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KR101122509B1 - 음향변환장치 - Google Patents

음향변환장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄성을 가지는 고무계 진동판을 구비하여 저역 특성 구현이 개선되도록 한 음향변환장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 음향변환장치는, 프레임(100)과; 상기 프레임(100)의 일측에 구비되어, 진동을 생성하는 진동판(110)과; 상기 진동판(110)의 일측 또는 양측에 구비되어, 압전기(壓電氣) 현상을 나타내는 압전소자(120)와; 상기 진동판(110)의 일측에 구비되어, 진동판(110)을 보호하는 프로텍터(130)를 포함하는 구성을 가지며; 상기 진동판(110)은, 고무계 재질로 이루어진다. 이와 같은 본 발명에 의한 음향변환장치에 의하면, 저역 음향 특성이 현저히 개선되는 이점이 있다.

Description

음향변환장치{A SOUND CONVERTING APPARATUS}
본 발명은 음향변환장치에 관한 것으로서, 탄성을 가지는 고무계 진동판을 구비하여 저역 특성 구현이 개선되도록 한 음향변환장치에 관한 것이다.
일반적으로, 음향변환장치는 스피커 등을 포괄하는 개념으로 사용되며, 스피커는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 공극 사이에 존재하는 보이스 코일에 의해 전기적 에너지를 기계적인 에너지로 변환시켜 소리를 생성하는 것이다.
즉, 여러 주파수가 포함된 전류 신호가 보이스 코일에 인가되면, 보이스 코일은 전류의 세기와 주파수의 크기에 따라 기계적 에너지를 발생시키고, 보이스 코일에 부착되어 있는 진동판에 진동을 발생시켜 궁극적으로 인간의 귀가 인지할 수 있는 소정 크기의 음압을 발생시키게 된다.
이러한 스피커의 자기회로는 각각 철금속 성분으로 이루어진 요크 내에 마그네트(영구자석)과 탑 플레이트(또는 어퍼 플레이트)를 이용하여 공극 내에 존재하는 보이스 코일에 직각으로 자속이 쇄교할 수 있도록 설계되고, 보이스 코일은 진동판에 접착되어 있어 입력신호에 의해 상하로 가진력을 발생시키고, 그로 인하여 프레임에 접착 구속된 진동판을 진동시켜서 음압을 발생시킨다.
진동판은 상하 진동시에 우수한 응답성과 좌굴을 제거하기 위하여 다양한 형상의 웨이브를 가지게 되며, 이러한 진동판의 형상은 주파수 특성에 가장 큰 영향을 주는 요소이다.
도 1은 종래 기술에 따른 음향변환장치의 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 일반적인 음형변환장치(스피커)는, 프레임(1)과, 프레임(1)의 내측에 삽입 장착되는 요크(2)와, 요크(2)로 자속을 전달하거나 요크(2)로부터 자속을 전달받는 내륜 마그네트(3) 및 외륜 마그네트(4)와, 내륜 마그네트(3) 또는 외륜 마그네트(4)로부터 자속을 전달받아 보이스코일(7)에 직각으로 자속이 전달되도록 하는 내륜 탑플레이트(5) 및 외륜 탑플레이트(6)와, 내륜 마그네트(3) 및 내륜 탑플레이트(5)와, 외륜 마그네트(4) 및 외륜 탑플레이트(6) 간의 공극에 일부분이 삽입되는 보이스 코일(7), 보이스 코일(7)이 내측에 부착되어 보이스 코일(7)의 상하 운동에 따른 진동을 발생하는 진동판(8)과, 음방출공(11)이 형성되되 진동판(8)을 보호하는 프로텍터(10) 등으로 이루어진다.
한편, 인가 전압에 의해 압전체가 수축 또는 팽창하여 진동판을 변형시키고 이에 음압을 발생시키는 압전형 스피커의 경우에는, 압전체의 지지를 위해 금속형 진동판을 많이 사용하고 있다.
