KR20020006465A - 변환기 - Google Patents

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KR20020006465A
KR20020006465A KR1020010041469A KR20010041469A KR20020006465A KR 20020006465 A KR20020006465 A KR 20020006465A KR 1020010041469 A KR1020010041469 A KR 1020010041469A KR 20010041469 A KR20010041469 A KR 20010041469A KR 20020006465 A KR20020006465 A KR 20020006465A
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KR
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transducer
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piezoceramic
polymer
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KR1020010041469A
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미키엘스휴고레미
Original Assignee
에이치. 알. 마이클
소니트론, 남로체 벤누트샵
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Abstract

본원은 하나 또는 다수의 부분으로된 압전세라믹 디스크(2) 및 멤브레인(3)으로 구성되는 변환기에 관한 것으로서, 그 멤브레인(3)이 음향 진동을 감쇄시키는 재료로 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

변환기{TRANSDUCER}
본 발명은 일반적으로 변환기, 다시 말해서 음향 재생 및/또는 녹음용 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 확성기 또는 마이크로폰에 관한 것이다.
설명의 편의를 위해, 이하의 설명에서는 음향 재생을 위한 변환기, 즉 음향 재생 장치에 대해서만 설명하고 있지만, 상기 변환기는 음향 재생 및 녹음 장치의 양자 모두와 관련되고 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은 반송파로 이루어진 진동 멤브레인과 상기 반송파상에 부착된 압전세라믹 디스크를 사용하는 형태의 압전 재생기와 관련되고 있다.
벨기에 특허 번호 제09700309호에 있어서는, 전술한 형태의 변환기의 개선점으로서 진동 멤브레인에 의해 발생된 음향 진동에 기초한 감쇠 효과를 얻을 수 있도록 진동 멤브레인에 대해 작은 간격으로 위치되는 벽이 설치되어 있는 구성에 대하여 설명되고 있다.
또한, 벨기에 특허 번호 제09700934호에 있어서는, 전술한 형태의 변환기의 개선점으로서 금속 입자를 구비한 감쇠층이 설치된 진동 멤브레인을 실질적으로 구성하는 것에 대하여 설명되고 있다.
그러므로 공지된 압전 재생 소자에 따르면, 진동 멤브레인의 캐리어는 항상 금속 디스크로 구성되어 있다.
비록 압전 재생 소자가 전술한 벨기에 특허 공보에 개시된 바와 같이 매우 양호한 결과를 얻을 수 있을지라도, 본 발명의 출원에서는 합성 재료 등의 음향 감쇠 재료로 제조된 멤브레인에 의해 전술한 금속 멤브레인을 대체함으로써, 상기한 바와 같이 상당히 양호한 결과를 얻게 되는 것을 발견하기에 이르렀다.
이하, 본 발명의 특성을 보다 명확히 도시하기 위해서, 본 발명에 따른 여러가지 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명할 것이다.
전술한 벨기에 특허 번호 제09700309호에 있어서는 유연성 접착제에 의해 그 외주 라인에 부착되는 금속 멤브레인을 갖는 압전세라믹 디스크의 결합체가 최저 공진 주파수에 따라서 강력한 영향이 미칠 수 있음을 나타내고 있다.
게다가, 공지된 바와 같이, 예를 들어 황동 멤브레인상에 접착되는 압전세라믹 디스크로 구성되는 변환기의 공진 주파수는 이하의 수학식 1에 의해 결정되고 있다.
상기 수학식 1에서, 각각의 매개변수의 값들은 이하의 값들을 정의하고 있다.
t = 멤브레인 두께
S = 멤브레인의 표면
y = 영 계수(Young modulus)
r = 포아손의 비(Poisson ratio)
상기 멤브레인이 가장자리에서 서스펜딩되는 경우, 상기 수학식 1은 이하의수학식 2로 나타낼 수 있다.
상기 수학식 2에서, K는 어셈블리 요소이다.
