KR100231093B1 - 축방향으로 포커싱되는 방사상의 자석 음성 코일 액츄에이터 - Google Patents

축방향으로 포커싱되는 방사상의 자석 음성 코일 액츄에이터 Download PDF

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Abstract

음성 코일 액츄에이터(10)는 자속 전도성 재료 코어(12), 축방향으로 포커싱되는 방사상으로 위치된 자석 구조물(14) 및 전류 전도성 코일(16)을 갖는다. 코어는 제 1 표면(18)과 상기 제 1 표면에 배치된 연속성 채널(20)을 갖는다. 채널은 리세스(44)를 형성하는 제 1 벽(22)과 제 2 대향벽을 갖는다. 자석 구조물은 제 1 벽의 리세스내에 배치되며 제 2 벽으로부터 이격되어 상기 자석 구조물과 제 2 벽사이에는 갭(26)이 형성된다. 자석 구조물은 상부 에지(36) 및 하부 에지(38)를 형성하는 축방향으로 연장되는 표면(34)을 갖는 방사상으로 분극화된 제 1 자석(28)과, 상기 제 1 자석 상부 에지로부터 내측으로 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면(40)을 갖는 축방향으로 분극화된 제 2 자석(30)과, 상기 제 1 자석 하부 에지로부터 내측으로 방사상으로 연장되는 제 3 자석 표면(42)을 갖는 축방향으로 분극화된 제 3 자석(32)을 포함한다.

Description

축방향으로 포커싱되는 방사상의 자석 음성 코일 액츄에이터
공지된 통상의 음성 코일 액츄에이터는 코어, 축방향으로 분극화된 원통형 자석, 베이스판, 로드 및 두개의 폴 피스로 구성된다. 로드와 자석은 베이스판상에 동축으로 장착되어, 로드는 자석의 중심을 통하여 연장된다. 두개의 폴 피스는 자석 및 로드에 대해 동축으로 장착된다. 제 1 폴 피스는 원통형 자석의 내부 직경보다 작은 내부 직경을 가지고, 제 2 폴 피스는 로드의 직경보다 큰 내부 직경을 갖는다. 따라서, 폴 피스들의 대향 측면간에 갭이 형성된다. 코일은 갭내에 동축으로 매달려있다.
본 출원과 양수인이 동일하며 참고로 본 명세서에 포함되는 함께 계류중인 특허출원 제 07/925,085 호에는 방사상으로 위치된 자석을 이용하는 음성 코일 액츄에이터가 개시되어 있다. 음성 코일 액츄에이터는 자속 전도성 재료의 코어, 자석 및 전류 전도성 코일을 포함한다. 코어는 제 1 표면과 제 1 표면에 배치된 연속성 채널을 갖는다. 상기 채널은 대향하는 한쌍의 벽을 갖는다. 자석은 제 1 벽과 긴밀히 접촉하고, 대향 벽으로부터는 이격되어 있으므로, 자석과 대향 벽사이에 갭이 형성된다. 자석은 제 1 벽과 접하는 제 1 자기극성의 제 1 면과, 갭과 접하는 제 2 반대 자기극성의 제 2 면을 갖는다. 또한, 자석은 채널 바닥부로부터 이격되어 있으므로, 자속은 제 2 면에서 갭을 통과하여 대향벽에 대해 거의 수직이다. 전류 전도성 코일은 갭내에 이동자재로 배치되어 코일내의 전류는 자속에 거의 수직인 방향으로 코일상에 자기력을 형성하여 코일을 상기 자기력에 응답하여 이동시킨다.
음성 코일 액츄에이터에 방사상으로 위치된 자석을 사용함으로써 코일로부터의 자속 누설을 최소화하여, 효율을 최대화한다. 그러나, 자속밀도를 고레벨로 유지하면서 방사상으로 위치된 자석 구조물의 중량 또는 부피를 줄이는 것도 바람직하다. 이와달리, 방사상으로 위치된 자석 구조물의 중량 및 부피를 증가시키지 않으면서 자속밀도의 레벨을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 자석 구조물의 중량 또는 부피를 증가시키지 않으면서 고레벨의 자속 밀도를 제공하는 방사상으로 위치된 자석 구조물이 필요하다.
