FR3065134B1 - Haut-parleur et enceinte acoustique le comportant - Google Patents

Haut-parleur et enceinte acoustique le comportant Download PDF

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Abstract

Le haut-parleur (20) est muni, selon un axe de symétrie en rotation, d'une membrane mobile (2) en face avant, d'une structure arrière (11) en face arrière et d'un moteur (6, 8, 9) d'actionnement de la membrane mobile entre la membrane et la structure arrière. Le diamètre de la structure arrière, perpendiculairement à l'axe de symétrie, est supérieur au diamètre de la face avant du haut-parleur. Dans des modes de réalisation, la structure arrière porte des ailettes (13) de refroidissement sur sa périphérie. L'enceinte acoustique (50) comporte un haut-parleur selon l'invention et un premier coffret (31) entourant le haut-parleur jusqu'à la structure arrière sans couvrir la structure arrière. Dans des modes de réalisation, l'enceinte comporte un deuxième coffret (32) prenant appui sur la face arrière de la structure arrière du haut-parleur et comportant une électronique (51) refroidie par la structure arrière du haut-parleur.

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention vise un haut-parleur et une enceinte acoustique. Elle s’applique, notamment, aux systèmes acoustiques pour particuliers ou professionnels.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Pour reproduire un niveau sonore avec une haut-parleur (notamment électrodynamique) confiné dans une enceinte acoustique, il est nécessaire d’alimenter ledit haut-parleur par un signal modulé par le signal audio que l’on cherche à reproduire. Ce signal électrique peut être d’une puissance assez importante pour obtenir le niveau acoustique voulu au point d’écoute.
Les meilleurs rendements qu’il est possible d’obtenir avec des haut-parleurs restent cependant très faible, de l’ordre de 1%. L’essentiel de la puissance électrique délivré au haut-parleur est donc converti par effet Joule sous forme de chaleur. Sur des haut-parleurs de forte puissance, des dispositifs de radiateurs sont disposés sur la culasse du haut-parleur de sorte à évacuer au mieux les calories provenant de la bobine de haut-parleur. Si le refroidissement est insuffisant, la bobine peut atteindre des températures supérieures à 200°C-250°C entraînant sa destruction par fusion et évaporation de vernis assurant l’isolation du conducteur. Le haut-parleur devient alors non fonctionnel. Le haut-parleur est généralement confiné dans une enceinte acoustique afin d’éviter l’annulation de l’onde acoustique émise depuis la face avant de la membrane par l’onde émise depuis la phase arrière de la membrane (effet dit de « court-circuit acoustique »). Il s’ensuit donc qu’une température importante réside dans l’enceinte acoustique et empêche l’évacuation des calories vers l’extérieur.
OBJET DE L’INVENTION
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un haut-parleur muni, selon un axe de symétrie en rotation, d’une membrane mobile en face avant, d’une structure arrière en face arrière et d’un moteur d’actionnement de la membrane mobile entre la membrane et la structure arrière, le diamètre de la structure arrière, perpendiculairement à l’axe de symétrie, étant supérieur au diamètre de la face avant du haut-parleur. Grâce à ces dispositions, le haut-parleur peut être monté dans une enceinte acoustique formée en entourant le haut-parleur jusqu’à la structure arrière sans couvrir la structure arrière, par un premier coffret. La périphérie de la structure arrière, de grande dimension, assure un refroidissement efficace de la structure arrière et du moteur.
Par ailleurs, la structure arrière servant de squelette du produit sur laquelle est fixé chaque coffret, préférentiellement un coffret arrière complétant le coffret avant, permet la tenue du haut-parleur dans l’enceinte et minimise de diamètre de l’enceinte à proximité de la membrane. En effet, il n‘est alors plus nécessaire d’agrandir le saladier du haut-parleur pour réserver un espace de fixation pour le haut-parleur. De même il n’est plus nécessaire de rajouter des pièces supplémentaires à l’intérieur de l’enceinte qui réduirait l’espace disponible et augmenterait le prix du produit.
