KR0175916B1

KR0175916B1 - 자냉식 전기 역학 확성기

Info

Publication number: KR0175916B1
Application number: KR1019900702613A
Authority: KR
Inventors: 제이. 버튼 더글라스
Original assignee: 프랭크 엠. 메레디스; 하맨 인터내셔날 인더스트리즈 인코포레이티드
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1999-05-15
Also published as: JPH04500596A; KR920700520A; DE69019911D1; US5042072A; ATE123615T1; WO1990013214A1; EP0422214B1; JPH1147U; DE69019911T2; EP0422214A1

Abstract

자냉식 전기 역학 확성기(5)가 제공되며, 자석 구조체 또는 극편(140)이 채널을 가지고 있고, 스피커 진동판(30)의 운동에 의해 찬 공기가 도입되어, 더운 공기가 음성 코일(80)을 냉각시키기 위해 배출될 수 있다. 이 자체 냉각에 의해 보다 높은 전력 처리 및 스피커 출력이 발생된다.

Description

[발명의 명칭]

자냉식 전기 역학 확성기

[발명의 배경]

종래의 영구 자석형의 전기 역학 확성기(electrodynamic loudspeaker)는 전자석 구동기(electromechanical drive)에 의해 진동되는 진동판을 사용한다. 전자석 구동기는 일반적으로 자석, 및 전기 신호가 통과하는 음성 코일(voice coil)을 구비하고 있다. 상기 음성 코일을 통과하는 전류와 영구 자석에 의해 생긴 자계간의 상호 작용에 의해 상기 음성 코일이 전기 신호에 따라 발진할 수 있고, 음성을 생성하기 위해서 상기 진동판이 구동될 수 있다.

사용된 상기 음성 코일, 즉 권선은 전도성이 있고 교류 전류를 전달한다. 동작 중에, 전도성 재료의 저항에 의해 상기 음성 코일, 즉 권선에서 열이 발생된다. 일반적으로, 열에 대한 상기 구동기의 내성은 상기 음성 코일을 구성하는데 사용되는 접착제의 열 용량과 각종 구성 요소의 융점에 의해 결정된다. 상기 음성 코일의 DC 저항이 구동기의 임피던스의 주요 부분을 구성함에 따라, 대부분의 입력전력은 음성이 아닌 열로 변환된다. 이에 따라, 구동기의 최종 전력 조절 능력은 디바이스의 열에 대한 내성에 의해 엄격하게 제한된다.

열의 발생에 의해 생긴 문제점들은 흔히 전력 응압이라고 하는 온도 유도 저항에 의해 합성된다. 상기 구동기의 온도가 증가함에 따라, 이 구동기에 사용된 구리 또는 알루미늄 전도체 또는 와이어의 DC 저항도 역시 증가한다. 예컨대, 구리선 음성 코일은 실온에서 6Ω의 저항을 가지고 있고, 270℃에서는 12Ω의 저항을 가지고 있다. 보다 높은 온도에서, 전력 입력은 대부분 음성이 아닌 추가적인 열로 변환되며, 이에 따라 구동기 효율이 크게 제한된다.

그러므로, 구동기 효율을 극대화하기 위해서는 동작 중에 상기 음성 코일을 냉각시키는 것이 바람직하다.

종래에, 자석 구조체의 중앙을 통해 코일 권선에 공기를 주입함으로써 음성코일을 냉각시키는 기술이 제안되어 있다. 예컨대, 미국 특허 제 4,757,547 호에는 냉각을 위해 음성 코일에 공기를 주입하는 외부 송풍기가 공개되어 있다. 하지만, 이 시스템은 실제로 단점을 가지고 있다. 자석의 극편(pole piece)과 음성 코일간의 공극이 매우 좁기 때문에(대략, 0.010인치), 매우 높은 공기 압력으로 상기 공기 공극을 통해 공기를 주입해야 냉각이 달성될 수 있을 뿐이다. 높은 공기 압력 하에서, 돔(dome)이 포지티브 세트(positive set)로 되어, 코일이 더 이상 상기 공극의 중앙에 위치되지 않게 된다. 이 오프셋(offset)에 의해 제2의 고조파 왜곡이 생기게 된다. 또한, 상기 송풍기의 소음이 심할 수 있으며, 이에 따라 스피커 찌그러짐과 과도한 잡음이 생기게 된다.

