KR20090027749A - 합체된 결합 코일을 갖는 소형 전자-음향 변환기 - Google Patents

합체된 결합 코일을 갖는 소형 전자-음향 변환기 Download PDF

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KR20090027749A
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모르텐 크젤드센 안드레센
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Abstract

본 발명은 소형 전자-음향 변환기 조립체에 관한 것으로서, 이는 공기 갭 내에서 자속을 발생시키도록 배열된 영구 자석 조립체를 포함하는 자기 회로와; 상기 공기 갭 내에 적어도 부분적으로 위치되며, 변위가능한 다이어프램(displaceable diaphragm)에 작동 가능하게 연결되는 음성 코일과; 전기 전도성 경로에 의해 형성되며, 소형 전자-음향 변환기와 관련하여, 관련된 보청기의 코일과 겹치는 공간적 확장부를 갖는 외부 전자기장을 발생시킴으로써, 상기 관련된 보청기의 T-코일에 결합되는 결합 코일을 포함하며, 상기 다이어프램의 변위는 상기 결합 코일을 형성하는 전기 전도성 경로를 흐르는 전류에 의해 본질적으로 영향을 받지 않는다.
소형 전자-음향 변환기, 음성 코일, 결합 코일, 다이어프램, 변위, 자석

Description

합체된 결합 코일을 갖는 소형 전자-음향 변환기{MINIATURE ELECTRO-ACOUSTIC TRANSDUCER WITH INTEGRATED COUPLING COIL}
본 발명은 관련된 보청기(hearing aid)의 T-코일에 대해 전자기 결합을 제공하기 위한 합체된 결합 코일(integrated coupling coil)을 구비하는 소형 전자-음향 변환기(miniature electro-acoustic transducer)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 결합 코일이 임의의 음성 코일의 일체형 부분(integral part)을 형성하지 않는 개별적인 전자기 디바이스인 소형 전자-음향 변환기에 관한 것이다.
US 2005/0244022 호는, 예를 들어 보청기에 대한 동작을 강화하기 위해 셀방식 전화에 이용하기 위한 착탈가능한 베젤(removable bezel)을 개시한다. 이러한 착탈가능한 베젤은 합체된 전자기 코일을 갖는 바, 이는 셀방식 전화의 오디오 출력 디바이스에 결합된다. 전자기 코일은 셀방식 전화 내의 음향 변환기에 유도 결합되거나, 직접적인 전기 접속에 의해 음향 변환기에 직접 결합된다.
US 2005/0244022 호에서 제시되는 전자기 코일은 착탈가능한 베젤의 일체형 부분을 구성하고, 대부분의 통상적인 보청기들 내의 T-코일 자기 픽업(T-coil magnetic pick up)에 대한 강화된 자기장을 제공한다.
US 2005/0244022 호에서 제시되는 배열의 단점은, 셀방식 전화의 음향 변환 기 및 셀방식 전화의 베젤 내에 합체되는 코일이 개별적이고 분리된 컴포넌트(component)라는 점이다. 셀방식 전화가 자신의 베젤 내에 전자기 코일을 합체시키지 않은 경우, 관련된 보청기의 T-코일에 대한 유효한 전자기 결합이 달성되기 전에, 베젤이 대체될 필요가 있다.
WO 03/063545 호는 소형 전자-음향 변환기를 위한 변위가능한 다이어프램(displaceable diaphragm)을 개시한다. 다이어프램은 제1, 2 시트 섹션들을 갖는 플렉서블 시트(flexible sheet)를 포함한다. 각 시트 섹션은 하나 이상의 전기 전도성 경로들을 구비함으로써, 그와 함께 합체되는 하나 이상의 코일들을 형성한다. 코일들 각각은 활성부(active part)를 구비하는 바, 이러한 활성부는 자기장 내에 배치되며, 이에 따라 활성부 상에서 작동하는 힘은, 그 활성부를 통과하는 전류에 응답하여, 다이어프램의 변위로 변환된다. 따라서, 재03/063545 호의 코일들은 모두 코일들을 통과하는 전류에 응답하여 다이어프램의 최대 변위를 일으키도록 최적화된다.
코일들이 다이어프램 변위에 대해 최적화된 결과로서, 본질적으로 코일들로부터의 어떠한 표유 전자기장(stray electro-magnetic field)도 WO 03/063545 호에 개시되는 소형 전자-음향 변환기의 외부에서 검출가능하지 않게 된다. 따라서, WO 03/063545 호의 코일들은 관련된 보청기의 T-코일에 대한 효과적인 전자기 결합을 제공하는 데에는 적절하지 않다.
본 발명의 목적은, 관련된 보청기의 T-코일에 대한 강화된 전자기 결합을 제공하는 소형 전자-음향 변환기를 제공하는 것이다.
