KR100817384B1

KR100817384B1 - 변환기

Info

Publication number: KR100817384B1
Application number: KR1020030072041A
Authority: KR
Inventors: 미셸휴고
Original assignee: 소니트론, 남로체 벤누트샵
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2008-03-27
Also published as: US20040081326A1; ATE405129T1; BE1015150A3; EP1422970A3; US7596235B2; DE60322820D1; PT1422970E; EP1422970A2; SI1422970T1; EP1422970B1; KR20040034489A; CN1512481A; DK1422970T3; JP2004147319A; ES2312720T3

Abstract

본 발명에 따른 개량된 변환기는 소리의 재생 또는 기록을, 혹은 양자 모두를 행하기 위한 것이고, 일체형 또는 다체형 압전 요소(4)가 마련된 멤브레인(2)으로 주로 구성되어 있으며, 이 멤브레인(2)은 2개 이상의 층(6, 7)으로 이루어지고, 이들 층 중에서 하나 이상의 층(7)은 폴리머로 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

변환기{IMPROVED TRANSDUCER}

도 1은 본 발명에 따른 개량된 변환기의 개략도.

도 2는 도 1의 화살표 F2 방향에서 본 측면도.

도 3은 도 1에서 F3로 표시한 부분의 확대도.

도 4 내지 도 7은 도 3의 변형예를 보여준다.

도 8 및 도 9는 하우징에 마련되는 개량된 변환기를 보여준다.

도 10 내지 도 15는 도 2의 변형예를 축소하여 보여준다.

도 16은 도 1의 변형예를 보여준다.

도 17은 도 16의 화살표 F17 방향에서 본 도면.

도 18 및 도 19는 하우징에 마련되는 개량된 변환기의 다른 실시예를 보여준다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 홀더

2 : 멤브레인

3 : 접착제

4 : 압전 요소

5 : 전기 도체

6 : 금속층

7 : 폴리머층

8 : 벽

9 : 하우징

본 발명은 개량된 변환기에 관한 것이며, 다시 말하자면 특히 확성기 또는 마이크에 있어서 소리의 재생 또는 기록을, 혹은 양자 모두를 행하기 위한 요소에 관한 것이다.

명료한 설명을 위해, 이하의 설명에서는 소리를 재생하는 변환기, 다시 말해서 소리 재생기에 대해서만 다룰 것이다.

특히, 본 발명은 압전-세라믹 디스크가 부착되어 있는 진동 멤브레인을 이용하는 타입인 압전 재생기에 관한 것이다.

상기 멤브레인을 대개 프레임 등의 형태인 홀더에 그 둘레를 따라 고정하고, 경질 또는 연질의 접착제를 이용하여 홀더에 그 둘레를 따라 접착한다.

압전-세라믹 디스크에 대하여 교류 전압을 인가하면, 압전-세라믹 디스크의 물질이 확장 또는 수축되기 시작하고, 멤브레인 자체는 확장 또는 수축될 수 없으므로, 멤브레인 전체가 전압 변동의 함수에 따라 굴곡되며, 그 결과 인가된 신호의 주파수 및 진폭에 비례하는 소리 신호가 발생된다는 것이 공지되어 있다.

본 출원인 명의의 벨기에 특허 제1,011,085호와 제1,011,559호에는 금속 멤 브레인을 이용하는 전술한 타입의 변환기에 대한 개량이 기술되어 있으며, 벨기에 특허 제1,011,559호의 경우에는 실리콘으로 제조된 탄성의 소음(消音)층이 납 등의 금속 입자로 이루어진 상기 금속 멤브레인 상에 마련되어 있다.

이와 같이 소음층과 금속 입자를 구비하는 변환기의 단점은, 이들 금속 입자를 소음층으로부터 회수하기가 매우 어려워서 이들 금속 입자는 재생 이용될 수 없고, 그 결과 변환기를 버리는 경우에 변환기는 결국 쓰레기 더미가 되어 환경에 부담이 된다는 것이다.

