KR100343303B1 - 전자형 전기 음향 변환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자형 전기 음향 변환기에 관한 것으로, 상기 전자형 변환기는 진동 방식으로 배치된 제 1 다이아프램과, 상기 제 1 다이아프램의 중앙부에 제공되고 자성 재료로 제조된 제 2 다이아프램과, 상기 제 1 다이아프램에 대향하여 위치된 요크와, 상기 제 1 다이아프램에 대향하는 요크의 면상에 제공된 중앙 폴과, 실질적으로 상기 중앙 폴을 둘러싸는 코일과, 상기 코일을 실질적으로 둘러싸는 자석과, 상기 자석과 상기 제 1 다이아프램 사이에 제공된 자성 박판을 포함하고, 상기 자성 박판의 내주는 상기 제 2 다이아프램의 외주에 대해 오버랩되어 있다.
Description
본 발명은 셀룰러폰이나 휴대용 무선 호출기 등의 휴대용 통신 장치에서 수신된 호출에 응답하는 경보음을 발생시키기 위해 사용되는 전기 음향 변환기(electroacoustic transducer)에 관한 것이다.
도 9a 및 도 9b는 종래의 전자형 전기 음향 변환기(하기에는 "전자형 변환기"라 지칭함)의 평면도와 단면도를 각각 도시한다. 종래의 전자형 변환기는 원통형 하우징(107)과, 상기 하우징(107)의 저면을 덮도록 배치된 디스크형 요크(106)를 포함한다. 상기 요크(106)의 일체형 부분일 수 있는 중앙 폴(103)이 상기 요크(106)의 중앙부에 제공된다. 상기 중앙 폴 둘레에는 코일(104)이 권선되어 있다. 코일(104)의 외주로부터 이격되어서 환형 자석(105)이 제공되어 있고, 상기 환형 자석(105)의 내주와 상기 코일(104) 사이에는 그 전체 둘레에 걸쳐 적절한 간격이 유지되어 있다. 자석(105)의 외주면은 하우징(107)의 내주면과 접해있다. 하우징(107)의 상단부는 제 1 다이아프램(100)과 자석(105) 및 코일(104)과 중앙 폴(103) 사이에 적절한 내부공간이 존재하도록 제 1 다이아프램(100)을 지지하고 있고, 상기 제 1 다이아프램(100)은 비자성 디스크로 제조되어 있다. 제 1 다이아프램(100)의 중앙부에, 자성 디스크로 제조된 제 2 다이아프램(101)이 상기 제 1 다이아프램(100)과 동축이 되도록 제공된다.
이제, 상술한 종래의 전자형 변환기의 작동 및 효과를 설명한다. 코일(104)에 전류가 통하지 않는 초기 상태에 있어서, 자석(105), 제 2 다이아프램(101), 중앙 폴(103) 및 요크(106)에 의해 자성 경로가 형성된다. 그결과, 제 2 다이아프램(101)은 제 1 다이아프램(100)의 탄성력과 평형을 이루는 지점에 이르도록 자석(105)과 중앙 폴(103)을 향해 당겨지게 된다. 이 초기 상태에서 상기 코일(104)에 교류가 통하는 경우에는 상술한 자성 경로내에 교호 자장이 발생되며, 그래서, 제 2 다이아프램(101)에 구동력이 발생된다. 제 2 다이아프램(101)상에 발생된 이런 구동력은 자석(105)에 의해 발생되는 인력과의 상호작용으로 인해 고정된 제 1 다이아프램(100)을 따라 그 초기 상태로부터 제 2 다이아프램(101)이 진동하게 된다. 이 진동이 소리로써 송신된다. 그러나, 도시되어 있는 구조에서, 자석(105)과 제 2 다이아프램(101) 사이의 거리는 너무 커서 자속이 제 2 다이아프램(101)상에 충분히 작용할 수 없다.
도 10은 도 9a 및 도 9b에 도시된 종래의 전자형 변환기의 자속 벡터 다이아그램을 도시하고 있다. 이 자속 백터 다이아그램은 단지 중앙축(도면의 좌측에 도시되어 있음)에 대한 두개의 반부 중 하나만을 예시하고 있으며, 제 1 다이아프램(100)과 하우징(107)은 이들이 비자성이기 때문에 도시가 생략되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 종래의 전자형 변환기의 자석(105)으로부터 제 2 다이아프램(101)으로의 자성 경로에는 큰 자성 갭이 존재한다. 그결과, 상기 자성 갭 내의 큰 공기층은 자성 저항으로써 작용하고, 그에 의해, 자석(105)의 중앙부내의 자성 경로로부터 제 2 다이아프램(101)으로의 충분한 자속 공급을 어렵게 한다.
