KR100545069B1 - 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보이스 코일에 형성되는 자장과 마그네트에 형성되는 자기장 사이의 상호 자기 작용에 의해 보이스 코일이 움직이면서 보이스 코일과 연결된 진동판을 진동시켜 음압을 발생시키는 공지의 스피커에 있어서, 진동판(20)과 근접하게 자성체(100)를 설치하여 보이스 코일(32)에 형성된 자장과 자성체(100)에 형성된 자기장 사이의 상호 자기 작용에 의해 진동판의 진동력을 향상시켜 고성능의 음압을 제공하는 스피커에 관한 것이다.

프레임, 보이스 코일, 진동판, 보호판, 자성체

Description

스피커{Speaker}

도 1은 종래의 일반적인 스피커의 일례를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 스피커의 일례를 나타낸 단면도,

도 3은 도 2의 평면도,

도 4는 본 발명에서 보이스 코일과 자성체 사이의 상호 작용 관계를 설명하기 위해 나타낸 작동도,

도 5는 본 발명에 따른 스피커의 다른 실시예를 나타낸 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 스피커의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 이컬라이져 형태의 스피커의 일례를 나타낸 평면도,

도 8은 본 발명에 따른 켄티레버 형태의 스피커의 일례를 나타낸 평면도.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◎

10: 프레임 20: 진동판

22: 에지 30: 보빈

32: 보이스 코일 40: 댐퍼

50: 하부 플레이트 52: 요크

60: 마그네트 70: 상부 플레이트

80: 보호판 82: 음배출공

90: 지지바 100: 자성체

본 발명은 스피커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 자성체가 진동판과 일정 거리를 두고 설치되어 보이스 코일과 자성체 사이의 상호 자기 작용을 통해 음압의 고성능화를 실현한 스피커에 관한 것이다.

일반적으로 스피커는 전류가 흐르는 도체가 자계(磁界)속에 있으면 힘을 받는다는 법칙에 의하여 공극 사이에 존재하는 보이스 코일에 의해 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치이다.

즉 여러 주파수가 포함된 전기 신호가 보이스 코일에 인가되면 보이스 코일은 전류의 세기와 주파수의 크기에 따라 기계적 에너지를 발생시키고, 보이스 코일에 부착되어 있는 진동판 또는 콘 페이퍼에 진동을 발생시켜 궁극적으로 인간의 귀가 인지할 수 있는 음압(音壓)을 발생시키게 된다.

첨부된 도 1에는 종래의 일반적인 스피커의 일례가 도시되어 있다.

이를 참조하여 종래 스피커의 기본적인 구성을 설명하면, 내부에 설치공간이 마련된 프레임(10)이 구비된다. 프레임(10)의 상부에는 에지(22)를 통해 상하로 자연스럽게 떨림이 가능하게 설치되어 진동하면서 음을 발생시키는 진동판(20)이 마련되고, 진동판(20)의 저면에는 하방향으로 연장되는 보빈(30)이 설치된다. 보빈(30)의 하부에는 외부로부터 교류형태의 전기 신호가 인가되면 일종의 자장이 형성되는 보이스 코일(32)이 마련된다. 보빈(30)과 프레임(10)의 사이에는 진동판(20)의 떨림을 도와 주면서 진동을 조절하는 댐퍼(40)가 마련된다. 프레임(10)의 하부에는 하부 플레이트(50)가 조립 설치되며, 하부 플레이트(50)의 상면에는 영구자석인 마그네트(60)와 상부 플레이트(70)가 순차적으로 적층된다. 여기서, 하부 플레이트(50)와 마그네트(60)의 사이에는 공극이 형성되며, 이 공극 내로 보이스 코일(32)이 수용되도록 설치된다.

