KR101064071B1

KR101064071B1 - 전자 변환기

Info

Publication number: KR101064071B1
Application number: KR1020107028525A
Authority: KR
Inventors: 순지 요시다
Original assignee: 미쓰비시 덴끼 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-09-08
Also published as: JP2011023810A; WO2011007403A1; KR20110015015A; CN102067630B; JP4545222B1; CN102067630A

Abstract

전자 변환기(10)는, 영구자석(13), 이 영구자석(13)의 일방의 자극면을 고정하는 하측 프레임(12), 타방의 자극면측에 개구(11a)를 형성한 상측 프레임(11) 및 타방의 자극면에 고정한 플레이트(14)로 구성되는 자기 회로와, 장변 방향의 측면(15b, 15c) 및 천정면(15a)에 보이스 코일 패턴(15g)을 배치한 진동판(15)을 갖는다. 진동판(15)의 천정면(15a) 주연부는 상측 개스킷(16)을 통해 상측 프레임(11)의 개구(11a) 주연부에 접합된다. 또한, 진동판(15)의(4) 측면 선단 주연부의 플랜지부(15f)는 하측 개스킷(18)을 통해 상측 프레임(11)의 내주면, 즉 자기 회로 내부에 접합된다. 진동판(15)은, 열가소성 수지 시트의 장변 방향의 양측단 및 단변 방향의 양측단을 열프레스 성형하여 형성한 4개의 측면을 가지며, 보이스 코일 패턴(15g)이 장변 방향의 양측면 및 천정면(15a)에 배치된다.

Description

전자 변환기{ELECTROMAGNETIC CONVERTER}

본 발명은 영구자석과 진동판을 조합하여 오디오 신호로부터 음성 재생을 실행하는 전자 변환기에 관한 것이다.

진동판과 보이스 코일 패턴을 일체화한 구성의 종래의 스피커로서, 예컨대 특허문헌 1의 평면형 음향 변환 장치와 특허문헌 2의 스피커가 있다.

특허문헌 1의 평면형 음향 변환 장치는, 열경화성 수지의 폴리이미드, 또는 열가소성 수지의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 액정 폴리머로 구성되는 시트에 나선 형상의 보이스 코일 패턴을 형성하고, 양단측을 절곡하여 단면 "ㄷ"자 형상으로 성형한 진동판을 갖는다. 진동판의 천정면과 프레임을 탄성의 에지에서 접합하고, 진동판 양단측의 보이스 코일 패턴이 자기 회로의 자속 발생 부분에 오도록 보지된다. 이 때문에, 진동판의 진폭이 커져도, 보이스 코일 패턴의 상하 변위폭을 자속 발생 부분 안에 취합할 수 있다.

그러나, 이 진동판은, 장변 방향의 양단측을 절곡했을 뿐 단변 방향의 양단측은 절곡되지 않기 때문에 강성이 낮고, 진동에 수반하는 불필요한 공진에 의해 이음(異音)이 발생하기 쉬운 문제가 있었다. 또한, 진동판을 프레임에 고정하는 에지 등의 지지계도, 진동판의 천정면 밖에 접합할 수 없기 때문에, 대진폭 시에 피스톤 진동이 교란되어 롤링에 의한 자기 갭 불량이 발생하기 쉬운 문제도 있었다.

이에 비하여, 특허문헌 2의 스피커는, 폴리이미드 시트, 또는 유리 수지와 에폭시 수지로 구성되는 적층 시트의 프리프레그 등의 열경화성 수지 시트에 미리 보이스 코일 패턴을 형성하고, 가열 성형해서 단면 U자 형상의 돔형의 진동판을 갖는다. 진동판의 전체 둘레와 프레임을 에지에서 접합하는 동시에, 진동판의 내측에 지지판을 고정하고, 이 지지판을 프레임측의 댐퍼에 접합한다. 이 때문에, 진동판을 돔 형상으로 하는 것에 의해 강성을 향상시킬 수 있으며, 또한 진동판의 지지 구조를 부분적이지만 이중으로 할 수 있다.

일본 특허 공개 제 2008-113368 호 공보 일본 특허 공개 제 2000-102094 호 공보

종래의 전자 변환기는 상기와 같이 구성되어 있으므로, 특허문헌 1의 구성의 경우, 상술한 바와 같이 진동판의 강성이 낮은 것에 의한 이음 발생 및 피스톤 진동의 교란에 의한 자기 갭 불량 발생이라고 하는 문제가 있었다.