제 1 양상에 있어서, 본 발명은 자기 회로(magnet circuit), 제 1 코일 및 제 2 코일을 포함하는 소형 전자-음향 변환기 조립체(assembly)에 관련된다. 자기 회로는, 공기 갭(air gap) 내에서 자속(magnetic flux)을 발생시키도록 배열되는 영구 자석 조립체를 포함한다. 제 1 코일은 공기 갭 내에서 적어도 부분적으로 위치될 수 있다. 제 1 코일은 변위가능한 다이어프램에 작동 가능하게 연결되는 이동성 음성 코일(moving voice coil)로서 간주될 수 있다. 제 2 코일은 전기 전도성 경로에 의해 형성되는 결합 코일로서 간주될 수 있다. 제 2 코일(결합 코일)은, 소형 전자-음향 변환기와 관련하여, 관련된 보청기의 코일과 겹치는 공간적 확장부(spatial extension)를 갖는 외부 전자기장을 발생시킴으로써, 관련된 보청기의 T-코일에 결합되도록 개조될 수 있다. 다이어프램 변위는 제 2 코일을 형성하는 전기 전도성 경로 내에서 흐르는 전류에 의해 본질적으로 영향을 받지 않는다.
용어 "본질적으로 영향을 받지 않는 다는 것"은 제 2 코일 내에 흐르는 전류가 검출가능한 공기 압력 변화를 일으키기에 충분한 다이어프램 변위를 이끌어내지 않음을 의미한다. 따라서, 제 2 코일 내에서 흐르는 전기 전류는 다이어프램 변위에 대한 원인이 되지 않는다. 그와는 반대로, 제 1 코일은 자신을 통해 흐르는 전류에 응답하여 최대 다이어프램 변위를 생성하도록 최적화될 수 있다. 이는 제 1 코일을 공기 갭 내에 위치시킴으로써 달성될 수 있는 바, 여기서 제 1 코일은 공기 갭을 가로질러서 발생되는 자속에 노출된다. 따라서, 자속과 제 1 코일 간의 최대의 공간적인 겹칩(overlap)을 보장함으로써, 제 1 코일을 통해 구동 전류(drive current)가 통과할 때에, 효과적인 다이어프램 변위가 얻어질 수 있다.
다이어프램 변위가 제 2 코일을 통해 흐르는 전류에 의해 본질적으로 영향을 받지 않도록 보장하기 위해, 제 2 코일은 공기 갭의 외부에 배치되며, 이에 따라 공기 갭 내에서 발생되는 자속에 노출되지 않는다. 따라서, 제 2 코일이 공기 갭의 외부에 배치되고, 그에 따라 자속에 노출되지 않기 때문에, 제 2 코일을 통해 흐르는 전류는 다이어프램 변위를 이끌어내지 않는다. 제 1 코일과 반대로, 제 2 코일은 관련된 보청기의 T-코일에 의해 픽업될 수 있는 외부적으로 검출가능한 전자기장을 발생시키도록 개조될 수 있다. 소형 전자-음향 변환기의 제 1, 2 코일들은 직렬로 연결될 수 있다. 이러한 직렬 연결은, 먼저 제 1 코일을 통해 구동 전류를 통과시킨 다음, 동일한 구동 전류를 제 2 코일을 통해 통과시킴으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 구동 전류는 반대 순서로 제 1, 2 코일들을 통과할 수 있다. 대안적인 구성에서, 구동 전류는 먼저 제 2 코일의 제 1 부분을 통과한 다음, 제 1 코일을 통과하고, 마지막으로 제 2 코일의 제 2 부분을 통과할 수 있다.
직렬 연결된 제 1, 2 코일들은, 20 내지 50Ω 범위, 예를 들어 30 내지 40Ω 범위, 예를 들어 약 35Ω의 총 전기 임피던스를 가질 수 있다. 제 1 코일의 임피던스는 약 32Ω이고, 제 2 코일의 임피던스는 약 3Ω이다. 일반적으로, 제 1, 2 코일들이 직렬로 연결되는 경우, 제 1 코일의 임피던스는 제 2 코일의 임피던스 보다 약 10배 더 크다.
대안적인 실시예에서, 제 1, 2 코일들은 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 실시예에 따르면, 제 2 코일의 임피던스는 제 1 코일의 임피던스 보다 약 10배 더 크다. 따라서, 제 1, 2 코일들의 병렬 구성에 있어서, 제 1 코일은 약 32Ω의 임피던스를 갖고, 제 2 코일의 임피던스는 약 320Ω 또는 심지어 그 이상이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다이어프램은 플렉스-프린트(flex-print) 부분(그 상면 부분에 제 2 코일이 배열된다)을 포함하고, 제 1 코일은 플렉스-프린트 부분의 하면 부분에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 하면 부분은 상면 부분과 실질적으로 평행이 될 수 있다.