이렇게 구성된 종래의 일반적인 스피커는 보이스 코일(32)에 형성되는 자장과 마그네트(60)에 형성되는 자기장 사이의 상호 작용에 의해 보이스 코일(32)이 상하 방향으로 움직이면서, 보이스 코일(32)과 연결된 진동판(10)을 진동시켜 음압을 발생시키게 된다.

이러한 스피커의 기술혁신은 80년대 디지털오디오와 90년대 휴대폰의 확대보급에 의해서 가속되었으며, 녹음음질이 비약적으로 향상되어 고성능화의 실현이 필수 불가결하게 되었다.

스피커의 고성능화를 실현하기 위해서는 실질적으로 진동하면서 음압을 발생 시키는 진동판의 특성이 매우 중요하며, 고성능화를 위해 진동판에 요구되는 3가지 특성은 다음과 같다.

첫 번째 조건은 비탄성율(Elasticity)이 높은 것이 요구된다. 고역공진 주파수는 음속에 비례하지만, 음속은 비탄성율으로 결정되기 때문에 최저 공진 주파수가 일정하면, 비탄성율이 높은 만큼 재생주파수 대역을 확대시킬 수 있게 된다. 두 번째 조건은 내부손실이 큰 것이 요구된다. 주파수 특성그래프의 요철은 진동계에서 발생하는 많은 공진이 날카로운 것에 기인한다. 따라서 내부손실이 크면 공진의 피크를 평탄하게 할 수 있게 된다. 세 번째 조건은 가벼운 것이 요구된다. 일정 에너지의 입력신호로부터 보다 큰 음압을 얻으려면, 진동판을 포함한 진동계가 가벼울수록 좋다.

이와 같이 스피커의 진동판은 비탄성율이 높고 내부손실이 크며 경량의 소재를 갖는다면 매우 이상적이라 할 수 있다. 따라서 이러한 3가지 조건을 모두 우수하게 적합시킨 진동판 재료를 찾는 것이 좋은 음의 스피커를 만드는 기초가 된다.

그러나 진동판에 요구되는 3가지 조건은 서로 상반된 관계에 있으며, 따라서 우수한 진동판 재료를 찾는데 어려움이 있었다. 그러므로 상반된 물리적 특성을 만족시킬 수 있는 우수한 진동판 재료를 찾기보다는 기구적인 관점에서 문제를 해결하고자 하는 노력이 시도되고 있는 실정이다.

한편, 대한민국 특허 출원번호 제2003-7009911호에는 이차 자기 구조를 갖는 평면 자기 스피커가 개시되어 있다. 이 스피커는 싱글-엔드 디바이스에 비해 성능을 개선하고 더블-엔드 디바이스의 일부 결함을 제거하여 그 특성을 개선시킨 자기 구조를 갖는 평면 자기 변환기로서, 이차 자기 구조가 추가되어 자석-간 고에너지를 사용하는 방법을 적용하고 있다. 그러나 그 구조가 복잡하고, 부피가 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 제반되는 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 진동판과 소정의 거리를 두고 자성체를 설치하여 보이스 코일과 자성체간의 상호 자기 작용을 통해 고성능의 음압을 발생시킬 수 있도록 한 스피커를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스피커는 보이스 코일에 형성되는 자장과 마그네트에 형성되는 자기장 사이의 상호 자기 작용에 의해 보이스 코일이 움직이면서, 보이스 코일과 연결된 진동판을 진동시켜 음압을 발생시키는 스피커에 있어서, 진동판과 근접하게 자성체를 설치하여 보이스 코일에 형성된 자장과 자성체에 형성된 자기장 사이의 상호 자기 작용에 의해 진동판의 진동력을 향상시킨 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 프레임의 상면에는 진동판을 보호하기 위해 보호판이 조립되고, 이 보호판에 자성체가 설치된 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 프레임의 상면에 별도의 지지바를 통해 고정되도록 자성체가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자성체는 상부가 S극을 갖고 하부가 N극을 갖도록 구성된다.