서스펜션의 에지 폭과 접착제의 점성도는 공진 주파수에 영향을 줄 수 있는 요소이다.
다음에, 상기 공진 주파수의 전술한 수학식 2는 이하의 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
상기 수학식 3에서, 1/G = 1이고,
b = 접착제에 대해 지지하는 에지 폭,
D4= 지지되지 않는 멤브레인의 직경,
v = 접착제의 점성도이다.
멤브레인과 전면벽의 표면 사이의 간격은 멤브레인의 중량을 증가시킨다.
다음에, 상기 공진 주파수는 이하의 수학식 4로 나타낼 수 있다.
상기 수학식 4에서, 1/G = 1이고,
S1= 자유 이동하는 부분의 표면이며,
D1= 멤브레인의 이동 부분과 벽 사이의 간격이다.
이러한 서스펜션 및 구성에 의하면, 주파수는 100 ㎐에서 20 ㎑에 이르기 까지 재생이 개시될 수 있다.
금속 멤브레인에서 발생하는 공진 피크값을 감쇠시키기 위해서, 벨기에 특허 번호 제09700934호에는, 하나의 해결 방법으로서 공진 주파수를 낮게 할 수 있는 동시에, 공진 주파수의 피크값을 감쇠시키며, 상기 공진 주파수의 피크값을 다른 공진 주파수로 이동시킬 수 있는 금속 멤브레인 위에 예를 들어 실리콘 또는 금속 분말로 충전된 엘라스토머(elastomer) 등의 유연성 접착제가 설치 가능하도록 구성하는 것이 제시되고 있다.
이전에 언급한 특허들은 예컨대, 황동으로 된 금속 멤브레인상에 접착된 압전세라믹 디스크의 구성으로 이루어진 압전세라믹 확성기를 개시하고 있다.
이러한 결합의 결점은 주파수 재생이 평탄하지 않으며, 주파수 내용에 따른 강한 고조파 왜곡이 발생되어, 음악 및 소리의 재생 품질을 불충분하게 한다는 것이다.
본 발명은 이러한 결점을 방지하기 위한 것으로, 압전 재생 소자에 관한 것이며, 압전세라믹 디스크는 비교적 유연한 재료, 더 구체적으로는 음향 진동을 감쇠시키는 재료, 예컨대 합성 재료, 특히 폴리머로 이루어진 멤브레인 상에 접착된다.
바람직하게는, 전술된 디스크는 강한 접착제를 사용하여 멤브레인 상에 접착되나, 전체 유닛은 예컨대, 합성 재료로 된 적절한 프레임 내의 외주 에지에 접착될 수 있다.
이러한 구조는 평탄 주파수 특성을 가지며, 100 Hz와 20 KHz 사이에서 평균 3 %의 낮은 고조파 왜곡을 가짐으로써 산업적 응용을 위한 음악 및 소리 재생에 충분한 품질을 갖는다.
도 1은 정방형 금속 멤브레인내의 진동 모드을 도시하는 도면.
도 2는 직사각형 금속 멤브레인내의 진동 모드을 도시하는 도면.
도 3은 원형 금속 멤브레인내의 진동 모드을 도시하는 도면.
도 4는 금속 멤브레인으로 이루어진 공지된 압전 재생기(piezo-reproducer)의 주파수 재생 경로를 도시하는 도면.
도 5는 전기 역학 확성기상에 1 ㎑의 공동(空洞)의 주파수 스펙트럼 측정 경로를 도시하는 도면.
도 6은 도 5와 유사하지만, 금속 멤브레인 상에 압전세라믹 디스크용의 주파수 스펙트럼 측정 경로를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 변환기를 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은 부하가 걸린 상태하에서 압전 디스크의 전기 블록선도.
도 9는 합성 재료의 플레이트에 접착된 압전 디스크의 전기 블록선도.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 재생 소자의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.
도 12 및 도 13은 도 10 및 도 11에 따른 변환기의 함수 경로를 나타낸 도면.
도 14 내지 도 19는 변환기의 서로 다른 형태를 도시하는 도면.