이에 비하여, 특허문헌 2의 구성의 경우에는, 진동판의 강성 부족의 문제는 해결할 수 있지만, 댐퍼를 부분적으로밖에 마련할 수 없기 때문에 피스톤 진동이 교란되는 문제를 해소할 수 없었다.

또한, 특허문헌 2의 구성의 경우, 프레임에 댐퍼를 고정하기 위해서 자기 회로를 분할해야만 하므로, 부품 수가 증가하는 문제가 있었다. 또한, 자기 회로를 분할 배치하면, 자속 밀도에 불균일이 발생하거나 자속 밀도가 저하하는 원인이 되었다.

또한, 열경화성 수지 시트를 이용하여 특허문헌 2의 형상의 입체 구조의 진동판을 얻으려면, 보이스 코일 패턴을 형성한 열경화성 수지 시트를 입체 구조로 성형한 후에 가열 처리에 의해 경화시키면 좋지만, 열가소성 수지 시트를 이용하여 입체 구조의 진동판을 얻으려면, 보이스 코일 패턴을 형성한 열가소성 수지 시트를 열프레스에 의한 드로잉으로 늘려서 입체 형상을 얻을 필요가 있다. 이때, 열가소성 수지 시트의 신장률과 이 시트 상에 형성된 보이스 코일 패턴의 신장률이 다르기 때문에, 드로잉하면 코일이나 시트가 파단되는 문제가 있다. 또한, 열경화성 수지는 열가소성 수지에 비해 비용이 높아지는 문제도 있다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 적은 부품 구성의 이중 지지 구조로 진동판을 피스톤 진동시키도록 해서, 성능이 뛰어난 전자 변환기를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전자 변환기는, 영구자석, 해당 영구자석의 일방의 자극면을 고정하고 타방의 자극면측은 개구된 프레임 및 타방의 자극면에 고정된 플레이트로 구성되는 자기 회로와, 플레이트를 덮는 위치에 있는 천정면 및 해당 천정면으로부터 영구자석의 방향으로 형성되고 플레이트와 프레임 개구 사이에 위치하는 4개의 측면을 가지며, 편면 또는 양면에 보이스 코일 패턴이 형성된 진동판과, 진동판의 천정면 주연부와 프레임 개구 주연부에 접합되어 진동판을 변위 가능하게 보지하는 제 1 지지부와, 진동판의 측면 선단측 주연부와 프레임 내주면에 접합되어 진동판을 변위 가능하게 보지하는 제 2 지지부를 구비하고, 진동판은, 열가소성 수지 시트의 장변 방향의 양측단 및 단변 방향의 양측단을 열프레스 성형하여 형성한 4개의 측면을 가지며, 보이스 코일 패턴이 4개의 측면 중 장변 방향의 양측면 및 천정면에 배치된 것이다.

본 발명에 의하면, 진동판의 천정면 주연부를 프레임 개구 주연부에 접합하는 동시에, 측면 선단측 주연부를 프레임 내주면에 접합하도록 했으므로, 적은 부품 구성의 이중 지지 구조로 진동판을 피스톤 진동시킬 수 있어서 성능이 뛰어난 전자 변환기를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 전자 변환기의 구성을 도시하는 분해 사시도,
도 2는 실시형태 1에 따른 전자 변환기의 단면도,
도 3은 실시형태 1에 따른 전자 변환기의 조립 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 4는 실시형태 1에 따른 전자 변환기의 진동판에 마련한 보강 구조의 구성을 도시하는 사시도.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 첨부의 도면에 따라 설명한다.

<실시형태 1>

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 전자 변환기(10)의 구성을 도시하는 분해 사시도이며, 그 단면도를 도 2에 도시한다. 도면에 도시하는 전자 변환기(10)는, 상측 프레임(11), 하측 프레임(12), 영구자석(13) 및 플레이트(14)로 이루어지는 자기 회로와, 진동판(15)과, 이 진동판(15)을 자기 회로 상측에서 보지하기 위한 상측 개스킷(16) 및 에지(17)로 이루어지는 제 1 지지부와, 진동판(15)을 자기 회로 내부에서 보지하기 위한 하측 개스킷(18) 및 댐퍼(19)로 이루어지는 제 2 지지부로 구성된다. 또한, 본 실시형태 1에서는, 설명을 위하여 상하를 구별하고 있지만, 실제로는 어느 면이 위여도 좋다.

