KR102092606B1 - 저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치 - Google Patents

저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오디오의 전기적 신호를 가청 주파수에 의한 탄성파 신호로 변환하여 출력하는 스피커 시스템 중에서 낮은 주파수의 저음 대역 신호를 전용으로 재생하는 우퍼 스피커 시스템에 구비되고 전기적으로 낮은 주파수 신호만을 전력 감쇄 없이 통과시키므로 저음 대역에서의 음압 레벨을 충분한 크기로 재생시키는 저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치에 관한 것으로 퍼멀로이 분말을 실패 형상으로 압축 성형하고 소성하여 고체화한 중심코어부와 중심코어부의 실패 형상 내측 외주면에 띠 형상의 플레이트 코일부를 절연상태로 감아 오디오 신호를 전달하는 코일인덕터부를 포함하는 특징에 의하여 메인 증폭단에서 전력증폭된 오디오 신호 중 저음 대역 신호만을 통과시키고 저음 대역 신호의 증폭된 전력을 감쇄 없이 우퍼스피커에 전달하므로 저음 대역에서의 음압 레벨을 충분한 크기로 출력하는 효과가 있다.

Description

저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치{Apparatus of inductor for low pass filter in woofer speaker}
본 발명은 저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 오디오의 전기적 신호를 가청 주파수에 의한 탄성파 신호로 변환하여 출력하는 스피커 시스템 중에서 낮은 주파수의 저음 대역 신호를 전용으로 재생하는 우퍼 스피커 시스템에 구비되고 전기적으로 낮은 주파수 신호만을 전력 감쇄 없이 통과시키므로 저음 대역에서의 음압 레벨을 충분한 크기로 재생시키는 저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치에 관한 것이다.
사람이 귀를 통하여 들을 수 있는 소리(sound) 신호를 재생하여 출력하는 장치를 음향기기라 하며, 음향기기는 가청의 음성(voice)급 신호 또는 오디오(audio)급 신호를 제어된 레벨(level)로 증폭하는 앰프(amp; amplifier)를 구비하고, 앰프(암프)가 증폭한 오디오 신호를 가청의 탄성파 또는 음압 신호로 변환하여 출력하는 장치를 스피커(speaker)라고 한다.
이하의 설명에서 오디오, 음향, 음성은 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.
사람의 귀로 들을 수 있는 가청의 주파수 대역은 각 개인마다 차이가 있으나 보통 20 내지 20,000 헤르츠(Hz)의 범위를 말하고, 2만 헤르츠 이상의 신호를 초음파 신호라 한다. 참고로 개의 경우 가청 주파수 대역이 15 내지 50,000 헤르츠 범위이며 초음파 신호를 듣을 수 있는 것으로 알려져 있다.
음향기기는 일반적으로 프리 앰프(Pre-amplifier)와 전력 앰프 또는 파워 앰프(Power amplifier)로 이루어진다.
프리 앰프는 다수의 입력 신호 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 신호를 혼합 입력하여 증폭함과 동시에 주파수 특성과 음량을 소정 레벨로 조정하여 출력하며, 다수의 입력 신호에는 라디오 튜너신호, 마이크 신호, 자기 테이프 재생신호, CD 재생신호, 레코드 재생신호 등이 포함될 수 있다.
프리 앰프는 통상적으로 주파수특성의 보정을 위해 헤드 앰프, 이퀄라이저 앰프, 톤 콘트롤 앰프, 라우드니스 콘트롤 앰프, 하이 컷 필터 앰프, 로우 컷 필터 앰프 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 구성이다. 프리 앰프에서 보정된 신호는 전력 앰프에 인가되고, 전력 앰프는 보정된 신호가 부하인 스피커를 충분히 구동시킬 수 있는 레벨의 전력으로 증폭한다.
전력 앰프(Power amplifier)는 주 앰프(main amplifier)라고도 불리며 크게 변화하는 파형의 신호에도 순간적으로 반응하여 스피커 구동에 필요한 전력으로 증폭 한 후 스피커에 출력한다. 오디오 증폭기는 출력단의 동작 방식에 따라 A급, B급, AB급, C급 및 D급 출력단 앰프 등으로 분류된다.
