KR20220091807A - 솔레노이드 음향변환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔레노이드 음형변환기에 관한 것으로서, 링 형상으로 감긴 제1코일; 상기 제1코일에 대향하여 근접되어 링 형상으로 감긴 제2코일; 상기 제1 및 제2코일 사이에 배치되는 진동부재; 상기 진동부재를 진동시킬 수 있도록 제1 및 제2코일과 연결되어 양(+) 또는 음(-)의 전류만을 시차를 두고 번갈아가면서 공급하기 위한 제어유닛; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 본 발명은 제1 및 제2코일에 제어유닛의 주기제어용 반파정류기를 통해 시차를 두고 번갈아가면서 통전시킴에 따라 발생되는 전자기력의 조합을 활용함으로써 기존 스피커에선 가장 필요하면서도 최대 단점인 영구자석을 제거할 수 있으며, 이로 인하여 음향변환기의 구조를 단순화함은 물론 제조원가의 절감과 생산능률의 향상을 꾀하고자 하는 솔레노이드 음향변환기 분야에 유용하게 활용할 수 있다.

Description

솔레노이드 음향변환기{Solenoid sound transducer}

본 발명은 솔레노이드 음향변환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1 및 제2코일에 주기제어용 반파정류기와 영구자석 없는 순수 전자석에 의해 순차적으로 제1 및 제2코일 사이의 진동판을 진동시켜 초고해상 사운드를 구현할 수 있는 솔레노이드 음향변환기에 관한 것이다.

널리 주지된 바와 같이, 음향변환기(Sound transducer)는 일명 스피커라고 통칭되는 것으로, 입력되는 전기신호를 소리신호로 변환하는 장치이다. 이러한 음향변환기는 전기신호에 따라 진동시킬 수 있는 진동판이 구비되어 있고 상기 진동판에 진동력을 가하기 위한 대표적 변환방식은 전자기력, 정전기력, 압전력 등을 응용하여 발생시키는 방식이 있다.

이러한 음향변환기 중에서 전자기력방식의 대표적 음향변환기는 다이내믹 방식, 평면자석 다이내믹 방식, 균일화 철편 방식 등이 있고, 이들 방식은 모두 영구자석을 필수구성요소로 포함하고 있다.

이와 같이 영구자석을 포함하는 전자기력방식의 음형변환기와 관련하여 다양한 기술들이 제시되어 있으나, 상기 전자기력방식의 음형변환기의 모든 구성요소와 더불어 응용적인 모든 구조는 영구자석의 자기장과 코일에서 발생되는 전자기장의 반응에 의해 진동요소를 진동시켜 전기를 음향으로 변환시키는 것이었다.

이러한 전자기력방식의 음형변환기와 관련하여, 보다 앞선 기술적 구조를 가진 것이라 할 수 있는 것이, 대한민국 등록특허 제10-1596894호(이하, 문헌1 이라 약칭함)에 제시되어 있다.

상기 문헌1의 전자기력방식의 음형변환기는 상부 및 하부코일 사이에 진동판이 마련되고 상부 및 하부코일의 외측에 각각 영구자석이 마련된 것이어서 상부 및 하부코일에 의한 전자기력으로 인해 전자석화 되어 영구자석의 자기력과 직접 반응하여 자체 구동하도록 하는 것이므로, 전기 신호에 대응한 매우 신속한 응답성을 가져 매우 섬세하고 디테일한 음향을 재생하는 것이었다.

이러한 구성으로 된 문헌1의 전자기력방식의 음형변환기는 진동판의 상부와 하부에 배치되는 영구자석과 그로부터 발생되는 자기장이 반드시 상하가 일정해야 하며, 상하 및 하부의 영구자석과 진동판의 상하부 사이에 반드시 균등한 에어 갭을 필요로 하고 진동판은 에어 갭의 정중앙에 반드시 위치되어야 한다.

그러나 현실적으론 위와 같이 배치되는 이들 부품의 치수는 물리적으로 100% 일정할 수 없고, 진동판과 영구자석 사이의 공간인 상부 및 하부의 에어 갭 역시 일정할 수도 없으며, 에어 갭의 자기장 역시 일정할 수 없기 때문에 진동판이 스스로 움직이면서 초고해상 사운드 재생이 가능한 혁신적인 기술임에도 불구하고 균등 품질의 스피커 제조가 매우 까다롭게 된다는 단점이 있다.