하측 프레임(12)은 영구자석(13)의 일방의 자극면을 고정하고, 상측 프레임(11)은 영구자석(13)과 하측 프레임(12)을 피복하며, 영구자석(13)의 타방의 자극면과 대략 동일 높이 위치에 개구(11a)를 갖는다. 영구자석(13)의 타방의 자극면 상에는 플레이트(14)가 접착되어 있다. 따라서, 플레이트(14)와 개구(11a)가 대략 동일 높이 위치로 되어, 플레이트(14)와 개구(11a) 사이의 자속 밀도가 높아진다.

진동판(15)에는, PEI(폴리에테르이미드), PEN(폴리에틸렌나프탈레이트), PET, PEEK(폴리에테르에테르케톤) 등의 열가소성 수지 시트를 이용한다. 입체 성형하기 전의 열가소성 수지 시트의 편면 또는 양면의, 천정면(15a)과 장변 방향의 측면(15b, 15c)에 상당하는 위치에, 도체 박판을 에징(edging)하여 보이스 코일 패턴(15g)을 형성하며, 열프레스 성형으로 입체 구조로 한다. 열프레스 성형에 의해, 진동판(15)의 네 변을 천정면(15a)으로부터 연장되는 4개의 측면(15b~15e)으로 성형하는 것에 의해 진동판(15)의 강성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도시된 예에서는, 장변 방향의 측면(15b, 15c)은 천정면(15a)으로부터 수직으로 연장되는 형상으로 형성되며, 단변 방향의 측면(15d, 15e)은 천정면(15a)으로부터 비스듬하게 연장되는 형상으로 형성되어 있다. 보이스 코일 패턴(15g)이 형성된 장변 방향의 측면(15b, 15c)은, 열프레스 성형 시에 열가소성 수지 시트를 늘이지 않고 성형할 수 있으므로, 신장률의 차이에 의한 파단의 우려는 없다.

또한, 측면(15b~15e)의 선단측에는 플랜지부(15f)를 성형한다. 이 플랜지부(15f)는 진동판(15)을 댐퍼(19)에 접착할 때의 고정 부분이 된다.

에지(17)의 개구(17a) 주연부는 진동판(15)의 천정면(15a) 주연부에 접합되며, 에지(17)의 외주부는 상측 개스킷(16)의 개구(16a) 주연부에 접합된다. 상측 개스킷(16)은 상측 프레임(11)의 상측 표면에 고착되어 있다. 이들 상측 개스킷(16) 및 에지(17)가 제 1 지지부가 되어 진동판(15)을 상하 변위 가능하게 지지한다. 또한, 상측 개스킷(16)을 이용하지 않고, 에지(17)의 외주부를 직접 상측 프레임(11)에 접합해도 좋다. 그 경우에는, 진동판(15)이 상하 변위한 때에 플레이트(14)에 충돌하지 않도록 천정면(15a)과 플레이트(14) 사이에 소정의 거리를 확보할 필요가 있기 때문에, 예컨대 상측 프레임(11)의 상면의 일부를 상방으로 돌출시켜 높이 위치 맞춤을 하거나 에지(17)의 외주부를 상측 프레임(11) 상면으로 연장시키거나 하면 좋다.

댐퍼(19)의 개구(19a) 주연부는 진동판(15) 측면 선단 주연부의 플랜지부(15f)에 접합되며, 댐퍼(19)의 외주는 하측 개스킷(18)의 개구(18a) 주연부에 접합된다. 하측 개스킷(18)은 상측 프레임(11)의 상측 이면(裏面), 즉 자기 회로 내부에 고착되어 있다. 이들 하측 개스킷(18) 및 댐퍼(19)가 제 2 지지부가 되어 진동판(15)을 상하 변위 가능하게 지지한다. 또한, 하측 개스킷(18)을 이용하지 않고, 댐퍼(19)의 외주부를 직접 상측 프레임(11) 내부에 접합해도 좋다.

