Brevet FR3015166A1 — publié le 20150619

Enceinte acoustique comprenant une paroi externe non conductrice de la chaleur, un haut-parleur électrodynamique et un circuit électronique de commande La présente invention concerne une enceinte acoustique comprenant : - une paroi externe non conductrice de la chaleur et définissant au moins en partie un caisson de l'enceinte acoustique, - au moins un haut-parleur électrodynamique comportant un moteur, le haut-parleur ayant une portion périphérique fixée sur la paroi externe, et - au moins un circuit électronique de commande du haut-parleur. Un tel dispositif est habituellement décrit sous le terme d' « enceinte acoustique active ». En général, ces éléments sont enfermés dans un caisson sensiblement étanche vis-à-vis de l'air extérieur à l'enceinte acoustique. Or, tant le circuit électronique que le ou les haut-parleur(s) dégagent de la chaleur lorsque l'enceinte acoustique est en fonctionnement. Par exemple, le circuit électronique dégage typiquement entre 40 watts et 300 watts en fonction du niveau d'utilisation. En utilisant des technologies d'alimentation et d'amplification à très haut rendement, la puissance dégagée est plutôt de 20 W à 50 W. Le ou les haut-parleur(s) dégagent typiquement jusqu'à 100 W de chaleur, pour 1000 W de puissance électrique reçue en crête. En outre, l'utilisation de l'enceinte acoustique se fait en général sur une durée assez longue. Ainsi, il existe un risque de surchauffe des composants internes de l'enceinte à cause d'un échauffement de l'air interne. Le circuit électronique peut être endommagé si la température de ses composants dépasse par exemple 65°C. De même, la bobine d'un haut-parleur peut être endommagée si sa température dépasse par exemple 200°C. En outre, les aimants néodymes présents en général dans le moteur du haut-parleur peuvent subir une perte permanente de puissance si leur température dépasse environ 80°C. Pour remédier à ces inconvénients, il est connu de connecter un dissipateur thermique au circuit électronique. Le dissipateur est placé à l'intérieur de l'enceinte acoustique. Le dissipateur thermique assure un échange thermique rapide entre le circuit électronique et l'air interne de l'enceinte acoustique. Une telle solution règle en partie le problème de l'échauffement du circuit électronique, mais elle ne convient qu'à une enceinte acoustique de relativement basse puissance. Il est également connu de recourir à un dissipateur thermique placé à l'extérieur de l'enceinte acoustique et connecté au circuit électronique. Ceci assure un refroidissement du circuit électronique, mais il subsiste un risque d'échauffement des haut-parleurs et de l'air interne de l'enceinte acoustique. De même, il est connu de fixer un radiateur à l'arrière du haut-parleur, dans le caisson de l'enceinte acoustique. Une telle solution ne permet pas de dissiper une puissance thermique importante et on observe un échauffement de l'air interne de l'enceinte acoustique. Il est également connu de réaliser une enceinte acoustique dont les parois externes sont conductrices de la chaleur. Les parois externes sont par exemple en métal. En général, ces parois sont thermiquement isolées des haut-parleurs par un joint assurant l'étanchéité acoustique. Les constantes de temps de refroidissement des haut-parleurs sont élevées, de l'ordre de plusieurs heures. On connaît en outre des enceintes acoustiques dites « à évent » (en anglais : bass reflex) qui assurent un échange d'air avec l'extérieur et donc permettent un refroidissement de l'air interne, en particulier lors de forts déplacements de la membrane du haut-parleur. Il est connu de placer un dissipateur thermique du circuit électronique à proximité de l'évent, de façon à maximiser les échanges thermiques avec l'extérieur. Il est également connu de protéger le circuit électronique en utilisant des capteurs thermiques pour limiter la puissance thermique transmise par le circuit électronique aux haut-parleurs, ou de