A급 출력단 앰프는 무신호 상태인 뮤트 상태에서 동작 시 출력 트랜지스터에 바이어스 전압이 인가되어 바이어스 전류가 흐르기 때문에 발열량이 매우 크고 효율이 낮은 단점이 있다. B급 출력단 앰프는 무신호 상태에서 동작시 바이어스 전류가 0 이 되는 구성을 갖는다. 그러나 출력 신호가 기준 전압 부근을 통과할 때 드라이빙 회로의 상하 트랜지스터가 턴오프되므로 큰 크로스오버 변형이 발생한다. AB급 출력단 앰프는 A급의 저변형 특성과 B급의 고효율 특성이 있으며, 무신호 상태에서 소량의 바이어스 전류가 흐르지만 발열량이 큰 편이므로 용량이 큰 히트 싱크가 필요하고 크로스오버 변형이 있다. D급 출력단 앰프는 펄스 폭 변조(PWM) 드라이빙 회로를 이용하여 동작하고 출력단 구성요소의 턴온 저항이 매우 작아 90% 이상의 고효율을 갖는 것을 특징으로 한다.
스피커(speaker)는 입력되는 오디오의 전기적 신호를 진동판의 진동으로 바꾸어 공기의 소밀(疏密)에 의한 탄성파의 음파 신호를 출력하는 음향기기이며 가청 주파수의 전 범위를 재생하는 구성이 바람직하다.
스피커는 오디오급 전기신호를 가청의 음향신호로 변환하는 트랜스듀서(transducer)와 음향신호를 지정된 방향으로 출력되도록 하며 케이스에 해당하는 인크로우저로 이루어지는 것이 일반적이고, 가청 주파수 대역 중 저주파수 신호를 전용으로 재생하는 우퍼(woofer) 트랜스듀서, 중간주파수 신호를 전용으로 재생하는 중간대역(mid-range) 트랜스듀서, 고주파수 신호를 전용으로 재생하는 트위터(tweeter) 트랜스듀서를 포함하는 3 방식(way) 스피커 디자인이 일반적인 스피커 시스템의 구성이다.
트랜스듀서는 외주면에 전기적 오디오 신호가 인가되는 보이스코일이 감겨져 고정되는 보빈, 보빈이 삽입되어 직선 이동하는 갭을 형성하고 갭에 보이스코일의 감겨진 방향과 직각인 방향으로 자력을 형성하는 자계구조, 보빈의 일측 외주면에 그 일측면이 접속되고 프레임에 타측면이 지지되는 댐퍼, 보빈의 일측과 결합되고 프레임에 타측이 결합 지지되며 보빈의 직선 운동을 인가받아 공기를 진동시켜 음파를 발생하는 진동판으로 이루어진 진동부를 포함한다.
일 예에 의한 것으로 3 방식 스피커의 각 스피커가 재생하는 음향신호의 주파수 범위는 우퍼의 경우 20 내지 299 Hz 대역, 중간대역은 300 Hz 내지 2.9 KHz 대역, 트위터는 3 내지 20 KHz 대역의 음성급 신호 출력을 담당한다.
한편, 우퍼스피커를 이용하는 경우에도 약 200 Hz 이하, 특히, 150 Hz 이하의 저음 대역 신호를 충분한 음압 레벨(sound pressure level)로 출력하기 어려워 만족한 음질을 재생할 수 없다는 것은 일반적으로 알려진 해결할 과제이다.
이러한 필요성을 일부 해결한 종래기술로 대한민국 실용신안 등록번호 제20-0278839호(2002.06.05.)에 의한 것으로 ‘우퍼스피커’가 있다.
도 1 은 종래기술의 일실시 예에 의한 우퍼 스피커 구조를 설명하는 기능블록 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 우퍼스피커를 설명하면 이득증폭기(210, 220)와 신호선택기(310)와 크로스오버 주파수조절기(410)와 저역통과필터(420)와 버퍼용증폭부(500)와 파워증폭부(600)와 스피커(SPK)와 전원부(700)를 포함하는 구성이다.
종래기술에 의한 우퍼 스피커는 입력된 신호가 신호선택기(310)와 크로스오버 주파수조절기(410)를 통과한 후 저역통과필터(420)를 거치면서 낮은 주파수 대역의 신호만 버퍼증폭부(500)에 인가하여 증폭시키고 다시 파워증폭부(600)에서 전력이 증폭된 신호를 스피커(SPK)에서 출력하는 구성이다.
