cas ils ne doivent se toucher, malgré l’étroi­tesse de l’en­tre­fer (l’es­pace de quelques milli­mètres laissé à la bobine entre les pièces polaires).

Cette suspen­sion arrière prend géné­ra­le­ment la forme d’un disque qui se fixe sur le support de la bobine d’un côté, et sur le châs­sis de l’autre. De sa forme (un rond central et des pseudo-pattes) est né le nom imagé « spider ». Actuel­le­ment, la plupart des spiders ne ressemblent plus à des arai­gnées et sont en tissu impré­gné de résine ; ils présentent une forme ondu­lée propice à un amor­tis­se­ment contrôlé. Pour ne pas favo­ri­ser le mouve­ment dans un sens par rapport à un autre, leur fabri­ca­tion doit être très minu­tieuse, de manière à ce que la contrainte qu’il oppose au mouve­ment de la bobine soit homo­gène. Un choix doit être fait entre une bonne rigi­dité, qui assure le centrage de la bobine, et une grande souplesse, qui permet son dépla­ce­ment sans gêne.

Spider rÇcent
Spider géné­rique – forme la plus courante actuel­le­ment

Circuit magné­tique

L’in­ten­sité du champ magné­tique dans lequel se déplace la bobine est un élément clé pour la sensi­bi­lité d’un haut-parleur. La qualité du circuit magné­tique dépend des carac­té­ris­tiques de l’ai­mant et du bon assem­blage des pièces polaires. Ces pièces sont fabriquées en fer doux ou dans un maté­riau qui se magné­tise faci­le­ment. Elles servent à rappor­ter les pôles de l’ai­mant l’un en face de l’autre, au niveau de l’en­tre­fer, en lais­sant juste l’es­pace pour que la bobine puisse se dépla­cer dans le champ magné­tique. Plus l’en­tre­fer est étroit, plus le champ magné­tique sera fort, mais moins la bobine aura de place pour dissi­per la chaleur qu’elle accu­mule.

Assemblage Aimant
Schéma d’un circuit magné­tique typique

Il existe plusieurs maté­riaux possibles pour fabriquer un aimant. Leurs quali­tés intrin­sèques influencent le choix des construc­teurs. Selon l’in­ten­sité magné­tique voulue et la place dispo­nible, selon le main­tien des quali­tés magné­tiques dans le temps et dans des condi­tions extrêmes, et surtout, selon le coût de revient envi­sagé, tel maté­riau sera privi­lé­gié à tel autre. L’aug­men­ta­tion en flèche du prix du cobalt, dans les années 70, a margi­na­lisé de plus en plus les alliages qui en contiennent, au profit des aimants ferrite ou néodyme.

Selon le type d’ai­mant et la taille du haut-parleur, le montage de l’ai­mant peut se faire de manière centrée par rapport à la bobine (au milieu de celle-ci), ou de manière péri­phé­rique, en cercle autour de la bobine. Le montage central assure un mini­mum de fuites magné­tiques, mais il rend plus diffi­cile le refroi­dis­se­ment de la bobine (on perce l’ai­mant pour que l’air puisse circu­ler). Ce type de montage convient mieux aux aimants à base de cobalt, ce qui explique la prédo­mi­nance actuelle du montage péri­phé­rique, plus adapté aux aimants ferrites et néodymes.

Après cette évoca­tion brève de quelques problé­ma­tiques impor­tantes de la concep­tion d’un haut-parleur conique (pas de préten­tion à l’ex­haus­ti­vité ici), dans le prochain article seront abor­dés les cas des haut-parleurs à dôme et des chambres de compres­sion.

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La membrane conique d’un haut-parleur électrodynamique à bobine mobile
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