본 발명은 방사상으로 위치된 자석을 갖는 음성 코일 액츄에이터에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 방사상으로 위치된 환상의 자석 구조물을 갖는 음성 코일 액츄에이터에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 축방향으로 포커싱되는 방사상으로 위치된 자석 구조물을 갖는 음성 코일 액츄에이터에 대한 부분 단면도.
도 2는 방사상으로 위치된 자석을 갖는 음성 코일 액츄에이터의 또다른 실시예에 대한 단면도.
도 3은 확성기에 사용된 도 2의 음성 코일 액츄에이터에 대한 단면도.
따라서, 본 발명의 목적은 고레벨의 자속밀도를 제공하는 방사상으로 위치된 낮은 중량 및 부피의 자석 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 음성 코일 액츄에이터는 자속 전도성 재료의 코어, 축방향으로 포커싱되는 방사상으로 위치된 자석 구조물 및 전류 전도성 코일을 포함한다. 코어는 제 1 표면과, 제 1 표면에 배치된 연속성 채널을 갖는다. 상기 채널은 제 1 벽 및 제 2 대향벽을 갖는데, 제 1 벽은 리세스를 형성한다. 자석 구조물은 제 1 벽의 리세스에 배치되어 제 2 벽으로부터 이격되어 있으므로, 자석 구조물과 제 2 벽사이에 갭을 형성한다. 자석 구조물은 상부 에지와 하부 에지를 형성하는 축방향으로 연장되는 표면을 갖는 방사상으로 분극화된 제 1 자석과, 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면을 갖는 축방향으로 분극화된 제 2 자석과, 방사상으로 연장되는 제 3 자석 표면을 갖는 축방향으로 분극화된 제 3 자석을 포함하는데, 상기 제 2 자석 표면은 제 1 자석 상부 에지로부터 방사상으로 내측으로 연장되며, 상기 제 3 자석 표면은 제 1 자석 하부 에지로부터 방사상으로 내측으로 연장된다. 전류 전도성 코일은 갭내에 이동자재로 매달려서, 코일내의 전류는 자속에 거의 수직인 방향으로 코일상에 자기력을 형성하여 상기 자기력에 응답하여 코일을 이동시킨다.
본 발명의 특징은 축방향 및 방사상으로 위치된 자석들에 의해 생성되는 자속 벡터들이 결합되어 방사상으로 위치된 자속 경로로 포커싱된다는 것이다.
본 발명의 특징은 음성 코일 액츄에이터의 자석 구조물이 방사상으로 위치되어 자석 구조물의 효율을 최대화한다는 것이다.
본 발명의 또다른 특징은 자석 구조물의 중량 및 부피가 작다는 것이다.
본 발명의 또다른 특징은 자석 구조물이 고레벨의 자속밀도를 제공한다는 것이다.
이상 설명한 것 및 그외 다른 본 발명의 목적, 이점 및 특징들은 첨부된 도면 및 청구범위와 함께 하기 실시예에 의해 더욱 명백해질 것이다.
제 1 도를 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 구성된 신규한 음성 코일 액츄에이터(10)가 부분적으로 도시되어 있다. 액츄에이터(10)는 코어(12), 자석 구조물(14) 및 전류 전도성 코일(도 1에서는 도시생략)을 포함한다. 상세히 하기될 이유로 인하여, 본 발명은 자석 구조물(14)이 자석의 부피를 크게 하지 않으면서 높은 자속밀도를 제공한다는 것이 특징이다. 또한, 자석 구조물(14)의 자기 폴은 코일(16)이 매달려있는 갭에 인접하여 자장의 불균일성 및 프린징을 최소화한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 음성 코일 액츄에이터(10)의 구조가 도시되어 있다. 코어(12)는 자속 전도성 재료로 구성되며, 제 1 표면(18)과 제 1 표면(18)에 배치된 연속성 채널(20)을 갖는다. 채널(20)은 제 1 벽(22)과 제 2 대향벽(24)을 갖는다. 도 1에 도시한 실시예에 있어서, 제 1 벽(22)은 외부벽이고, 제 2 대향벽(24)은 내부벽이다. 그러나, 도 2 및 도 3에 도시한 실시예에 있어서는, 제 1 벽(22)이 내부벽이고, 제 2 대향벽(24)이 외부벽이다. 편의를 위해, 제 1 벽을 제 1 외부벽이라고 하고, 제 2 벽을 제 2 내부벽이라고 한다. 그러나, 이와달리 제 1 벽이 내부벽이고, 제 2 벽이 외부벽일 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1에 도시한 자석 구조물(14)은 제 1 외부벽(22)과 긴밀히 접촉하여, 자석 구조물(14)과 내부 대향벽(24)간에는 갭(26)이 형성된다. 