그러나 종래기술의 저역통과필터(420)는 버퍼증폭부(500)와 파워증폭부(600)로부터 각각 증폭되면서 기생 상태로 발생될 수 있는 높은 대역의 주파수 신호를 차단하지 못하고 스피커에 인가하는 문제가 있다.
따라서 파워증폭단(메인증폭단)과 우퍼스피커의 입력단 사이에 구비되고 증폭되어 인가되는 오디오급 신호 중 낮은 주파수 대역의 신호만을 통과시키면서 증폭된 전력을 손실과 감쇄 없이 스피커에 전달되도록 하는 저역통과 필터를 개발할 필요가 있다.
대한민국 실용신안 등록번호 제20-0278839호(2002.06.05.) ‘우퍼스피커’
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 메인 증폭단에서 전력증폭된 오디오 신호 중 저음 대역 신호만을 통과시키고 증폭된 전력을 감쇄 없이 우퍼스피커에 전달하는 저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치를 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치는 우퍼스피커의 보이스코일과 전력증폭기 사이에 설치되어 저음 대역의 오디오 신호를 통과시키는 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치에 있어서, 퍼멀로이 분말을 실패 형상으로 압축 성형하고 소성하여 고체화한 중심코어부; 및 상기 중심코어부의 실패 형상 내측 외주면에 띠 형상의 플레이트 코일부를 절연상태로 감아 오디오 신호를 전달하는 코일인덕터부; 를 포함할 수 있다.
싱기 중심코어부는 균일한 두께이며 평편한 원반형상으로 이루어지고 일측단을 지지하는 제 1 가이드판부; 상기 제 1 가이드판부의 일측면에 동심축으로 일측단이 고정 설치되는 원통형상이며 제 1 가이드판부 직경의 1/3 크기 값을 직경으로 하는 중심막대부; 상기 중심막대부의 타측단에 동심축으로 타측면이 고정 설치되고 상기 제 1 가이드판부와 동일한 형상을 하는 제 2 가이드판부; 를 포함할 수 있다.
상기 코일인덕터부는 상기 중심코어부를 구성하는 중심막대부 길이 값의 81 내지 82 프로 범위에 해당하는 값을 폭 값으로 균일하게 형성하고 균일한 두께로 이루어지며 상기 중심막대부의 외주면에 감겨 설치되는 플레이트코일부; 및 상기 플레이트코일부의 폭 보다 큰 값의 폭으로 이루어지며 동일한 길이로 이루어지고 상기 플레이트코일부의 일측면에 연속 부착 상태로 설치되는 플레이트절연부; 를 포함할 수 있다.
싱기 제 1 가이드판부와 제 2 가이드판부는 직경이 90 밀리미터이고 두께는 8.5 밀리미터이며, 상기 중심막대부는 직경이 30 밀리미터이고 길이는 33 밀리미터로 이루어질 수 있다.
상기 플레이트코일부는 폭이 27 밀리미터이고 길이는 9 내지 14 미터 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값이며 전체 길이방향의 직류저항 값은 0.04 내지 0.06 오옴 범위 중 어느 하나의 값으로 이루어지고 두께는 0.2 밀리미터로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 메인 증폭단에서 전력증폭된 오디오 신호 중 저음 대역 신호만을 통과시키고 저음 대역 신호의 증폭된 전력을 감쇄와 손실 없이 우퍼스피커에 전달하므로 저음 대역에서의 음압 레벨을 충분한 크기로 출력하는 장점이 있다.
도 1 은 종래기술의 일실시 예에 의한 우퍼 스피커 장치를 설명하는 기능블록 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 LC 저역통과 필터 구성을 설명하는 회로도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 LC 저역통과 필터의 차단영역 공진 특성을 설명하는 시물레이션 곡선 그래프,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 LC 저역통과 필터가 부하저항에 따라 출력하는 전류 특성을 설명하는 시물레이션 곡선 그래프,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 파워암프와 저역통과필터와 우퍼스피커의 연결 상태 설명도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 저역통과필터의 인덕터 장치를 설명하는 분해 사시도,
그리고
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 저역통과필터를 구성하는 인덕터의 조립 사시도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 설명에서 전력앰프, 파워앰프, 전력증폭기, 파워증폭기는 같은 의미이고 또한, 코일(coil)과 인덕터(inductor, L)의 경우에도 같은 의미이며 각각 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 LC 저역통과 필터 구성을 설명하는 회로도이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 LC 저역통과 필터의 차단영역 공진 특성을 설명하는 시물레이션 곡선 그래프이고, 도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 LC 저역통과 필터가 부하저항에 따라 출력하는 전류 특성을 설명하는 시물레이션 곡선 그래프 이다.