자성 재료로 구성된 제 1 다이아프램(100)을 사용하여 제 1 다이아프램(100)이 자성 경로로써 활용되도록 하는 것도 가능하다. 그러나, 이경우에는 특히, 경보음으로써 발생되는 주파수와 동일한 공진 주파수를 갖도록 제 1 다이아프램(100)이 설계된 경우에, 제 1 다이아프램(100)이 자성 포화를 방지하면서 자성 경로로서 활용될 수 있도록 하는 두께를 갖도록 형성되는 것이 어렵다.
본 발명에 따른 전자형 변환기는 진동 방식으로 배치된 제 1 다이아프램과, 상기 제 1 다이아프램의 중앙부에 제공되고 자성 재료로 제조된 제 2 다이아프램과, 상기 제 1 다이아프램에 대향하여 위치된 요크와, 상기 제 1 다이아프램에 대향하는 요크의 면상에 제공된 중앙 폴과, 실질적으로 상기 중앙 폴을 둘러싸는 코일과, 상기 코일을 실질적으로 둘러싸는 자석과, 상기 자석과 상기 제 1 다이아프램 사이에 제공된 자성 박판을 포함하고, 상기 자성 박판의 내주는 상기 제 2 다이아프램의 외주에 대해 오버랩되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 다이아프램, 자석 및 요크는 수납 공간을 형성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제 1 다이아프램과, 자석과 요크 중 하나 이상은 수납 공간을 상기 수납 공간의 외부와 소통시키는 하나 이상의 공기 구멍을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 전자형 변환기는 하우징과, 상기 하우징내에 제공된 제 1 다이아프램을 추가로 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제 1 다이아프램과 하우징은 수납 공간을 형성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제 1 다이아프램과 하우징 중 하나 이상은 상기 수납 공간을 상기 수납 공간의 외부와 소통하도록 하는 하나 이상의 공기 구멍을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제 1 다이아프램과 하우징과 요크는 수납 공간을 형성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제 1 다이아프램, 하우징 및 요크 중 하나 이상은 상기 수납 공간을 상기 수납 공간의 외부와 소통하게 하는 하나 이상의 공기 구멍을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 하나 이상의 공기 구멍은 상기 자석의 외주 외측에 위치된 요크의 직경을 따른 위치에 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제 2 다이아프램과 상기 자성 박판의 내경 사이의 반경 방향 오버랩의 길이는 상기 제 2 다이아프램의 외경의 대략 4% 내지 대략 15%이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 자성 박판의 내경은 상기 자석의 내경과 동일하거나 그보다 작다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 자석은 그 내주에서 상기 제 1 다이아프램에 대향한 그 면상에 홈형부를 포함하고, 상기 자성 박판은 상기 홈형부에 수용된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 자성 박판의 외주는 실질적으로 중립점(neutral point)과 일치하며, 상기 중립점에서는 자석의 표면에서 발생하는 자속 백터의 방향이 분산되어 자속 백터 중 일부는 중앙 폴을 향해 횡단하고, 나머지는 자석의 외주를 향해 횡단하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제 2 다이아프램은 복수개의 돌출부를 포함하고, 각 돌출부는 반경 방향으로 연장되며, 상기 복수개의 돌출부는 상기 제 2 다이아프램의 둘레 방향을 따라 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 실질적으로 제 1 다이아프램을 구성하는 재료는 실질적으로 상기 제 2 다이아프램을 구성하는 재료의 비중량(specific gravity)과 동일하거나 그보다 작은 비중량을 갖는다.
본 발명의 다른 양태에서, 상술한 전자형 변환기 중 하나를 통합하는 휴대용 통신 장치가 제공된다.
따라서, 본 명세서에 기술된 발명은 고성능 전자기형 전기 음향 변환기를 제공하는 장점을 가지고 있고, 상기 변환기에서는 자성 박판이 제 1 다이아프램과 자석 사이에 제공되어 상기 자석과 제 2 다이아프램 사이의 자성 경로를 보충하고, 그에 의해, 제 2 다이아프램상에 인력과 구동력을 효과적으로 발생시키며, 이는 자석과 제 2 다이아프램의 크기를 현저히 변화시키지 않고도 가능하다.