Dans des modes de réalisation, la structure arrière porte des ailettes de refroidissement sur sa périphérie.
Les ailettes montées sur la périphérie de la structure arrière, elle-même de grande dimension, assurent un refroidissement efficace de la structure arrière et du moteur.
Dans des modes de réalisation, les ailettes, en forme d’anneau radiaux, présentent une symétrie de rotation par rapport l’axe de symétrie du haut-parleur.
Grâce à ces dispositions, le haut-parleur est optimisé pour fonctionner avec son axe de symétrie horizontal, la convection naturelle étant favorisée par les ailettes, qui sont alors disposées selon un plan vertical.
Dans des modes de réalisation, le plan des ailettes passe par l’axe de symétrie du haut-parleur.
Grâce à ces dispositions, le haut-parleur est optimisé pour fonctionner avec son axe de symétrie vertical, la convection naturelle étant favorisée par les ailettes, qui sont alors disposées selon un plan vertical.
Dans des modes de réalisation, la structure arrière est réalisée en deux parties dont une seule constitue la périphérie de la structure arrière.
Grâce à ces dispositions, on facilite la réalisation industrielle de la structure arrière et on dispose d’un grand choix de métal ou de finition pour la périphérie que celui mis en œuvre pour la partie centrale de structure arrière du haut-parleur.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise une enceinte acoustique comportant un haut-parleur selon l’invention et un premier coffret entourant le haut-parleur jusqu’à la structure arrière sans couvrir la structure arrière.
Les avantages, buts et caractéristiques particulières de cette enceinte étant similaires à ceux du haut-parleur objet de l’invention, ils ne sont pas rappelés ici.
Dans des modes de réalisation, l’enceinte objet de l’invention comporte un deuxième coffret prenant appui sur la face arrière de la structure arrière du haut-parleur.
La structure arrière du haut-parleur est donc prise en sandwich entre les deux coffrets de l’enceinte et constitue le squelette ou la structure porteuse de l’enceinte. Ainsi, la surface extérieure de l’enceinte est constituée par les deux coffrets et les flancs de la structure arrière du haut-parleur. Ainsi, bien que le haut-parleur soit confiné dans une enceinte, sa structure arrière est en liaison directe avec l’extérieur, ce qui permet un refroidissement efficace. Grâce à ces dispositions, une électronique du haut-parleur, notamment s’il s’agit d’un haut-parleur actif, peut être intégrée dans l’enceinte, derrière la structure arrière du haut-parleur.
Dans des modes de réalisation, l’enceinte objet de l’invention comporte un circuit électronique dont au moins un composant est, directement ou indirectement, relié à la structure arrière.
Grâce à ces dispositions, au moins un composant du circuit électronique est refroidi par la structure arrière, qui sert de radiateur commun au moteur du haut-parleur et au circuit électronique.
Dans des modes de réalisation, le circuit électronique comporte au moins un amplificateur en appui sur la face arrière de la structure arrière du haut-parleur.
Dans des modes de réalisation, le circuit électronique comporte au moins une alimentation électrique en appui sur la face arrière de la structure arrière du haut-parleur.