이하, 첨부된 모든 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 일반적으로 코일과 콘덴서(condenser, C)를 이용하는 LC 필터는 차단영역을 통과하는 이득(gain)이 약 -40 dB로 급격히 낮아지는 우수한 특성을 이용하여 저역통과필터(LPF : low-pass filter)로 많이 응용되며, 특정 주파수 대역에서 공진하므로 콘덴서에 저항(resistor, R)을 병렬로 연결하여 공진의 문제를 해결한다.
첨부된 도면을 참조하여 설명하면 일 예에 의하여 연산하기 쉽게 하기 위한 것으로, LC 필터에 입력되는 신호의 전압이 5 볼트(V)이고, 인덕터 L의 값이 40 미리헨리(mH)이며, 콘덴서 C의 값은 100 나노파라드(nF)이다.
콘덴서와 병렬로 연결되는 저항 R에 있어서 왼쪽 상단은 저항이 연결되지 않고, 오른쪽 상단은 콘덴서에 병렬 연결된 저항값이 1 키로(K) 오옴(Ω)이고, 왼쪽 하단은 동일하게 연결된 저항값이 400 오옴이고, 오른쪽 하단은 저항값이 100 오옴인 상태가 회로도로 도시되어 있다.
이러한 LC 필터의 공진주파수는 1/(2π * sqrt(LC))로 계산하고 연결된 인덕터 값과 콘센서 값을 각각 대입하면 공진주파수는 2.51 키로 헤르츠(KHz)로 산출(연산)되며, 공진 주파수 이상의 주파수 신호는 통과하지 못하고 차단되는 특성이 있다.
공진주파수 영역에서 콘덴서에 병열로 저항이 연결되지 않은 경우는 50 dB 가까이 증폭되고, 저항이 연결된 경우 공진주파수 영역에서의 증폭 현상이 없어진다. 즉, 1 키로오옴의 저항이 연결된 경우 공진주파수 영역에서 약 5 dB 증폭되는 공진형상이 발생하고, 2 * sqrt(L/C)에 의하여 산출되는 400 오옴의 저항이 연결된 경우 공진주파수 영역이 포함되는 모든 주파수 영역에서 이득(gain)이 0 dB 이며, 저항값이 더 낮아지면 이득은 더 낮아지는 것으로 시물레이션 된다. 그러므로 필터로 사용하기 위하여 2 * sqrt(LC) = 400 오옴 이하의 저항을 병렬로 연결하여야 되고, 차단주파수가 10 배로 증가하는 경우 이득(gain)이 -40 dB로 낮아져서 차단되는 것과 같은 현상으로 시물레이션 된다.
한편, 오옴 법칙에 의하여 전압(E)은 전류(I) * 저항(R)이고, 전류(I)는 전압(E)을 저항(R)으로 나눈 값이다. 그리고 첨부된 도면을 참조하면 입력 주파수 신호가 1 Hz 인 경우 400 오옴의 저항에 흐르는 전류는 12.5 밀리암페아(mA)로 확인된다. 즉, 주파수 신호 1 Hz는 직류인 0 Hz와 근접하며 5 V 직류전압이 인가되는 경우 400 오옴의 저항에 12.5 mA의 전류가 흐르고 오음 법칙에 의하여 연산된 값과 동일하다. 저항값이 1 킬로오옴인 경우 연결된 저항에 약 5 밀리암페아의 전류가 흐르고, 100 오옴의 저항이 연결된 경우는 연결된 저항에 약 50 밀리암페아의 전류가 흐르는 것으로 시물레이션(simulation) 그래프에 표시된 상태가 확인된다.
그러므로 LC 필터에서는 콘덴서에 병열 연결되는 저항 값이 최소 2 * sqrt(L/C)로 연산된 값이어야 공진하지 않고, 많은 전류가 저항성분에 흐르도록 하기 위하여는 저항 값을 작게 구성하는 것이 바람직한 상태인 것을 확인할 수 있다.