도 20은 본 발명에 따른 변환기의 1 ㎑의 고조파 내용을 도시하는 도면.
도 21은 본 발명에 따른 변환기의 주파수 특성을 도시하는 도면.
도 22는 본 발명에 따른 변환기의 서스펜션 가능성을 나타내는 단면도.
도 23은 도 22에서 F23으로 나타낸 부분을 크게 확대해서 나타낸 도면.
도 24는 도 23의 화살표 F24의 방향에서 본 도면.
도 25 및 도 26은 본 발명에 따른 변환기의 금속 멤브레인에서 감쇠를 나타내는 전기 블록선도.
도 27은 도 23과 유사한 도면.
도 28은 도 27에서 F28로 나타낸 부분을 크게 확대해서 나타낸 도면.
도 29는 전면 플레이트와 조합하여 본 발명에 따른 변환기의 단면을 도시하는 도면.
도 30은 도 29의 화살표 F30의 방향에서 본 도면.
도 31은 도 29에 따른 전면 플레이트의 주파수 필터링 기능의 블록선도.
도 32는 2 부분으로 이루어진 압전 세라믹 디스크를 갖는 변환기를 나타내는 도면.
도 33은 본 발명에 따른 변환기의 특정 실시예의 단면도.
도 34는 도 33에서 F34로 나타낸 부분을 크게 확대해서 나타낸 도면.
도 35는 본 발명에 따른 변환기의 다른 가능한 형태의 실시예의 평면도.
도 36은 도 35의 ⅩⅩⅩⅥ-ⅩⅩⅩⅥ 라인을 따라 절취된 단면도.
도 37은 도 35에 따른 변환기의 주파수 특성을 나타낸 도면.
도 38은 도 22의 변형예를 도시하는 도면.
도 39는 도 37과 유사하지만, 원통형 폴리머 멤브레인 및 원형통 세라믹 디스크를 갖는 변환기에 대한 주파수 특성을 나타낸 도면.
도 40은 도 32에서 논의된 바와 같이 변환기에 대한 주파수 특성을 나타낸 도면.
도 41 및 도 42는 특정 하우징 또는 기존의 하우징, 예컨대 셀룰러 폰의 하우징 내에 설치되는 본 발명에 따른 변환기를 각각 도시하는 단면도.
도 43은 하나의 멤브레인으로서 기능하는 셀룰러 폰 하우징 및 그 하우징 내부에 설치된 압전세라믹 디스크로 형성된 본 발명에 따른 변환기를 도시하는 도면.
도 44는 본 발명에 따른 변환기의 다른 변형예를 도시하는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
2 : 압전세라믹 디스크
3 : 멤브레인
5 : 프레임
7 : 홈
14 : 금속층
15 : 연결부
이러한 개선에 대하여, 이하 이론적으로 설명할 것이다.
금속으로 된 멤브레인은 공급된 진동 주파수에 따라 상이한 진동 지대로 분해되는 고유 공진을 가지며, 소위 진동 모드라 한다.
도 1, 2 및 3에 따라 각각 정방형, 직사각형 또는 원형의 멤브레인에서 진동 모드는 기본 주파수의 배수 또는 고조파이다.
압전세라믹 디스크가 그러한 멤브레인에 접착되면, 새로운 진동 모드가 생성된다. 공진 음압의 기본 주파수와는 별도로, 그러한 구조의 음향 재생은 금속 멤브레인과 압전세라믹 디스크로 이루어진 변환기의 진동 모드에 의존하는 다수의 공진을 갖는다. 그러한 변환기로 구성된 압전 확성기의 주파수 재생은 그 결과 도 4에 나타낸 바와 같이, 선택적인 주파수 재생을 발생한다.