이와 같이, 압전형 스피커에서 금속형 진동판을 사용하게 되면, 재질의 특성상 탄성력이 작고, 강성이 높다. 따라서, 중, 고주파수 대역의 음향 특성은 만족하나, 저주파 대역의 음압(SPL) 및 음향 특성은 낮은 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압전계 스피커에 사용되고 있는 금속계 진동판 대신 고무계 진동판이 구비되어, 저역 특성 구현 기능이 향상되고 음압의 평탄도를 좋게 하는 음향변환장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 고무계 진동판의 내측에 홀이 형성되도록 천공하여 무게가 감소되고 음향 구현 기능이 향상되는 음향변환장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 진동판의 일면이 돌출되어 돔(dome) 형상으로 하는 한편, 빗살무늬가 형성되는 음향변환장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명인 음향변환장치는, 프레임과; 상기 프레임의 일측에 구비되어, 진동을 생성하는 진동판과; 상기 진동판의 일측 또는 양측에 구비되어, 압전기(壓電氣) 현상을 나타내는 압전소자와; 상기 진동판의 일측에 구비되어, 진동판을 보호하는 프로텍터를 포함하는 구성을 가지며; 상기 진동판은, 고무계 재질로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 진동판은, 중앙 내측부가 천공된 링(ring) 또는 사각테 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 진동판은, 일면이 일측으로 돌출된 돔(dome) 형상으로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 진동판은, 다수의 홈이 형성된 빗살무늬 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 다수의 홈은, 사각테 형상으로 이루어지는 진동판의 네 모서리부에 각각 형성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 음향변환장치에는 고무계 진동판이 사용된다. 따라서, 탄성을 가지는 진동판으로 인하여, 저역 음향 특성의 구현 능력이 향상되고 음압의 평탄도가 좋아지는 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는, 진동판의 내측 부분에 홀(hole)이 천공된다. 따라서, 무게가 감소하여 중역대의 음압이 높아지는 이점이 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는, 링(ring) 또는 사각테 형상으로 이루어지는 진동판이 일측으로 돌출되어 돔(dome) 형상을 가진다. 따라서, 음압을 발생시키는 주모드의 움직임은 활성화시키고, 불필요한 모드의 움직임은 억제시키는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는, 링(ring) 또는 사각테 형상으로 이루어지는 진동판에 빗살무늬가 형성된다. 따라서, 분할모드로 인한 이질음이 저감되어 음질이 개선되며, 음질 불량이 방지되는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 의한 음향변환장치의 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 음향변환장치의 바람직한 제1실시예의 주요 구성을 보인 분해사시도.
도 3은 본 발명에 의한 음향변환장치의 바람직한 제2실시예의 주요 구성을 보인 분해사시도.
도 4는 본 발명에 의한 음향변환장치의 바람직한 제3실시예의 주요 구성을 보인 분해사시도.
도 5는 본 발명에 의한 음향변환장치의 바람직한 제4실시예의 주요 구성을 보인 분해사시도.
도 6은 본 발명 실시예를 구성하는 진동판의 상세 구성을 보인 사시도.
도 7은 본 발명 실시예와 종래기술에서의 음향 특성을 비교한 그래프.
이하 본 발명에 의한 음향변환장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명에 의한 음향변환장치의 제1실시예가 분해사시도로 도시되어 있다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 음향변환장치는, 다수의 부품을 지지하는 프레임(100)과, 상기 프레임(100)의 상측에 구비되어 진동을 생성하는 진동판(110)과, 상기 진동판(110)의 하측 또는 상하 양측에 구비되어 압전(壓電) 현상을 나타내는 압전소자(120)와, 상기 진동판(110)의 상측에 구비되어 진동판(110)을 보호하는 프로텍터(130) 등으로 구성된다.
상기 프레임(100)에는 다수의 통풍홀(104)이 형성된다. 즉 상기 프레임(100)의 테두리 부분을 따라서는 공기의 유입을 안내하기 위한 다수의 통풍홀(104)이 상하로 관통 형성된다.
상기 진동판(110)은, 고무계 재질로 이루어진다. 즉, 상기 진동판(110)은, 탄성을 가지는 고무 계통의 물질이 함유된 재질로 구성된다.
구체적으로 살펴보면, 상기와 같은 고무계열의 진동판(110)으로는, Polyetheretherketone, polyetherimide, polyethylene, Liquid crystal polymer, urethane 등이 사용될 수 있다. 또한, 특성에 따라 이러한 각각의 재질로 이루어진 진동판의 합지를 통해 하나의 진동판(110)으로 구성할 수도 있다.