Grâce à chacune de ces dispositions, la structure arrière du haut-parleur sert aussi de radiateur évacuant les calories de l’électronique sans l’ajout de radiateur supplémentaire.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente, schématiquement et en coupe, un mode de réalisation particulier d’un haut-parleur objet de l’invention, - la figure 2 représente, schématiquement et en perspective, le premier mode de réalisation du haut-parleur selon l’invention, - la figure 3 représente, en vue de dessous, le premier mode de réalisation du haut-parleur selon l’invention, - la figure 4 représente, en coupe, un premier mode de réalisation d’une enceinte acoustique objet de l’invention et - la figure 5 représente, en coupe, un deuxième mode de réalisation d’une enceinte acoustique selon l’invention.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION
On observe, en figures 1, 4 et 5, dans un haut-parleur 20 possédant une symétrie de rotation autour d’un axe vertical sur la figure 1 et horizontal sur les figures 4 et 5 : - un cache-poussière 1, - une membrane 2 montée sur une suspension 12, - un châssis 3 de saladier de fixation de la périphérie de la suspension 12, se poursuivant par des tiges 5 de saladier, le saladier ayant en deux parties symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe de symétrie de rotation du haut-parleur 20, - un support de bobine ou support de bobinage 4 de moteur, entraînant le cache poussière 1 et la membrane 2, le moteur portant des bobines 16 et 17 dans un entrefer, - une pièce magnétique ou plaque de champ avant 6, - une pièce en T (« T-yoke », en anglais), - un aimant 8, par exemple de type Néodyne-Fer-Bore, - une pièce magnétique ou plaque de champ arrière 9, - un spider 10 guidant le support de bobines dans l’entrefer et - une structure arrière 11 pièce faisant la liaison entre le saladier et le moteur 6 8 et 9, munie d’ouvertures traversantes 14 pour le passage de vis 18 et pour permettre la circulation d’air entre l’avant et l’arrière de la structure arrière 11.
Le haut-parleur 20 est, dans ce mode de réalisation, un haut-parleur de basses fréquences. Son diamètre est, par exemple, de l’ordre de vingt centimètres.
La structure arrière 11 du haut-parleur 20 est configurée de telle sorte que ses flancs fassent partie intégrante de l’enceinte acoustique une fois montée (figures 4 et 5). Afin d’être confiné dans un volume clos, l’enceinte est fermée par un premier coffret 31 coiffant la partie avant du haut-parleur (membrane) et prenant appui sur le devant de la structure arrière 11 du haut-parleur 20. La structure arrière 11 présente un diamètre supérieur au diamètre de la face avant du haut-parleur 20 et au diamètre du saladier 3 et 5.
Préférentiellement, de la même façon, l’arrière du haut-parleur 20 est coiffé d’un deuxième coffret, arrière, 32 venant prendre appui sur l’arrière de la structure arrière 11 du haut-parleur 20. La structure arrière 11 du haut-parleur 20 est donc prise en sandwich entre les deux coffrets 32 et 31 de l’enceinte 30 ou 50 et réalise la structure de l’enceinte.
Ainsi, la surface extérieure de l’enceinte 30 ou 50 est constituée par les deux coffrets 31 et 32 et les flancs de la structure arrière 11 du haut-parleur 20. Ainsi, bien que le haut-parleur 20 soit confiné dans une enceinte 30 ou 50, sa structure arrière 11 est en liaison directe avec l’extérieur, ce qui permet un refroidissement efficace.
Par ailleurs, la structure arrière 11 servant de structure de l’enceinte, 30 ou 50, sur laquelle sont fixés les deux coffrets 31 et 32 permet la tenue du haut-parleur 20 dans l’enceinte et minimise de diamètre de l’enceinte à proximité de la membrane 2. En effet, il riest alors pas nécessaire d’agrandir le saladier du haut-parleur 20 pour réserver un espace de fixation pour le haut-parleur 20. De même, il n’est pas nécessaire de rajouter des pièces supplémentaires à l’intérieur de l’enceinte 30 ou 50 qui réduirait l’espace disponible et augmenterait le prix du produit.
Les flancs de la structure arrière 11 du haut-parleur 20 peuvent être avantageusement striés au moyen d’ailettes 13, de sorte à augmenter la surface d’échange thermique avec l’environnement. Ces ailettes 13 sont avantageusement disposées de façon verticale de sorte à améliorer le refroidissement par convection naturelle. Si le haut-parleur 20 est destiné à être utilisé à l’horizontale comme représenté sur les figures 4 et 5, les ailettes 13 sont circulaires et perpendiculaires à l’axe du haut-parleur 20. Si, en revanche, le haut-parleur 20 est destiné à être utilisé en position verticale (non représentée), les ailettes 13 sont avantageusement radiales de sorte qu’elles sont à la verticale en position d’utilisation. La structure arrière 11 est, dans des modes de réalisation, réalisée en deux parties afin de faciliter la réalisation industrielle de la structure arrière ou d’avoir un autre choix de métal ou de finition que celui mis en oeuvre pour la partie cachée de la structure arrière 11 du haut-parleur 20.