밀폐된 자석 구조체를 가진 콘(cone)의 운동을 이용하여 음성 코일을 통해 공기를 주입하기 위해 상기 돔의 운동을 이용하려는 시도가 있었다. 이 시스템은 또한 상기 음성 코일의 권선을 통해 적절한 흐름을 허용하기에는 상기 음성 코일과 자석간의 공기 공극이 너무 좁다는 단점을 가지고 있다. 이 구조체를 가지고 보다 높은 전력 조절이 달성될 수도 있지만, 상기 공극을 통한 공기 흐름으로 인해 음질이 영향을 받으며, 이에 따라 돔 또는 콘의 움직임이 변동되고, 결과적으로 찌그러짐과 약한 베이스 응답(bass response)이 생길 수 있다.

[발명의 목적 및 개요]

본 발명은 음성 코일에 인접한 자석 구조체 또는 극편에 적어도 2개의 통로가 제공된 전기 역학 확성기를 자체 냉각하는 방법을 제공한다. 돔의 운동에 의해 상기 통로를 통해 공기가 주입되며, 이에 따라 여러 곳에서 권선을 통한 공기의 흐름을 허용함으로써, 엄격한 제한 없이도 상기 음성 코일이 냉각될 수 있다. 이 공기 흐름에 의해서 상기 음성 코일이 고속으로 냉각된다. 상기 음성 코일의 높은 열 전도율에 의해 열이 상기 음성 코일의 주변으로 쉽게 이동할 수 있으며, 이에 따라 열은 공기 흐름에 의해 없어지게 된다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 구성이 포함된 자냉식(self-cooled) 확성기의 개략적인 측면도.

제2도는 본 발명을 형성하고 있는 자석 구조체의 평면도.

제3도는 제2도의 자석 구조체의 단면도.

제4도는 제2도의 자석 구조체의 다른 단면도.

제5도는 제2도의 자석 구조체의 저면도.

제6도는 본 발명의 일실시예를 형성하고 있는 자석 구조체의 평면도.

제7도는 제6도의 자석 구조체의 단면도.

제8도는 본 발명의 다른 실시예를 형성하고 있는 자석 구조체의 단면도.

제9도는 제8도의 자석 구조체의 평면도.

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 외부 송풍기 또는 기타 다른 구조체의 사용없이 자체 냉각되는 전기 역학 확성기에 관한 것이다.

제1도에 도시된 바와 같은 종래의 전기 역학 확성기가 사용될 수 있다. 예컨대, 영구 자석형의 종래의 전기 역학 확성기(5)는 접착 수단에 의해 돔(20)에 부착된, 진동판(30)을 형성한 콘(10)으로 구성되어 있다. 진동판(30)을 함께 형성하고 있는 상기 콘(10)과 돔(20)은 종이와 같은 딱딱하지만 방습 재료로 구성될 수도 있다. 상기 진동판(30)은 상부 하프 롤 컴플라이언스(upper half roll compliance)(50)에 의해 알루미늄과 같은 딱딱한 방진 재료로 구성된 스피커 프레임(40)에 연결되어 있고, 이때 상기 컴플라이언스는 우레탄 포움(urethane foam), 부틸 합성 고무(butyl rubber) 또는 페놀 함유 직물과 같은 재료를 함유한 가요성의 내피로 재료(fatigue resistant material)로 제조될 수 있다. 유사하게, 하부 부분에서, 상기 스피커 프레임(40)은 상부 하프 롤 컴플라이언스의 재료 특성과 유사한 재료로 제조된 스파이더(spider)(60)에 의해 상기 콘(10)과 상기 돔(20)의 교차점에 연결되어 있다. 이 연결에 의해, 상기 진동판(30)의 방사 운동이 방지되며, 따라서 축 방향 운동으로 제한된다.