이와달리, 도 2 및 도 3에 도시한 바와같이 자석(54)은 내부벽(22)에 설치되어 외부벽(24)으로부터 이격되어 있을 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 자석 구조물(14)이 상세히 도시되어 있다. 자석 구조물(14)은 제 1 외부벽(22)의 리세스(44)에 배치되며 제 2 내부벽(24)으로부터 이격되어 있으므로, 자석 구조물(14)과 제 1 내부벽사이에는 갭(26)이 형성된다. 자석 구조물은 방사상으로 분극화된 제 1 자석(28), 축방향으로 분극화된 제 2 자석(30) 및 축방향으로 분극화된 제 3 자석(32)을 포함한다. 방사상으로 분극화된 제 1 자석(28)은 상부 에지(36) 및 하부 에지(38)를 형성하는 축방향으로 연장되는 표면(34)을 포함한다. 상부 및 하부 에지(36,38)는 축방향으로 연장되는 표면(34)으로부터 대략 135도 각도로 모서리가 깎여 있는데, 하부 에지(38)는 축방향으로 연장되는 표면으로부터 하향 연장되고, 상부 에지(36)는 축방향으로 연장되는 표면(34)으로부터 상향 연장되어 있다. 축방향으로 분극화된 제 2 자석(30)은 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면(40)을 포함하는데, 이 표면은 제 1 자석 상부 에지(36)로부터 내측으로 방사상으로 연장된다. 축방향으로 분극화된 제 3 자석(32)은 방사상으로 연장되는 제 3 자석 표면(42)을 갖는데, 이 표면은 제 1 자석 하부 에지(38)로부터 내측으로 방사상으로 연장된다. 바람직하게는, 축방향으로 연장되는 제 1 자석 표면(34)은 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면(40) 및 방사상으로 연장되는 제 3 자석 표면(42)의 길이보다 긴 길이를 갖는다.
자석 구조물(14)은 또한 포커스판(focuser plate)(46)을 포함한다. 이 포커스판은 내부 표면(48), 외부 표면(50), 상부 표면(52) 및 하부 표면(54)을 형성한다. 포커스판 외부 표면(50)은 축방향으로 연장되는 제 1 자석 표면(34)에 인접하여 배치되어 있다. 포커스판(34)은 제 1 자석 상부 에지로부터 제 1 자석 하부 에지로 축방향으로 연장되어 있다. 또한, 포커스판(46)은 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면 및 제 3 자석 표면이 제 1 자석 상부 에지로부터 내측으로 방사상으로 연장되어 있는 길이와 거의 동일한 길이로 축방향으로 연장되는 제 1 자석 표면으로부터 내측으로 방사상으로 연장된다. 포커스판의 상부 표면(52)은 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면(40)에 인접하고, 포커스판 하부 표면(54)은 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면(42)에 인접한다. 포커스판은 바람직하게는 부드러운 자기재료로 구성된다. 도 1에 도시한 음성 코일 액츄에이터 실시예에 있어서, 자석 구조물(14)과 포커스판(46)은 절단면이 환형이다.
방사상으로 분극화된 제 1 자석(28)은 포커스판(26) 및 갭(26)에 접하는 제 1 극성과, 제 1 외부벽(22)에 접하는 제 2 반대극성을 갖는다. 축방향으로 분극화된 제 2 및 제 3 자석(30,32)은 포커스판(46)에 접하는 제 1 자석과 동일한 극성을 가지어, 3개의 자석(28,30,32) 각각의 동일한 자기화 극성이 포커스판(46)에 인접한다. 따라서, 제 1, 제 2 및 제 3 자석(28,30,32)은 각지 분극화되어 동일한 극성이 포커스판(46)에 인접하도록 배치된다. 축방향으로 위치된 자석(30,32)에 의해 생성된 자속은 방사상으로 위치된 자석(28)에 의해 생성되는 자속을 포커싱하는 역할을 하여, 비방사상으로의 자속의 프린징을 방지한다. 특히, 축방향으로 분극화된 제 2 및 제 3 자석(30,32)의 목적은 방사상으로 위치된 제 1 자석에 의해 생성되는 자장을 갭내에서 포커싱함으로써, 더욱 효과적인 자석 구조물을 형성하는 것이다.