Comme représenté en figure 5, avantageusement, un circuit électronique 51 et notamment les composants électroniques de puissance et notamment au moins un amplificateur 55 et une alimentation électrique 52, sont en appui sur la face arrière de la structure arrière 11 du haut-parleur 20, qui sert ainsi de radiateur évacuant les calories de l’électronique de puissance sans l’ajout de radiateur supplémentaire. Ce circuit électronique 51 est à l’intérieur du coffret 32. En figure 5, des conducteurs thermiques 56 et 54 relient thermiquement l’amplificateur 55 et l’alimentation électrique 52, respectivement, à la structure arrière 11.
En figures 3 et 5, un haut-parleur 34 est disposé dans le coffret arrière 32. On observe que l’axe du haut-parleur 20 coincide avec l’axe du haut-parleur 34. Ainsi, l’enceinte 30 ou 50 présente au moins deux haut-parleurs co-axiaux. Cette co-axialité améliore les performances acoustiques de l’enceinte 30 ou 50. L’enceinte 30 ou 50 présente trois ou quatre haut-parleurs co-axiaux si le haut-parleur 34 est un haut-parleur co-axial à deux ou trois membranes, respectivement. Cette enceinte 30 ou 50 présente deux de ses haut-parleurs de manière opposée, en face avant et arrière.
Comme on le comprend à la lecture de la description, pour un diamètre donné de haut-parleur 20, l’enceinte 30 ou 50 ne doit pas nécessairement être significativement plus grande pour permettre la fixation du haut-parleur 20, puisque celui-ci n’est pas tenu par sa face avant.
On observe que le support de bobine est tenu par une suspension 12, à l’avant, et par un spider 10, à l’arrière. Préférentiellement, le spider 10 est ajouré, c’est-à-dire munie d’ouvertures traversantes, pour favoriser le passage d’air entre l’intérieur du coffret 31 et l’intérieur du coffret 32. On observe aussi que la surface du cache-poussière 1 est supérieure à la surface de la membrane 2. Les plaques de champ 6 et 9 présentent des surface intérieures coniques symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe du haut-parleur 20. Ces pièces polaires 6 et 9 ont ainsi, en coupe, une forme triangulaire, ce qui permet de réduire leur poids et de concentrer les lignes de champ magnétique sur l’entrefer sans saturer les lignes de champ. Dans des modes de réalisation, les coupes passant par l’axe du haut-parleur 20 des pièces polaires 6 et/ou 9 sont elliptiques, les ellipses ayant leur foyer sur l’axe du haut-parleur ou dans le plan de l’aimant 8.
La structure arrière 11 sert de pièce de liaison mécanique entre le saladier 3 et 5 et les plaques de champ 6 et 9 pour constituer un entrefer dans lequel se trouvent les bobines 16 et 17 provoquant le déplacement du moteur qui entraîne le cache poussière 1 et la membrane 2.
Les ouvertures qui traversent la structure arrière 11 parallèlement à l’axe du haut-parleur 20 sont de deux types : - des ouvertures cylindriques à base circulaire 14 pour le passage de vis solidarisant les coffrets 31 et 32 à la structure arrière 11 et - des ouvertures oblongues 15 (figure 3) suivant un rayon à partir de l’axe du haut-parleur 20, pour favoriser le passage de l’air entre l’intérieur du coffret 31 et l’intérieur du coffret 32, améliorant ainsi l’acoustique de l’enceinte, 30 ou 50. L’aimant 8 est à l’intérieur du moteur, autour de l’axe du haut-parleur 20. Comme on le comprend en regard de la description qui précède, le haut- parleur 20 est muni, selon un axe de symétrie en rotation, d’une membrane mobile en face avant, d’une structure arrière 11 en face arrière et d’un moteur d’actionnement de la membrane mobile entre la membrane et la structure arrière. Le diamètre de la structure arrière 11, perpendiculairement à l’axe de symétrie, est supérieur au diamètre de la face avant du haut-parleur 20.