제 2 실시예에서, 제 2 코일은 접힘형 캐리어(foldable carrier) 상에 배열될 수 있으며, 이러한 캐리어는 자신의 각각의 제 1, 2 부분들 상에 배열되는 제 1, 2 코일 부분들을 포함한다. 접힘형 캐리어는 변환기의 외부 표면 부분 상에 배열된다. 접힘형 캐리어는 접힘형 플렉스-프린트(foldable flex-print)를 포함하는 바, 이러한 접힘형 플렉스-프린트는 각각의 제 1, 2 플렉스-프린트 부분들 상에 배열되는 제 1, 2 코일 부분들을 갖는다. 접힘형 플렉스-프린트는, 접힘 상태에서, 전자-음향 변환기의 커버(cover)의 외부 표면 부분 상에 배열된다. 제 1, 2 플렉스-프린트 부분들은 접힘 라인(folding line)(이 라인을 따라 접힘형 플렉스-프린트가 접히도록 되어 있다)에 의해 분리될 수 있으며, 이에 따라 접힘형 플렉스-프린트가 접힘 상태에 있을 때, 제 1, 2 코일 부분들은 대향하는(opposing) 플렉스-프린트 부분들 상에 배열될 수 있게 된다. 제 1, 2 플렉스-프린트 부분들 각각은 하나 이상의 사운드 개구(sound opening)들을 포함할 수 있다. 이러한 하나 이상의 사운드 개구들은 전자-음향 변환기의 커버 내의 하나 이상의 사운드 출구(sound outlet)들과 정렬될 수 있다. 플렉스-프린트 부분들 내의 하나 이상의 사운드 개구들의 치수들은 커버 내의 하나 이상의 사운드 출구들의 대응하는 치수들과 일치(match)하도록 정해질 수 있다. 플렉스-프린트 부분들 내의 하나 이상의 사운드 개구들의 형상은, 원형, 타원형, 직사각형 및 정방형, 또는 그 결합 등과 같이, 원칙적으로 변할 수 있다. 커버 내의 사운드 출구들은 쓰루홀(through-hole) 또는 개구로서 배열되거나, 또는 선택적으로는, 특정한 음향학적인 특성들을 갖는 음향학적 댐퍼(acoustical damper)가 그 내에 배열되어 있는 다수의 쓰루홀 또는 개구들로서 배열될 수 있다.
제 3 실시예에서, 제 2 코일은 전기-음향 변환기의 다이어프램을 커버하는 커버 내에 형성되는 오목부(indentation) 또는 홈(groove) 내에 배열될 수 있다. 다이어프램을 커버하는 커버 내에 형성된 오목부 또는 홈은 주로 커버의 주변(circumference), 즉 경계를 따라 연장될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 제 2 코일의 형상은 커버의 경계에 의해 주어질 것이다. 커버 내에 형성되는 오목부 또는 홈은 변환기의 외부 하우징 부분 에지와 함께 형성될 수 있다. 외부 하우징 부분 에지와 커버의 코일 지지 부분(coil supporting portion)의 방위는 실질적으로 서로 수직으로 배열될 수 있다. 외부 하우징 부분 에지, 커버의 코일 지지 부분 및 커버의 브리징 부분은 제 2 코일의 3개의 표면들을 캡슐화하여, 예를 들어 우연히 떨어뜨리는 것(accidental drop) 등에 대하여 제 2 코일을 효과적으로 보호한다.
제 4 실시예에서, 제 2 코일은 전자-음향 변환기의 다이어프램을 커버하는 열성형 커버(thermoformed cover)의 일체형 부분으로서 배열될 수 있다. 이러한 열성형 커버는 200 내지 300㎛ 내의 범위 등의 100 내지 500㎛ 범위 내의 평균 두께를 갖는 플렉스-프린트를 포함할 수 있다. 제 2 코일은, 외부 반(outer half) 및 내부 반(inner half)과 같이, 전기적으로 연결된 외부 및 내부 부분들을 포함할 수 있으며, 제 2 코일의 외부 부분은 열성형 커버의 외부 표면 부분 상에 배열될 수 있다. 제 2 코일의 내부 부분은 열성형 커버의 내부 표면 부분 상에 배열될 수 있다.
본 발명에 따른 소형 전자-음향 변환기는 자기 회로의 부분을 형성하는 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분(magnetically permeable outer housing portion)을 더 포함할 수 있는데, 이러한 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분은 자신의 적어도 일부가 자기 회로의 외부 폴피스(pole piece)를 형성한다는 점에서 자기 회로의 부분을 형성한다. 이러한 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분은 본질적으로 원형의 쓰루-고잉 개구(through-going opening)를 포함할 수 있으며, 이러한 쓰루홀 또는 개구의 내부 표면 또는 에지는 공기 갭을 정의한다. 이는, 쓰루홀 또는 개구부의 내부 표면이 공기 갭의 외부 경계를 정의할 수 있음을 의미한다. 하기 설명되는 바와 같이, 공기 갭의 내부 경계는 내부 폴피스에 의해 정의되거나, 또는 대안적으로는 보빈(bobbin)에 의해 정의될 수 있다.
