Brevet FR2667212A1 — publié le 19920327

La présente invention concerne un transducteur électroacoustique de puissance, ou haut-parleur. On sait qu'un tel transducteur électroacoustique comprend un équipage mobile comportant une bobine électromagnétique, reliée à une membrane vibrante et suspendue dans l'entrefer des pièces polaires d'un aimant permanent au moyen d'un spider solidaire du saladier. Un des problèmes auxquels sont soumis les haut-parleurs classiques résulte de la chaleur produite par effet Joule dans la bobine électromagnétique par le passage du courant électrique de modulation issu de l'amplificateur de puissance. Cette énergie thermique est fonction des pertes lors de la conversion de l'énergie électrique en énergie acoustique. A titre d'exemple, les haut-parleurs actuels ont des rendements énergétiques compris entre 1 et 10%, ce qui signifie que, pour un rendement typique moyen de 3%, 97% de l'énergie fournis sont dissipés sous forme de chaleur. Cette chaleur dégagée entraîne des effets secondaires nuisant aux performances desdits haut-parleurs. Par exemple - la puissance maximale d'utilisation est limitée exclusivement par les capacités de dissipation thermique du haut-parleur, et non par ses capacités dynamiques, - la fiabilité et la longévité du haut-parleur travaillant à température élevée ont tendance à diminuer, - le rendement énergétique et la puissance appelée à l'amplificateur, résultant de l'augmentation de la résistance au courant continu de la bobine sous l'effet de l'élévation de température, diminuent. Pour résoudre ce problème, on a déjà proposé, par le brevet US-A-4 757 547, de munir un haut-parleur, du type indiqué ci-dessus, de moyens de refroidissement de la bobine. Dans ce cas, lesdits moyens de refroidissement sont constitués par un ventilateur soufflant de l'air, axialement, dans la partie centrale du haut-parleur, en direction de ladite bobine de façon à dissiper la chaleur produite dans celle-ci, et à l'évacuer à 11 extérieur du haut-parleur. Cependant, il est bien évident que l'installation d'un tel ventilateur implique un surcroît d'encombrement du haut-parleur, et un surcoût non négligeable pour qu'il présente toute garantie en matière de fiabilité. Par ailleurs, comme l'énergie qui alimente le ventilateur provient du signal sonore lui-mrne, celui-ci peut avoir des difficultés à démarrer, notamment dans le cas où les signaux présentent une trop faible vitesse de montée en tension. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et concerne un haut-parleur (transducteur électroacoustique de puissance) du type décrit ci-dessus dont les moyens de refroidissement de la bobine présentent une conception simple, fiable et économique, et n'influençant pas la qualité acoustique du haut-parleur. A cet effet, le transducteur électroacoustique de puissance, du type comprenant un équipage mobile comportant une bobine électromagnétique, reliée à une membrane vibrante et suspendue dans l'entrefer des pièces polaires d'un aimant permanent au moyen d'un spider solidaire du saladier, et des moyens de refroidissement de ladite bobiner est remarquable, selon l'invention, en ce que lesdits moyens de refroidissement comportent au moins un élément annulaire, réalisé en une matière conductrice de la chaleur et entourant au moins une des parties de la bobine débordant de l'entrefer, ledit élément annulaire étant agencé dans un espace ménagé entre le fond dudit saladier et la pièce polaire en regard, de sorte que ledit élément annulaire est en communication avec l'air ambiant. Ainsi, la chaleur dissipée par la bobine est transmise audit élément annulaire, qui, lui-meme, est refroidi par la sirnple circulation naturelle, par convection, de l'air ambiant autour dudit élément annulaire. Avantageusement, ledit élément annulaire est constitué d'une bague entourant étroitement ladite bobine, et d'une pluralité d'ailettes au moins sensiblement radiales, reliées à ladite bague, les secteurs délimités par deux ailettes voisines communiquant librement avec l'extérieur. De cette façon, la chaleur