도 4에서의 300 Hz, 1500 Hz, 2500 Hz, 3000Hz, 5600 Hz, 7000 Hz, 8500 Hz, 9000 Hz 및 15 KHz에서 더 강하게 재생됨을 분명히 관찰할 수 있을 것이다. 300 Hz는 전체 시스템, 예컨대 하우징 내에 장착된 변환기의 자기 공진(self-resonance)이다. 다른 주파수의 피크는 시스템의 공진 주파수의 고조파이거나, 변환기의 진동 모드를 갖는 고조파의 합이다. 최소 주파수는 변환기의 반-공진 포인트와 이 주파수 포인트에서의 고조파의 합이다.
주파수 스펙트럼 측정이 전기역학 확성기 상에서 1 KHz의 사이너스(sinus)에서 수행될 때, 도 5에 나타낸 바와 같이, 1 KHz 상에서 기본파, 2 KHz, 3 KHz, 6 KHz, 7 KHz에서 더 높은 고조파가 재생된다.
동일한 측정이 금속 멤브레인 상에 마련된 압전세라믹 디스크에서 수행될 때, 공급된 1 KHz의 기본 주파수, 2 KHz, 3 KHz, 4 KHz, 5 KHz의 더 높은 고조파의 주파수 스펙트럼이 재생되고, 게다가 500 Hz, 250 Hz의 더 낮은 고조파가 재생되며, 또한 그와는 별도로, 도 6으로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 변환기로부터 발생된 모드, 예컨대 1300 Hz, 1600 Hz, 2500 Hz, 3500 Hz의 복소 공진 진동이 재생된다.
금속 멤브레인 상에 접착된 압전세라믹 디스크는 주파수 함수에서 가변 진폭에 따라 진동한다. 확성기는 동일한 음압으로 모든 주파수를 재생해야 한다. 이를 달성하기 위해서는 고조파의 영향을 진동 모드로 제거해야 하며, 이는 진동 시스템의 고유 공진 주파수를 과감하게 낮춰, 더 높은 고조파가 가청 범위에서 매우 작은 진폭을 갖도록 함으로써 실현된다.
공진 주파수의 공식은 다음과 같다.
여기서, fr은 낮은 y(Young) 계수를 갖는 멤브레인 재료를 사용함으로써 낮아질수 있다.
y 계수(Mpa) 포아손의 비 밀도 d(Kg/m3)
황동 62.000 0.36 8.5
니켈 200.000 8.9
나일론 2.700 0.38 0.9
엘라스토머 5.000 0.95
부분은 폴리머를 사용하는 경우 3 내지 4 배 더 작아진다. 그 결과, 200 Hz의 공진 주파수는 +/- 60 Hz 만큼 하강한다.
알려진 바와 같이, 충분한 탄성 저항이 존재하는 플레이트에서는 자기 공진이 발생할 수 없다. 도 7에 있어서, 본 발명에 따른 변환기(1), 바꾸어 말하면 교류 전기를 음파로 변환하는 변환기는 합성 재료, 예컨대 폴리머로 된 플레이트(3) 상에 접착된 압전세라믹 디스크(2)로 이루어진다. 도 7에서, 공기 진동은 4로 표현된다.
도 8은 부하가 걸린 압전-디스크의 등가 전기 회로도이다. 여기서, 지시된요소는 다음과 같은 의미를 갖는다.
C0 = 부하가 걸린 있을 때 변환기의 커패시턴스
R0 = 변환기의 유전 손실
[ 2Π(C0 + C1) tanδ]-1
R1 = 변환기의 기계 손실
C1 = 압전-재료의 강도
L1 = 압전-재료의 질량
도 9는 폴리머 플레이트 상에 접착된 압전-디스크의 등가 전기 회로도이며, 여기서 도 8에와는 별도로 지시된 요소는 다음과 같은 의미를 갖는다.
C2 = 폴리머 플레이트의 강도
L2 = 폴리머 플레이트의 질량
R2 = 접착제층 및 폴리머 플레이트에서의 기계 손실
회로가 공진 조건을 충족시키는 주파수에 동조되지 않는 경우에는 공진이 발생될 수 없다. 강도이든 질량이든 간에 폴리머 플레이트의 병렬 부하와, 압전-디스크에의 단단한 접착은 공진 조건을 방해한다.