Dans les modes de réalisation représentés dans les figures, la structure arrière porte des ailettes 13 de refroidissement sur sa périphérie.
Selon les configurations horizontale ou verticale d’utilisation de l’enceinte comportant le haut-parleur 20 : - les ailettes, en forme d’anneau radiaux, présentent une symétrie de rotation par rapport l’axe de symétrie du haut-parleur ou - le plan des ailettes, ailettes par exemple en forme de rectangles latéraux, passe par l’axe de symétrie du haut-parleur.
Dans des modes de réalisation, la structure arrière 11 est réalisée en deux parties dont une seule constitue la périphérie de la structure arrière. L’enceinte acoustique 30 ou 50 comporte un haut-parleur 20 et un premier coffret 31 entourant le haut-parleur 20 jusqu’à la structure arrière sans couvrir la structure arrière 11. Préférentiellement, l’enceinte acoustique 30 ou 50 comporte un deuxième coffret 32 prenant appui sur la face arrière de la structure arrière 11 du haut-parleur 20.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 5, l’enceinte 50 comporte un circuit électronique 51 dont au moins un composant 52 et/ou 55 est, directement ou indirectement, relié à la structure arrière 11.
Le haut-parleur 20 représenté dans les figures possède un double châssis et une double bobine. Cependant, la présente invention ne se limite pas à ce type de haut-parleur.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Enceinte acoustique (30. 50), qui comporte un haut-parleur (20) comportant, selon un axe de symétrie en rotation : - une membrane mobile (2) en face avant, - une structure arrière (11) en face arrière, - un moteur (6, 8, 9) d’actionnement de la membrane mobile entre la membrane et la structure arrière et - un radiateur d’évacuation de la chaleur du moteur ; caractérisée en ce que : - le diamètre de la structure arrière, perpendiculairement à l’axe de symétrie, est supérieur au diamètre de la face avant du haut-parleur et - le haut-parleur est supporté dans l’enceinte acoustique uniquement par la structure arrière et le radiateur, qui constitue une partie de l’enveloppe de l’enceinte acoustique.
  2. 2. Enceinte acoustique (30, 50) selon la revendication 1, dans lequel le radiateur est constitué de la structure arrière (11) et porte des ailettes (13) de refroidissement sur sa périphérie.
  3. 3. Enceinte acoustique (30, 50) selon la revendication 2, dans lequel les ailettes (13) possèdent une forme d’anneaux radiaux et une symétrie de rotation par rapport l’axe de symétrie du haut-parleur.
  4. 4. Enceinte acoustique (30, 50) selon la revendication 2, dans lequel le plan de chaque ailette (13) latérale passe par l’axe de symétrie du haut-parleur.
  5. 5. Enceinte acoustique (30, 50) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la structure arrière (11) est réalisée en deux pièces dont une seule constitue la périphérie de la structure arrière perpendiculairement à Taxe de symétrie.
  6. 6. Enceinte acoustique (30, 50) selon l’une des revendications 1 à 5, qui comporte un premier coffret (31) entourant le haut-parleur jusqu’à la structure arrière (11) sans couvrir le radiateur.
  7. 7. Enceinte acoustique (30, 50) selon ia revendication 6, qui comporte un deuxième coffret (32) prenant appui sur ia face arrière de la structure arrière (11) du haut-parleur (20).
  8. 8. Enceinte acoustique (50) selon l’une des revendications 1 à 7, qui comporte un circuit électronique (51) dont au moins un composant (52. 55) est. directement ou indirectement, relié à la structure arrière (11).
  9. 9. Enceinte acoustique (50) selon la revendication 8, dans laquelle te circuit électronique (51) comporte au moins un amplificateur (55) en appui sur la face arrière de la structure arrière (11) du haut-parieur (20).
  10. 10. Enceinte acoustique (50) selon l’une des revendications 8 ou 9, dans laquelle te circuit électronique (51) comporte au moins une alimentation électrique (52) en appui sur la face arrière de la structure arrière (11 ) du haut-parleur (20).
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