그리고, 상기 진동판(110)에는, 상기 압전소자(120)가 부착되는 소자안착부(112)가 더 구비된다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 진동판(110)의 상면과 하면에는 상하로 함몰된 소자안착부(112)가 더 구비될 수 있다.
상기 소자안착부(112)는, 도시된 바와 같이, 상기 압전소자(120)의 크기 및 형상과 대응되는 형태로 형성된다. 따라서, 이러한 소자안착부(112)에 상기 압전소자(120)가 접착제 등으로 부착된다.
상기 압전소자(120)는, 압전(壓電) 현상을 나타내는 소자(壓電素子, piezoelectric element)를 일컫는 것이며, 압전이란 어떤 종류의 결정판(結晶板)에 일정한 방향에서 압력을 가하면 판의 양면에 외력에 비례하는 양?음의 전하가 나타나는 현상 또는 그 반대 현상이다. 이와 같은 압전소자(120)는 구성과 기능에 대한 더 이상의 설명은 생략한다.
상기 압전소자(120)는, 도시된 바와 같이, 하나가 구비되어, 상기 진동판(110)과 프레임(100) 사이에 위치된다. 물론, 이러한 압전소자(120)가 상기 진동판(110)의 상측, 즉, 상기 진동판(110)과 프로텍터(130) 사이에 위치되도록 하는 것도 가능하다.
상기 프로텍터(130)는, 상기 진동판(110)의 상측에 구비되어, 진동판(110)을 외부의 이물질로부터 보호하는 역할을 한다. 상기 프로텍터(130)의 내측 부분은 상측으로 돌출되어 돌출부(132)를 형성한다.
그리고, 이러한 돌출부(132)에는 다수의 방음공(134)이 관통 형성된다. 즉, 상기 돌출부(132)에는 음의 방출을 원할하게 하기 위한 원형의 방음공(134)이 다수의 열을 가지도록 천공 형성된다.
도 3에는 본 발명에 의한 음향변환장치의 제2실시예가 분해사시도로 도시되어 있다. 이하에서는, 상기에서 설명한 내용과 동일한 부품의 중복 설명은 생략하고, 부가적인 구성에 대해서만 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2실시예에서는 상기 압전소자(120)가 상기 진동판(110)의 상하에 각각 구비된다. 즉, 사각형상의 압전소자(120)가 상기 진동판(110)의 상면과 하면에 각각 부착 설치된다.
이와 같이, 상기 압전소자(120)가 쌍으로 구비되어, 상기 진동판(110)의 상하에 설치되면, 압전(壓電) 현상이 배가되어 진동판(110)의 진폭이 증대디는 효과가 있다.
도 4에는 본 발명에 의한 음향변환장치의 제3실시예가 분해사시도로 도시되어 있다.
제3실시예는, 진동판(110)의 구성 외에는 제1실시예의 구성과 동일하다.
구체적으로 살펴보면, 도시된 바와 같이, 상기 진동판(110)의 내측 부분에는 상하로 관통된 절개홀(114)이 형성된다. 즉, 상기 진동판(110)은, 중앙 내측부가 천공된 사각테 형상을 가진다.
물론, 여기에서는 상기 진동판(110)이 사각 형상으로 이루어진 경우를 도시하고 있으므로, 내측이 천공되면 사각테 형상을 가지게 되나, 다른 형태를 가질 수도 있다.
상세하게는, 상기 진동판(110)이 원형의 링(ring) 형상으로 이루어지는 경우도 가능하다. 즉, 원형의 진동판(110) 내측 부분이 절개되어, 환형의 링(ring) 형상으로 이루어지는 것도 가능하다. 물론 이때에는 상기 압전소자(120) 등도 원형을 가지게 되는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 상기 진동판(110)의 내측 부분을 절개하게 되면, 진동판(110)의 무게가 감소되고, 진동은 오히려 증가하게 된다. 따라서, 음향 특성이 향상되는 효과가 생긴다.
도 5에는 본 발명에 의한 음향변환장치의 제4실시예가 분해사시도로 도시되어 있다.