C2 = 폴리머의 y2 = 103MPa
C1 = 세라믹의 y1 = 105MPa
병렬 공진(Frp) 조건을 달성하기 위해서는
Frp = L1 + L2이고, C0는 다음의 조건을 충족시켜야 한다.
Frp는 고저항성이다.
직렬 공진(Frs) 조건을 달성하기 위해서는
Frs = L1이고, C1 + C2는 다음의 조건을 충족시켜야 한다.
Frs는 저저항성이다.
공진 조건에 대한 폴리머 플레이트의 영향력은 매우 크다.
- R1 및 R2는 직렬 임피던스로서, 공진 회로의 품질을 결정하고 선택적인 공진 조건의 발생을 방해한다.
- C1 및 C2는 시스템의 강성률로서, 폴리머 플레이트에 의한 강도에 대한 영향력은 매우 크다.
C1 = 세라믹의 y = 300.000 MPa
C2 = 폴리머의 y = 2.700 MPa
- L1 및 L2는 시스템의 전체 질량이다.
L1 = 3 Kgr/mn세라믹
L2 = 0.9 Kgr/mn폴리머
따라서, 폴리머 플레이트 상의 부하와 그에 따른 영향력은 어떤 일정한 주파수에 대한 자기 공진 발생을 위해서 매우 크다. 따라서, 고조파 또는 복소 주파수 신호로 인해 공진이 발생되지 않는다.
진동 시스템의 지원 또는 서스펜션은 어떤 일정한 조건을 충족시켜야 한다.
1) 진동은 서스펜션에서 충분히 감쇠되어야 하며, 플레이트에서 굴절되지 않아야 한다.
2) 서스펜션은 구부리는 동안 플레이트를 평탄하게 유지시키기 위해서 충분한 강성을 가져야 한다.
3) 폴리머 멤브레인의 중앙으로부터 폴리머 멤브레인과 압전세라믹 디스크의 외주간의 거리의 차이의 함수 경로는 양 또는 음이어야 하며, 그 경로는 적어도 각 90°에 걸쳐 증가 또는 감소되어야 하고 연속적이어서는 안된다. 그러므로, 폴리머 멤브레인과 세라믹 재료의 에지간의 덮혀진 거리는 일정하지 않고, 정상파가 발생하지 않아 동심 마디 패턴을 가지며, 따라서 공진이 제거된다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 변환기(1)의 2개의 실시예를 나타내고 있으며, 이 변환기는 압전세라믹 디스크(2)와 합성 재료로 된 멤브레인(3)으로 이루어진다.
도 10 및 도 11에서,
LM = 합성 재료로 된 멤브레인의 길이
R = 압전세라믹 디스크의 반경
α= 압전세라믹 디스크의 표면
SM = 멤브레인의 표면
도 10에 따른 변환기(1)의 함수 경로는 도 12에 나타내었고, 도 11에 따른 변환기(1)의 함수 경로는 도 13에 나타내었으며, LM > R 인 경우, 함수 F는 α= 90°에 걸쳐 (LM-R)이다.
함수는 증가 및 감소하고 있고, 양이며, 불연속이다.
도 11의 경우에는, LM > LCmax 이다.
도 14 내지 19는 본 발명에 따른 변환기(1)의 몇가지 형태의 실시예를 나타내며, 도 17, 18 및 19에서 압전세라믹 디스크는 합성 재료로 된 캐리어 상에 서로 밀접하게 접착되고, 서로 전기적으로 접속된 몇몇 부품으로 이루어진다.
상기 도면으로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 압전세라믹 디스크는 어떠한 형태이어도 좋다.