본 기술 분야의 숙련자들은 첨부된 도면을 참조로하는 하기의 상세한 설명을 통해 본 발명의 상술한 장점들과, 다른 장점들을 명백하게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자형 변환기를 예시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 다이아프램의 외경과 자성 박판의 내경 사이의 오버랩 비율과 구동력 사이의 관계를 예시하는 그래프.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전자형 변환기를 예시하는 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전자형 변환기의 자속 백터 다이아그램.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구동력(driving force)과, 인력(attraction force) 및 자성 박판의 외경 사이의 관계를 예시하는 그래프.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전자형 변환기를 예시하는 단면도.
도 7a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 전자형 변환기를 예시하는 평면도.
도 7b는 도 7a에 도시된 전자형 변환기의 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 전자형 변환기가 통합된 휴대용 통신 장치를 예시하는 부분 절단 사시도.
도 9a는 종래의 전자형 변환기를 예시하는 평면도.
도 9b는 도 9a에 도시된 종래의 전자형 변환기의 단면도.
도 10은 종래의 전자형 변환기의 자속 백터 다이아그램.
* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 부호의 설명 *
1 : 제 1 다이아프램 2, 32 : 제 2 다이아프램
3 : 중앙 폴 4 : 코일
5, 15 : 자석 6, 26 : 요크
8, 28 : 공기 구멍 9, 19 :자성 박판
10 : 전자형 변환기
[제 1 실시예]
본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자형 변환기(10)를 도 1 및 도 2를 참조로 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자형 변환기(10)를 예시하는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전자형 변환기(10)는 원통형 하우징(7)과 상기 하우징(7)의 저면을 덮도록 배치된 디스크형 요크(6)를 포함한다. 요크(6)의 일체형 부분을 형성할 수 있는 중앙 폴(3)이 요크(6)의 중앙부에 제공된다. 중앙 폴(3) 둘레에는 코일(4)이 권선되어 있다. 코일(4)의 외주로부터 이격되어 환형 자석(5)이 제공되어 있고, 상기 코일(4)과 환형 자석(5)의 내주 사이에는 그 전체 둘레를 따라 적절한 간격이 유지되어 있다. 자석(5)의 외주면은 상기 하우징(7)의 내주면과 접해 있다. 자석의 상부면상에는 환형 자성 박판(9)이 자석(5)의 전체 상부면을 덮도록 제공되어 있다. 중앙 폴(3)의 말단부는 자성 박판의 내부 둘레에 위치되어 있다. 자성 박판(9)의 내경은 자석(5)의 내경보다 작고, 그래서, 자성 박판(9)의 내주는 자석(5)의 내주를 지나 연장된다. 하우징(7)의 상단부는 비자성 재료로 제조된 제 1 다이아프램(1)을 제 1 다이아프램(1)의 진동을 허용하는 방식으로 지지한다. 제 1 다이아프램(1)과 자성 박판(9), 코일(4) 및 중앙 폴(3) 사이에는 적절한 간격이 존재한다. 제 1 다이아프램의 중앙부에 있어서, 자성 디스크(예로서, 퍼멀로이)로 제조된 제 2 다이아프램은 제 1 다이아프램(1)과 동축으로 제공된다. 자성 박판(9)의 내경은 제 2 다이아프램(2)의 외경 보다 작고, 그래서, 자성 박판(9)의 내주는 제 2 다이아프램(2)의 외주에 대해 적어도 부분적으로 오버랩된다. 복수개의 공기 구멍(8)은 자석(5)의 내주면과 코일(4) 사이의 공간이 제 1 다이아프램(1)과 요크(6) 사이의 공간 외측에 있는 외부 공간과 소통하도록 요크(6)내의 둘레 방향을 따라 소정 간격으로 형성된다. 각 공기 구멍(8)은 코일(4)과 자석(5)의 내주면 사이에 있는 공기를 외부로 배출될 수 있도록 하여, 제 1 다이아프램(1)의 음향학적 부하를 감소시킨다.
다음에, 상술한 전자형 변환기의 작동 및 효과를 설명한다. 코일(4)에 전류가 통하지 않는 초기 상태에서, 자성 경로는 자석(5)과, 자성 박판(9)과, 제 2 다아아프램(2)과 중앙 폴(3)과 요크(6)에 의해 형성된다. 그결과, 제 2 다이아프램(2)은 제 1 다이아프램(1)의 탄성력과 평형을 이루는 지점까지 자석(5)과 중앙 폴(3)을 향해 당겨진다. 이 초기 상태에서 코일(4)을 통해 교류가 흐르게되면, 교호 자장이 상술한 자성 경로에 발생되게 되어 제 2 다이아프램(2)상에 구동력이 발생되게 된다. 제 2 다이아프램(2)상에 발생된 이런 구동력은 자석(5)에 의해 발생된 인력과의 상호작용으로 인해 고정된 제 1 다이아프램(1)을 따라 제 2 다이아프램이 그 초기 상태로부터 진동하게 한다. 이 진동은 소리로서 전달된다.