또한 상기 문헌1의 스피커는 저음 재생을 위해 진동판의 외측주연에 연성지지구조를 구성하는데, 영구자석의 힘에 의해 진동판이 한쪽으로 흡착되는 불량이 발생되기 쉬우며, 이로 인하여 전대역 내지 광대역 스피커의 구현이 매우 어렵다는 폐단이 있다.

또한 상기 문헌1의 스피커는 상부 및 하부코일과 그 외측에 영구자석이 마련되는 구조로 인하여 소형화는 물론 대형화의 현실적인 제한이 존재하므로 극소형에서 극대형에 이르는 사이즈 변화가 용이하지 않다는 단점이 있다.

(문헌1) KR10-1596894 B1 (2016.02.17. 등록)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점 및 폐단을 극복하기 위하여 연구개발한 것으로서, 그 목적은 주기제어용 반파정류회로와 전자석 조합을 통해 기존 스피커에선 가장 필요하면서도 품질, 성능, 적용성 측면에서 최대 단점으로 지적되는 영구자석을 제거함은 물론, 진동판의 외측주연부에 마련되는 유연성 부여부를 통해 초광대역의 사운드 재현이 가능하면서도 제조품질의 균일성 부여와 극소형에서 극대형에 이르기까지 적용성 확장을 꾀할 수 있도록 한 솔레노이드 음향변환기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 영구자석의 자기력이 없는 상태에서 제1 및 제2코일 사이에 진동판이 조립되므로 에어 갭의 정중앙에 진동판을 위치시킴이 용이하고 이로 인하여 균등품질의 제조가 가능함은 물론 불량 발생률이 현저하게 낮아지도록 한 솔레노이드 음향변환기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 프레임으로 씌워진 제1 및 제2코일 사이에 진동판을 마련하고 제1 및 제2코일에 양(+) 주기와 음(-) 주기의 전류를 번갈아가면서 통전시키는 주기제어용 반파정류기를 갖는 제어유닛을 마련함으로써 음향변환기 구조의 단순화를 꾀할 수 있으며, 이로 인하여 제조원가 및 생산능률의 향상을 꾀할 수 있도록 한 솔레노이드 음향변환기를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 솔레노이드 음향변환기는 링 형상으로 감긴 제1코일; 상기 제1코일에 대향하여 근접되어 링 형상으로 감긴 제2코일; 상기 제1 및 제2코일 사이에 배치되는 진동부재; 상기 진동부재를 진동시킬 수 있도록 제1 및 제2코일과 연결되어 양(+) 또는 음(-)의 전류만을 시차를 두고 번갈아가면서 제1코일과 제2코일에 공급하기 위한 제어유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 솔레노이드 음향변환기에 있어서, 상기 제1 및 제2코일은 소정의 간격을 갖도록 씌워지는 강자성체의 제1프레임과 제2프레임에 의해 일체화되고 상기 제1 및 제2프레임은 제1 및 제2코일의 대향 면을 제외한 3면을 감싸면서 수용하는 캡 단면형상의 요크가 마련되고 상기 요크의 외측주연엔 제1 및 제2프레임을 서로 결합 내지 부착하기 위한 플랜지가 마련되며, 상기 플랜지에는 코일의 끝단부분을 인출하기 위한 코일트랙이 마련될 수 있다.

상기 제1프레임에는 진동부재의 진동판에 의해 발생되는 음향을 방출하도록 요크의 중앙에 제1사운드 방출공이 마련되고, 요크의 외측주연에 복수의 제2사운드 방출공이 마련될 수 있다.

상기 제2프레임의 요크 중앙에는 공기의 통기성 제어를 위한 통기공이 마련될 수 있다.

또한, 상기 제1프레임과 제2프레임은 제1 및 제2코일을 감싸는 요크만을 강자성체로 마련하고 그 이외의 부분이 인서트사출을 통해 일체화하는 방식에 의해 비자성체로 마련될 수 있다.

상기 요크는 원가절감을 위해 권선된 코일의 내면부가 비어있는 형상으로 일정한 두께의 판재에 의해 성형되거나, 포화자속밀도의 증가를 위해 권선된 코일의 내면부가 강자성체로 채워진 형상으로 마련할 수 있다.

상기 진동부재는 강자성체로 된 박판의 진동판과, 이 진동판의 외측주연에 접착된 비자성체의 링 형상으로 된 저음제어판으로 구성되며, 상기 저음제어판은 진동판이 자유로이 진동될 수 있도록 진동판과의 접착부분 주위에 호형 (弧形)이나 반원형 등의 유연성 부여부가 마련됨이 바람직하다.