이미 전술한 바와 같이, 도 6에는 전술한 벨기에 특허 출원 번호 제09700309호 및 제09700934호에 따른 변환기의 고조파 내용을 나타내었다. 폴리머 플레이트 상에 압전세라믹 디스크를 결합한 것에 대한 1 KHz의 동일한 신호를 도 20에 나타내었으며, 이 도면에서, 2 KHz, 3 KHz, 4 KHz, 5 KHz, 6 KHz 및 7 KHz의 고유 고조파를 갖는 1 KHz의 순수한 재생을 명확히 볼 수 있다. 다른 피크는 존재하지 않거나 무시해도 좋은 정도이다.
동일한 세라믹/폴리머 구조의 핑크(pink) 노이즈 발생기로 측정된 주파수 특성을 도 21에 나타내었다. 대략 동일한 표면 면적 및 동일한 1 KHz의 고조파 재생을 갖는 전기역학 변환기와의 비교를 도 5에 나타내었다.
전기역학 변환기에 의해 표현된 1 KHz 사이너스의 고조파 내용과 폴리머 상에 접착된 압전세라믹의 결합은 동일하고 균등하게 순수하다.
도 22에는 세라믹 디스크(2)와 합성 재료, 예컨대 폴리머로 된 멤브레인(3)으로 이루어진 본 발명에 따른 변환기(1)를 나타내었으며, 이 변환기(1)는 유연성 접착제(6)로 서스펜션 프레임에 고착된다.
프레임(5)은 다양한 재료, 예컨대 감쇠 재료를 형성한다는 조건하에서 합성 재료, 폴리머, 나무, 혼합 재료 등으로 이루어질 수도 있다.
멤브레인(3)의 에지에서의 전달로 인해 프레임(5)에서 생성되는 진동 에너지를 감쇄시키고, 동시에 멤브레인의 에지의 강도를 감소시켜서 세라믹 디스크(2)의 신축력 및 수축력으로 인해 더 유연한 운동을 가능하게하기위해, 멤브레인(3)의 에지에 및 전체 외주위에 다수의 홈(7)이 제공된다.
결과적으로 다음과 같이 된다:
- 서스펜션 프레임(5)의 진동이 감쇄되고,
- 멤브레인(3)의 진폭 편차가 커지고,
- 길이 방향으로의 감쇄 효과로 인해, 특정하고 자연적인 공진이 방지되거나 매우 감소된다.
도 25 및 26에서, 프레임(5)에 접착된 폴리머 멤브레인(3)의 외주에 있는 홈(7)의 전기적 구성은 다음과 같다.
여기서,
R = 멤브레인(3)의 손실 및 감쇄
R = R1 + R2 + R3
C = 멤브레인(3)의 강도
C = C1 + C2 + C3
L = 멤브레인(3)의 질량
L = L1 + L2 + L3
또한,
C = yP(SP1 + SP2 + SP3)
L = gP(SP1 + SP2 + SP3)
여기서,
gP = 폴리머의 특정 중량
yP = 폴리머의 멤브레인에 대한 영(Young)의 탄성 계수
SA = 공기 영역
SP = 멤브레인 재료 영역
본 발명에 따른 변환기(1)에는 도 29에 도시된 바와 같은 전면 플레이트(8)가 구비되어 있고, 그 플레이트(8)에는 다수의 개구(9)가 구비되어 있다.
두께 T이며 직경 D를 가지며 양호하게 형성된 다수의 개구를 갖는 전면 플레이트(8)를 사용함에 의해, 양호하게 형성된 에너지량을 굴절시키는 반응성 음향 필터를 실현하는 것이 가능하다.
그러므로, 개구(9)의 표면은 단위 길이에 대한 용량의 함수로 되는 반면에, 벽 두께 T는 단위 길이에 대한 인덕턴스의 함수로 된다. 도 29 및 30를 참조하시요.
여기서, 도 31에서는 다음과 같이 된다.
L = fwLdx
L tot = nL2r
C tot =r2n
그럼으로써
r = 개구(9) 반경
n = 개구(9) 수
서스펜션 프레임(5)은 강하게 감쇄하는 기능을 가져야한다.