mettre l'électronique à l'arrêt ou en état de veille jusqu'à refroidissement du circuit électronique à des températures acceptables. Toutefois, ces solutions techniques n'éliminent pas totalement le risque de surchauffe, notamment lors d'une utilisation de l'enceinte acoustique à très forte puissance. Ces technologies conduisent à limiter temporairement ou de manière permanente la puissance de l'enceinte acoustique. Un but de l'invention est donc de fournir une enceinte acoustique telle que décrite ci-dessus et qui ne soit pas limitée, ou soit moins limitée, en puissance en raison de l'échauffement de ses composants internes. A cet effet, l'invention a pour objet une enceinte acoustique comprenant : - une paroi externe non conductrice de la chaleur et définissant au moins en partie un caisson de l'enceinte acoustique, - au moins un haut-parleur électrodynamique comportant un moteur, le haut- parleur ayant une portion périphérique fixée sur la paroi externe, et - au moins un circuit électronique de commande du haut-parleur, dans laquelle le moteur du haut-parleur et le circuit électronique sont liés à un même organe de l'enceinte acoustique, l'organe étant conducteur de la chaleur et comportant une surface d'échange propre à être traversée par un flux de chaleur circulant dans l'organe en provenance du moteur et du circuit électronique lorsque l'enceinte acoustique est en fonctionnement, le flux de chaleur étant destiné à se dissiper dans l'air extérieur à l'enceinte acoustique ou à passer dans un élément conducteur de la chaleur extérieur à l'enceinte acoustique. Selon des modes particuliers de réalisation, l'enceinte acoustique comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le moteur haut-parleur est fixé sur l'organe directement ou par l'intermédiaire d'un châssis du haut-parleur ; - le moteur du haut-parleur ou le circuit électronique est ou sont lié(s) à l'organe par au moins un pont thermique ; - l'organe comporte un radiateur définissant au moins en partie la surface d'échange, et une portion de liaison, de préférence métallique, à laquelle sont liés le moteur du haut-parleur et le circuit électronique, la portion de liaison étant liée au radiateur directement ou par l'intermédiaire d'un pont thermique ; - la portion de liaison est au moins à 80% en masse en métal ; - la portion de liaison s'étend à l'intérieur du caisson, de préférence en travers du caisson ; - la portion de liaison se situe au moins en partie en surface de l'enceinte acoustique de manière à former en partie le caisson ; - l'organe définit intérieurement au moins un passage à travers l'enceinte acoustique, le passage comportant au moins une entrée pour l'air extérieur, et une sortie, le passage étant adapté pour permettre une circulation d'air extérieur depuis l'entrée vers la sortie, et l'organe comprenant de préférence des ailettes pour favoriser la dissipation du flux de chaleur dans l'air extérieur circulant dans le passage ; - l'enceinte acoustique comprend un ventilateur pour créer une circulation forcée d'air extérieur dans le passage ; et - la paroi externe est en outre fixée sur l'organe, le haut-parleur, la paroi externe et l'organe définissant un volume interne sensiblement étanche vis-à-vis de l'air extérieur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une enceinte acoustique selon une premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une enceinte acoustique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue schématique de l'enceinte acoustique représentée sur la figure 2, en coupe selon un plan sensiblement perpendiculaire au plan de coupe de la figure 2, et - la figure 4 est une vue schématique en coupe d'une enceinte acoustique selon un troisième mode de réalisation de l'invention. En référence à la figure 1, on décrit une enceinte acoustique 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 1 est une coupe selon un plan P qui est par exemple horizontal lorsque l'enceinte acoustique 1 est posée sur une