상기 제어유닛은 제1 및 제2코일에 제로(Zero)부터 양(+) 또는 제로부터 음(-)의 전기신호만을 선택적으로 내보내는 제1 및 제2정류기가 택일적으로 연결된 주기제어용 반파정류기를 포함하는 회로기판이며, 상기 제어유닛은 제1 및 제2프레임의 어느 한쪽에 마련될 수 있다.

또한, 상기 제어유닛은 제1 또는 제2프레임의 요크 외측에 배치될 수 있도록 링 형상으로 마련될 수 있고 제1 또는 제2프레임의 요크 평면부분에 배치될 수 있도록 원판형상으로 마련될 수도 있다.

상기 제어유닛은 스마트폰 및 TWS를 포함하는 오디오기기 등의 출력단인 앰프와 접속되고, 주기제어용 반파정류기인 제1 및 제2정류기의 입력단은 앰프의 일단과 접속되되 서로 다른 주기의 신호를 통과 할 수 있도록 다른 극으로 접속되고, 제1코일 및 제2코일의 출력단은 앰프의 타단과 접속되도록 전극패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1정류기와 제2정류기의 입력단은 서로 병렬로 접속되되, 제1정류기의 출력단과 제1코일의 입력단은 직렬로 접속되고, 제2정류기의 출력단과 제2코일의 입력단이 직렬로 접속되며, 제1코일의 출력단과 제2코일의 출력단은 서로 병렬 연결된 상태로 앰프의 타단과 접속된다.

상기 전극패턴은 원형을 이루도록 2개의 반원호형으로 된 제1, 제2패턴이 마련되되 상기 제1, 제2패턴의 중앙엔 스마트폰 등의 출력단인 앰프와 연결되는 앰프접속 랜드가 마련되고 제1, 제2패턴의 양단엔 제1 및 제2코일이 연결되는 코일접속 랜드가 마련되며, 상기 제1패턴에 제1 또는 제2정류기가 전기회로를 이루도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 또는 제2정류기는 전극패턴의 제1패턴에 제1 또는 제2정류기의 입력단이 서로 다른 극으로 접속되고, 제1 및 제2패턴의 코일접속 랜드를 통해 제1정류기의 출력단은 제1코일의 입력단과, 제2정류기의 출력단은 제2코일의 입력단과 직렬로 접속됨을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2코일은 통상적으로 폐쇄 링 형상의 원형으로 마련되나 타원형, 사각형, 다각형 등으로 변형하여 마련할 수 있으며, 이와 관련된 모든 부품 역시 이를 추종하는 형상으로 마련될 수 있다.

상기 주기제어용 반파정류기는 반파정류 기능의 다이오드, 트랜지스터 내지 전계효과 트랜지스터, 사이리스터 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 주기제어용 반파정류기는 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 기본적으로 탑재되나, 탑재공간의 부족이나 수요자 요구에 의해서 제어유닛과 별도로 마련할 수 있으며, 이러한 경우엔 스마트폰의 출력단자, 포터블기기들의 앰프출력단자, TWS앰프의 출력단자, 가정 내지 업소용 앰프의 출력단자인 앰프에 일체화한 상태로 마련함이 바람직하다.

본 발명에 따른 솔레노이드 음향변환기에 있어서, 상기 진동부재는 큰 사이즈로 마련하고 진동부재의 양면에 다수의 제1 및 제2코일을 대향되게 배치하여 초대형의 음향변환기를 마련할 수도 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 따르면, 제1 및 제2코일 사이에 진동판을 마련하고 제1 및 제2코일에 제어유닛의 주기제어용 반파정류기를 통해 시차를 두고 번갈아가면서 양(+)전류와 음(-)전류를 통전시킴에 따라 발생되는 전자기력의 조합을 활용함으로써 기존 스피커에선 가장 필요하면서도 최대 단점인 영구자석을 제거할 수 있으며, 이로 인하여 음향변환기의 구조를 단순화함은 물론 제조원가의 절감과 생산능률의 향상을 꾀할 수 있는 유용한 효과가 있다.