한편, 코일(L)에는 직류저항(DCR) 성분이 존재하므로 낮은 주파수의 저음 영역에서 동작하는 우퍼 스피커의 보이스 코일에 존재하는 저항(R) 값은 LC 저역통과필터의 출력단인 콘덴서에 병렬 연결된 상태로 추정하여 볼 수 있고, 저음 영역에서 우퍼 스피커의 음압 레벨을 높이려면 보이스 코일에 공급되는 전류의 크기를 늘리는 것이 바람직하다.
본 발명은 오디오 신호의 전력을 증폭하는 전력증폭기와 우퍼스피커의 보이스코일 사이에 LC 저역통과 필터를 설치하고 저음 대역의 오디오 신호만을 통과 시키되, 전력증폭기에서 증폭된 큰 레벨의 전력 신호가 LC 저역 통과 필터를 통하여 스피커에 손실 없이 전달되도록 하므로 우퍼스피커가 저음 영역의 신호를 충분한 크기의 음압 레벨로 변환 출력하여 우퍼스피커의 저음 대역 음질을 크게 개선하는 것이 기술적 사상이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 파워암프와 저역통과필터와 우퍼스피커의 연결 상태 설명도이고, 도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 저역통과필터의 인덕터 장치를 설명하는 분해 사시도 이고, 도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 저역통과필터를 구성하는 인덕터의 조립 사시도 이다.
이하에서 LC 필터의 인덕터(L) 값을 크게 하면서 인덕터(L)의 직류(DC) 저항(R) 성분(이하, DCR 이라 한다.)을 줄이고 단면적을 넓혀 저음 대역 주파수와 함께 흐르는 전류 값의 감쇄 발생을 차단하는 저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
전력증폭기(PWA)는 전단의 프리앰프로부터 인가되는 오디오 신호의 전력을 증폭하여 우퍼스피커에 출력한다.
한편, 간혹 전력증폭기(PWA)는 입력된 오디오급 신호를 증폭하는 과정에서 주변환경 변화 등에 의하여 불필요하게 높은 특정 주파수의 신호가 외부로부터 유입되고, 이와 같이 유입된 불필요한 높은 주파수의 신호는 증폭하고자하는 원신호와 함께 전력이 증폭되어 출력될 수 있다. 이러한 상태는 일반적으로 알 수 있으므로 더 이상의 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 여기서 불필요한 높은 주파수의 신호에는 체배 또는 기생발진 주파수 신호 등이 포함되는 것으로 설명한다.
전력증폭기(PWA)로부터 출력된 오디오 신호는 LC로 이루어진 저역통과필터(LPF)에 의하여 불필요한 신호가 차단된 후 우퍼스피커(W-SPK)에 인가된다.
저역통과필터의 저역인덕터(900)는 직류저항(DCR) 값이 작으면서 큰 전력의 신호를 손실 없이 전송하는 구성이 비교적 매우 바람직하다. 즉, 저역인덕터(900)는 직류저항값이 작고 인덕터 용량(Henry)은 큰 것이 바랍직하다.
LC로 이루어진 저역통과필터의 저역인덕터(900)는 중심코어부(1000)와 코일인덕터부(2000)를 포함하는 구성이다.
중심코어부(1000)는 니켈과 철(산화철) 분말의 합금으로 이루어지는 퍼멀로이 분말을 실패 형상으로 압축 성형하고 소성하여 고체화한 구성이며, 철(Fe)의 자기투과율(투자율) 보다 더 높은 투자율(μ)을 나타내고 니켈의 합금 비율은 용도에 따라 상이하며 무게비(WT%) 35 내지 90 프로(%) 범위 중에서 선택된다. 저출력 변압기 등에 사용되는 경우 니켈의 무게비 함량은 78 %가 바람직하며 고출력 변압기에 사용되는 경우는 50 %의 무게비 함량이 바람직하다. 순수한 수소 분위기에서 무게비 5 %의 몰리브텐을 추가로 더 함유시켜 소성하는 경우 투자율이 더 높아진 수퍼퍼멀로이가 생성된다.