본 실시예에 따라서, 자석(5)과 제 2 다이아프램(2) 사이에 제공된 자성 박판(9)은 자성 저항을 감소시키는 기능을 하고, 그에 의해 자성 경로내의 자속 밀도를 증가시키는 기능을 한다. 그결과, 제 2 다이아프램(2)상의 구동력이 증가되어 제 1 다이아프램(1)과 제 2 다이아프램(2)이 증가된 진폭으로 진동하게 하고, 그에 의해, 발생되는 음향 압력 레벨이 현저히 증가되게 한다. 상기 자성 박판(9)은 자성 박판(9)이 없는 종래의 구조에 비해 인력을 71% 향상시키며, 구동력을 43% 향상시킨다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 다이아프램의 외경과 자성 박판의 내경 사이의 오버랩 비율과 구동력 사이의 관계를 예시하는 그래프이다. 본 명세서에 사용된 "오버랩 비율"이라는 용어는 제 2 다이아프램(2)의 외경에 대한 자성 박판(9)의 내경과 제 2 다이아프램(2)의 외경 사이의 반경방향 오버랩 길이의 비를 의미한다. 도 2의 그래프에 있어서, 수평축은 오버랩 비율을 나타내고, 수직축은 구동력을 나타낸다. 오버랩 비율이 대략 9%일때 구동력이 최대가 되는 것을 도 2에서 알 수 있다. 대략 5%의 오버랩 비율에서, 오버랩 비율이 0%일때(즉, 자성 박판(9)의 내경이 제 2 다이아프램(2)의 외경과 동일하고, 그래서 오버랩이 없을 때)의 각 값으로부터 인력은 21%가 향상되며, 구동력은 10%가 향상된다. 따라서, 오버랩 비율은 대략 4% 내지 대략 15%의 범위인 것이 구동력 강화에 바람직하다는 것을 도 2로부터 알 수 있다.
비록, 도 1에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자형 변환기에 도시된자성 박판(9)은 자석(5)의 내경 보다 작은 내경을 가지고 있지만, 자성 박판(9)의 내경은 자성 박판(9)의 내경이 제 2 다이아프램(2)의 외경 보다 작은 한도 내에서 자석(5)의 내경과 동일하거나 더 커질 수 있다. 자성 박판(9)은 자성 박판(9)이 제 1 다이아프램(1)과 자석(5) 사이에 위치되어 있는 한 자석(5)과 접촉할 필요는 없다. 자성 박판(9)은 자성 저항을 최소화하고, 자성 경로내의 자속 밀도를 향상시키기 위해 자성 포화를 방지할 수 있는 두께를 갖는 것이 바람직하다.
비록, 환형 자성 박판(9)을 예로 설명하였지만, 환형 자성 박판(9)은 외경과 내경을 한정할 수 있는 소정의 형상, 예를 들어, 완전한 링이거나 링의 일부일 수 있다.
[제 2 실시예]
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전자형 변환기를 예시하는 단면도이다. 도 3에 도시된 전자형 변환기에는 자성 박판(19)을 자석(15)에 붙이기 위하여 자성 박판(19)을 수용하는 홈형부가 자석(15)의 상부면의 내주에 제공되어 있다. 그 외에는 본 실시예의 전자형 변환기(10)는 도 1에 도시된 제 1 실시예에 따른 전자형 변환기(10)와 동일한 구조를 갖는다. 자성 박판(19)의 내주는 자석(15)의 내부 둘레를 지나 연장된다. 즉, 자성 박판(19)의 내경은 자석(15)의 내경 보다 작다.