surface horizontale (non représentée) ou fixée sur une paroi (non représentée). Dans l'exemple représenté, l'enceinte acoustique 1 présente une forme générale sensiblement parallélépipédique. En variante (non représentée), l'enceinte acoustique 1 présente une autre forme générale, avantageusement sensiblement sphérique. L'enceinte acoustique 1 comprend un haut-parleur 5, un circuit électronique 10 de commande du haut-parleur 5, un organe 15 conducteur de la chaleur, et une paroi externe 20 non conductrice de la chaleur et définissant au moins en partie un caisson 25 de l'enceinte acoustique. L'enceinte acoustique 1 comprend en outre un joint d'étanchéité 30 interposé entre le haut-parleur 5 et la paroi externe 20, un joint d'étanchéité 32 interposé entre la paroi externe 20 et une première face 34 de l'organe 15, et un joint d'étanchéité 36 interposé entre la paroi externe 20 et une deuxième face 38 de l'organe 15, opposée à la première face 34 selon une direction transversale T de l'enceinte acoustique 1. L'enceinte acoustique 1 comprend aussi un premier pont thermique 40 reliant le haut-parleur 5 et l'organe 15, et un deuxième pont thermique 42 reliant le circuit électronique 10 et l'organe 15. Le haut-parleur 5 comprend un châssis 44, une membrane 46, et un moteur 48. Le moteur 48 est propre à dégager de la chaleur lorsque l'enceinte acoustique 1 est en fonctionnement. Le moteur 48 comporte une bobine définissant un axe D du haut-parleur 5 par exemple sensiblement parallèle à la direction transversale T. Le moteur 48 est fixé sur l'organe 15 par l'intermédiaire du premier pont thermique 40. Par « pont thermique » entre deux pièces, on entend un ou plusieurs éléments reliant les deux pièces et adapté(s) pour conduire la chaleur dans un sens ou dans l'autre entre les deux pièces. Par exemple, les éléments du pont thermique sont adaptés pour que la résistance thermique entre les deux pièces soit inférieure ou égale à 5°C/W, de préférence inférieure ou égale à 3°C/W, de manière encore plus préférentielle inférieure ou égale à 1 °C/W. Le matériau principal constituant le pont thermique présente avantageusement une conductivité thermique supérieure ou égale à 1 W/m.K. Selon des variantes (non représentées), le châssis 44 ou le moteur 48 sont fixés directement sur, ou sont en contact franc avec, l'organe 15. Le châssis 44 comporte une portion 50 périphérique par rapport à l'axe D et fixée sur la paroi externe 20, avantageusement sur tout le pourtour du haut-parleur 5 autour de l'axe D. Par exemple, la membrane 46 est sensiblement plane, ou forme sensiblement une portion de sphère. La membrane 46 est suspendue au châssis 44, avantageusement par le joint d'étanchéité 30. Le circuit électronique 10 comprend par exemple un circuit imprimé 52 fixé sur le deuxième pont thermique 42, et des composants électroniques 54 montés sur le circuit imprimé 52. Le circuit imprimé 52 est par exemple sensiblement parallèle à une portion de liaison 56 de l'organe 15. Les composants électroniques 54 sont propres à dégager de la chaleur lorsque l'enceinte acoustique 1 est en fonctionnement. Dans l'exemple représenté, l'organe 15 s'étend à l'intérieur et en travers du caisson 25, par exemple sensiblement perpendiculairement à l'axe D du haut-parleur 5. L'organe 15 comprend la portion de liaison 56, un radiateur 58 disposé dans une ouverture 60 du caisson 25, et un troisième pont thermique 62 reliant la portion de liaison et le radiateur. Selon des variantes (non représentées), le troisième pont thermique 62 est remplacé par un contact franc entre la portion de liaison 56 et le radiateur 58, ou par une pâte ou une graisse. La portion de liaison 56 présente par exemple une forme générale plane. La portion de liaison 56 est par exemple sensiblement perpendiculaire à l'axe D du haut-parleur 5. La portion de liaison 56 est par exemple en métal, avantageusement en aluminium, en magnésium, ou en acier. La portion de liaison 56 est par exemple d'une seule