또한, 상기 콘(10)과 상기 돔(20)의 교차점에는 상기 콘(20)에 또한 부착되어 있는 고 내열 플라스틱으로 제조된 권선틀(former)(70)이 있다. 따라서, 전도성 코일(80)이 일반적인 접착제에 의해 상기 권선틀(70)에 부착되어 있다. 전자기학의 원리에 의해, 음성 코일을 통해 흐르는 전류와 영구 자석에 의해 발생되는 자계에 의해, 상기 음성 코일이 전기 신호에 따라 발진하며, 또한 진동판(30)이 구동되어 사운드가 생긴다.

상기 확성기(5)의 하부에는 상판(top plate)(120)과 후판(back plate)(130) 사이에 자석(110)을 구비하고 있는 영구 자석(100)을 포함하고 있는 자석 구조체가 있다. 상기 상판과 후판은 강철과 같이 자속을 전달할 수 있는 재료로 제조되어 있다. 또한, 상기 확성기(5)의 하반부에는 주철과 같이 자속을 전달할 수 있는 재료로 제조된 극편(pole piece)(140)가 있다. 이 극편(14)은 접착제 또는 기타 다른 수단에 의해 상기 후판(130)에서 확성기 구조체의 나머지 부분에 연결되어 있다. 상기 극편(140)의 상부에는 상기 권선틀(70)과 자기 코일(80)이 삽입되어 있는, 상기 상판(120)과 상기 극편(140) 사이의 공극(gap)이 있다. 이 구조로 인해 자기 공극에서의 상기 코일의 축 방향 운동이 생긴다.

상기 극편 구조체의 일실시예가 제2도 내지 제5도에 도시되어 있다. 3개의 채널(210,220,230)을 가지고 있는 극편(200)이 제2도에 도시되어 있다. 이 구조에 의해서 상기 음성 코일(80)의 부분들은 이 음성 코일(80)에 인접한 채널(210,220,230)을 통한 상기 돔(20)의 운동에 의해 공기가 이동되도록 함으로써 냉각된다. 더운 공기는 조립체의 뒤쪽으로부터 배출되며, 공기의 교환을 통해, 상기 돔(20)이 앞으로 운동함에 따라 보다 찬 공기가 스피커 내부로 흡입된다. 상기 음성 코일(80)의 연속적인 권선과 양호한 열전도율 때문에, 상기 냉각은 공기 흐름 경로로 직접 확산되지 않고 상기 음성 코일(80)의 영역으로 쉽게 확산된다.

제2도에 도시된 구조와는 다른 채널 구조가 가능함에 주의하는 것이 중요하다. 예컨대, 삼각형 또는 사각형의 채널이 구성될 수도 있다. 적어도 2개의 채널이 사용되면 바람직하며, 특히 진동판(40)의 안정성 때문에 적어도 3개의 채널이 사용되면 바람직하다. 채널의 개수는 대략 2개 내지 50개이면 바람직하고, 대략 3 내지 6개이면 가장 바람직하다. 상기 자석 구조체 또는 극편의 채널 개수가 증가하면, 상기 음성 코일의 냉각 및 전력 처리가 증가한다. 하지만, 음성을 왜곡시키지 않고 추가될 수 있는 채널의 개수에는 제한이 있다. 채널의 개수가 증가함에 따라, 각각의 채널의 단면적이 감소하며, 이에 따라 채널을 통한 공기의 통과에 의한 휘슬링(whistling)이 생긴다. 바람직한 실시예에서는, 상기 채널 개수에 구멍 직경을 곱한 값이 상기 채널 윈주의 1/4 이하이어야 하고, 상기 채널의 전체 면적은 상기 극편의 직경의 1/3인 원형 채널의 면적보다 넓어야 한다.

본 발명의 다른 실시예가 제6내지 7도에 도시되어 있고, 이때, 극편(200)이 제7도에 도시된 종류의 자석 구조에 구성에 적용될 수 있으며, 상기 극편(200)은 공기의 통과를 위해 절단된 채널을 제외하고는 고체이다.