퍼멀로이 또는 수퍼퍼멀로이로 중심코어부(1000)를 성형하는 경우, 만들고자 하는 중심코어부(1000)의 해당 형상이 이루어진 금형에 선택된 비율로 합금된 퍼멀로이 또는 수퍼퍼멀로이 분말을 투입하고 습도 50 %, 섭씨 25 도의 실온환경에서 3 내지 5 톤의 압력으로 8 내지 12 분 동안 압축하며 금형의 온도는 섭씨 100 내지 200 도 범위를 유지시킨다. 바람직하게는 금형의 온도를 섭씨 150도로 유지하고, 금형에 4 톤의 압력을 인가하여 10 분 동안 압축 성형한다.
이하에서 퍼멀로이는 수퍼퍼멀로이를 포함하고 필요에 의하여 선택적으로 기재하는 것으로 한다.
성형된 중심코어부(1000)는 바람이 없고 섭시 25도 이며 습도 50 내지 60 프로이고 비교적 넓은 응달 지역 또는 실내 환경에서 100 내지 150 분의 시간 범위로 자연 건조시키고, 건조가 완료된 후 평균 섭씨 400 내지 500 도 온도범위로 가열된 가마 속에서 80 내지 100 분의 시간 범위로 소성한다. 바람직하게는 섭씨 450 도 온도 범위에서 90 분간 소성하므로 균열과 변형이 발생하지 않는 상태로 고형화 된다. 소성된 상태는 바람이 없고 습도 15 % 이하의 비교적 넓은 실내환경에서 120 분 이상 자연 냉각시킨다.
중심코어부(1000)는 비교적 외형사이즈가 크므로 압축 소성에 의한 성형환경 조건을 유지하는 것이 성형 불량률을 줄이기 위하여 바람직하다.
중심코어부(1000)는 높은 투자율을 위하여 41 내지 44 중량%의 니켈을 함유하고 나머지는 철(산화철)로 이루어진 퍼멀로이 분말합금 상태에서 전체 중량의 5 %를 몰리브텐으로 추가 포함시킨 수퍼퍼멀로이 분말합금을 이용하여 성형하고 소성하는 것이 바람직하다.
중심코어부(1000)는 균일한 두께이며 평편한 원반형상으로 이루어지고 일측단을 지지하는 제 1 가이드판부(1100)와 제 1 가이드판부(1100)의 일측면에 동심축으로 일측단이 고정 설치되는 원통형상이며 제 1 가이드판부(1100) 직경의 1/3 크기 값을 직경으로 하는 중심막대부(1200)와 중심막대부(1200)의 타측단에 동심축으로 타측면이 고정 설치되고 제 1 가이드판부(1100)와 동일한 형상을 하는 제 2 가이드판부(1300)를 포함한다.
제 1 가이드판부(1100)와 제 2 가이드판부(1300)는 각각 직경(지름)이 90 밀리미터(mm)이고 두께는 8.5 밀리미터이다.
원통형상의 중심막대부(1200)는 직경 값이 30 밀리미터이고 상하방향의 길이 값은 33 밀리미터이다.
중심막대부(1200)의 외경과 제 1 가이드판부(1100)와 제 2 가이드판부(1300) 사이에 형성된 공간은 권취공간(1400)을 구성한다.
필요에 의하여 제 1 가이드판부(1100)와 제 2 가이드판부(1300)의 외측방향 평면에 중심축으로부터 방사상으로 형성되고 등간격으로 배치되며 돌출되는 보강돌기(BD)를 3개 이상 다수 형성할 수 있다. 제 1 가이드판부(1100)와 제 2 가이드판부(1300)의 외측방향 평면에 각각 형성되는 보강돌기(BD)는 제 1 가이드판부(1100)와 제 2 가이드판부(1300)의 기계적 강성을 높이므로 외로로부터 인가되는 물리적 충격에 의하여 파손되지 않도록 하는 장점이 있다. 각각의 보강돌기(BD)는 3 밀리미터의 폭과 1 밀리미터의 높이이며 절단면은 반원 형상으로 구성되는 것이 비교적 바람직하다.
권취공간(1400)에는 코일인덕터부(2000)가 권취되어 오차 5 프로(%) 이내의 3 헨리(henry) 용량 인덕터를 형성한다. 여기서 3 헨리 용량의 인덕터는 0.04 내지 0.06 오옴 범위의 직류저항(DCR) 값을 갖을 수 있다. 바람직하게는 0.05 오옴 이하의 직류저항(DCR) 값을 갖도록 형성한다.
