KR0139640B1 - 음향 픽업 어셈블리 및 강자성 구조물 - Google Patents

음향 픽업 어셈블리 및 강자성 구조물

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Abstract

평면형 영구 자석편들이 내부에 동일한 자극을 제공하도록 각각 정렬된 내부면상에 배치된 기다란 C-단면 강자성 케이스 또는 봉입부를 포함하는 픽업 어셈블리가 제공된다. 이 자극 성렬은, 극성으로 인해 각 연부 주변의 반대 왜곡 필드내로 서로 반발하는 왜곡 자속 필드 패턴으 각각의 케이스 연부 주변에 발생시킨다.
주위에 기다란 권선이 감겨지는 2개의 리세스되고(recessed) 대칭으로 정렬된 소자에 의해 특정되는 기다란 강자성 코어편은 케이스 내부에 고정된다. 더욱이, 각 소자의 외부 노출 연부는 케이스 측면을 향해 있는 치열(row fo teeth)로서 형성된다.

Description

음향 픽업 어셈블리 및 강자성 구조물
제1도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 픽업을 도시한 사시도.
제2도느 제1도의 선2-2를 따라 절취하여 도시한 단면도.
제3도는 관련된 자속 분포를 설명하기 위해 제1도의 픽업 어셈블리를 상세하게 도시한 평면도.
제4도는 제1도에 도시된 픽업 어셈블리의 일부를 분리하여 도시한 사시도.
제5도는 본 발명의 픽업의 선택적인 실시예를 도시한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 케이스13,14 : 수직 평행 측면
16 : 파스너22,23,24 : 영구 자석 스트립
25 : 코일 구조물28 : 분리 스페이서
29 : 픽업 코일51 : 비자성 전도성막
52 : 분리 스트립128 : 정렬 돌기부
136,137 : 치부
본 발명은 음향 픽업 장치에 관한 것으로, 특히 현악기(string instruments)에 사용하기 위한 전자기(electromagnetic) 픽업에 관한 것이다.
현악기의 기계적 진동을 증폭하기 위한 전자기 픽업 또는 변환기는 본 분야에 널리 사용되어 왔다. 전형적으로, 이러한 픽업들은 근처의 강자성 스트링 진동에 응답하는 강자성편에 인접한 1개 이상의 전기 권선 또는 코일에 의해 특정된다.
이 장치내에는 본래 스트링상의 역자기 효과, 즉 스트링 운동 모드를 감쇠시키도록 작용하는 자기 효과가 있다. 이 감쇠(damping) 효과는 스트링의 국부(local) 속도에 의해 좌우되므로, 픽업의 근처에서 가장 뚜렷한 스트링 운동 모드에 대해 선택적으로 영향을 미친다. 그러므로, 예를 들어 파복(antinode)을 픽업상에 정렬시키는 스트링 운동 모드들은 여기에 이들의 노드를 정렬시키는 모드들보다 더 큰 크기로 감쇠하게 된다.
그 결과, 고조파(harmonic) 크기의 감쇠뿐만 아니라, 선택적인 왜곡(distortion)이 전형적인 픽업내에 존재하여, 증폭기에 제공된 쾌속 감쇠 및 왜곡된 음상(sound image)으로 인해 존재도(presence)의 손실을 발생시키게 된다.
과거에, 여러가지 자기 장치가 감쇠 문제점을 개선하기 위해 고안되어 왔다. 이 문제점을 해결하는 예시적인 방법은 누난(Nunan) 등의 미합중국 특허 제4,133,243호, 스틱(stick)의 미합중국 특허 제3,916,751호, 졸로(Zoller)의 미합중국 특허 제3,588,311호등에 기술되어 있다. 각각의 종래 기술들은 기술된 목적을 위해서는 적합하지만, 단지 1가지 문제점 또는 다른 형태의 문제점만을 고려하였다.
따라서, 감쇠와 고조파 효과를 해결하는 픽업 장치가 폭넓게 추구되었는데, 이러한 장치는 본 명세서내에 기술 되어 있다.
따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 분포 자속용으로 적합한 픽업 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 모든 스트링 운동 모드에 대해 거의 선형이 현악기용 전자기 픽업을 제공아기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 주위에 차폐 자계를 발생시키기에 적합한 전자기 픽업을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 용이하게 제조되고, 거의 조정없이 동작하는 음향 픽업을 제공하기 위한 것이다.