일 실시예에서, 자기 회로는 환형 영구 자석(annular permanent magent)을 포함하는 바, 이 환형 영구 자석의 제 1 표면은 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분에 부착된다. 자기 회로는 환형 영구 자석의 제 2 표면에 부착되는 자기적으로 투과가능한 요크(yoke)를 더 포함한다. 제 2 표면은 제 1 표면에 실질적으로 평행하다. 자기적으로 투과가능한 요크는 환형 자석과 실질적으로 동심으로 배치된 자기적으로 투과가능한 보빈(magnetically permeable bobbin)을 포함할 수 있다.
보빈 대신에, 자기 회로는 환형 자석과 실질적으로 동심으로 배치된 중앙 자석(centre magnet)을 포함할 수 있다. 이러한 중앙 자석은 제 1 표면이 자기적으로 투과 가능한 요크에 부착되도록 배치될 수 있다. 자기 회로는, 상기 환형 자석과 실질적으로 동심으로 배치된 자기적으로 투과 가능한 중심 폴피스를 포함할 수 있다. 이러한 중심 폴피스는 중앙 자석의 제 2 표면에 부착될 수 있다. 중앙 자석의 제 2 표면은 중앙 자석의 제 1 표면과 실질적으로 평행하다.
하나 이상의 공기 흐름 통로(air flow passage)들이 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분에 제공될 수 있다. 이러한 하나 이상의 공기 흐름 통로들은 다이어프램 아래에 트랩된 공기가 변환기의 외부로 빠져나갈 수 있게 한다. 또한, 변환기의 외부로부터 변환기의 내부로 제1 및 제2 전기 연결을 제공하기 위한 제1 및 제2 접촉 장치(contact arrangement)가 포함될 수 있다. 제1 및 제2 접촉 장치 각각은 전기 전도성 탄성 부재(electrically conducting resilient member)와 U자형 클램프(U-shaped clamp)를 포함할 수 있다. 각 접촉 장치의 전기 전도성 탄성 부재는 나선형 형상의 스프링 부재를 포함하는 스프링 요소를 포함할 수 있다. 각각의 U자형 클램프는 스프링 요소를 수용하도록 배치된 외부 접촉 패드(contact pad)를 형성할 수 있다. 또한, 각각의 U자형 클램프는 제 1 코일로부터 와이어 단부(wire end)를 수용하도록 배치된 내부 접촉 패드를 형성할 수 있다. 각각의 U자형 클램프는 접힘 라인을 따라 접혀지는 플렉스-프린트를 포함할 수 있다. 이에 따라, 각각의 U자형 클램프는, 본질적으로 서로 평행한 내부 및 외부 플렉스-프린트 부분을 포함한다.
제 2 양상에서, 본 발명은 본 발명의 제 1 양상에 따른 소형 전자-음향 변환기를 포함하는 휴대용 통신 유닛에 관련된다. 이러한 휴대용 통신 유닛은 셀방식 전화, PDA, 게임 콘솔 및 휴대용 컴퓨터로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 상기 요약 내용은 본 발명의 각각의 실시예나 모든 양상을 나타내기 위한 것은 아니다.
이제, 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 접힘형 플렉스-프린트 상에 배열된 결합 코일을 도시한다.
도 2는 접힘 상태의 도 1의 플렉스-프린트를 도시한다.
도 3a 및 3b는 접힌 플렉스-프린트가 그 위에 배치되어 있는 소형 전자-음향 변환기를 도시한다.
도 4a 및 4b는 변환기 커버의 주위를 따라 배열된 구동 코일을 갖는 소형 전자-음향 변환기를 도시한다.
도 5a 및 5b는 결합 코일이 합체되어 있는 플렉스-프린트 다이어프램의 상면도 및 저면도를 도시한다.
도 6a 및 6b는 소형 전자-음향 변환기를 위한 커버의 상면도 및 저면도를 도시하며, 여기서 상기 커버는 합체된 구동 코일을 갖는다.
본 발명은 다양한 변형예나 대안적인 형태가 가능하지만, 예로서 구체적인 실시예를 도면에 도시하고 이하에서 상세히 설명한다. 그러나, 개시되는 특정 형태로 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의하여 정의되는 발명의 범위 및 본질에 속하는 모든 변형예, 동등물 및 대체 형태를 포괄하는 것이다.
가장 일반적인 측면에서, 본 발명은 구동 코일이 합체되어 있는 소형 전자-음향 변환기에 관한 것이다. 본원에서 용어 "구동 코일"은, 소형 전자-음향 변환기와 관련하여, 관련된 보청기의 T-코일에 의해 픽업될 수 있는 전자기장을 발생시킬 수 있는 개별적인 컴포넌트로서 이해되어야 한다. 따라서, 구동 코일은 임의의 음성 코일의 일체형 부분을 형성하지 않는 개별적인 전자기 디바이스이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다. 접힘형 플렉스-프린트 형태의 캐리어(1) 위에는 전기 전도성 경로들(2, 3)이 배열되어 있다. 도 1의 전기 전도성 경로들(2, 3) 각각은 하프 코일(half coil)을 형성하며, 이들은 구리와 같은 임의의 적절한 물질에 의해 제조될 수 있다. 전기 전도성 경로들(2, 3)은 통상의 PCB들을 처리하는 데에 적용되는 통상의 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. 전기 전도성 경로들의 폭이 약 0.2mm이므로, 전기 전도성 경로들의 피치(pitch)는 약 0.4mm이다. 유사하게, 전기 전도성 경로들 간의 거리는 0.2mm이다.