다음에, 전자 변환기(10)의 동작 원리를 설명한다.

외부로부터 보이스 코일 패턴(15g)에 전류(오디오 신호)가 공급되면, 보이스 코일 패턴(15g)을 흐르는 전류와, 상측 프레임(11)의 개구(11a)와 플레이트(14) 사이에 발생하고 있는 자속이 전자기적으로 결합하며, 플레밍의 법칙에 따라 구동력이 발생한다. 발생한 구동력에 의해, 진동판(15)이 상하 방향으로 피스톤 진동하여 음파가 발생한다. 진동판(15)의 천정면(15a) 전체 둘레 및 플랜지부(15f) 전체 둘레는 제 1 및 제 2 지지부에 의해 각각 상하 변위 가능하게 지지되어 있기 때문에, 대진폭 시에도 상하 평행 이동하는 피스톤 진동이 교란되는 경우가 없다. 그 때문에, 롤링에 의한 자기 갭 불량이 발생하지 않는다. 또한, 진동판(15)이 영구자석(13) 및 플레이트(14)에 충돌하지 않아서, 타격음도 발생하지 않는다.

다음에, 전자 변환기(10)의 조립 방법을 설명한다. 도 3은 실시형태 1에 따른 전자 변환기(10)의 조립 방법을 설명하는 단면도이다.

도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 먼저 진동판(15), 하측 개스킷(18) 및 댐퍼(19)를 접합시켜서 진동판 조립체를 조립한다. 이어서, 상측 프레임(11)의 상측 이면에 접착제(20)를 도포하고, 하측 개스킷(18)의 외주를 가이드로 하여 진동판 조립체와 상측 프레임(11)을 접착한다. 상측 프레임(11)을 접착한 진동판 조립체는, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 지그(21)에 장착하여 위치를 고정시킨다.

이어서, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상측 개스킷(16) 및 에지(17)를 접합시켜서 에지 조립체를 조립한다. 에지(17)의 개구(17a) 주변에 접착제(22)를 도포하는 동시에 상측 프레임(11)의 상측 표면에 접착제(23)를 도포하여, 에지 조립체와 진동판 조립체를 접착한다.

이어서, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 하측 프레임(12), 영구자석(13) 및 플레이트(14)를 접착하여 마그넷 조립체를 조립하고, 상측 프레임(11)과 하측 프레임(12)을 나사 또는 접착제 등에 의해 접합하여, 전자 변환기(10)의 조립이 완료된다.

이상으로부터, 실시형태 1에 의하면, 전자 변환기(10)는, 영구자석(13), 이 영구자석(13)의 일방의 자극면을 고정하는 하측 프레임(12), 타방의 자극면측에 개구(11a)를 형성한 상측 프레임(11) 및 타방의 자극면에 고정된 플레이트(14)로 구성되는 자기 회로와, 플레이트(14)를 덮는 위치에 있는 천정면(15a) 및 이 천정면(15a)으로부터 영구자석(13)의 방향으로 형성되고 플레이트(14)와 상측 프레임(11)의 개구(11a) 사이에 위치하는 4개의 측면(15b~15e)을 가지며, 보이스 코일 패턴(15g)이 형성된 진동판(15)과, 상측 프레임(11)의 개구(11a) 주연부에 접착되는 상측 개스킷(16)과, 진동판(15)의 천정면(15a) 주연부와 상측 개스킷(16)의 개구(16a) 주연부에 접합되어 진동판(15)을 변위 가능하게 보지하는 에지(17)와, 상측 프레임(11)의 내주면에 접착되는 하측 개스킷(18)과, 진동판(15)의 플랜지부(15f)와 하측 개스킷(18)의 개구(18a) 주연부에 접합되어 진동판(15)을 변위 가능하게 보지하는 댐퍼(19)를 구비하도록 구성하였다.

이 때문에, 진동판(15)을 적은 부품 구성의 이중 지지 구조로 지지하여 피스톤 진동시킬 수 있어서 이음의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 종래와 같이 자기 회로를 분할할 필요가 없어져서, 부품 수가 증가하는 경우도 비용이 상승하는 경우도 없다. 또한, 자기 회로를 분할 배치할 필요가 없기 때문에, 자속 밀도의 불균일이 발생하거나 자속 밀도가 저하하는 경우도 없다.