본 출원인의 벨기에 특허 제1,013,592호에서는, 전술한 타입의 변환기에 대한 추가적인 개량이 기술되어 있으며, 이 경우에는 음의 진동을 약화시키는 물질, 특히 플라스틱 등과 같은 연질의 물질로 제조된 멤브레인이 적용된다.

전술한 특허에 기술된 재생기는 매우 양호한 결과를 제공하지만, 본 발명은 음질면에서의 고르지 못한 결과를 개량하고, 또한 버려진 경우에 환경에 덜 유해하도록 개량한 변환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 명칭이 "압전 확성기(Piezoelectric Loudspeaker)"인 무라타 제조사(Murata Manufacturing Co, Ltd.) 명의의 미국 특허 제4,439,640호는 디스크형 금속 플레이트 다이퍼그램, 디스크형 페이퍼 또는 폴리에틸렌 필름, 및 디스크형 압전 세라믹 플레이트를 갖는다. 다중 층 즉, 금속 다이퍼그램, 필름 및 압전 플레이트는 중심을 맞추어 접착된다. 비록 다중 층이 어느 정도 주파수 특성을 평평하게 하지만(미국 특허 제4,439,640호의 도 3의 곡선 A 대 곡선 B 참조), 본 발명은 주파수 응답의 평평화(flatness of the frequency response)를 더욱 개량하고 고조파 왜곡(harmonic distortion)을 더욱 제거하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은 일체형 또는 다체형 압전 요소가 마련된 멤브레인으로 주로 이루어지는 개량된 변환기로서, 상기 멤브레인은 2개 이상의 층으로 구성되고, 이들 층 중 하나 이상의 층은 비등방성 섬유를 갖는 합성 섬유, 등방성 직조 섬유 혹은 등방성 혼합 섬유로 충전된 것일 수 있는 또는 발포된 것일 수 있는 폴리머 또는 엘라스토머로 제조되는 것이며, 상기 압전 요소의 둘레의 형상이 상기 멤브레인의 둘레의 형상과 다른 것을 특징으로 하는 변환기와 관련된다.

멤브레인은 폴리머로 제조된 하나 이상의 층과, 알루미늄 포일 또는 금속 포일 등과 같은 금속 포일로 이루어진 하나 이상의 층의 조합으로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 상이한 층이 조합되기 때문에, 멤브레인의 두께 및 강도는 증폭기, 비디오 녹화기, 휴대폰 등과 같은 신호 발생기로부터 나오는 인가된 신호를 매우 정확하게 재생하도록 용례에 따라 조정될 수 있다.
실제로 압전 요소의 형상, 특히 압전 요소의 둘레의 형상이 멤브레인의 형상과 다른 경우 최상의 결과가 얻어지는 것으로 판명되었다. 구체적으로 말하면, 멤브레인이 둥글지 않고 압전 요소의 형상에 관하여 360°에 걸쳐 대칭을 이루고 있지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징을 보다 잘 설명하기 위해, 본 발명에 따른 개량된 변환기의 바람직한 실시예를 제한적인 의도가 아닌 단지 예로서 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 내지 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 개량된 변환기는, 이 경우에 플라스틱 등으로 제조되는 장방형 프레임인 홀더(1)와; 그 둘레가 연질 접착제(3) 등에 의해 상기 홀더(1)에 고정되는 멤브레인(2)과; 이 멤브레인(2)에 예컨대 접착에 의해 고정되고, 변환기를 도면에 도시되지 않은 신호 발생기에 연결하기 위한 전기 도체(5)가 마련되어 있는 압전-세라믹 디스크의 형상의 압전-요소(4)를 주로하여 구성된다.

본 발명은 개량된 변환기의 멤브레인(2)이 2개 이상의 층으로 이루어지고, 2개의 층으로 이루어진 경우, 층(6)은 금속 또는 금속 합금으로 제조되고, 층(7)은 폴리머로 각각 제조된다는 것을 특징으로 한다.