접힘형 플렉스-프린트는 대시선을 따라 접히게 되어 있으며, 이에 따라 전기전도성 경로들(2, 3)은 접힘형 플렉스-프린트(1)의 대향하는 내부 표면 부분들 상 에 위치된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 플렉스-프린트(1)가 자신의 접힘 상태에 있을 때, 전기 전도성 경로들(2, 3)은 직렬로 연결되도록 배열된다. 이러한 직렬 연결은 접촉 패드(4)를 접촉 패드(5)에 연결하고, 접촉 패드(6)를 접촉 패드(7)에 연결함으로써 달성된다. 완전한 결합 코일을 형성하는 결과적인 전기 전도성 경로는 접촉 단자들(8 및 9)을 통해 전기적으로 액세스가능하다.
접힘형 플렉스-프린트(1)는 다수의 사운드 개구들(10, 11, 12, 13)을 포함한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플렉스-프린트(1)의 접힘 상태에서, 개구(10)는 개구(12)와 정렬되도록 배치되고, 개구(11)는 개구(13)와 정렬되도록 배치된다.
도 3a에서, 접힘형 플렉스-프린트는 소형 전자기 변환기(15)의 커버(14) 상에 위치된다. 접힘형 플렉스-프린트는, 사운드 개구들(10, 11, 12, 13)이 소형 전자기 변환기(15)의 커버(4) 내의 대응하는 사운드 출구들과 정렬됨으로써, 소형 전자기 변환기(15)에 의해 발생되는 가청 신호들(audible signals)이 주변으로 자유롭게 전달될 수 있게 되는 방식으로, 커버(14) 상에 위치된다.
접촉 단자들(8, 9)은 소형 전자기 변환기(15) 내에 위치하는 음성 코일의 접촉 단자들(16, 17)(도 4b 참조)과 직렬로 연결된다. 자기 회로의 공기 갭 내에 위치하는 음성 코일은 변위가능한 다이어프램에 작동 가능하게 연결된다. 전기 전류가 음성 코일을 통과할 때에, 다이어프램에 힘이 작동하게 된다. 이러한 인가되는 힘에 의해, 다이어프램은 음성 코일을 통과하는 전기 전류에 따라 자신의 안정 위치(rest position)로부터 변위된다. 이러한 방식으로, 가청 신호들이 발생될 수 있다.
음성 코일 및 결합 코일이 동시에 구동되는 경우, 이들은 같은 위상으로(in phase) 구동되는 것이 바람직하다. 그 이유는, 만일 코일들이 다른 위상으로(out of phase) 구동되는 경우(예를 들어, 180o 다른 위상으로 구동되는 경우), 2개의 코일들에 의해 발생되는 전자기장들은 서로를 상쇄(counteract)시키기 때문이다. 이러한 상쇄 반응은 관련된 보청기의 T-코일에 대해 감소된 결합 효율을 야기할 것이다. 따라서, 바람직하게는, 음성 코일 및 결합 코일은 같은 위상으로 구동되어야만 하거나, 또는 대안적으로는, 결합 코일이 개별적으로, 즉 음성 코일에 작동 가능하게 결합되지 않으면서, 구동되어야 한다.
음성 코일 자체의 임피던스는 약 32Ω인 반면, 플렉스-프린트 상의 전기 경로에 의해 형성되는 코일의 임피던스는 상당히 더 적다(전형적으로 약 3Ω). 따라서, 음성 코일의 임피던스는 플렉스-프린트 상의 전기 경로에 의해 형성되는 코일의 임피던스 보다 약 10배 더 크다.
도 3b는 도 3a의 소형 전자기 변환기의 저면 투시도이다. 접촉 단자(8)는, 전형적으로 플렉스-프린트 상의 구리 경로인 커넥터(18)를 통해 접촉 단자(16)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 음성 코일과 접힘형 플렉스-프린트 상의 전기 경로에 의해 형성되는 결합 코일이 모두 직렬로 구동되어야 하는 경우, 관련된 구동 회로로부터의 구동 신호는 단자들(9 및 17)에 인가되어야 한다. 가청 신호 만이 요구된다면, 음성 코일 만이 구동 회로로부터 구동 신호를 수신할 필요가 있다. 이러한 상황에서, 구동 신호는 단자들(16 및 17)에만 인가되어야 한다. 소형 전자기 변환 기의 자기 회로는 도 4b와 관련하여 더 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 제 2 실시예는 도 4a 및 4b에 도시되어 있다. 도 4a는 결합 코일(21)이 커버(14)의 경계 근처에 배열되어 있는 소형 전자기 변환기(15)를 도시한다. 커버(14)는 그 내에 쓰루홀 또는 개구의 형태로 배열된 사운드 출구들(20)을 갖는다. 본 발명의 이러한 제 2 실시예에 따르면, 결합 코일(21)은 커버(14) 및 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분(19)에 의해 형성되는 홈 내에 꼭 맞도록 치수가 정해지는, (예를 들어, 에나멜(enamel)이 입혀진 구리 와이어와 같은) 감은 와이어(wound wire)로서 구현된다. 도 4a 및 4b에 나타낸 결합 코일(21)은 본질적으로 직사각형의 단면 프로파일을 갖지만, 본질적으로 원형, 타원형 등과 같은 다른 단면 프로파일들이 또한 적용가능하다.