또한, 상기 자성체에서 발생된 자기장의 세기는 마그네트에서 발생된 자기장의 세기보다 작게 구성된다.

또한, 상기 자성체와 진동판의 거리는 자성체의 자기장의 세기와 보이스 코일의 자장의 세기를 고려하여 상호 자기 작용이 잘 일어나는 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호 및 명칭을 사용하여 설명한다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 스피커의 일례를 나타낸 단면도이고, 도 3은 평면도이며, 도 4는 본 발명에서 보이스 코일과 자성체 사이의 상호 작용 관계를 설명하기 위해 나타낸 작동도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 스피커는 내부에 설치공간이 마련된 프레임(10)이 구비되는데, 이 프레임(10)은 소리를 재생하는데 필요한 여러 가지 부품을 고정시켜 주는 역할을 한다.

프레임(10)의 상부에는 에지(22)를 통해 상하로 자연스럽게 떨림이 가능하게 설치되어 진동하면서 음을 발생시키는 진동판(20)(또는 콘 페이퍼라고 하기도 함)이 마련되고, 진동판(20)의 저면에는 하방향으로 연장되는 보빈(30)이 설치된다.

보빈(30)의 하부에는 외부로부터 교류형태의 전기 신호가 인가되면 일종의 자장이 형성되는 보이스 코일(32)이 마련된다.

보빈(30)과 프레임(10)의 사이에는 진동판(20)의 떨림을 도와 주면서 진동을 조절하는 댐퍼(40)가 마련된다. 즉, 댐퍼(40)는 보빈(30)을 지지하여 보이스 코일(32)이 좌우로 쏠리지 않고 정확하게 상하운동을 할 수 있도록 도와 주는 역할을 한다.

프레임(10)의 하부에는 하부 플레이트(50)가 조립 설치되며, 하부 플레이트(50)의 상면에는 영구자석인 마그네트(60)와 상부 플레이트(70)가 순차적으로 적층된다. 여기서, 하부 플레이트(50)와 마그네트(60)의 내경 사이에는 공극이 형성되며, 이 공극 내로 보이스 코일(32)이 수용되도록 설치된다.

프레임(10)의 상면에는 진동판(20)을 보호하기 위해 보호판(80)이 조립된다. 보호판(80)의 일부분에는 다수의 음배출공(82)이 형성되며, 그 센터에는 보이스 코일(32)에 형성된 자장과의 상호 자기 작용에 의해 진동판(20)의 진동력을 향상시키는 자성체(100)가 고정되게 설치된다.

여기서, 자성체(100)는 상부가 S극을 갖고 하부가 N극을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 자성체(100)에서 발생된 자기장의 세기는 마그네트(60)에서 발생된 자기장의 세기보다 작게 구성되는 것이 바람직하며, 자성체(100)와 진동판(20)의 거리는 자성체(100)의 자기장의 세기와 보이스 코일(32)의 자장의 세기를 고려하여 상호 자기 작용이 잘 일어나는 범위 내에서 결정되어야 한다.

이제, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 스피커의 작동 및 작용 효과를 설명한다.

먼저 보이스 코일(32)로 교류 형태의 전기 신호가 입력되면, 보이스 코일(32)에는 일종의 자장이 형성되며, 이 자장과 마그네트(60)에 형성되는 자기장 사이의 상호 작용에 의해 보이스 코일(32)이 상하 방향으로 움직이게 된다. 그러면, 보이스 코일(32)과 연결된 진동판(10)이 진동되면서 음압을 발생시키게 된다.

이때, 본 발명은 진동판(20)과 근접하게 자성체(100)가 설치되어 있기 때문에 보이스 코일(32)에 형성된 자장과 자성체(100)의 자기장의 상호 자기 작용에 의해 진동판(20)의 진동력이 더욱 향상된다.