간단히 말하면, 디들 목적 및 그밖의 다른 목적은 평면형 영구 자석편들이 내부에 동일한 자극을 제공하도록 각각 정렬된 내부면상에 배치된 기다란 C-단면 강자성 케이스 또는 봉입부를 포함하는 픽업 어셈블리에 의해 본 발명으로 달성된다. 이 자극 정렬은, 극성으로 인해 각 연부 주변의 반대 왜곡 필드내로 서로 반발하는 왜곡 자속 필드 패턴을 각각의 케이스 연부 주변에 발생시킨다. 주위에 기다란 권선이 감겨지는 2개의 리세스되고(recessed) 대칭으로 정렬된 소자에 의해 특정되는 기다란 강자성 코어편은 케이스 내부에 고정된다. 더욱이, 각 소자의 외부 노출 연부는 케이스 측면을 향해 있는 치열(row of teeth)로서 형성된다.
코어편 소자의 발생 자극이 케이스 측면에 배치된 자석에 인접한 극과 동일하기 때문에, 치부(teeth)들 사이의 공극(aperture)들은 자속 형성 구조물로서 작용하여 케이스 연부에 방사상으로 형성된 자속 패턴을 각 공극에서 발생시키게 된다. 이 불균일하고 반복적으로 정렬된 자속 패턴은 횡 방향의 스트링 운동을 코일내에서 유도된 전기 신호로 분석하는데 필요하 자속 기울기(gradient)를 제공한다. 더욱이, 대응 연부를 향하여 열로 확장되는 전술한 일단의 필드를 각각 포함하는 서로 반발하는 자계는 반대 방향으로 정렬되므로, 이 필드내에서 진동하는 스트링내에 서로 상쇄하는 전류흐름을 유도하게 된다. 이 유도 전류(역 기전력)가 서로 상쇄됨으로써 스트링 감쇠의 모든 자기 소오스를 효율적으로 소멸시키지만, 공극에서의 방사필드 패턴들은 고조파 모드에 관련된 동일하지 않은 국부 스트링 운동에 응답한다.
이 부등성은 주 감쇠 소오스가 소멸하는 동안에 스트링의 모든 운동 모드를 발생시키는데 유용하다.
결과적으로, 대부분의 픽업 장치내에서 발견되는 바람직하지 못한 감쇠 없이 스트링 내의 모든 고조파에 특히 민감한 픽업이 고안되었다. 더욱이 발생된 횡대칭 자계 패턴들은 외부 잡음(예를 들어, 전자기 방사선)으로 부터 픽업의 코일을 차폐시키는 장벽(barrier) 필드의 효과를 갖는다. 그러므로, 자체-차폐 스트링 운동 픽업은 고조파 크기 및 감쇠의 감소, 및 외부 방사선으로 부터의 자체 차폐를 특히 고려하여 고안되었다.
이하, 도면을 참좋아여 본 발명에 대해서 상술하게 기술하겠다.
본 발명의 원리는 여러가지로 실행될 수 있지만, 본 명세서내에 기술된 예는 이의 방향 제시에 특히 유용하다. 따라서, 본 명세서내에 기술한 설명은 예시적인 것으로 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 제한된다.
제1도 내지 제4도를 참조하면, 일반적으로 참조 번호(10)으로 도시된 본 발명의 제 1실시예는 2개의 수직 평행 측면(13과 14)사이에 기부(base)를 형성하는 중앙면(2)으로 특정되는 기다란 강자성 채널 또는 케이스(11)를 포함한다. 기기(I)의 표면으로부터 기계적으로 분리되기 위해서, 케이스(11)은 중앙면(12)에서 탄성 버스 스트링(bustring, 16a)를 통해 연장되는 파스너(fastener, 16)에 의해 장착 판(15)에 고정된다. 그다음, 판(15)는 스트링(S) 및에 있는 기기(I)의 표면에 고정된다. 이렇게 장착된 때, 케이스(11)은 후술한 방법으로 운동을 감지하기 위해 스트링(S) 밑에 횡으로 정렬된다.
더욱 상세히 말하면, 내부상의 각각의 면(12,13 및 14)는 공통 자극을 채널 내부에 제공하도록 고착된 각각의 영구 자석 스트립(22,23 및 24)를 포함한다. 그러므로, 예를 들어 스트립(22,23 및 24)는 채널 중앙에 북극(N)을 제공하고, 남극(S)는 케이스(11) 상에 제공한다. 그다음, 코일 구조물(25)는 이러한 공통 극성의 내부에 고정되고, 2개의 채널편(26 과 27)이 이들 사이에서 정의되는 갭 내의 분리 스페이서(28) 양단에서 서로 등을 맞대어 고정된 2개의 채널편(26 및 27)을 구비한 기다란 강자성 프레임(frame)을 포함한다. 이 형태 내에서, 이 강자성 편들은 픽업 코일(29)이 감겨지는 구조물 역할을 한다. 이 결합 코일 구조물(25)는 저부 프레임면(26a 및 27a)의 전기 절연 접착 본드(31)에 의해 케이스 내부에서 중앙 자석 스트립(22)의 노출면에서 다시 고착된다. 이 때문에, 프레임편(26 및 27)은 스트립(22,23 및 24)의 인접면의 N극으로 분극된다.
