Altavoz con autorefrigeración activa del tipo dotado de una bobina eléctrica móvil colocada en el entrehierro circular de un imán permanente fijo,

caracterizado esencialmente por presentar integrado un dispositivo de refrigeración por agua que actúa en la zona comprendida entre la parte interna de la bobina y ambos lados del entrehierro

Altavoz con autorefrigeración activa.

Descripción de la invención

El objeto de la presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en un altavoz con autorefrigeración activa, diseñada en principio para altavoces de tipo electrodinámico, aunque puede ser aplicada a cualquier otro tipo de altavoz.

Un altavoz electrodinámico está constituido, en principio, por una bobina eléctrica móvil colocada en el entrehierro circular de un imán permanente fijo; cuando la bobina es recorrida por una intensidad eléctrica alterna, se generan en dicha bobina fuerzas alternas en fase con la intensidad; son dichas fuerzas las que hacen que la bobina vibre (en virtud de su movilidad) y transmita dichas vibraciones a una membrana, o a una pantalla acústica, a la que está adosada; de este modo se genera el sonido y se transmite al aire circundante.

La energía eléctrica consumida por un altavoz depende de la intensidad que circula por la bobina del mismo, la cuál a su vez depende de la resistencia eléctrica de dicha bobina. Idealmente, toda la energía eléctrica que le llega al altavoz debería convertirse en energía acústica, pero esto no ocurre así ya que buena parte de dicha energía se convierte en calor; este calor, generado en la propia bobina móvil, es consecuencia del paso de la intensidad eléctrica por las espiras de dicha bobina.

Este calor representa un gran inconveniente ya que provoca en el altavoz varios efectos negativos.

En primer lugar, el calentamiento de la bobina produce un aumento de la resistencia eléctrica de sus espiras (en virtud del coeficiente de temperatura positivo de los metales con los que se suelen confeccionar), lo cual provoca una disminución de la intensidad eléctrica y por lo tanto, de la potencia que llega al altavoz; ello produce una disminución del nivel sonoro del altavoz conocido como "pérdida por compresión de potencia".

En segundo lugar, el calor también afecta negativamente al imán permanente, modificando (y en general reduciendo) sus propiedades magnéticas.

En tercer lugar, si el calentamiento es excesivo, además de los dos efectos anteriores se puede tener un tercer y peor efecto que consiste en que la bobina puede llegar a quemarse, con lo que el altavoz quedaría inutilizado.

La evacuación de este calor se realiza normalmente de forma pasiva, transmitiéndose de forma natural desde la bobina hacia los componentes fijos cercanos a la misma (es decir, hacia las piezas polares del imán permanente) a través del entrehierro; por último, el calor pasa de las piezas polares hacia el exterior a la atmósfera. Se trata pues de una transmisión de calor que funciona de manera pasiva y con una velocidad relativamente lenta debido a la propiedad de baja conductividad térmica del hierro y otros materiales ferromagnéticos, que son los utilizados normalmente en la fabricación del imán permanente del altavoz.

Para evitar el inconveniente que supone la acumulación de calor en la bobina y los dos efectos negativos anteriormente mencionados que ello conlleva, se ha diseñado el novedoso altavoz con autorrefrigeración activa, objeto de la presente memoria técnica.

El nuevo altavoz está dotado de unos elementos longitudinales especiales de refrigeración activa diseñados para ayudar a la disipación del calor, es decir, que además del proceso natural de transmisión pasiva del calor desde la bobina hacia el exterior a través de las piezas polares del imán, dichos elementos especiales contribuyen a aumentar la velocidad de disipación de calor, transmitiéndolo directamente y de forma activa desde la bobina hacia el exterior, sin tener que pasar por las piezas polares del imán; dichos elementos, de utilización estándar en la industria para aplicaciones de refrigeración de determinados dispositivos y/o componentes, se conocen como "heat pipes" o "tubos de calor".

La constitución y el principio de funcionamiento de uno de estos elementos longitudinales de disipación activa, cuya presencia es la clave del novedoso altavoz, se detalla a continuación.

Cada elemento longitudinal está constituido por un cilindro hueco o tramo de tubo, preferiblemente metálico, sellado por sus extremos y en cuyo interior se ha introducido una cierta cantidad de agua y se ha practicado el vacío atmosférico. Opcionalmente, las paredes del tubo metálico pueden estar impregnadas de material poroso, lo cuál mejora su funcionamiento en condiciones de uso contrarias a la gravedad. En estas condiciones de vacío, el agua hierve entorno a los 34 grados centígrados. Entonces, si en uno de los dos extremos del tubo (por ejemplo, el extremo anterior) se produce un aumento de temperatura por encima de los 34 grados, mientras que en el otro extremo (el posterior) se mantiene una temperatura inferior a esos 34 grados, el agua empieza a hervir en el extremo anterior más caliente, evaporándose y absorbiendo calor de dicho extremo caliente, condensándose después el vapor de agua en el extremo posterior más frío y cediendo allí dicho calor, es decir, en el extremo más frío del tubo; la temperatura se mantendrá baja en el extremo frío del tubo colocando en el mismo radiadores o disipadores de calor.