도 4b는 제 2 실시예에 따른 결합 코일을 포함하는 소형 전자-음향 변환기의 단면 프로파일을 도시한다. 또한, 도 4b는 자기 회로가 어떻게 구현될 수 있는 지의 예를 보여준다. 도 4b의 자기 회로는 환형 자석(22), 중앙 자석(23), 중앙 폴피스(24) 및 자기적으로 투과가능한 요크(25)에 의해 구성된다. 환형 자석 및 중앙 자석은 영구 자석들이다. 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분(19)의 일부는 외부 폴피스를 형성하는 바, 이는 중앙 폴피스(24)와 함께, 음성 코일(26)을 수용하도록 된 공기 갭을 정의한다. 음성 코일(26)은 변위가능한 다이어프램(27)에 작동가능하게 연결된다. 시간에 따라 가변적인 전기 구동 신호가 음성 코일(26)을 통과할 때, 다이어프램(27)은 그에 따라 변위된다. 즉, 위치가 이동한다.
중앙 자석 그리고/또는 환형 자석은, NdFeB 복합물(compound)을 포함할 수 있는 바, 이는 적어도 1.2T의 잔류 자기 밀도(remanence flux density), 적어도 1000kA/m의 보자력(coercive force) 및 적어도 300kJ/m3의 에너지 곱(energy product)을 갖는다. 예를 들어, NdFeB N44H가 적용될 수 있다.
공기 갭은, 약 0.6 mm와 같이 0.5 내지 0.8 mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 공기 갭 내의 평균 자속 밀도는, 예를 들어 0.5 내지 1 T와 같이, 0.3 내지 1.5 T 의 범위에 있을 수 있다. 바람직하게는, 음성 코일은 감은 구리 와이어나 감은 구리 클래드 알루미늄(Copper-Clad Aluminium: CCA) 와이어로 만들어진다. CCA 와이어의 경우, 구리 함량은 약 15%가 될 수 있다.
적합한 폴피스 재료들은, DIN EN 10130에 따른 Werkstoff-No. 1.0330(St 2), 1.0333(St 3), 1.0338(St 4)와 유사한 재료와 같은 저 탄소함량 강 재료들이다. 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분 역시 이러한 재료들중 하나로 제조될 수 있다.
다이어프램은 5 내지 25 ㎛의 두께를 가지는 폴리머 필름에 의해 구성될 수 있다. 다이어프램은 단일층 다이어프램이거나, 제 2 폴리머 필름이 더 큰 폴리머 필름의 적어도 일부에 부착되어 있는 다층 다이어프램일 수 있다. 하나의 다이어프램을 다른 다이어프램과 적층시킴으로써, 다이어프램의 특정 구역의 강성(stiffness)이 크게 증대될 수 있다. 폴리머 필름의 종류는 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리카보네이 트(PC)로 할 수 있다.
제 3 실시예에서, 플렉스-프린트 기반의 다이어프램은 도 5a 및 5b에 나타낸 결합 코일을 위한 캐리어로서 이용될 수 있다. 도 5a에 나타낸 바와 같이, 이러한 제 3 실시예에 따른 결합 코일 부분들(28)은 실질적으로 평탄하고 딱딱한 플렉스-프린트 부분(29) 상에 배열되며, 이러한 플렉스-프린트 부분은 유연한 서라운드 부분(flexible surround)(30)에 부착된다. 플렉스-프린트 부분(29)은, 예를 들어 접착제, 가열 또는 초음파에 기초한 용접과 같은 수단에 의해 상기 서라운드 부분(30)에 부착될 수 있다.
상기 서라운드 부분(30)의 주변을 따르는 에지(31)는 소형 전자-음향 변환기의 하우징, 또는 소형 전자-음향 변환기의 자기 회로에 부착된다. 전기 와이어들(32, 33)이 상기 서라운드 부분(33) 내에 합체되며, 이에 따라 관련된 구동 회로로부터의 구동 신호가, 각각 접촉 패드들(36, 37)에 전기적으로 연결되는 접촉 패드들(34, 35)을 통해 플렉스-프린트(29) 상에 제공되는 결합 코일 부분들(28)에 제공될 수 있게 된다. 말단 접촉 패드들(38, 39)은, 와이어들(32, 33) 간에 전기 경로를 형성하기 위해 서로 연결되는 접촉 패드들(40, 41)에 각각 전기적으로 연결된다. 대안적으로, 접촉 패드들(40, 41)은 음성 코일의 와이어 단부들에 연결될 수 있으며, 이에 의해 결합 코일 부분들(28)의 직렬 연결이 달성된다.