층(6)은 얇은 금속 포일로 형성되는 것이 바람직하다.

층(7)은 발포 폴리머, 팽창 폴리머, 성형 폴리머 등으로 구성될 수 있으며, 이들 폴리머에는 탄소 섬유 등과 같은 섬유가 충전될 수 있다.

금속층(6)의 한쪽면에는 압전 요소(4)가 고정되는 반면에, 금속층(6)의 다른쪽면에는 폴리머로 제조된 층(7)이 예컨대 접착에 의해 설치된다.

개량된 변환기의 작동은, 전기 신호가 도체(5)에 인가될 경우 멤브레인(2)이 상기 신호의 함수에 따라 진동하기 시작한다는 원리에 기초한다. 이로 인해 공기가 이동하고, 그 결과 소리가 발생된다.

이와 같이 층 구조를 갖는 멤브레인(2)을 적용함으로써, 바람직한 용례에 따라 인가된 신호를 보다 정확하게 재생하기 위해 멤브레인(2)의 두께 및 강도가 조정된다.

본 발명에 따르면, 멤브레인(2)은 금속층(6)과 폴리머층(7)의 임의의 조합으로 구성될 수 있다.

이는 도 4 내지 도 6에 예로서 예시되어 있으며, 이들 경우에 멤브레인(2)은 각각,

- 도 4의 경우에는, 하나의 금속층(6)과 2개의 폴리머층(7)으로 형성되고,

- 도 5의 경우에는, 도 4에 도시된 멤브레인(2)에 금속층(6)이 추가되어 형성되며,

- 도 6의 경우에는, 도 5에 도시된 멤브레인(2)에 폴리머층(7)이 추가되어 형성된다.

또한, 2개의 폴리머층(7)을 이용하고 있는 예로서 도 7에 도시된 바와 같이, 폴리머층(7) 만으로 이루어진 조합도 가능하다.

복수 개의 금속층(6) 또는 복수 개의 폴리머층(7)를, 혹은 양자 모두를 이용하는 경우, 이들 층(6, 7)을 동일한 금속 또는 동일한 폴리머로 제조할 필요는 없다는 것이 명백하다.

도 8은 본 발명에 따른 변환기의 변형예를 도시하고, 이 경우에 멤브레인(2)이 프레임형 홀더(1)에 설치되는 것이 아니라, 접착 등에 의해 벽(8), 예컨대 스피커, 마이크, 휴대폰, 보청기 또는 그 밖의 오디오 장치의 하우징(9)의 벽(8)에 직접 고정된다.

이러한 경우에 하우징(9)의 벽(8)도 금속 또는 폴리머로 형성된다면, 상기 벽(8)은 연관된 멤브레인(2)의 금속층(6) 또는 폴리머층(7)의 기능을 할 수 있어, 변환기가 실제로 상기 벽(8) 또는 하우징(9)에, 혹은 양자 모두에 합체된다.

도 9는 멤브레인(2)이 폴리머 하우징(9)에 합체되어 있는 변형예를 보여주는데, 이 경우 멤브레인(2)은 하우징(9)의 벽(8)으로 형성되고, 이 벽(8)에는 금속 포일층(6)이 접착되며, 이 금속 포일층 상에는 압전 요소(4)가 고정되어 있다.

이와 같이 멤브레인(2)을 벽(8) 또는 하우징(9)에, 혹은 양자 모두에 합체함으로써 얻게 되는 장점으로는, 구멍이 형성된 벽 뒤에는 변환기를 설치할 수 없어, 한편으로는 미적 유익을 제공하고 다른 한편으로는 방출된 소리의 손실 및 왜곡이 줄어든다는 점이 있다.