pièce. Selon une variante non-représentée, l'organe 15 est en une seule pièce. Le radiateur 58 s'étend par exemple dans un plan sensiblement perpendiculaire à la portion de liaison 56. Le radiateur 58 comporte avantageusement des ailettes 64 faisant saillie vers l'extérieur de l'enceinte acoustique 1. Le radiateur 58 définit une surface d'échange 66 propre à être traversée par un flux de chaleur 68 circulant dans l'organe 15 en provenance du moteur 48 et du circuit électronique 10 lorsque l'enceinte acoustique 1 est en fonctionnement. Par « conducteur », on entend que l'organe 15 présente, au moins sur le parcours du flux de chaleur 68, une conductivité À supérieure ou égale à 1 W/m.K. Dans l'exemple représenté, la paroi externe 20 comprend deux demi-coques 70, 72. Par « non conductrice de chaleur » ou « thermiquement isolante », on entend une matière présentant une conductivité thermique À strictement inférieure à 1 W/m.K. La demi-coque 70 est fixée sur la portion périphérique 50 du haut-parleur 5 et sur la première face 34 de l'organe 15. La demi-coque 72 est fixée sur la deuxième 38 de l'organe 15. Grâce aux joints d'étanchéité 30, 32, le haut-parleur 5, l'organe 15 et la paroi externe 20 définissent un premier volume interne 74 sensiblement étanche vis-à-vis de l'air extérieur 76. La demi-coque 72 et l'organe 15 définissent un deuxième volume interne 78 sensiblement étanche vis-à-vis de l'air extérieur 76. Dans l'exemple représenté, le premier volume interne 74 abrite le moteur 48. Le deuxième volume 78 abrite le circuit électronique 10. Le fonctionnement de l'enceinte acoustique 1 va maintenant être décrit. L'organe 15 met en communication thermique le moteur 48, le circuit électronique 10 et l'air extérieur 76. Lorsque l'enceinte acoustique 1 est en fonctionnement, le moteur 48 et le circuit électronique 10 dégagent de la chaleur. En régime permanent, la chaleur dégagée par le moteur 48 passe dans l'organe 15 via le premier pont thermique 40. La chaleur dégagée dans le circuit électronique 10 passe dans l'organe 15 via le deuxième pont thermique 42. Il se crée dans l'organe 15 le flux de chaleur 68 en provenance du moteur 48 et du circuit électronique 10. Le flux de chaleur 10 traverse le troisième pont thermique 62 et arrive dans le radiateur 58. Le flux thermique 10 traverse alors la surface d'échange 66 pour se dissiper dans l'air extérieur 76. Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, notamment l'organe 15, il est possible d'extraire une fraction importante de la chaleur qui se dégage dans le moteur 48 et dans le circuit électronique 10, et de l'évacuer à l'extérieur de l'enceinte acoustique 1. Ainsi, il est possible de prévenir un échauffement trop important du moteur 48 ou du circuit électronique 10. En outre, au début de l'utilisation de l'enceinte acoustique 1, le haut-parleur 5 est chauffé par le circuit électronique 10. En effet, la chaleur dégagée par le circuit électronique 10 est conduite par le deuxième pont thermique 42, l'organe 15 et le premier pont thermique 40 jusqu'au moteur 48. Le moteur 48 ne dégage pas, ou très peu, de chaleur tant que le volume sonore de l'enceinte acoustique 1 reste faible. En effet, la puissance consommée 'au repos' par le circuit électronique n'est pas nulle, donc pour les volumes sonores nuls ou faibles, l'essentiel de la production de chaleur est réalisé au niveau du circuit électronique. Par ailleurs, grâce à l'organe 15, il est possible de réaliser le caisson 25 dans un autre matériau que du métal, tout en évacuant correctement la chaleur dégagée par le moteur 48 et le circuit électronique 10. Avantageusement, l'organe 15 constitue une armature interne de l'enceinte acoustique 1, sur laquelle est fixée la paroi externe 20 de manière sensiblement étanche. En référence aux figures 2 et 3, on décrit une enceinte acoustique 100 constituant un second mode de réalisation de l'invention. L'enceinte acoustique 100 est analogue à l'enceinte acoustique 1 représentée sur