특히, 본 발명의 솔레노이드 음향변환기를 이루는 그 어디에도 영구자석이 존재하지 않으므로 제1 및 제2코일의 사이공간인 에어 갭의 정중앙에 진동판을 위치시킴이 용이하고, 영구자석으로 인한 진동판의 휨, 쏠림 내지 변형이 발생하지 않으므로 주파수특성과 효율측면의 균등품질의 제조가 가능함은 물론 불량 발생률이 현저하게 낮아지며, 결과적으로 제조의 품질균일성 구현이 가능하게 되는 유용한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 따르면, 저음확대를 위해 진동판의 외측주연부에 유연성 부여부를 마련함으로써 진동판의 움직임이 영구자석으로 인한 흡착 내지 경직으로부터 구속되지 않고 이로 인하여 대진폭을 필요로 하는 극저음영역에서 초고속 진동이 필요한 극고음영역에 이르는 초광대역의 초고해상 사운드를 구현할 수 있는 유용한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 따르면, 단순히 프레임으로 세팅된 제1 및 제2코일 사이의 에어 갭에서 진동판이 진동되는 구조이므로 극소형에서 극대형에 이르기까지 설계 및 구현이 가능한 유용한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 따르면, 제1 및 제2코일을 감싼 요크로 자속을 밀집시키고 제1 및 제2코일에서 발생되는 전자기장이 요크로 흐르도록 함으로써 제1 및 제2코일의 근접 면에서 진동판에 서로 대향되게 전자기극을 집중시킬 수 있으며, 이를 통한 자속밀도증가 효과로 전자기극의 생성방향으로 진동판을 확실하고도 효율적으로 유동시키는 유용한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 솔레노이드 음향변환기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 솔레노이드 음향변환기를 나타낸 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드 음향변환기를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 적용된 일예의 제어기판을 나타낸 저면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 솔레노이드 음향변환기를 전기회로도로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 대한 음향변환원리를 설명하기 위하여 나타낸 전기회로도이다.
도 7은 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에서 제1 및 제2코일에 통전시의 쇄교자속흐름을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에서 진동부재가 진동되는 과정을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 적용된 다른 실시예의 제어기판을 나타낸 저면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 다른 실시예의 솔레노이드 음향변환기를 나타낸 평면도, 정면도 및 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 솔레노이드 음향변환기에서 제1 및 제2프레임의 다른 실시 예들을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 솔레노이드 음향변환기를 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 솔레노이드 음향변환기는 링 형상으로 감긴 제1코일(100)과, 상기 제1코일(100)에 대향하여 근접되어 링 형상으로 감긴 제2코일(200)과, 상기 제1 및 제2코일(100,200) 사이에 배치되는 진동부재(300)와, 상기 진동부재(300)를 진동시킬 수 있도록 제1 및 제2코일(100,200)과 연결되어 양 또는 음의 전류만을 시차를 두고 번갈아가면서 공급하는 제어유닛(400)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1 및 제2코일(100,200)은 도 1 및 도 2와 같이, 강자성체의 제1프레임(500)과 제2프레임(600)에 의해 일체화됨은 물론 소정의 간격을 갖도록 씌워진다. 상기 제1 및 제2프레임(500,600)은 제1 및 제2코일(100,200)의 대향 면을 제외한 3면을 감싸면서 수용하는 캡 단면형상의 요크(510,610)가 마련되고 상기 요크(510,610)의 외측주연엔 제1 및 제2프레임(500,600)을 서로 결합 내지 부착하기 위한 플랜지(520,620)가 마련되며, 상기 플랜지(520,620)에는 제1 및 제2코일(100,200)의 끝단부분을 손상 없이 인출하기 위한 코일트랙(530,630)이 마련될 수 있다. 상기 요크(510,610)는 이 요크를 포함해서 제1 및 제2프레임(500,600) 전체가 강자성체로 마련됨으로써 구성부품을 단순화함은 물론 제1 및 제2코일(100,200)의 자속밀도를 향상시킬 수 있다.

상기 요크(510) 중앙의 제1프레임(500)에는 진동부재(300)의 진동판(310)에 의해 발생되는 음양을 방출하기 위한 제1사운드 방출공(540)이 마련되고, 요크(510) 외측주연의 제1프레임(500)에 복수의 제2사운드 방출공(550)이 마련될 수 있다. 상기 요크(610) 중앙의 제2프레임(600)에는 공기의 통기성 제어를 위한 통기공(620)이 마련된다. 상기 제1 및 제2코일(100,200)의 사이에서 진동부재(300)의 진동판(310)이 진동됨에 따라 발생되는 음파는 진동판(310)의 양면방향인 제1 및 제2프레임(500,600)측으로 발생되는데, 제1프레임(500)측은 제1 및 제2사운드 방출공(540,550)을 통해 방사되고 제2프레임(600)측은 통기공(620)을 통한 공기의 통기성 제어로 주파수특성을 세밀하게 제어하게 된다.