실제로 압전 요소(4)의 형상, 특히 압전 요소(4)의 둘레의 형상이 멤브레인(2)의 형상과 다른 경우에, 구체적으로 말하면 멤브레인(2)이 바람직하게 는 둥글지 않고 압전 요소(4)의 형상에 관하여 360°에 걸쳐 대칭을 이루고 있지 않는 경우에, 최상의 결과가 얻어지는 것으로 판명되었다.

도 10 내지 도 15는 본 발명에 따른 개량된 변환기의 일부 가능한 형상을 보여주며, 특히 도 13 내지 도 15에서는, 복수 개의 상호 연결된 부품(10)으로 형성된 다체형 압전 요소(4)를 보여준다.

본 발명은 전술한 벨기에 특허 제1,013,592호에 기술된 발명의 특징과 결합될 수도 있다.

따라서, 예를 들어 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 멤브레인(2)의 둘레를 따라 하나 이상의 층(6 또는 7, 혹은 양자 모두)으로 침투하는 하나 이상의 홈(11)이 마련될 수 있다.

또한, 벨기에 특허 제1,013,592호에 따르면 도 18에 도시된 바와 같이 멤브레인(2)이 U형 섹션을 구비한 프레임형 홀더(1)에 고정될 수도 있고, 도 19에 도시된 경우에서와 같이 하우징(9)에 고정된 또는 하우징의 일부분인 프레임형 홀더(1)에 고정될 수도 있다.

본 발명은 예로서 주어지고 첨부 도면에 도시되어 있는 전술한 실시예에 결코 한정되지 않으며, 이와는 반대로 본 발명에 따른 개량된 변환기는 본 발명의 범위 내에서 모든 종류의 형상과 치수로 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 변환기를 이용하면 음질면에서 고르지 못한 결과가 개선되고, 변환기에 사용된 금속층의 분리가 용이해져 환경에 대한 부담이 줄어든다.

Claims

일체형 또는 다체형 압전 요소(4)가 마련된 멤브레인(2)으로 구성되는, 소리 재생 또는 기록용 변환기로서,

상기 멤브레인(2)은 2개 이상의 층(6, 7)으로 구성되고, 이들 층 중 하나 이상의 층(7)은 폴리머로 제조되는 것이며, 상기 압전 요소(4)의 둘레의 형상이 상기 멤브레인(2)의 둘레의 형상과 다른 것을 특징으로 하는 변환기.
제1항에 있어서, 멤브레인(2)의 하나 이상의 층(6)은 금속 또는 금속 합금으로 제조되는 것을 특징으로 하는 변환기.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인의 층(6 또는 7)은 서로 접착되는 것을 특징으로 하는 변환기.
제2항에 있어서, 상기 압전 요소의 한쪽에 있는 외층은 금속으로 제조된 층(6)인 것을 특징으로 하는 변환기.
제1항에 있어서, 상기 압전 요소(4)는 멤브레인(2)에 접착되는 것을 특징으로 하는 변환기.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인(2)의 하나 이상의 층(7)은 발포 폴리머로 형성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인(2)의 하나 이상의 층(7)은 팽창 폴리머로 형성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인(2)의 하나 이상의 층(7)은 성형 폴리머로 형성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
제2항에 있어서, 상기 금속으로 제조된 층(6)은 얇은 포일로 형성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인(2)은 홀더(1)에 접착되는 것을 특징으로 하는 변환기.
제10항에 있어서, 상기 홀더는 소정 장치의 하우징(9)의 벽(8)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인(2)의 하나 이상의 층(6 또는 7)은 소정 장치의 하우징(9)의 벽(8)의 일부분인 것을 특징으로 하는 변환기.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인(2)에는 하나 이상의 홈(11)이 마련되는 것을 특징으로 하는 변환기.
제1항에 있어서, 상기 폴리머는 비등방성 섬유 구조를 갖는 합성 섬유 또는 등방성 직조 섬유로 충전될 수 있는 것을 특징으로 하는 변환기.
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