프레임(5)이 폭 2 cm 및 두께 3 cm의 너도밤나무 등과 같은 값비싼 나무로 제조되고, 홈(7)을 가지며 폴리프로필렌으로 제조된 멤브레인(3)이 멤브레인(3)의 외주에 설치되면, 그 전면에는 두께 2 mm로 된 전면 플레이트(8)의 형태로 필터가구비되고, 거기에는 두께 2 mm로 된 다수의 개구가 제공된다.
폴리프로필렌 멤브레인(3)상에는 2개의 디스크(2)가 함께 밀착되고 서로 전기적으로 연결된다.
그 재생 소자의 구성은 도 32에 도시된다.
여기서, 주파수 분석의 특성은 2%인 전체 고조파 왜곡 및 측정시 평균 74dB인 재생 압력을 도 20에 도시한다. 주파수 재생이 도 21에 도시된다.
다른 구성에서는, 직경 5 cm로 된 원형 세라믹 디스크가 합성 재료 예를 들어, 폴리프로필렌으로 된 직사각형 멤브레인(3)상에 접착되고, 그것의 말단부는 아래로 접혀지고 그 말단부가 뒤로 접혀짐으로써 캐리어 표면상에 장착된다(도 33 참조).
폴리프로필렌 멤브레인의 평평한 부분의 말단부에는 홈(7)이 멤브레인(3)의 두께의 90%까지 제공된다.
도 35 및 36에 도시했듯이, 공기 슬롯을 형성하고 그렇게 생성된 직사각형 부분을 접착 테이프(10)에 의해 외주에 접착하기위해 100%까지 상기 홈을 제공하는 것이 대안책이다.
상기 구성의 주파수 재생 곡선이 도 37에 도시된다. 직사각형 및 원형의 외주의 기능차로 인해, 에지 서스펜션의 굴절 공진이 거의 전부 없어지고 멤브레인(3) 및 세라믹(2)의 결합체의 고유 공진이 생성되지 않는다.
또 다른 예가 도 38에서 도시되고, 거기에서 멤브레인(3)의 외주가 실리콘 접착제(11)인 매개물에 의해 U자형 직경을 갖는 프레임(5)내에서 프레임되고 합성재료로 이루어진다.
산업에 응용할 때 비용이 중요하므로, 구성이 단순한 것이 기본이며 주파수 재생은 최고 +/- 20 dB로 변화할 수 있고, 그후 원형 멤브레인(3)이 폴리머로 제조되고 그 원형 멤브레인(3) 위에는 원형 세라믹 디스크(2)가 접착되고 원형 멤브레인(3)은 그 에지에서 실리콘 (11) 또는 다른 유연성 접착제로써 원형 프레임(5)으로 접착되고 매우 양호한 음악 및 음성 재생을 실현하기에 이미 충분하다. 직경 125 mm인 원형 폴리머 멤브레인(3) 및 직경 100 mm인 원통형 세라믹 디스크(2)에 대해서 주파수 재생을 측정한 최종 결과가 도 39에 도시된다.
그 변환기의 주파수 왜곡은 산업용으로 사용가능한 다른 주파수에서는 3.5%이다. 도 40을 참조하시요.
소정의 실시예에서 본 발명에 따른 변환기(1)가 개방된 벽에 제공될 수 있고, 환언해서, 벽에 개구가 구비되고, 그 경우에 변환기는 멤브레인(3)에 의해 상기 벽에 접착된다. 도 40에 따른 측정 곡선에 도시했듯이, 그 응용에서는 50Hz 내지 20kHz인 +/- 5Db의 주파수 재생을 갖고, 그러므로 폴리프로필렌으로 제조된 멤브레인의 크기는 300 ×420 mm이고, 세라믹 디스크(2)의 직경은 100 mm이고 개구의 직경은 260 mm이다.
도 43에 도시된 최종 언급한 변환기로 왜곡을 측정할 때 1.5%의 상호변조 왜곡이 발생된다. 그 변환기는 예를 들어, 그 두께가 최대 5mm이고 예를 들어, 직경 0.5 mm인 전기적인 연결부를 2개 포함한다.