상기 제1프레임(500)과 제2프레임(600)은 위에서 자성체로 된 것으로만 설명하였으나, 자성체의 요크(510,610)를 인서트 사출금형에 삽입한 후 요크(510,610)의 외측에 비자성체의 용융수지를 주입하여 각각의 제1 및 제2프레임(500,600)으로 일체화하는 인서트사출방식으로 마련할 수 있다.

상기 진동부재(300)는 강자성체로 된 박판의 진동판(310)과, 이 진동판(310)의 외측주연에 접착된 비자성체의 링 형상으로 된 저음제어판(320)으로 구성되며, 상기 저음제어판(320)은 PP, 우레탄, 실리콘 등의 필름으로 마련하되 진동판(310)이 자유로이 진동될 수 있도록 진동판(310)과의 접착부분 주위에 호형(弧形)이나 반원형은 물론 파형 등으로 된 유연성 부여부(321)가 마련됨이 바람직하다.

위와 같이 진동부재(300)의 진동판(310)이 저음제어판(320)의 유연성 부여부(321)를 통해 부드럽게 지지되어 있으므로 진동판(310) 자체의 움직임에 제한을 받지 않고 이로 인하여 극저음영역으로부터 극고음영역에 이르기까지 섬세하고 투명한 초고해상 사운드를 구현할 수 있음은 물론 주파수특성의 평탄화를 통한 균일품질의 음향밸런싱을 확보할 수 있는 것이다.

상기 진동부재(300)는 강자성체의 진동판(310)과 비자성체의 저음제어판(320)으로 마련된 것으로만 설명하였으나, 강자성체의 단일부재로 마련할 수 있으며, 이렇게 강자성체의 단일부재로 마련하는 경우엔 진동판의 주연부인 에지부분을 실리콘 등의 연질부재로 감싼 상태로 지지되게 마련함이 바람직하다.

상기 제어유닛(400)은 도 4와 같이, 제1 및 제2코일(100,200)에 양(+) 또는 음(-)의 전기신호만을 보내는 제1 및 제2정류기(411,412)가 택일적으로 연결된 주기제어용 반파정류기(410)를 포함하는 회로기판이다. 상기 제어유닛(400)은 도 1 및 도 2와 같이, 제2프레임(600)의 하면외측에 마련된다.

또한, 상기 제어유닛(400)은 도 1의 (b) 및 도 2와 같이, 링 형상으로 마련되어 제2프레임(600)의 요크(610) 외측에 배치됨으로써 요크(610)의 하면 아래로 돌출되지 않아 음향변환기의 슬림화를 꾀할 수 있다.

상기 제어유닛(400)은 도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이, 주기제어용 반파정류기(410)를 이루는 제1정류기(411)와 제1코일이(100), 제2정류기(412)와 제2코일(200)이 각각 독립회로로 구성되되, 두 회로의 입력단과 출력단이 최종적으로 병렬회로를 이루도록 전극패턴(420)이 마련되며, 상기 전극패턴(420)을 통해서 제1정류기(411)와 제1코일(100)은 직렬로 접속되고 상기 제2정류기(412)와 제2코일(200)은 직렬로 접속되게 된다. 상기 주기제어용 반파정류기(410)의 입력단은 스마트폰의 출력단자, 포터블기기들의 앰프출력단자, TWS앰프의 출력단자, 가정 내지 업소용 앰프의 출력단자인 앰프(700)와 접속된다.

상기 전극패턴(420)은 원형을 이루도록 2개의 반원호형으로 된 제1, 제2원호패턴(421,422)이 마련되되 상기 제1, 제2원호패턴(421,422)의 중앙엔 스마트폰 등의 출력단인 앰프(700)와 연결되는 앰프접속 랜드(421a,422a)가 마련되고 제1, 제2원호패턴(421,422)의 양단엔 제1 및 제2코일(100,200)이 연결되는 코일접속 랜드(421b,422b)가 마련되며, 상기 제1원호패턴(421)에 제1 및 제2정류기(411,412)가 마련된다.