이와 유사하게, 제8도 및 제9도에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있으며, 이때 자석 구조체는 밀폐되어 있고, 자석, 상판 및 후판은 공기의 통과를 위해 절단된 채널을 가지고 있다. 제9도에 도시된 바와 같이, 상판(300)은 후판(320)의 최상부에 위치되어 있는 자석(310)에 인접하게 배치되어 있다. 채널(330)들은 공기가 상기 자석 구조체를 통해 확성기를 바깥쪽으로 배출되도록 상기 상판, 자석 및 후판에서 절단되어 있다.

상기 채널 또는 통로는 상기 자석 구조체를 통과하면 바람직하다. 미세 구조의 오픈 메시(open mesh)와 같은 필터링 수단이 찬 공기가 상기 채널 또는 통로에 유입되기 전에 상기 찬 공기를 필터링하는데 사용되면 바람직하다.

본 발명에 대해 상세히 설명 및 예시되었지만, 이는 본 발명을 예시한 것으로 한정을 위한 것이 아니며, 본 발명의 사상과 범위는 이하의 특허 청구 범위의 각각의 청구항에 의해 한정됨을 이해해야 한다.

Claims

자냉식 전기 역학 확성기에 있어서, 프레임; 상기 프레임에 연결되어, 왕복 운동할 수 있는 진동판; 상기 진동판에 연결되어, 음성 코일의 전류에 응답하는 음성 코일; 및 상기 음성 코일을 수용하도록 된 자석 구조체로서, 상기 음성 코일에 인접한 상기 자석 구조체에 절단된 통로를 가지고 있고, 상기 음성 코일에 의해 구동되는 진동판에 의해 추진되는 공기의 이동을 위해 외부쪽으로 뻗어 있으며, 이에 따라 더운 공기가 상기 확성기의 외부로 완전하게 배출되어, 외부 공기가 상기 확성기의 내부 공간으로 흡입될 수 있는 자석 구조체를 구비하고 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 적어도 2개의 통로가 상기 음성 코일의 안쪽의 자석 구조체 내에 위치되어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 적어도 2개의 통로가 상기 음성 코일의 바깥쪽의 자석 구조체 내에 위치되어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 상기 자석 구조체가 상기 음성 코일의 바깥쪽에 극편과 자석을 구비하고 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 상기 자석 구조체가 상기 음성 코일의 안쪽에 극편과 자석을 구비하고 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 상기 극편이 대칭 자계를 생성하기 위해 중앙 홈을 가지고 형성되어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 상기 통로가 반원형 구조인 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 상기 통로가 삼각형 구조인 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 상기 통로가 사각형 구조인 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 상기 통로가 극편 전체를 통해 뻗어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 상기 통로가 자석 전체를 통해 뻗어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제1항에 있어서, 상기 진동판이 스파이더와 상부 하프 롤 컴플라이언스에 의해 상기 프레임에 연결되어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제12항에 있어서, 상기 스파이더가 페놀 함유 직물로 제조되어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제12항에 있어서, 상기 하부 하프 롤 컴플라이언스가 우레탄 포움으로 제조되어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제12항에 있어서, 상기 하부 하프 롤 컴플라이언스가 부틸 합성 고무로 제조되어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
제12항에 있어서, 상기 상반 하프 롤 컴플라이언스가 페놀 함유 직물로 제조되어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.
프레임, 상기 프레임에 연결되어, 왕복 운동할 수 있는 진동판, 상기 진동판에 연결된 음성 코일, 자석과 극편으로 구성된 자석 구조체로서, 자속이 상판과 상기 극편에 의해 형성된 좁은 공극을 가로질러 생성되며, 이에 따라 상기 음성 코일, 따라서 상기 진동판이 전류가 상기 음성 코일을 통해 흐름에 따라 이동하는 자석 구조체를 가지고 있고, 상기 음성 코일을 통해 흐르는 전류에 응답하여 상기 진동판의 운동에 의해 구동되는 공기의 통로를 위해 상기 음성 코일에 인접해 있는 적어도 2개의 채널로 구성되어 있는 자냉식 전기 역학 확성기.