상기 서라운드 부분은, 실리콘(silicone), 고무와 같은 연성 재료(soft material), 또는 유사한 연성 재료로 이루어질 수 있다. 서라운드 재료는 플렉스-프린트 재료와 관계없이 선택될 수 있다. 이러한 플렉스-프린트 재료는 Kapton
Figure 112009005771801-PCT00001
(폴리이미드), 알루미늄, 나일론 등과 같은 다른 재료에 의해 대체될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예와 관련하여 언급된 바와 같이, 관련된 음성 코일의 임피던스는 약 32Ω이고, 플렉스-프린트 부분(29) 상의 전기 경로에 의해 형성되는 결합 코일의 임피던스는 상당히 더 작다(전형적으로, 약 3Ω). 따라서, 음성 코일과 결합 코일의 직렬 연결은 32Ω을 약간 넘는다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 상면도 및 하면도이다. 도 6a는 소형 전자-음향 변환기를 위한 커버(42)의 상면도이다. 커버는, 200 내지 300㎛ 두께의 열성형 플렉스-프린트와 같은 비교적 딱딱한 재료로 이루어진다. 이러한 비교적 딱딱한 플렉스-프린트를 적용함으로써, 결합 코일(43)이 커버와 합체가 될 수 있다. 도 6a에 나타낸 바와 같이, 결합 코일(43)의 반은 커버의 상측에 배열되고, 반면 도 6b에 나타낸 바와 같이, 결합 코일의 나머지 반은 커버의 하측에 배열된다. 2개의 절반의 결합 코일들은 중앙 포인트(44)에 의해 전기적으로 연결되며, 이에 의해 코일 단부들(45, 46) 간에 전기적인 연결이 확립된다. 커버(42)는 또한 사운드 출구 개구들(47)을 구비하며, 이에 따라 변환기에 의해 발생되는 사운드가 주변을 빠져나갈 수 있게 된다. 결합 코일은 소형 전자-음향 변환기의 음성 코일과 직렬 또는 병렬로 결합될 수 있다.
도 6에 나타낸 결합 코일의 레이아웃은 달라질 수 있다는 것을 유념해야 한다. 예를 들어, 도 5에 도시한 것과 유사한 레이아웃이 또한 적용가능하다.
본 발명은 하나 이상의 구체적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 관련 기술분야에서 숙련된 자는 본 발명의 범위 및 본질에서 벗어나지 않고 상기 실시예들 에 대하여 많은 변경을 가할 수 있다는 것을 알 것이다. 이러한 각각의 실시예들과 그의 자명한 변경 형태는 후속하는 특허청구범위에서 제시되는 청구 발명의 범위 및 본질 내에 속하는 것으로 의도된다.

Claims (30)

  1. 공기 갭 내에서 자속을 발생시키도록 배열된 영구 자석 조립체를 포함하는 자기 회로와;
    상기 공기 갭 내에 적어도 부분적으로 위치되며, 변위가능한 다이어프램(displaceable diaphragm)에 작동 가능하게 연결되는 제 1 코일과; 그리고
    전기 전도성 경로에 의해 형성되며, 소형 전자-음향 변환기와 관련하여, 관련된 보청기의 코일과 겹치는 공간적 확장부를 갖는 외부 전자기장을 발생시킴으로써, 상기 관련된 보청기의 T-코일에 결합되는 제 2 코일을 포함하며,
    여기서, 상기 다이어프램의 변위는 상기 제 2 코일을 형성하는 전기 전도성 경로를 흐르는 전류에 의해 본질적으로 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체(miniature electro-acoustic transducer assembly).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소형 전자-음향 변환기의 제 1, 2 코일은 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 직렬 또는 병렬 연결되는 제 1, 2 코일은 20 내지 50Ω 내의 범위, 이를 테면 30 내지 40Ω 내의 범위, 이를 테면 약 35Ω의 총 전기 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이어프램은 플렉스-프린트 부분을 포함하며, 상기 플렉스-프린트의 상부 표면 부분 상에는 상기 제 2 코일이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 코일은 상기 플렉스-프린트 부분의 하면 부분에 작동 가능하게 연결되고, 상기 하면 부분은 상기 상면 부분과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 코일은 제 1, 2 코일 부분들을 포함하는 접힘형 캐리어(foldable carrier) 상에 배열되고, 상기 제 1, 2 코일 부분들은 상기 접힘형 캐리어의 각각의 제 1, 2 부분들 상에 배열되며, 상기 접힘형 캐리어는 상기 변환기의 외부 표면 부분 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 접힘형 캐리어는 각각의 제 1, 2 플렉스-프린트 부분들 상에 배열되는 제 1, 2 코일 부분들을 갖는 접힘형 플렉스-프린트를 포함하고, 상기 접힘형 플렉스-프린트는, 접힘 상태에서, 상기 전자-음향 변환기의 커버(cover)의 외부 표면 부분 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 플렉스-프린트 부분들은 접힘 라인(folding line)에 의해 분리되며, 상기 접힘 라인을 따라 상기 접힘형 플렉스-프린트가 접히도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 접힘형 플렉스-프린트가 접힘 상태에 있을 때, 상기 제 1, 2 코일 부분들은 대향하는(opposing) 플렉스-프린트 부분들 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 플렉스-프린트 부분들 각각은 하나 이상의 사운드 개구(sound opening)들을 포함하고, 상기 하나 이상의 사운드 개구들은 상기 전자-음향 변환기의 커버 내의 하나 이상의 사운드 출구(sound outlet)들과 정렬되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 코일은 상기 전기-음향 변환기의 상기 다이어프램을 커버하는 커버 