도 1에 도시한 실시예에 있어서, 자석 구조물(14)은 제 1 외부벽(22)에 인접한 제 1 자기극성의 제 1 면(56)과, 갭(26)에 접하는 제 2 반대 자기극성의 제 2 면(58)을 갖는다. 자석 구조물(14)은 채널(20)의 바닥벽(62)으로부터 이격되어 있는 하부 에지(60)를 가지어, 자속은 자석 구조물(14)의 제 2 표면(58)에서 갭(26)을 통과하여 제 2 내부벽(24)과 제한된 수직을 이룬다. 특히, 채널(20)의 바닥벽(62)으로부터 자석 구조물(14)의 하부 에지(60)가 이루는 간격은 바람직하지 못한 자속 경로의 프린징을 방지하기 위해 자석 구조물(14)과 제 2 내부벽(24)사이의 갭(26)의 폭보다 크도록 선택된다.
코일(16)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와같이 갭내에 이동자재로 매달려 있으므로, 코일(16)내의 전류는 방사상의 자속에 수직인 방향으로 코일(16)상에 로렌츠력을 형성하여 코일(16)을 상기 자기력에 응답하여 이동시킨다. 물론, 코일(16)이 갭내에 동축으로 매달려 있을때 자기력은 공지된 바와같이 축방향이며 전류에 선형적으로 비례한다. 이는 코일(16)을 매다는 여러가지 방법에 의해 공지되어 있다.
신규한 음성 코일 액츄에이터(10)는 도 3에 도시한 확성기에 적용된다. 확성기는 캐리어를 통하여 코일에 기계적으로 접속된 스피커 콘과, 제로 전류 바이어스 위치에 코일을 매달기 위해 코어와 코일 각각에 부착가능한 스파이더라고 알려진 확장가능한 탄성 부재를 포함한다. 콘과 탄성 부재의 구조는 잘 알려져 있다. 코어는 종래의 바스킷이 장착될 수 있는 환형의 장착 플랜지를 포함한다. 탄성 부재는 종래의 방식으로 캐리어 및 바스킷에 부착된다.
이상 음성 코일 액츄에이터용 자기 구조물에 대한 실시예를 예시적으로 설명하였다. 당업자는 개시된 본 발명의 개념을 벗어나지 않으면서 여러가지로 응용할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 다음의 청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.

Claims (19)

  1. 중심축을 형성하는 음성 코일 액츄에이터용 자석 구조물에 있어서,
    방사상으로 분극화되며, 상부 에지 및 하부 에지를 형성하는 축방향으로 연장된 표면을 갖는 제 1 자석과;
    축방향으로 분극화되며, 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면을 갖는 제 2 자석을 포함하는데, 상기 표면은 상기 제 1 자석 상부 에지로부터 내측으로 방사상으로 연장되며;
    축방향으로 분극화되며, 방사상으로 연장되는 제 3 자석 표면을 갖는 제 3 자석을 포함하는데, 상기 표면은 상기 제 1 자석 하부 에지로부터 내측으로 방사상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 자석 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 제 1 자석 표면에 인접하여 배치된 포커스판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자석 구조물.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 포커스판은 상기 제 1 자석 상부 에지로부터 상기 제 1 자석 하부 에지로 축방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 자석 구조물.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 포커스판은 방사상으로 연장되는 상기 제 2 자석 표면이 상기 제 1 자석 상부 에지로부터 내측으로 방사상으로 연장되어 있는 길이와 동일한 길이로 축방향으로 연장되는 제 1 자석 표면으로부터 내측으로 방사상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 자석 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 자석들은 환상인 것을 특징으로 하는 자석 구조물.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 포커스판은 환상인 것을 특징으로 하는 자석 구조물.
