Topologic optimization of magnetic circuits in loudspeakers

Finite-element analysis (FEA) has become a widely used tool in transducer development, allowing at the design stage to faithfully simulate the end result while avoiding extra costs of manufacturing or physical prototyping. This thesis work was done in Faital S.p.a, a european leader in loudspeaker manifac- turing for automotive and audio Hi-Fi, and proposes an optimization methodology for the magnetic circuit of three different models of loudspeakers is proposed, through the use of 2D FEM models, analyzing the performance through three different indicators cho- sen a priori, concerning the Bl curve, its symmetry and the amount of material used. All FEM models are set up in COMSOL Multiphysics ® and consequently graphical results are extracted from the software. The proposed result can be considered as a first step in the complete optimization process for the magnetic circuit, as other construction variables are not considered, such as the size of the magnet or the width of the air gap, so the final result leaves room for improvements, which can be made in a second design phase, after validation of the results presented in a subsequent prototyping phase.

L’analisi ad elementi finiti è diventato uno strumento ampiamente utilizzato nello sviluppo di trasduttori, permettendo nella fase di design di simulare fedelmente il risultato finale evitando costi extra di manifattura o di realizzazione di prototipi fisici. Questo lavoro di tesi è stato svolto in Faital S.p.a, azienda leader europea nella pro- duzione di altoparlanti per l’automotive e per l’audio professionale, in cui propongo una metodologia di ottimizzazione per il circuito magnetico di tre diversi modelli di altopar- lanti, tramite l’utilizzo di modelli FEM 2D, analizzando la performance tramite tre diversi indicatori scelti a priori, riguardanti la curva di Bl, la simmetria di quest’ultima e la quan- tità di materiale utilizzato. Tutti i modelli FEM sono settati in COMSOL Multiphysics ® e conseguentemente i risultati grafici sono estratti dal software. Il risultato proposto può essere considerato come una prima fase del processo di ottimizzazione completo per il circuito magnetico, in quanto altre variabili costruttive non vengono prese in considerazione, come la dimensione del magnete o la larghezza del traferro, quindi il risultato finale lascia spazio a migliora- menti, che possono essere effettuati in una seconda fase di design, dopo la validazione dei risultati presentati in una successiva fase di prototipazione.