상기 제1 및 제2정류기(411,412)는 전극패턴420)의 제1원호패턴(421)에 제1 및 제2정류기(411,412)의 입력단이 서로 다른 극으로 접속되고, 제1 및 제2원호패턴(421,422)의 코일접속 랜드(421a,422b)를 통해 제1정류기(411)의 출력단은 제1코일(100)과, 제2정류기(412)의 출력단은 제2코일(200)과 직렬로 접속된다.

상기 제어유닛(400)의 주기제어용 반파정류기(410)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 스마트폰 등의 출력단인 앰프(700)로부터 양(+)주기와 음주기(-)가 순차적으로 입력되는 풀 주기의 전기신호를 양(+)주기와 음(-)주기의 신호로 분리된다.

이렇게 순차적으로 입력되는 풀 주기의 전기신호에서 주기제어용 반파정류기(400)의 제1정류기(411)는 양(+)주기 신호만을 분리 통과시켜 제1코일(100)로 전류공급이 이루어진다. 이렇게 제1코일(100)에 전류가 공급되면 제1코일(100)에서 전자기장이 발생되고 이렇게 발생된 전자기장은 제1프레임(500)의 요크(510)를 통해 전자석력이 작용하므로 진동부재(300)의 진동판(310)이 제1코일(100)을 향하여 유동되게 된다. 이때, 진동부재(300)는 그 저음제어판(320)이 제1 및 제2프레임(500,600)의 플랜지(520,620)에 의해 고정되어 있으므로 저음제어판(320)의 유연성 부여부(321)를 통해서 진동부재(300)의 진동판(310)만이 제1코일(100)을 향하여 부드럽게 유동되게 된다.

이와 반대로, 주기제어용 반파정류기(400)의 제2정류기(412)는 음(-)주기 신호만을 분리 통과시켜 제2코일(200)로 전류공급이 이루어진다. 이렇게 제2코일(200)에 전류가 공급되면 제2코일(200)에서 전자기장이 발생되고 이렇게 발생된 전자기장은 제2프레임(600)의 요크(610)를 통해 전자석력이 작용하므로 진동부재(300)의 진동판(310)이 제2코일(200)을 향하여 유동되게 된다. 이때, 진동부재(300)는 그 저음제어판(320)이 제1 및 제2프레임(500,600)의 플랜지(520,620)에 의해 고정되어 있으므로 저음제어판(320)의 유연성 부여부(321)를 통해서 진동부재(300)의 진동판(310)만이 제2코일(120)을 향하여 부드럽게 유동되게 된다.

위에서 설명한 바를 간단하게 한마디로 말하자면, 앰프(700)에 의해 입력되는 풀 주기의 전기신호를 주기제어용 반파정류기(400)가 순차적으로 번갈아가면서 제1 및 제2코일(100,200)로 전류를 공급하게 되고, 이로 인하여 제1 및 제2코일(100,200) 사이에 배치된 진동부재(300)의 진동판(310)이 제1 및 제2코일(100,200)측으로 번갈아가면서 유동됨이 반복됨으로써 공기를 진동시켜 소정의 소리를 얻는 것이다.

상기 주기제어용 반파정류기(410)는 반파정류 기능의 다이오드로 마련됨이 바람직하고, 이외에 반파정류기능을 수행할 수 트랜지스터 내지 전계효과 트랜지스터, 사이리스터 중의 어느 하나를 채택하여 사용할 수도 있다.

상기 주기제어용 반파정류기(410)는 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 기본적으로 탑재되나, 탑재공간의 부족이나 수요자 요구에 의해서 제어유닛(400)과 별도로 마련할 수 있으며, 이러한 경우엔 스마트폰의 출력단자, 포터블기기들의 앰프출력단자, TWS앰프의 출력단자, 가정 내지 업소용 앰프의 출력단자인 앰프(700)에 일체화한 상태로 마련함이 바람직하다.

상기 제1 및 제2코일(100,200)은 통상적인 형상인 폐쇄 링 형상의 원형으로만 나타내고 설명하였으나, 타원형, 사각형, 다각형 및 트랙형 등으로 변형하여 마련할 수 있으며, 이와 관련된 모든 부품 역시 이를 추종하는 형상으로 마련될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 솔레노이드 음향변환기가 구동되는 과정을 상세하게 설명해본다.

먼저, 진동부재(300)의 진동판(310)은 제1 및 제2코일(100,200)에 전류가 인가되지 않는 상태에선 전자기력이 작용되지 아니하므로 항상 제1 및 제2코일(100,200) 사이의 중간위치인 중립에 위치하는 상태이다(도 8의 (a) 참조).