la figure 1. Les éléments semblables portent les mêmes références numériques sur les figures 2 et 3. Seules les différences entre l'enceinte acoustique 100 et l'enceinte acoustique 1 seront décrites en détail ci-après. L'enceinte acoustique 100 comprend un deuxième haut-parleur 105, et un deuxième circuit électronique 110 de commande du deuxième haut-parleur 105. Le deuxième haut-parleur 105 est avantageusement analogue structurellement au haut-parleur 5. Le deuxième haut-parleur 105 comprend notamment un moteur 148 propre à dégager de la chaleur lorsque l'enceinte acoustique 100 est en fonctionnement. Le deuxième haut-parleur 105 est par exemple disposé de l'autre côté de l'organe 15 par rapport au haut-parleur 5. Le moteur 148 est lié à l'organe 15 par un quatrième pont thermique 140. Le circuit électronique 10 se situe dans le volume interne 74. Le circuit électronique 10 est lié à la première face 34 de l'organe 15 par le deuxième pont thermique 42. Le deuxième circuit électronique 110 se situe dans le deuxième volume interne 78. Le deuxième circuit électronique 110 est lié à l'organe 15 par un cinquième pont thermique 142. Le cinquième pont thermique 142 est par exemple fixé sur la deuxième face 38 de l'organe 15. Dans l'exemple représenté, l'organe 15 occupe une position sensiblement médiane dans le caisson 25 selon la direction transversale T. Le premier circuit électronique 10 et le deuxième circuit électronique 110 sont par exemple reliés par des câbles 112. L'organe 15 de l'enceinte acoustique 100 est par exemple dépourvu d'un radiateur s'étendant dans une ouverture définie par le caisson 25. L'organe 15 définit intérieurement un passage 114 à travers l'enceinte acoustique 100. Comme visible sur la figure 3, le passage 114 comprend au moins une entrée 116 pour l'air extérieur 76, et une sortie 118. Le passage 114 est adapté pour permettre une circulation d'air extérieur depuis l'entrée 116 vers la sortie 118. L'organe 15 comprend avantageusement des ailettes 120 faisant saillie dans le passage 114. La circulation d'air extérieur dans le passage 114 est matérialisée sur les figures 2 et 3 par une flèche F. La surface d'échange 66 définie par l'organe 15 délimite le passage 114. Dans une position normale d'utilisation de l'enceinte acoustique 100, l'entrée 116 se situe au-dessous de la sortie 118. Le passage 114 est adapté pour fonctionner sensiblement comme une cheminée. Le fonctionnement de l'enceinte acoustique 100 est analogue à celui de l'enceinte acoustique 1, si ce n'est que le flux de chaleur 68 en provenance du moteur 48 et du circuit électronique 10 traverse la surface d'échange 66 pour être emporté par la circulation d'air F. De même, un flux de chaleur 168 en provenance du moteur 148 et du deuxième circuit électronique 110 traverse la surface d'échange 66 pour passer dans la circulation d'air F. Selon une variante non représentée, le mode de dissipation thermique de l'enceinte acoustique 100 (cheminée) et le mode de dissipation thermique de l'enceinte acoustique 1 (radiateur) sont combinés. En variante, l'enceinte acoustique 100 comprend un ventilateur (non représenté) situé dans le passage 114 et adapté pour créer une circulation forcée d'air extérieur dans le passage 144. On va maintenant décrire une enceinte acoustique 200 constituant un troisième mode de réalisation de l'invention. L'enceinte acoustique 200 est analogue à l'enceinte acoustique 1 représentée sur la figure 1. Les éléments semblables portent des références numériques identiques. Seules les différences entre l'enceinte acoustique 200 et l'enceinte acoustique 1 représentée sur la figure 1 seront décrites en détail ci-après. L'organe 15 comprend une portion de liaison 156 se situant en surface de l'enceinte acoustique 200 de manière à former en partie le caisson 25. Le circuit électronique 10 se situe dans le volume interne 74. Le deuxième pont thermique 42 est fixé sur la première face 34 de l'organe 15. La surface d'échange 66 est définie par le radiateur 58 et par la deuxième face 38 de la partie de liaison 156. Lorsque l'enceinte acoustique 200 est en fonctionnement, une partie du flux de chaleur 68 en provenance de moteur 48 et du circuit électronique 10 s'évacue dans l'air extérieur 76 par la deuxième face 38 de l'organe 15.10 REVENDICATIONS1.