본 실시예의 전자형 변환기에 따라서, 자성 박판(19)이 자석(15)내에 형성된 홈형부에 수용되어 있기 때문에, 실질적으로 제 2 다이아프램(2)상의 구동력과 자석(15)에 의해 발생되는 인력을 감소시키지 않고도 전자형 변환기(10)의 전체 높이가 감소될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 전자형 변환기(10)의 자속 백터 다이아그램이다. 이 자속 백터 다이아그램은 중앙축(도면의 좌측에 도시됨)에 대한 두개의 반부 중 하나만을 도시하고 있으며, 제 1 다이아프램(1)과 하우징(7)은 이들이 비자성이기 때문에 도시 생략되어 있다. 도 4에서는 자성 경로의 명확한 도시를 위해 구멍(8)도 생략되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 자석(15)의 반경 방향을 따른 중립점(NP로 도시됨)에서 자석(15)상에 발생하는 자속 백터의 방향은 분산되어 그들 중 일부는 중앙축을 향해 횡단하고, 나머지는 자석(15)의 외주를 향해 횡단한다. 자석(15)상에 제공된 자성 박판(19)은 중앙축을 향해 이동하는 자속을 자석(15)의 내주 둘레에 집중되도록 하며, 그래서, 집중된 자속은 효과적으로 제 2 다이아프램(2)으로 들어갈 수 있다. 자석(15)과 제 2 다이아프램(2) 사이의 자성 경로내의 공기층은 자성 박판(19)의 존재에 의해 감소되기 때문에, 자성 저항도 이에 대응하여 감소되며, 따라서, 자속이 제 2 다이아프램(2)으로 효과적으로 공급될 수 있다.
상술한 바와 같이, 자석(15)상에 발생하는 자속 백터의 방향은 중립점(NP)에서 분산되게 되며, 그래서, 이들 중 일부는 중앙축을 향해 횡단하고, 나머지는 자석(15)의 외주를 향해 횡단한다. 이때문에, 전자형 변환기(10)가 자성 박판(19)의 외경이 중앙축을 향해 이동하는 자속이 발생할 수 있는 최대 직경과 동일하게 설계되었을때, 즉, 자성 박판(19)의 외주가 자석(15)의 중립점(NP)과 실질적으로 일치되게 설계되었을때, 자성 박판(19)은 중앙축을 향해 이동하는 자속을 가장 효과적으로 자석(15)의 내주 둘레에 집중시킬 수 있다.
도 5는 제 2 다이아프램(2)에 적용되는 구동력 및 인력과 자성 박판(19)의 외경 사이의 관계를 예시하는 그래프이다. 도 5의 그래프에서, 수평축은 자성 박판(19)의 외경을 나타내고, 수직축은 제 2 다이아프램(2)에 적용되는 구동력과 인력을 나타낸다. 자석(15)의 중립점(도 4에서 NP로 도시됨)에서 인력이 최대가 됨을 알 수 있다.
[제 3 실시예]
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전자형 변환기(10)를 예시하는 단면도이다. 도 6에 도시된 전자형 변환기에서, 하우징(7)의 내주면과 자석(15)의 외주면 사이에 공간이 존재하도록 자석(15)이 제공되고, 요크(26)의 둘레 방향을 따라 소정 간격으로 복수개의 공기 구멍(28)이 형성되어 있다. 공기 구멍(28)은 자석(15)의 외주면과 하우징(7)의 내주면 사이의 공간이 제 1 다이아프램(1)과 요크(26) 사이의 공간 외측에 위치된 외부공간과 소통하도록 해준다. 본 실시예의 전자형 변환기(10)의 나머지 부분들은 도 3에 도시된 제 2 실시예에 따른 전자형 변환기(10)와 동일한 구조를 갖는다.
본 실시예의 전자형 변환기(10)에 따라서, 자석(15)의 외주면과 하우징(7)의 내주면 사이에 존재하는 공기는 공기 구멍(28)을 통해 외부로 방출된다. 상기 공기 구멍(28)이 요크(26)의 외주에 제공되어 있기 때문에, 자석(15)을 요크(26)의 중앙에 더 근접하게 배치하는 것이 가능하다. 부가적으로, 요크(26)의 외주에 공기 구멍(28)이 제공되어 있기 때문에, 제 1 다이아프램(1)과 공기 구멍(28) 사이의 공기통로가 자성 박판(19)에 의해 막혀버리지 않는다. 이는 자성 박판(19)의 내경을 현저히 감소시키는 것을 용이하게 해주고, 그래서, 자성 박판(19)의 내주는 필요에 따라 코일(4)에 대해 오버래핑되며, 이는 순차적으로, 제 2 다이아프램(2)의 외경(적어도 부분적으로 자성 박판(19)의 내경에 대해 오버래핑되어 있음)을 감소시키는 것을 가능하게 해준다. 제 1 다이아프램(1)의 탄성 지지부, 즉, 제 2 다이아프램(2)을 실질적으로 지지하는 부분을 제외한 부분이 그에 대응하여 증가 되고, 그에 의해 제 2 다이아프램이 더 큰 진폭으로 진동할 수 있기 때문에, 제 2 다이아프램(2)의 외경을 감소시키는 것은 바람직하다. 제 2 다이아프램(2)의 진동 진폭이 커지게되는 것은 보다 높은 발생 음향 압력 레벨을 제공한다.