내에 형성되는 오목부(indentation) 또는 홈(groove) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다이어프램을 커버하는 상기 커버 내에 형성되는 상기 오목부 또는 홈은 주로 상기 커버의 주변(circumference)을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 코일은 상기 전자-음향 변환기의 상기 다이어프램을 커버하는 열성형 커버(thermoformed cover)의 일체형 부분으로서 배열되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 열성형 커버는 200 내지 300㎛ 내의 범위와 같이 100 내지 500㎛ 범위 내의 평균 두께를 갖는 플렉스-프린트를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 코일은 전기적으로 연결된 외부 및 내부 부분들을 포함하고, 상기 제 2 코일의 외부 부분은 상기 열성형 커버의 외부 표면 부분 상에 배열되며, 상기 제 2 코일의 내부 부분은 상기 열성형 커버의 내부 표면 부분 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  16. 이전의 항들중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 회로의 일부를 형성하는 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분의 적어도 일부는 상기 자기 회로의 외부 폴피스(pole piece)를 형성하는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분은 본질적으로 원형의 쓰루고잉 개구(through-going opening)를 포함하고, 상기 쓰루고잉 개구의 내부 표면이 상기 공기 갭을 정의하는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 회로는 환형 영구 자석을 포함하고, 상기 환형 영구 자석의 제 1 표면은 상기 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분에 부착되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 자기 회로는 상기 환형 영구 자석의 제 2 표면에 부착되는 자기적으로 투과가능한 요크(yoke)를 포함하고, 상기 제 2 표면은 상기 제 1 표면과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 자기적으로 투과가능한 요크는 상기 환형 자석과 실질적으로 동심으로 배치된 자기적으로 투과가능한 보빈(magnetically permeable bobbin)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 자기 회로는 상기 환형 자석과 실질적으로 동심으로 배치된 중앙 자석(centre magnet)을 포함하고, 상기 중앙 자석은 제 1 표면이 상기 자기적으로 투과 가능한 요크에 부착되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 자기 회로는 상기 환형 자석과 실질적으로 동심으로 배치된 자기적으로 투과 가능한 중심 폴피스를 포함하고, 상기 중심 폴피스는 상기 중앙 자석의 제 2 표면에 부착되며, 그리고 상기 중앙 자석의 상기 제 2 표면은 상기 중앙 자석의 상기 제 1 표면과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  24. 제 16 항 내지 제 23 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 공기 흐름 통로(air flow passage)들이 상기 자기적으로 투과가능한 외부 하우징 부분에 제공되며, 상기 하나 이상의 공기 흐름 통로들은 상기 다이어프램 아래에 트랩된 공기가 상기 변환기의 외부로 빠져나갈 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  25. 이전의 항들중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변환기의 외부로부터 상기 변환기의 내부로 제1 및 제2 전기 연결을 제공하기 위한 제1 및 제2 접촉 장치(contact arrangement)를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 접촉 장치 각각은 전기 전도성 탄성 부재(electrically conducting resilient member)와 U자형 클램프(U-shaped clamp)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 각 접촉 장치의 상기 전기 전도성 탄성 부재는 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 각각의 U자형 클램프는 스프링 요소를 수용하도록 배치된 외부 접촉 패드(contact pad)를 형성하고, 상기 각각의 U자형 클램프는 상기 제 1 코일로부터 와이어 단부(wire end)를 수용하도록 배치된 내부 접촉 패드를 형성하는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  28. 제 25 항 내지 제 27 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 U자형 클램프는 플렉스-프린트를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전자-음향 변환기 조립체.
  29. 이전의 항들중 어느 한 항에 따른 소형 전자-음향 변환기를 포함하는 휴대용 통신 유닛.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 휴대용 통신 유닛은 셀방식 전화, PDA, 게임 콘솔 및 휴대용 컴퓨터로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 유닛.
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