- Enceinte acoustique (1 ; 100 ; 200) comprenant : - une paroi externe (20) non conductrice de la chaleur et définissant au moins en partie un caisson (25) de l'enceinte acoustique, - au moins un haut-parleur (5, 105) électrodynamique comportant un moteur (48, 148), le haut-parleur (5, 105) ayant une portion périphérique (50) fixée sur la paroi externe (20), et - au moins un circuit électronique (10, 110) de commande du haut-parleur (5, 105), dans laquelle le moteur (48, 148) du haut-parleur (5, 105) et le circuit électronique (10, 110) sont liés à un même organe (15) de l'enceinte acoustique (1; 100; 200), l'organe (15) étant conducteur de la chaleur et comportant une surface (66) d'échange propre à être traversée par un flux de chaleur (68, 168) circulant dans l'organe (15) en provenance du moteur (48, 148) et du circuit électronique (10, 110) lorsque l'enceinte acoustique (1; 100; 200) est en fonctionnement, le flux de chaleur (68, 168) étant destiné à se dissiper dans l'air extérieur (76) à l'enceinte acoustique (1; 100 ; 200) ou à passer dans un élément conducteur de la chaleur extérieur à l'enceinte acoustique (1; 100 ; 200). 2.- Enceinte acoustique (1; 100 ; 200) selon la revendication 1, dans laquelle le moteur (48, 148) du haut-parleur (5, 105) est fixé sur l'organe (15) directement ou par l'intermédiaire d'un châssis (44) du haut-parleur (5, 105). 3.- Enceinte acoustique (1; 100; 200) selon la revendication 1, dans laquelle le moteur (48, 148) du haut-parleur (5, 105) ou le circuit électronique (10, 110) est ou sont lié(s) à l'organe (15) par au moins un pont thermique (40, 42, 140, 142). 4.- Enceinte acoustique (1 ; 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l'organe (15) comporte un radiateur (58) définissant au moins en partie la surface d'échange (66), et une portion de liaison (56), de préférence métallique, à laquelle sont liés le moteur (48) du haut-parleur et le circuit électronique (10), la portion de liaison étant liée au radiateur (58) directement ou par l'intermédiaire d'un pont thermique (62). 5.- Enceinte acoustique (1 ; 200) selon la revendication 4, dans laquelle la portion de liaison (56) est au moins à 80% en masse en métal. 6.- Enceinte acoustique (1 ; 200) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle la portion de liaison (56) s'étend à l'intérieur du caisson (25), de préférence en travers du caisson 25. 7.- Enceinte acoustique (200) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle la portion de liaison (56) se situe au moins en partie en surface de l'enceinte acoustique (1; 200) de manière à former en partie le caisson (25). 8.- Enceinte acoustique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle l'organe (15) définit intérieurement au moins un passage (114) à travers l'enceinte acoustique (100), le passage (114) comportant au moins une entrée (116) pour l'air extérieur, et une sortie (118), le passage (114) étant adapté pour permettre une circulation (F) d'air extérieur (76) depuis l'entrée (116) vers la sortie (118), et l'organe 15 comprenant de préférence des ailettes (120) pour favoriser la dissipation du flux de chaleur (68, 168) dans l'air extérieur (76) circulant dans le passage (114). 9.- Enceinte acoustique (100) selon la revendication 8, comprenant un ventilateur pour créer une circulation forcée d'air extérieur (76) dans le passage (114). 10.- Enceinte acoustique (1 ; 100 ; 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle la paroi externe (20) est en outre fixée sur l'organe (15), le haut-parleur (5, 105), la paroi externe (20) et l'organe définissant un volume interne (74, 78) sensiblement étanche vis-à-vis de l'air extérieur (76).