또한, 실시형태 1에 의하면, 진동판(15)은, 열가소성 수지 시트의 장변 방향의 양측단 및 단변 방향의 양측단을 열프레스 성형해서 형성한 4개의 측면(15b~15e)을 가지며, 보이스 코일 패턴(15g)을 장변 방향의 측면(15b, 15c) 및 천정면(15a)에 배치하는 구성으로 하였다. 이 때문에, 고비용의 열경화성 수지가 아니라 저비용의 열가소성 수지를 이용할 수 있으며, 그 결과, 염가의 전자 변환기(10)를 얻을 수 있다.

또한, 진동판(15)의 천정면(15a)에, 진동판(15)의 강성을 높이기 위한 보강 구조(15h)를 형성해도 좋다. 도 4는 실시형태 1에 의한 진동판(15)에 마련한 보강 구조(15h)의 구성을 도시하는 사시도이다. 이 보강 구조(15h)는 리브 구조 또는 요철 구조에 의해 실현되면 좋으며, 또한, 리브 또는 요철의 형성 방향은 도 4에 도시하는 진동판(15)의 장변 방향이어도, 단변 방향이어도 좋다. 천정면(15a)에 보강 구조(15h)를 마련함으로써, 진동판(15)의 강성을 보다 향상시킬 수 있어서 전자 변환기(10)의 성능을 높일 수 있다.

또한, 상기 실시형태 1에서는, 진동판(15)을 열프레스 성형하기 전에 에징에 의해 보이스 코일 패턴(15g)을 형성하는 방법을 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 입체 성형 전의 진동판(15)에 보이스 코일 패턴(15g)을 프린트하여 형성해도 좋고, 또는 입체 성형 후의 진동판(15)에 코일을 부착하여 보이스 코일 패턴(15g)을 형성해도 좋다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 따른 전자 변환기는 이음의 발생, 부품 수의 증가 및 자속 밀도의 저하 등을 방지할 수 있기 때문에, 영구자석과 진동판을 조합하여 오디오 신호로부터 음성 재생을 실행하는 전자 변환기 등에 이용하는데 적합하다.

Claims

영구자석, 상기 영구자석의 일방의 자극면에 고정되고 타방의 자극면측에 개구를 가지는 프레임, 및 상기 타방의 자극면에 고정된 플레이트로 구성되는 자기 회로와,
열가소성 수지 시트의 장변 방향의 양측단 및 단변 방향의 양측단에 대한 열프레스에 의하여 성형된 입체구조를 이루되, 상기 플레이트를 덮는 위치에 있는 천정면 및 상기 천정면으로부터 상기 영구자석의 방향으로 상기 플레이트와 상기 프레임 개구 사이를 통해 신장하는 4개의 측면을 가지는 진동판과,
상기 진동판의 4개의 측면 중 상기 장변 방향의 2개의 측면 및 상기 진동판의 천정면에 있어서의 편면 또는 양면에 형성된 보이스 코일 패턴과,
상기 진동판의 천정면의 주연부와 상기 프레임의 개구의 주연부에 접합되어 상기 진동판을 변위 가능하게 보지하는 제 1 지지부와,
상기 진동판의 4개의 측면의 선단측 주연부와 상기 프레임 내주면에 접합되어 상기 진동판을 변위 가능하게 보지하는 제 2 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는
전자 변환기.
제 1 항에 있어서,
상기 진동판은, 상기 천정면에 보강용의 리브 구조 또는 요철 구조를 갖는 것을 특징으로 하는
전자 변환기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 지지부는, 상기 진동판의 변위를 허용하는 높이를 갖고 상기 프레임의 개구를 따라서 고착된 개스킷과, 상기 개스킷의 정부(頂部) 및 상기 진동판의 천정면에 접합되어 상기 진동판을 변위 가능하게 지지하는 에지를 갖고,
상기 제 2 지지부는, 상기 진동판의 4개의 측면의 선단측 주연부와 상기 프레임의 내면에 접합되어 상기 진동판을 변위 가능하게 지지하는 댐퍼를 갖는 것을 특징으로 하는
전자 변환기.
제 1 항에 있어서,
상기 플레이트는 상기 프레임의 개구와 높이 위치가 정합하는 것을 특징으로 하는
전자 변환기.