[제 4 실시예]
도 7a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 전자형 변환기를 예시하는 평면도이다. 도 7b는 도 7a의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 취한 단면도이다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 전자형 변환기에서, 제 1 다이아프램(1)의 중앙부에 고정되어 있는 제 2 다이아프램(32)은 그 디스크형 외주에 복수개의 절결부를 가지며, 그로 인해, 둘레 방향을 따라 균일한 간격으로 반경방향으로 연장하는 복수개의 돌출부가 형성된다. 각 돌출부(도 7a에 상측에서 도시되어 있는 바와 같이)는 각 반경 방향에 수직 방향을 따라 취한 상기 돌출부 전체의 단면적의 합이 이런 단면이 취해지는 각 반경 방향을 따른 위치에 무관하게 일정해지는 이차 곡면 방식의 외형을 갖는다. 제 2 다이아프램(32)의 두께는 제 1 다이아프램(1)보다 큰 것이 바람직하다. 본 실시예의 전자형 변환기(10)의 나머지 부분들은 도 6에 도시된 제 3 실시예에 따른 전자형 변환기(10)와 동일한 구조를 갖는다.
제 1 내지 제 3 실시예에서, 제 2 다이아프램(2)은 그 둘레 방향(즉, 각 반경 방향에 수직인 방향)을 따라 취해진 단면적의 총합이 반경 방향을 따라 동일하지 않도록, 즉, 이런 단면이 취해지는 지점이 내측으로부터 멀어질 수록 증가되도록 디스크형 형상을 갖는다. 주어진 자성체내의 자속 밀도는 자속이 통과하는 단면적에 반비례한다. 따라서, 제 2 다이아프램(2)내의 자속은 반경 방향을 따라 일정하지 않다. 대조적으로, 제 4 실시예에 따라서, 각 돌출부(상술한 바와 같은)가 상술한 바와 같이 단면이 취해지는 각 반경 방향을 따른 지점에 무관하게 각 반경 방향에 수직인 방향을 따라 취한 전체 돌출부의 단면적의 총 합이 일정하게되는 이차 곡면 방식의 외형을 갖는다. 따라서, 자속은 본 실시예에 따른 제 2 다이아프램(32)의 절결형 외주를 따라 일정하다.
자속 포화를 방지하기 위한 규제 내에서 제 2 다이아프램(32)내에 상술한 절결부를 형성함으로써, 제 2 다이아프램(32; 제 4 실시예)을 통과하는 자속의 양이 상기 제 2 다이아프램(2; 제 1 내지 제 3 실시예)을 통과하는 자속의 양과 실질적으로 동일하게 유지될 수 있고, 그에 의해, 제 2 다이아프램(2)상에서와 마찬가지로 제 2 다이아프램(32)상에서 동일한 크기의 구동력을 얻을 수 있다. 그결과, 일정한 자속 밀도를 가진 제 2 다이아프램(32)은 실질적인 특성 저하 없이 진동을 통해 음향을 발생할 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 전자형 변환기(10)는 제 1 다이아프램(1)과 제 2 다이아프램(32)의 총 질량이 제 2 다이아프램(32; 상술한 바와 같이, 제 2 다이아프램(32)은 제 1 다이아프램(1) 보다 두꺼운 것이 바람직하다)의 외주내의 노치에의해 감소되기 때문에, 더 높은 음향 압력 레벨을 발생시킬 수 있다. 제 2 다이아프램(32)의 돌출부는 제 2 다이아프램(32)의 중앙 폴에 대향한 부분의 외측에 위치된 제 2 다이아프램(32)의 부분상에(즉, 외주를 향해) 배치되는 것이 바람직하다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 전자형 변환기에서, 다이아프램(1, 32)의 질량은 상이한 디스크형 제 2 다이아프램(32)에 노치를 형성함으로써 감소되게 된다. 그러나, 다이아프램(1, 32)의 질량은 상대적으로 작은 비중량을 가진 제 1 다이아프램용 재료를 사용함으로써도 유사한 효과로 감소될 수 있다. 예로서, 제 1 다이아프램(1)을 퍼멀로이(제 2 다이아프램(32)과 유사하게)로 형성하는 대신, 제 1 다이아프램은 선택적으로 상대적으로 비중량이 작은 티타늄으로 형성될 수 있다.