코일인덕터부(2000)는 실패 형상을 하는 중심코어부(1000)의 권취공간(1400)이면서 중심막대부(1200)의 외주면에 평평한 띠 형상을 하고 단면이 대체로 직사각 형상을 하는 플레이트코일부(2100)가 띠 형상의 플레이트절연부(2200) 게재에 의하여 절연상태로 감긴다.
이때, 중심막대부(1200)의 외주면이면서 권취공간(1400)에 권취되는 코일인덕터부(2000)의 시작 부분과 종단 부분은 각각 제 1 홈부(1110)와 제 2 홈부(2110)에 삽입되어 외부로 노출되며, 시작 부분과 종단 부분의 각 끝단 부분은 삼각뿔 형상으로 접어 각각 입출력 단자(2110)를 형성한다.
제 1 홈부(1110)는 제 1 가이드판부(1100)의 외주면 끝단 일부분에 플레이트코일부(2100)의 폭과 두께 보다 큰 값으로 형성된 홈 구성이고, 제 2 홈부(1310)는 제 2 가이드판부(1300)의 외주면 끝단 일부분에 플레이트코일부(2100)의 폭과 두께 보다 큰 값으로 형성된 홈 구성이다. 제 1 홈부(1110)와 제 2 홈부(1310)는 33 밀리미터의 폭과 0.5 밀리미터의 두께를 갖는 형상으로 구성하는 것이 플레이트코일부(2100)의 양쪽 끝단부분을 고정 설치하기에 비교적 바람직하다.
플레이트코일부(2100)는 중심코어부(1000)를 구성하는 중심막대부(1200) 길이 값의 81 내지 82 프로(%) 범위에 해당하는 값을 폭 값으로 형성하되 균일하게 형성하고 균일한 두께로 이루어지며 중심막대부(1200)의 외주면에 감겨 설치된다.
플레이트절연부(2200)는 플레이트코일부(2100)의 폭 보다 큰 값의 폭으로 이루어지고 플레이트코일부(2100)의 길이와 동일한 길이로 이루어지며 플레이트코일부(2100)의 일측면 또는 외측면에 연속 부착 상태로 설치되어 플레이트코일부(2100)를 절연상태로 유지시킨다.
플레이트코일부(2100)는 폭 값이 27 밀리미터이고 권취되는 전체 길이는 9 내지 14 미터 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값이며 전체 길이방향의 직류저항 값은 0.04 내지 0.06 오옴 범위 중 어느 하나의 값으로 이루어지고 두께는 0.2 밀리미터로 이루어지는 것이 바람직하다. 한편, 테프론으로 이루어지는 플레이트절연부(2200)는 폭이 28 밀리미터이고 두께는 0.5 내지 0.7 밀리미터이면 절연을 유지하는 구성이다. 필요한 경우 플레이트절연부(2200)를 두겹으로 사용하여 절연시킬 수 있다.
즉, 권취공간(1400)에 플레이트절연부(2200)와 함께 권취되어 절연되는 플레이트코일부(2100)의 길이는 9 내지 14 미터 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값이며 직류저항 값은 0.04 내지 0.06 오옴 범위 중 어느 하나의 값이고, 이때의 인덕터는 3 헨리의 용량으로 구성되는 것이 바람직하다.