dissipée par la bobine est transmise à ladite bague et, de là, auxdites ailettes offrant une grande surface de contact avec l'air ambiant, favorisant l'échange thermique entre lesdites ailettes et l'air ambiant, par la convection naturelle de l'air qui peut les traverser librement. De préférence, les secteurs délimités par deux ailettes voisines sont en communication avec l'espace annulaire s'étendant au-dessous du spider. Ainsi, le "battement" du spider, sous l'eff et du déplacement vibratoire de l'équipage mobile, provoque un "pompage" de l'air ambiant autour desdites ailettes et dans 1' espace annulaire au-dessous du spider, ce qui favorise encore l'échange thermique entre les ailettes, ainsi que la bague, et l'air. Ladite bague et lesdites ailettes peuvent être réalisées en une seule pièce et être rapportées au saladier, ou lesdites ailettes peuvent faire partie intégrante du fond dudit saladier, de même que ladite bague. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit élément annulaire comporte une bague supplémentaire entourant étroitement l'autre partie de la bobine, débordant de l'entrefer et située au voisinage de 1' aimant permanent. Avantageusement, lesdites bagues se prolongent au-delà des extrémités desdites parties de la bobine débordant de 1' entrefer. En particulier, ledit élément annulaire peut être réalisé en un alliage de cuivre, d'aluminium, de magnésium ou de zinc. La figure du dessin annexé fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur cette figure, on a représenté en demi-coupe axiale un exemple de réalisation du transducteur électroacoustique de puissance selon 1 'inven- tion. Le transducteur électroacoustique de puissance 1 comprend, de façon classique, un équipage mobile 2 comportant une bobine électromagnétique 3, reliée à une membrane vibrante 4 et suspendue dans l'entrefer 5 des pièces polaires 6 et 7 d'un aimant permanent 8 au moyen d'un spider 9 (élément élastique de centrage) solidaire du saladier 10. Selon l'invention, les moyens de refroidissement comportent un élément annulaire 11 réalisé en une matière conductrice de la chaleur et agencé dans un espace 12 ménagé entre le fond 10A du saladier 10 et la pièce polaire 6 en regard de l'aimant 8. Plus particulièrement, l'élément annulaire 11 est constitué, dans cet exemple de réalisation, d'une bague 13 entourant étroitement la partie 3A correspondante, débordant de l'entrefer 5, de la bobine 3, et d'une pluralité d'ailettes 14 au moins sensiblement radiales, reliées à la bague 13. Cette dernière doit être placée le plus près possible de la bobine 3, source de chaleur, de façon que la résistance thermique de la lame d'air qui la sépare de la bobine 3 soit la plus faible possible, sans toutefois que la distance séparant la bague 13 et la bobine 3 soit inférieure au jeu fonctionnel nécessaire pour que le mouvement axial de la bobine 3 puisse s'effectuer librement et sans frottement contre la bague 13, même en présence de fortes dilatations thermiques. Par ailleurs, les secteurs 15 délimités par deux ailettes voisines 14 communiquent librement avec l'extérieur, par de larges ouvertures plus particulièrement visibles dans la partie supérieure de la figure, et, de plus, sont en communication, par l'intermédiaire d'ouvertures 16, avec l'espace annulaire 17 s'étendant au-dessous du spider 9. L'air peut donc circuler librement du milieu extérieur à travers les passages sectoriels entre les ailettes 14, puis, à travers les ouvertures 16, vers l'espace de pompage annulaire 17 entourant la bobine mobile 3, et inversement, favorisant ainsi le mouvement naturel de convection de l'air ambiant de refroidissement. La bague 13 et les ailettes 14 peuvent être réalisées en une seule pièce et rapportées au fond du saladier 10, ou les ailettes 14 et la bague 13 peuvent faire partie intégrante du fond 10A du saladier 10, ou encore la bague 13 peut être une pièce rapportée. De plus, la bague 13 et les ailettes 14 doivent être fixées, par exemple par collage, à la pièce polaire 6 en regard, de laquelle elles peuvent également recevoir