  7. 제 1 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 상기 제 1 자석 표면은 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면 및 방사상으로 연장되는 제 3 자석 표면 모두보다 길이가 긴 것을 특징으로 하는 자석 구조물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 자석은 상부 표면과 하부 표면을 포함하는데, 상기 상부표면 및 하부표면은 상기 축방향으로 연장되는 표면으로부터 모서리가 깎기고, 상기 제 2 자석은 상기 제 1 자석 상부 표면에 대응하도록 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면으로부터 모서리가 깎인 제 2 자석 외부 표면을 포함하며, 상기 제 3 자석은 상기 제 1 자석의 하부 표면에 대응하도록 방사상으로 연장되는 제 3 자석 표면으로부터 모서리가 깎인 제 3 자석 외부 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 자석 구조물.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 상부표면 및 하부 표면은 상기 축방향으로 연장되는 표면으로부터 대략 135도 각도로 모서리가 깎이는 것을 특징으로 하는 자석 구조물.
  10. 제 1 표면과, 리세스를 형성하는 제 1 벽 및 제 2 대향벽을 가지며 상기 제 1 표면에 배치되는 연속성 채널을 갖는 자속 전도성 재료의 코어와;
    상기 제 2 벽으로부터 이격되어 있으며 상기 제 1 벽의 리세스에 배치되는 자석 구조물을 포함하는데, 상기 자석 구조물과 상기 제 2 벽사이에는 갭이 형성되고, 상기 자석 구조물은 상부 에지 및 하부 에지를 형성하는 축방향으로 연장되는 표면을 갖는 방사상으로 분극화된 제 1 자석과, 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면을 갖는 축방향으로 분극화된 제 2 자석과, 방사상으로 연장되는 제 3 자석 표면을 갖는 축방향으로 분극화된 제 3 자석을 포함하는데, 상기 제 2 자석 표면은 상기 제 1 자석 상부 에지로부터 내측으로 방사상으로 연장되고, 상기 제 3 자석 표면은 상기 제 1 자석 하부 에지로부터 내측으로 방사상으로 연장되며;
    상기 갭내에 이동자재로 매달려 있는 전류 전도성 코일을 포함하는데, 상기 코일내의 전류는 상기 자속에 거의 수직인 방향으로 상기 코일상에 자기력을 발생시키어 상기 코일을 상기 자기력에 응답하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 음성 코일 액츄에이터.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 자석 구조물은 상기 채널의 바닥부로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 음성 코일 액츄에이터.
  12. 제 10 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 상기 제 1 자석 표면에 인접하여 배치된 포커스판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 코일 액츄에이터.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 포커스판은 상기 제 1 자석 상부에지로부터 상기 제 1 자석 하부에지로 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 음성 코일 액츄에이터.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 포커스판은 방사상으로 연장되는 상기 제 2 자석 표면이 상기 제 1 자석 상부 에지로부터 내측으로 방사상으로 연장하는 길이와 거의 동일한 길이로 축방향으로 연장되는 제 1 자석 표면으로부터 내측으로 방사상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 음성 코일 액츄에이터.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 자석 구조물은 환상인 것을 특징으로 하는 음성 코일 액츄에이터.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 포커스판은 환상인 것을 특징으로 하는 음성 코일 액츄에이터.
  17. 제 10 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 제 1 자석 표면은 방사상으로 연장되는 제 2 자석 표면 및 방사상으로 연장되는 제 3 자석 표면의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 음성 코일 액츄에이터.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 자석은 상부 표면과 하부 표면을 포함하는데, 상기 상부 표면 및 하부 표면은 상기 축방향으로 연장되는 표면으로부터 모서리가 깎이며, 상기 제 2 자석은 상기 제 1 자석 상부 표면에 대응하도록 방사상으로 연장되는 상기 제 2 자석 표면으로부터 모서리가 깎인 제 2 자석 외부 표면을 포함하며, 상기 제 3 자석은 상기 제 1 자석 하부 표면에 대응하도록 상기 제 3 자석이 방사상으로 연장되는 표면으로부터 모서리가 깎인 제 3 자석 외부 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 코일 액츄에이터.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 상부 표면 및 상기 하부 표면은 상기 축방향으로 연장되는 표면으로부터 대략 135도 각도로 모서리가 깎이는 것을 특징으로 하는 음성 코일 액츄에이터.
KR1019970700711A 1994-08-03 1995-08-03 축방향으로 포커싱되는 방사상의 자석 음성 코일 액츄에이터 KR100231093B1 (ko)

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