제4실시예는, 진동판(110)의 구성 외에는 제2실시예의 구성과 동일하다. 즉 제4실시예에서는, 진동판(110)이 제3실시예와 같이 내측 부분이 절개되어 절개홀(114)이 형성된다. 그리고, 이러한 진동판(110)의 상하에는 제2실시예에서와 같이 압전소자(120)가 각각 구비된다.
제4실시예와 같이 진동판(110)에 절개홀(114)이 형성됨과 동시에, 상기 진동판(110)의 상하에 압전소자(120)를 각각 부착하게 되면, 음향변환장치는 전체적으로 무게가 감소함과 동시에 진폭이 증대되어 음향 특성이 한층 향상된다.
도 6에는 상기와 같이 내측 부분에 절개홀(114)이 형성된 진동판(110)의 구성이 보다 상세하게 사시도로 도시되어 있다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 진동판(110)은, 일면이 일측으로 돌출된 돔(dome) 형상으로 이루어진다. 즉, 사각테 형상으로 이루어지는 진동판(110)이 상측으로 볼록하게 돌출되어 돔(dome) 형상을 가지게 된다.
이와 같이 상기 진동판(110)이 돔(dome) 형상을 가지게 되면, 진동판(110)의 강성이 향상되는 효과가 있다.
그리고, 상기 진동판(110)은, 다수의 홈(116)이 형성된 빗살무늬 형상을 가진다. 즉, 돔(dome) 형상으로 이루어져 상측으로 볼록하게 돌출된 진동판(110)에는 다시 하측으로 함몰된 다수의 홈(116)이 형성된다.
상기 홈(116)은, 도시된 바와 같이, 라운드지게 하측으로 함몰되며, 진동판(110)의 모서리 부분에 각각 다수개가 형성된다. 즉, 상기 다수의 홈(116)은, 사각테 형상으로 이루어지는 진동판(110)의 네 모서리부에 각각 형성된다.
상기와 같은 다수의 홈(116)은, 이질음을 저감시키는 역할을 한다. 즉, 분할모드로 인한 이질음을 저감시켜 음질을 좋게 하는 기능을 가진다.
상기와 같은 구성을 가지는 음향변환장치에 음향신호가 인가되면, 음이 발생되어 외부로 방사된다.
즉, 외부로부터 음향신호가 인가되어, 상기 압전소자(120)에 전압을 걸면 변위나 힘이 발생하여 체적 변형이 일어나고, 이러한 압전소자(120)의 변형에 따라 진동판(110)에 진동이 일어난다.
따라서, 인가된 음향신호에 대응되는 음이 생성되어, 상기 진동판(110)의 상측으로 이동하여 상기 방음공(134)을 통해 외부로 방사된다.
도 7에는 본 발명에 의한 음향변환장치에 의한 음 발생상태와 종래의 음 발생상태가 그래프로 도시되어 있다. 즉, 종래와 같이 금속계 진동판이 사용된 경우와 본 발명과 같이 고무계 진동판(110)이 사용된 경우의 음향 특성을 비교한 그래프가 도시되어 있다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명과 같은 고무계 진동판(110)이 사용된 경우에는 주파수[Hz]가 낮은 저역 음향의 특성이 현저하게 개선됨을 알 수 있다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
100. 프레임 110. 진동판
114. 절개홀 120. 압전소자
130. 프로텍터

Claims (5)

  1. 프레임(100)과;
    상기 프레임(100)에 의해 테두리가 지지되며, 진동을 생성하는 진동판(110)과;
    시트 형상으로 형성되며, 상기 진동판(110)의 일면 또는 양면에 부착되어, 압전(壓電) 현상을 나타내는 압전소자(120)와;
    상기 진동판(110)의 일측에 구비되어, 진동판(110)을 보호하는 프로텍터(130)를 포함하는 구성을 가지며;
    상기 진동판(110)은, 고무계 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 음향변환장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 진동판(110)은,
    중앙 내측부가 천공된 링(ring) 또는 사각테 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 음향변환장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 진동판(110)은,
    일면이 일측으로 돌출된 돔(dome) 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 음향변환장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 진동판(110)은,
    다수의 홈(116)이 형성된 빗살무늬 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 음향변환장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 다수의 홈(116)은,
    사각테 형상으로 이루어지는 진동판(110)의 네 모서리부에 각각 형성됨을 특징으로 하는 음향변환장치.
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