El novedoso altavoz con autorrefrigeración activa está constituido por los elementos que se describen a continuación.

En primer lugar, dos cilindros preferiblemente de aluminio en los que se han practicado un número determinado de alojamientos circulares (en los cuáles se encajarán, por su extremo anterior, los elementos longitudinales de disipación activa), serán los encargados de absorber el calor generado por la bobina desde las zonas de dicha bobina que queden situadas fuera del entrehierro; estos cilindros irán situados preferiblemente en la parte interna de la bobina y a ambos lados del entrehierro, respectivamente. Cada cilindro está dotado, a su vez, de dos arandelas externas auxiliares que tienen como misión mejorar la transmisión de calor desde la bobina hasta el propio cilindro; dichas arandelas consisten en "tubos de calor" circulares y planos, en lugar de ser tubos longitudinales, por lo que son huecas y contienen agua en condiciones de vacío.

En segundo lugar, un número determinado de elementos longitudinales de disipación activa, como los anteriormente descritos, se encajan por su extremo anterior en los alojamientos circulares de los cilindros de aluminio y por su extremo posterior en un sistema de placas disipadoras o radiadoras de calor.

En tercer y último lugar, un sistema de placas radiadoras o disipadoras de calor, colocado en el exterior del altavoz y unido a los extremos posteriores de los elementos longitudinales de disipación activa, será el encargado de recoger el calor proveniente de estos y de refrigerarlo hacia la atmósfera.

El funcionamiento del nuevo altavoz con autorefrigeración activa se describe a continuación.

Electrodinámicamente, el novedoso altavoz funciona exactamente igual que cualquier otro altavoz tradicional para reproducir el sonido.

En cuanto al sistema de autorrefrigeración activa se refiere, el nuevo altavoz funciona del siguiente modo: a medida que la bobina del altavoz va adquiriendo temperatura, el calor se transmite de esta hacia los cilindros de aluminio a través de las arandelas externas de estos; a continuación, los cilindros de aluminio lo transmiten a los elementos longitudinales, los cuáles lo evacuan de forma activa hacia el elemento radiador situado fuera del altavoz; por último, este elemento radiador lo disipa a la atmósfera.

Todos los elementos que conforman el novedoso sistema de autorrefrigeración activa del nuevo altavoz se confeccionarán, en la medida de lo posible, con materiales que sean mejores conductores térmicos que aquéllos con los que se haya confeccionado la bobina móvil; de este modo se facilita la evacuación del calor a través de los mismos.

Descripción de los dibujos

Con el objeto de ilustrar cuanto hasta ahora hemos expuesto, se acompaña a la presente memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, un conjunto de dibujos en los que se representa de manera simplificada y esquemática, un ejemplo de realización práctica únicamente explicativo aunque no limitativo, de las características del novedoso altavoz con autorrefrigeración activa.

La figura 1 muestra una vista en sección y perspectiva del novedoso altavoz.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva del sistema de autorrefrigeración activa.

La...

1. Altavoz con autorrefrigeración activa del tipo dotado de una bobina eléctrica móvil colocada en el entrehierro circular de un imán permanente fijo, caracterizado esencialmente por presentar integrado un dispositivo de refrigeración por agua que actúa en la zona comprendida entre la parte interna de la bobina y ambos lados del entrehierro.

2. Altavoz según reivindicación anterior, caracterizado porque el dispositivo de refrigeración por agua consta de uno o más cilindros (1) dotados de una pluralidad de asientos o alojamientos circulares (2) en los que se asientan en cada caso el extremo de unos elementos longitudinales de disipación activa (5) capaces de transmitir el calor recogido por los dos cilindros (1) en la zona de la bobina y entrehierro hacia un conjunto de placas disipadoras de calor (6), dispuestas en el exterior del altavoz y solidarias al extremo contrario de los elementos longitudinales (5).

3. Altavoz según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos longitudinales de disipación activa (5) consisten en cilindros huecos cerrados que contienen un líquido tal como agua, en condiciones de vacío o muy baja presión según técnica "heat pipe" o tubo de calor.

4. Altavoz según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los cilindros (1) disponen de una o más arandelas externas auxiliares huecas (4) que contienen un líquido tal como agua en condiciones de vacío o muy baja presión, que tienen como misión mejorar la transmisión de calor desde la bobina (3) hasta el propio cilindro (1).