도 41 및 42에서의 예는 기존의 하우징(12)에서 응용되는 것을 도시한다.
그러므로 매우 특정한 응용예에서는 장치의 하우징이 합성 재료 예를 들어 폴리카보네이트로 제조되고, 압전세라믹 디스크(2)가 상기 하우징에서 직접 부착될 수 있는 데, 그 경우에 도 43에 개략적으로 도시된 바와 같은 셀룰러 전화, 전화 등의 하우징을 특히 생각할 수 있다. 이 경우에, 말하자면, 하우징은 멤브레인(3)을 형성하고 그 멤브레인(3)에서 개구(13)가 세라믹 디스크(2)의 위치에 구비된다.
도 44의 또 다른 실시예에서 멤브레인(3)은 금속층(14)으로 코팅되거나 되지 않고 열 진공 기술에 의해 변형되는 폴리머 멤브레인에 의해 형성될 수 있고 금속층(14)상에는 연결부(15)가 구비되고, 그런후 압전세라믹 디스크(2)가 폴리머멤브레인의 금속측상에 접착될 수 있다. 그 후자는 폴리머, 엘라스토머 또는 폴리에스테르의 혼합물로 구성될 수 있다.
금속층(14)은 변환기의 연결부들(15)중 하나와 접촉하는 예를 들어, 은, 금, 금속 또는 다른 전기 도체일 수 있다. 세라믹이 그 금속층에 접착되고 접촉함에 의해, 세라믹과의 무선 접촉이 이루어지고, 멤브레인은 국부 부하에 의해 방해받음없이 이동할 수 있다.
본원에서는 멤브레인(3)이 음향 진동을 감쇄시키는 재료로 제조되고, 세라믹이 금속층에 접착되고 접촉함에 의해 세라믹과의 무선 접촉이 이루어지고, 멤브레인은 국부 부하에 의해 방해받음없이 이동할 수 있다.
본 발명은 앞서 설명되고 첨부 도면에 도시되는 예로 제한되지 않으며, 반대로, 본 발명에 따른 변환기는 본 발명의 범위내에서 다양한 형태 및 크기로 실현될수 있다.

Claims (20)

  1. 하나 이상의 부분으로된 압전세라믹 디스크와;
    음향 진동을 감쇄시키는 재료로 제조된 멤브레인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인이 연질 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인이 합성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인이 폴리머로 구성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인이 엘라스토머로 구성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인이 폴리프로필렌으로 구성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인이 복합 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 압전세라믹 디스크가 경질 접착제에 의해 멤브레인으로 접착되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  9. 제1항에 있어서, 금속층이 상기 멤브레인상에 제공되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인이 하나 이상의 외주상의 홈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 변환기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 멤브레인이 서로 대향한 2개의 측면을 갖고 상기 세라믹 디스크가 하나의 측면에 부착되는 반면에 하나 이상의 홈이 그 나머지 측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  12. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 홈이 멤브레인 두께 깊이의 90%로 되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  13. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 홈이 멤브레인의 전체 두께에 걸쳐 있고, 그래서 그렇게 형성된 멤브레인 부분들이 접착 테이프 등에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인이 외주상의 에지를 갖고, 상기 변환기가 멤브레인의 외주상의 에지에서 유연성 접착제에 의해 프레임, 장치의 하우징 등에 연결되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  15. 제1항에 있어서, 장치 위에 상기 압전세라믹 디스크를 부착시킨 합성 재료로 제조된 장치의 하우징에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 하우징 벽내의 개구가 압전세라믹 디스크의 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  17. 제13항에 있어서, 음향 진동을 감쇄시키는 재료로 제조된 서스펜션 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 서스펜션 프레임이 L자형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 변환기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 서스펜션 프레임이 U자형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 변환기.
  20. 제1항에 있어서, 내부에 원형 개구를 갖는 플레이트로 형성된 주파수 필터가 변환기의 전면에 구비되는 것을 특징으로 하는 변환기.
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