도 3, 도 6 및 도 7a, 도 7b에 도시된 바와 같은 본 발명의 제 2 내지 제 4 실시예에 따른 전자형 변환기(10)에 있어서, 자성 박판(19)은 자석(15)의 내경 보다 작은 내경을 가진다. 그러나, 자성 박판(19)의 내경은 자성 박판(19)의 내경이 제 2 다이아프램(2 또는 32)의 외경 보다 작은 한 자석(15)의 내경과 동일하거나 자석의 내경 보다 커질 수 있다. 자성 박판(19)은 자성 저항을 최소화하여 자성 경로내의 자속 밀도를 향상시키도록 자성 포화를 방지할 수 있는 두께를 가지는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명에 따른 전자형 변환기가 통합된 휴대용 통신 장치의 일 예로써 셀룰러폰을 예시하는 부분 절단 사시도이다. 제 1 내지 제 4 실시예에 예시된 전자형 변환기 중 하나가 이 셀룰러폰에 통합될 수 있다.
셀룰러폰(61)은 그 일면상에 음향구(63)가 형성된 하우징(62)을 포함한다.상기 하우징(62)내에서, 본 발명에 따른 전자형 변환기(10)는 제 1 다이아프램(1)이 상기 음향구(63)에 대향하도록 배치된다. 상기 셀룰러폰(61)은 송신된 신호를 수신하여 전자형 변환기로 입력되는 호출 신호로 변환하는 신호 처리 회로(도시되지 않음)를 내부에 가지고 있다. 셀룰러폰(61)내의 신호 처리 회로가 호출 수신을 나타내는 신호를 수신하였을때, 전환된 신호가 전자형 변환기(10)로 입력되고, 경보음이 발생되어 셀룰러폰 사용자에게 호출이 수신되었음을 알린다.
본 발명에 따른 전자형 변환기(10)가 통합되어 있는 셀룰러폰(61)은 제 2 다이아프램이나 자석의 크기를 증가시키지 않고도 높은 음향 압력 레벨에서 경보음을 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 전자형 변환기(10)가 통합된 셀룰러폰(61) 자체의 크기를 증가시키지 않고 높은 음향 압력 레벨에서 경보음을 제공할 수 있다.
비록, 상술한 전자형 변환기(10)는 셀룰러폰(61)의 하우징(62)에 직접적으로 장착되어 있지만, 선택적으로, 셀룰러폰(61)내의 내부 회로 보드상에 장착될 수 있다. 경보음의 음향 압력 레벨을 부가적으로 강화시키기 위한 음향 포트가 부가적으로 제공될 수 있다.
비록 도 8에 휴대용 통신 장치의 일예로서 셀룰러폰이 예시되어 있지만, 본 발명의 응용 분야는 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 전자형 변환기에 있어서, 제 2 다이아프램의 외경 보다 작은 내경을 가진 자성 박판이 자석의 상부면상에 제공된다. 그결과, 자석이나 제 2 다이아프램의 크기를 증가시키지 않고 자성 저항을 감소시킬 수 있고, 그에 의해, 인력과 구동력을 증가시킬 수 있다. 이는 제 2 다이아프램의 크기를 감소시키는 것을 가능하게 하고, 이것이 상기 다이아프램들의 전체 질량을 감소시키며, 발생되는 음향 압력 레벨을 보다 향상시킨다. 부가적으로, 자성 박판을 수용하기 위해 자석의 내주에서 그 상부면상에 홈형부를 제공함으로써, 전자형 변환기의 전체 높이가 최소화될 수 있다. 부가적으로, 제 2 다이아프램내에 절결부를 제공하는 것 및/또는 상대적으로 작은 비중량을 가진 재료로 제 1 다이아프램을 구성하는 것에 의해, 다이아프램들의 전체 질량이 부가적으로 감소될 수 있으며, 그에 의해, 발생되는 음향 압력 레벨을 부가적으로 향상시킬 수 있다. 부가적으로, 요크의 외주에 제 1 다이아프램과 요크 사이에 존재하는 공기를 방출하는 공기 구멍을 제공하여, 자성 박판의 내경과 제 2 다이아프램의 외경을 최소화함으로써, 제 1 다이아프램의 탄성 지지부가 최대화되어 큰 진동 진폭을 얻을 수 있다.
본 기술 분야의 숙련자들이 명백히 알 수 있는 바와 같이, 제 1 다이아프램은 하우징이 아닌 소정의 다른 소자에 제 1 다이아프램의 진동을 가능하게하는 방식으로 부착 또는 지지될 수 있다. 하우징은 본 발명에서 필수적인 구성요소는 아니다.
상술한 실시예에 따른 모든 전자형 변환기에서, 자성 박판은 환형 판에 한정되지는 않는다. 자석상에 복수개의 자성판이 제공될 수 있다.