외부 노출 연부에서, 프레임편(26 및 27)은 스트립(23 및 24)의 N극면을 각각 향해 있는 치형 돌기부 또는 치부(36 및 37)열을 정의하게 된다. 그러므로, 인접치부(36과, 37)사이의 공극들과 인접 스트립면은 자속 선속 보틀(bottle) 또는 기하학적 자속 형성 형태를 정의한다. 더욱 상세히 말하면, 각 프레임편(26 및 27) 및 내부에 형성된 치부(36 및 37)이 인접 스트립(23 및 24)와 동일한 자극으로 분극되기 때문에, 자속 보틀 효과가 공극내에서 각각 발생한다. 그러므로, 이것의 중앙에 근접한 각 보틀은 방사 팬 아웃(fan out) 상태시에 자속선(EL)이 정반대로 성극된 연부(13 및 14)로 연장되는 벡터 소오스(FS)를 효과적으로 형성한다.
특히, 라이(FL)들의 2가지 이러한 방사 팬 아웃이 도시되어 있는 제3도를 참조하면, 본 분야에 숙련된 기술자들은 팬 아웃이 반대로 정렬되어 있다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 이 2개의 팬 아웃내의 고정 스트링(S)는 유도 효과를 전혀 발생시키지 않는다. 그러나, 스트링이 S(1)으로 도시된 파형으로 여기된 때, 팬 아웃의 방향으로 통과하는 스트링 부분은 팬각에 반대인 스티링 부분 보다 적은 자속성을 차단하게된다. 따라서 이 파형 S(1)의 등가 결과로 유도된 스트링을 따라 유도된 스트링을 따라 통과하기 때문에, 코일(25) 내로의 고조파 유도를 향상시키게 된다.
물론, 공극으로부터 발생되는 2가지 자속 패턴이 동일한 극성이기 때문에, 이들은 제2도에 도시된 대칭 수직 자속 패턴(FLa 및 FLb)와 서로 반발하게 된다. 그러므로, 스트링(S)의 큰 운동은 서로 소멸되는 스트링내로의 반대 전류 벡터 Ca 및 Cb를 유도하므로, 전자기 스트링을 감쇠시키는 주요 요인을 소멸시키게 된다.
이 때문에, 이 픽업 장치는 감쇠의 주성분을 감소시키면서 고조파 그기에 대한 감도를 향상시킨다. 더욱이, 거의 동일한 자속패턴(FLa 및 FLb)가 픽업(10)) 주변의 배경 또는 주변 자속 AB를 왜곡시키므로, 주변 또는 배경 전자기 잡음에 대한 장벽 또는 차폐를 형성하게 된다. 이 장벽은 채널(11)의 구조물로 연장되는데, 더욱이, 이 채널은 소정의 종래 전치 증폭기(50)으로 연장되는 코일(29)로부터의 신호 접지에 접지될 수 있는 채널(11)의 구조물로 연장된다. 그러므로, 픽업케이스 및 신호는 간단한 공통 접지에 결합되어, 배경 잡음에 의해 유도되는 소정의 접지 루프의 효과를 제한하게 된다. 부수적으로, 비자성 전도성막(51, 제2도)는 코일 어셈블리로 부터 분리 스트립(52)에 의해 분리된 연부(13 및 14) 양단에 펼쳐질 수 있다. 이 형태내에서, 전자기와 정전기(electrostatic)를 분리하기 위한 전체 외부 차례가 픽업 코일주변에 형성된다.
제4도에 더욱 상세하게 도시된 바와 같이, 편(26 및 27)은 스페이서(27)의 표면상에 형성된 정렬 돌기부(128)을 수용하는 축방향으로 정렬된 구명(126 및 127)을 갖추고 있다. 단부 모서리(end fringe)의 영향을 제한하기 위해, 채널(11)과 치부는 만곡부(13 및 14), 및 크기가 작은 단부 치부(136 및 137)로서 단부에 근접하여 내부로 회전된다. 분리된 권선(129)의 전장은 상술한 하부 코일 (29)의 둘레에 감겨진 다음, 단부에서 단부치부(136 및 137)에 각각 접속 된다. 그러므로, 편(26 및 27)은 코일 양단의 전기 단자로서 작용하는데, 편{편(26)으로 도시됨]들 중 1개의 편은 케이스(11) 및 증폭기 접지에 접지된다. 이 접속부들은 다양하게 정렬될 수 있고, 접속 설비를 납땜하기 위해 각 편으로 연장되는 태브(tab, 도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
제5도에 도시된 선택적인 실시예에서는, 이중 자게 패턴이 실행될 수 있다. 설명을 편리하게 하기 위해, 상술한 부분과 동일한 작용을 하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙였다. 이 실시에내에서, 연부(13 및 14)는 비철 기부(112)내에 장착되고, 코일 어셈블리(25)는 종래의 포팅(potting) 화합물(125)에 의해 고정된다. 이 때문에, 자속 패턴(FLa 및 FLb)가 하향 자속패턴(FLc 및 FLd)와 함께 다시 제공된다. 이 자속배열은 음판 또는 소정의 다른 표면의 기계적 운동을 코일 어셈블리(25)내로 유도하는데 유용하다.
그러므로, 여러가지 응용시에 유용하고 편리한 신호 픽 오프(pick off)가 고안된다.
명백하게, 여러가지 변형 및 변화는 본 발명의 원리로 부터 벗아나지 않고서 실행될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위내에서만 결정된다.