이러한 상태에서 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어유닛(400)의 주기제어용 반파정류기(410)가 스마트폰 등의 출력단인 앰프(700)로부터 양(+)주기와 음(-)주기가 순차적으로 입력되는 풀 주기의 전기신호를 받으면 양(+)주기와 음(-)주기의 전기신호로 분리되게 된다.

이렇게 순차적으로 입력되는 풀(+와 -) 주기의 전기신호에서 주기제어용 반파정류기(410)의 제1정류기(411)는 양(+)주기 신호만을 분리 통과시켜 제1코일(100)로 전류공급이 이루어진다. 이렇게 제1코일(100)에 전류가 공급되면 제1코일(100)에서 전자기장이 발생되고 이렇게 발생된 전자기장은 제1프레임(500)의 요크(510)를 통해 전자석력이 작용하므로 진동부재(300)의 진동판(310)이 제1코일(100)을 향하여 유동되게 된다(도 8의 (b) 참조).

이런 상태에서 주기제어용 반파정류기(410)의 제1정류기(411)에서 제2정류기(412)로 전환되는 순간, 제1 및 제2정류기(411,412)에 어떠한 전기신호도 입력되지 않게 되고 이로 인하여 제1 및 제2코일(100,200)에 전류가 공급되지 않으므로 진동부재(300)의 진동판(310)은 중립위치로 복귀(도 8의 (c))되게 된다.

이와 반대로, 주기제어용 반파정류기(410)의 제2정류기(412)는 음(-)주기 신호만을 분리 통과시켜 제2코일(200)로 전류공급이 이루어진다. 이렇게 제2코일(200)에 전류가 공급되면 제2코일(200)에서 전자기장이 발생되고 이렇게 발생된 전자기장은 제2프레임(600)의 요크(610)를 통해 전자석력이 작용하므로 진동부재(300)의 진동판(310)이 제2코일(200)을 향하여 유동되게 된다(도 8의 (d) 참조).

이런 상태에서 주기제어용 반파정류기(410)의 제2정류기(412)에서 제1정류기(411)로 전환되는 순간, 제1 및 제2정류기(411,412)에 어떠한 전기신호도 입력되지 않게 되고 이로 인하여 제1 및 제2코일(100,200)에 전류가 공급되지 않으므로 진동부재(300)의 진동판(310)은 중립위치로 복귀(도 8의 (e))되게 된다.

위에서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2코일(100,200) 사이에 배치된 진동부재(300)의 진동판(310)은 연속된 풀(+와 -) 주기의 전기신호에 대해 주기제어용 반파정류기(410)가 순차적으로 번갈아가면서 제1 및 제2코일(100,200)로 전류를 공급하므로, 제1 및 제2코일(100,200) 사이의 중립위치(도 8의 (a))에서 제1코일(100)측으로 유동(도 8의 (b))되었다가 중립위치로 복귀(도 8의 (c))하고 중립위치에서 제2코일(200)측으로 유동(도 8의 (d))되었다가 중립위치로 복귀(도 8의 (e) 및 도 8의 (a))되게 된다. 이러한 과정이 끊어짐 없이 연속적으로 반복됨에 따라 진동부재(300)의 진동판(310)은 전기신호가 공급하는 소정의 주파수로 진동하고 상기 진동판(310)이 진동하면서 공기를 진동시킴으로써 음향변환이 이루어지게 된다.

도 9는 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 적용된 다른 실시예의 제어기판을 나타낸 저면도이다. 여기서는, 제어유닛(400)이 원판형상으로 마련되고 전극패턴(420)인 제1 및 제2패턴(421,422)이 반원호형이 아닌 2개의 영문대문자 T자가 +자 형상으로 대립된 형상이 변경된 것을 제외하고는 일실시예의 제어유닛과 동일하게 마련된다.

상기와 같은 다른 실시예의 솔레노이드 음향변환기에 의하면, 제어유닛(400)이 원판형상으로 마련된 것이어서 요크(510,610)의 외측위치인 제1 또는 제2프레임(500,600)의 주연부가 아닌 요크(510,610)의 외측평면부분에 배치되게 되며, 이로 인하여 음형변환기의 설치공간에 따른 제약을 받지 않는 경우에 유용하게 활용할 수 있는 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 다른 실시예의 솔레노이드 음향변환기를 나타낸 도면이다. 여기서는, 다수의 제1 및 제2코일(100,200)이 제1 및 제2프레임(500,600)에 대향되게 배치되고 제1 및 제2코일(100,200) 사이에 제1 및 제2코일(100,200)이 배열된 사이즈의 진동부재(300)를 마련한 것이다.