상술한 실시예에 따른 모든 전자형 변환기에서, 수납 공간은 제 1 다이아프램, 하우징 및 요크에 의해 형성되는 것으로 예시하였다. 그러나, 수납 공간은 제 1 다이아프램, 자석 및 요크에 의해 형성될 수 있고, 이경우에 제 1 다이아프램은 자석에 의해 지지될 수 있다. 선택적으로, 수납 공간은 제 1 다이아프램과 하우징에 의해 형성될 수 있다.
수납 공간이 수납 공간의 외부와 소통될 수 있도록 하는 공기 구멍은 본 발명에 따른 전자형 변환기를 구성하는 소정의 하나 이상의 구성 소자로 제공될 수 있다.
본 발명의 범위와 정신으로부터 벗어나지 않고도, 본 기술 분야의 숙련자들은 다양한 변경을 명백하고 용이하게 할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 상술한 상세한 설명에 한정되는 것이 아니며, 보다 광범위하게 구성되어 있다.
본 발명에 따라서 자성 박판이 제 1 다이아프램과 자석 사이에 제공되어 상기 자석과 제 2 다이아프램 사이의 자성 경로를 보충하고, 그에 의해, 제 2 다이아프램상에 인력과 구동력을 효과적으로 발생시키는 전자형 변환기가 제공되며, 이는 자석과 제 2 다이아프램의 크기를 현저히 변화시키지 않고도 가능하다.
본 발명에 따른 전자형 변환기는 휴대용 무선 통신 장치에 사용된다.
Claims (30)
- 진동식으로 배치된 제 1 다이아프램과,자성 재료로 형성되어 제 1 다이아프램의 중앙부에 제공된 제 2 다이아프램과,제 1 다이아프램과 대향한 위치에 배치된 요크와,상기 제 1 다이아프램과 대향한 요크의 면상에 제공된 중앙 폴과,상기 중앙 폴을 실질적으로 둘러싸는 코일과,상기 코일을 실질적으로 둘러싸는 자석과,상기 자석과 상기 제 1 다이아프램 사이에 제공된 자성박판을 포함하며,상기 자성박판의 내주가 상기 제 2 다이아프램의 외주에 대해 오버랩되어 있는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 다이아프램, 자석 및 요크는 수납 공간을 형성하는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 다이아프램, 자석 및 요크 중 하나 이상은 상기 수납 공간이 상기 수납 공간의 외부와 소통할 수 있도록 하는 하나 이상의 공기 구멍을 포함하는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서, 하우징을 추가로 포함하고,상기 제 1 다이아프램은 상기 하우징내에 제공되는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 다이아프램과 상기 하우징은 수납 공간을 형성하는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 다이아프램과 상기 하우징 중 하나 이상은 상기 수납 공간을 상기 수납 공간의 외부와 소통할 수 있도록 하는 하나 이상의 공기 구멍을 포함하는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 다이아프램, 하우징 및 요크는 수납 공간을 형성하는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 다이아프램, 하우징 및 요크 중 하나 이상은 상기 수납 공간을 상기 수납 공간의 외부와 소통할 수 있도록 하는 하나 이상의 공기 구멍을 포함하는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 8 항에 있어서, 상기 하나 이상의 공기 구멍은 자석의 외주 외측에 위치된 요크의 직경을 따르는 위치에 제공되는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 자성 박판의 내경과 제 2 다이아프램의 외경 사이의 반경방향 오버랩 길이는 제 2 다이아프램 외경의 대략 4% 내지 대략 15%인 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 자성 박판의 내경은 상기 자석의 내경과 동일하거나 상기 자석의 내경 보다 작은 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 자석은 그 내주에서 제 1 다이아프램에 대향한 면상에 홈형부를 포함하고,상기 자성 박판은 상기 홈형부에 수용되는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 자성 박판의 외주는 중립점과 실질적으로 일치하고,상기 중립점은 자석의 표면상에 발생하는 자속 벡터의 방향이 분산되게 되어 자속 백터 중 일부가 중앙 폴을 향해 횡단하게되고 나머지 자석 벡터들은 자석의 외주를 향해 횡단하게 되는 전자형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 다이아프램은 반경 방향으로 각각 연장되는 복수개의 돌출부를 포함하고,상기 복수개의 돌출부는 상기 제 2 다이아프램의 둘레 방향을 따라 형성되는전자형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서, 실질적으로 상기 제 1 다이아프램을 구성하는 재료는 실질적으로 상기 제 2 다이아프램을 구성하는 재료의 비중량과 동일하거나 그보다 작은 비중량을 가지는 전자형 전기 음향 변환기.
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