Claims (8)

  1. 인접한 스트링의 운동을 나타내는 전자기 신호를 발생시키는데 사용되는 픽업 어셈블리에 있어서, 기다란 내부 개구 및 외부 표면에 의해 정의되는 채널부로 되어 있고, 상기 내부 개구에서 공통의 자기 극성으로 정렬된 영구 자석 세그먼트 (segments)를 포함하는 기다란 강자성 하우징, 상기 하우징의 내부에 수용되어 있으며, 하부면 및 상기 하우징을 향하여 간격을 두고 배치된 다수의 공면(coplanar) 돌기부를 포함하는 상부면에 의해 정의되는 주변 리세스(recess)를 포함하는 기다란 강자성 코어, 및 상기 주변 리세스내에서 상기 코어 주위로 감겨진 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 픽업 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코어가 절연 스페이서에 의해 서로 분리된 제1 강자성편 및 제2 강자성편을 포함하는 것을 특징으로 하는 픽업 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 강자성편 및 제2 강자성편이 상기 하우징의 내부 개구내에 자기적으로 인접하여 장착되는 것을 특징으로 하는 픽업 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 강자성편 및 제2 강자성편이 상기 하우징으로부터 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 픽업 어셈블리.
  5. 내부에서 공통의 자기 극성으로 자화된 기다란 리세스를 포함하는 외부 강자성 봉입부, 상기 리세스 내에 간격을 두어 수용되어 있으며, 상기 리세스내에 수용된 내부면 및 상기 리세스를 향하여 간격을 두고 배치된 다수의 돌기부를 포함하는 외부면에 의해 정의되는 주변 홈(groove)을 포함하는 강자성 코어, 및 상기 홈 내에 상기 코어 주변으로 수용된 전기 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 강자성 구조물.
  6. 상기 리세스는 주변 측벽 및 저부벽에 의해 특정되고, 상기 돌기부는 상기 측벽을 향해 있는 것을 특징으로 하는 강자성 구조물.
  7. 제5항에 있어서, 상기 코어 상의 상기 봉입부에 고정된 비자성 도전성 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강자성 구조물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 커버가 상기 코어로부터 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 강자성 구조물.
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