상기와 같은 다른 실시예의 솔레노이드 음향변환기에 의하면, 제1 및 제2코일(100,200)을 대향되게 배치하는 형상이나 개수만큼의 원하는 사이즈로 음향변환기를 자유롭게 구현할 수 있고, 이로 인하여 초대형의 음향변환기를 용이하게 구현할 수 있는 것이다.

도 11은 본 발명에 따른 솔레노이드 음향변환기에서 요크의 다른 실시 예들을 나타낸 도면이다. 여기에서, (a)는 원가절감을 위해 코일(100)이 권선된 요크(510,610)의 내면부가 비어있는 형상으로 일정한 두께의 판재에 의해 성형된 것이고, (b)와 (c)는 포화자속밀도의 증가를 위해 코일(100)이 권선된 요크(510,610)의 내면부가 강자성체로 채워진 형상으로 마련된 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 솔레노이드 음향변환기에 (a)의 요크(510,610)를 적용하면, 얇은 소정두께의 판재를 프레스에서 코일을 감싸는 형상으로 성형하므로 원가절감을 꾀할 수 있으며, (b) 및 (c)와 같이 내면부가 강자성체로 채워진 요크(510),610)를 적용하면, 수회 타격하여 성형하는 단조에 의해 제조하여야 하나 내면부의 강자성체 의해 포화자속밀도의 증가가 이루어지는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 나타내고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야애서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

100: 제1코일 200: 제2코일
300: 진동부재 310: 진동판
320: 저음제어판 400: 제어유닛
410: 주기제어용 반파정류기
411: 제1정류기 412: 제2정류기
420: 전극패턴 500: 제1프레임
510, 610: 요크 520,620: 플랜지
600: 제2프레임

Claims (11)

1. 링 형상으로 감긴 제1코일;
   상기 제1코일에 대향하여 근접되어 링 형상으로 감긴 제2코일;
   상기 제1 및 제2코일 사이에 배치되는 진동부재;
   상기 진동부재를 진동시킬 수 있도록 제1 및 제2코일과 연결되어 양 또는 음의 전류를 시차를 두고 번갈아가면서 공급하기 위한 제어유닛;
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2코일은 소정의 간격을 갖도록 씌워지는 강자성체의 제1프레임과 제2프레임에 의해 일체화되고 상기 제1 및 제2프레임은 제1 및 제2코일의 대향 면을 제외한 3면을 감싸면서 수용하는 캡 단면형상의 요크가 마련되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2프레임은 제1 및 제2코일을 감싸는 요크만을 강자성체로 마련하고 그 이외의 부분이 인서트사출을 통해 일체화하는 방식에 의해 비자성체로 마련되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 요크는 포화자속밀도의 증가를 위해 내면부가 강자성체로 채워진 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 진동부재는 강자성체로 된 박판의 진동판과, 진동판의 외측주연에 접착된 비자성체의 링 형상으로 된 저음제어판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 저음제어판은 진동판이 자유로이 진동될 수 있도록 진동판과의 접착부분 주위에 호형(弧形), 반원형, 파형으로 된 유연성 부여부가 마련되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어유닛은 제1 및 제2코일에 양 또는 음의 전기신호만을 보내는 제1 및 제2정류기가 택일적으로 연결된 주기제어용 반파정류기를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.
8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
   상기 제어유닛은 제1 및 제2정류기의 입력단과 제1 및 제2코일의 출력단은 병렬회로를 이루도록 전극패턴이 마련되며, 상기 전극패턴을 통해서 제1정류기의 출력단과 제1코일의 입력단이 직렬로 접속되고 상기 제2정류기의 출력단과 제2코일의 입력단이 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 주기제어용 반파정류기인 제1 및 제2정류기의 입력단은 서로 반대 극으로 접속되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.
10. 제7항에 있어서,
    상기 주기제어용 반파정류기는 반파정류 기능의 다이오드, 트랜지스터 내지 전계효과 트랜지스터, 사이리스터 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.
11. 제7항에 있어서,
    상기 주기제어용 반파정류기인 제1 및 제2정류기는 스마트폰의 출력단자, 포터블기기들의 앰프출력단자, TWS앰프의 출력단자, 가정 내지 업소용 앰프의 출력단자인 앰프에 마련되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 음향변환기.

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