de la chaleur qui sera évacuée par l'air ambiant. Dans le mode de réalisation illustré, l'élément annulaire 11 comporte une bague supplémentaire 18 entourant étroitement, de la même façon que la bague 13, la partie 3B, opposée à la partie 3A, de la bobine 3, qui déborde de l'entrefer 5 au voisinage de l'aimant permanent 8. Cette bague 18 est solidaire du dessous de la pièce polaire 6 par laquelle elle transmet la chaleur dégagée de la bobine 3, à l'élément annulaire 11. On remarquera sur la figure que les bagues 13 et 18, en direction axiale, dépassent notablement de la bobine 3, en garantissant ainsi une résistance thermique bobine-bagues aussi faible que possible, meme lors de grandes excursions axiales de ladite bobine. A titre d'exemples, l'élément annulaire 11, c'est-à-dire les bagues 13 et 18 et les ailettes 14, peut être réalisé en un alliage de cuivre, d'aluminium, de magnésium ou de zinc Comme déjà indiqué, grâce à l'élément annulaire 11, la chaleur fournie par la bobine électromagnétique mobile 3 est transmise tout d'abord à la bague 13 (et éventuellement à la bague 18 qui la communique à la pièce polaire 6), puis aux ailettes 14 dont la grande interface avec l'air ambiant favorise l'échange thermique avec ce dernier. De plus, le "battement" du spider 9, comme illustré par la double flèche 19, provoque un "pompage" de l'air dans l'espace annulaire 17 via les ouvertures 16, et sa circulation entre les ailettes 14, ce qui améliore encore l'échange thermique avec celles-ci, en permettant ainsi de refroidir plus efficacement la bobine. REVENDICATIONS 1 - Transducteur électroacoustique de puissance, du type comprenant un équipage mobile comportant une bobine électromagnétique (3), reliée à une membrane vibrante (4) et suspendue dans l'entrefer (5) des pièces polaires (6,7) d'un aimant permanent (8) au moyen d'un spider (9) solidaire du saladier (10), et des moyens de refroidissement de ladite bobine, caractérisé en ce que lesdits moyens de refroidissement comportent au moins un élément annulaire (11), réalisé en une matière conductrice de la chaleur et entourant au moins une des parties (3A) de la bobine (3) débordant de l'entrefer (5), ledit élément annulaire étant agencé dans un espace (12) ménagé entre le fond (10A) dudit saladier (10) et la pièce polaire en regard (6), de sorte que ledit élément annulaire est en communication avec l'air ambiant. 2 - Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément annulaire (11) est constitué d'une bague (13) entourant étroitement ladite bobine (3), et d'une pluralité d'ailettes (14) au moins sensiblement radiales, reliées à ladite bague, les secteurs (15) délimités par deux ailettes voisines (14) communiquant librement avec l'extérieur. 3 - Transducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les secteurs (15) délimités par deux ailettes voisines (14) sont en communication avec l'espace annulaire (17) s'étendant au-dessous du spider (9). 4 - Transducteur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite bague (13) et lesdites ailettes (14) sont réalisées en une seule pièce, et sont rapportées au saladier (10). 5 - Transducteur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdites ailettes (14) font partie intégrante du fond (10A) dudit saladier (10). 6 - Transducteur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdites ailettes (14) et ladite bague (13) font partie intégrante du fond (10A) dudit saladier (10). 7 - Transducteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit élément annulaire (11) comporte une bague supplémentaire (18) entourant étroitement l'autre partie (3B) de la bobine (3), débordant de l'entrefer et située au voisinage de l'aimant permanent. 8 - Transducteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites bagues (13,18) se prolongent au-delà des extrémités desdites parties (3A,3B) de la bobine débordant de l'entrefer (5). 9 - Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8, caractérisé en ce que ledit élément annulaire (11) est réalisé en un alliage de cuivre, d'aluminium, de magnésium ou de zinc.