중심코어부(1000)의 권취공간(1400)에 코일인덕터부(2000)가 권취 완료된 경우 습기, 진동, 미세먼지 등으로부터 보호하기 위하여 전체적으로 PVC와 같은 합성수지류에 함침 시킨 후 고형화 시키는 것이 비교적 바람직하다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치는 메인 증폭단에서 전력증폭된 오디오 신호 중 저음 대역 신호만을 통과시키고 저음 대역 신호의 증폭된 전력을 감쇄와 손실 없이 우퍼스피커에 전달하므로 저음 대역에서의 음압 레벨을 충분한 크기로 재생하여 출력되도록 하는 장점이 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
900 : 저역인덕터 1000 : 중심코어부
1100 : 제 1 가이드판부 1110 : 제 1 홈부
1200 :중심막대부 1300 : 제 2 가이드판부
1310 : 제 2 홈부 1400 : 권취공간
2000 : 코일인덕터부 2100 : 플레이트코일부
2200 : 플레이트절연부 PWA : 전력증폭기
LPF : 저역통과필터 W-SPK : 우퍼 스피커
BD : 보강돌기

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 우퍼스피커의 보이스코일과 전력증폭기 사이에 설치되어 저음 대역의 오디오 신호를 통과시키는 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치에 있어서,
    퍼멀로이 분말을 실패 형상으로 압축 성형하고 소성하여 고체화한 중심코어부; 및
    상기 중심코어부의 실패 형상 내측 외주면에 띠 형상의 플레이트 코일부를 절연상태로 감아 오디오 신호를 전달하는 코일인덕터부; 를 포함하고,
    상기 중심코어부는
    균일한 두께이며 평편한 원반형상으로 이루어지고 일측단을 지지하는 제 1 가이드판부;
    상기 제 1 가이드판부의 일측면에 동심축으로 일측단이 고정 설치되는 원통형상이며 제 1 가이드판부 직경의 1/3 크기 값을 직경으로 하는 중심막대부; 및
    상기 중심막대부의 타측단에 동심축으로 타측면이 고정 설치되고 상기 제 1 가이드판부와 동일한 형상을 하는 제 2 가이드판부; 를 포함하고,
    상기 코일인덕터부는
    상기 중심코어부를 구성하는 중심막대부 길이 값의 81 내지 82 프로 범위에 해당하는 값을 폭 값으로 균일하게 형성하고 균일한 두께로 이루어지며 상기 중심막대부의 외주면에 감겨 설치되는 플레이트코일부; 및
    상기 플레이트코일부의 폭 보다 큰 값의 폭으로 이루어지며 동일한 길이로 이루어지고 상기 플레이트코일부의 일측면에 연속 부착 상태로 설치되는 플레이트절연부; 를 포함하고,
    상기 제 1 가이드판부와 제 2 가이드판부의 외측방향 평면에 중심축으로부터 방사상으로 각각 형성되고 등간격으로 배치되며 돌출되는 3 개 이상 다수의 보강돌기;
    상기 제 1 가이드판부의 외주면 끝단 일부분에 상기 플레이트코일부의 폭과 두께 보다 큰 값의 홈으로 형성된 제 1 홈부;
    상기 제 2 가이드판부의 외주면 끝단 일부분에 상기 플레이트코일부의 폭과 두께 보다 큰 값의 홈으로 형성된 제 2 홈부; 를 더 포함하여 이루어지는 저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    싱기 제 1 가이드판부와 제 2 가이드판부는 직경이 90 밀리미터이고 두께는 8.5 밀리미터이며,
    상기 중심막대부는 직경이 30 밀리미터이고 길이는 33 밀리미터로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 플레이트코일부는 폭이 27 밀리미터이고 길이는 9 내지 14 미터 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값이며 전체 길이방향의 직류저항 값은 0.04 내지 0.06 오옴 범위 중 어느 하나의 값으로 이루어지고 두께는 0.2 밀리미터로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 저음 대역 음압 특성이 개선된 우퍼 스피커용 저역통과 필터의 인덕터 장치.

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0313100A (ja) * 1989-06-12 1991-01-22 Pioneer Electron Corp スピーカ装置
KR200278839Y1 (ko) 2002-02-22 2002-06-21 (주)브이오디코리아 우퍼 스피커
KR20080110116A (ko) * 2007-06-14 2008-12-18 김은경 인덕터와 그를 이용한 엘씨 조합소자
KR20090090577A (ko) * 2008-02-21 2009-08-26 이종환 초박형 인덕터 및 그 제조방법
KR20140014639A (ko) * 2012-07-25 2014-02-06 엘지전자 주식회사 스피커 장치 및 이를 포함하는 단말기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0313100A (ja) * 1989-06-12 1991-01-22 Pioneer Electron Corp スピーカ装置
KR200278839Y1 (ko) 2002-02-22 2002-06-21 (주)브이오디코리아 우퍼 스피커
KR20080110116A (ko) * 2007-06-14 2008-12-18 김은경 인덕터와 그를 이용한 엘씨 조합소자
KR20090090577A (ko) * 2008-02-21 2009-08-26 이종환 초박형 인덕터 및 그 제조방법
KR20140014639A (ko) * 2012-07-25 2014-02-06 엘지전자 주식회사 스피커 장치 및 이를 포함하는 단말기

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