이해를 돕기 위해 도 4를 참조하여 이점을 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 4의 (A)도면에 도시된 바와 같이, 보이스 코일(32)에 반시계 방향으로 전류가 흐르게 되면 자기장의 방향은 프레밍의 오른손 법칙에 의하여 하부에서 상방향으로 향하게 된다. 그러면, 보이스 코일(32)에 부착된 진동판(20)도 상방향으로 움직이게 된다. 이때 보이스 코일(32)에 형성된 자장과 보호판(80)에 설치된 자성체(100)에 형성되는 자기장의 상호 자기 작용으로 인해 인력이 발생되어 자성체(100)가 보이스 코일(32)을 강하게 끌어당기게 된다.

반대로, 도 4의 (B)도면에 도시된 바와 같이, 보이스 코일(32)에 시계 방향 으로 전류가 흐르게 되면 자기장의 방향은 프레밍의 오른손 법칙에 의하여 상부에서 하방향으로 향하게 된다. 그리고 보이스 코일(32)에 부착된 진동판(20)은 하방향으로 움직이게 된다. 이때 보이스 코일(32)에 형성된 자장과 자성체(100)에 형성된 자기장의 상호 자기 작용으로 척력이 발생되어 보이스 코일(32)를 강하게 밀어내게 된다.

이와 같이, 진동판(20)은 보이스 코일(32)의 자장과 자성체(100)의 자기장의 상호 자기 작용에 의해 보다 강하게 진동하게 되며, 따라서 높은 음압과 넓은 주파수 대역을 나타내게 된다. 즉, 본 발명에 따른 스피커는 종래와 같이 상반된 물리적 특성을 만족시킬 수 있는 우수한 진동판 재료를 찾기 위한 비용 및 시간에 따른 어려움을 스피커의 기구적인 변경을 통해 해결하였으며, 그 효과 또한 우수한 고성능의 음압을 제공해 주게 된다.

한편, 본 발명에 따른 스피커는 진동판과 소정의 간격을 두고 자성체가 설치되어 보이스 코일과 자성체 사이의 상호 자기 작용에 의해 진동판의 진동력을 우수하게 한 것이 그 특징으로써, 그 범위가 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이를테면, 본 발명은 보호판이 없는 스피커에도 적용될 수 있으며, 상술한 실시예와 같은 외장형 스피커 즉, 보이스 코일이 마그네트의 내경과 하부 플레이트 사이의 공극에 설치되는 구조를 갖는 스피커뿐만 아니라 내장형 스피커 즉, 보이스 코일이 마그네트의 외경과 요크의 내경 사이의 공극에 설치되는 구조를 갖는 스피커에도 적용할 수 있으며, 공지의 마이크로 스피커에도 적용할 수 있을 것이다.

이해를 돕기 위해 첨부된 도 5 내지 도 6에는 본 발명에 따른 다른 실시예가 도시되어 있다.

먼저 도 5는 보호판이 없는 스피커에 본 발명이 적용된 것으로, 본 실시예는 진동판(20)의 상면에 별도의 지지바(90)가 설치되고, 이 지지바(90)를 통해 자성체(100)가 고정적으로 설치되도록 구성된 점이 일 실시예와 상이할 뿐 다른 기본적인 구성요소는 동일하기 때문에 그 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 구성에 의해 본 실시예에 따른 스피커도 상술한 일 실시예에서 설명한 바와 같이 보이스 코일(32)과 자성체(100) 사이의 상호 자기 작용에 의해 진동판(20)의 진동력이 향상된다.

다음으로 도 6은 내장형 스피커에 본 발명이 적용된 것으로, 보이스 코일(32)이 마그네트(60)의 외경과 요크(52)의 내경 사이의 공극에 설치되는 구조를 갖는다는 점이 상이할 뿐 다른 기본적인 구성요소는 동일하기 때문에 그 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 구성에 의해 본 실시예에 따른 스피커도 상술한 일 실시예에서 설명한 바와 같이 보이스 코일(32)과 자성체(100) 사이의 상호 자기 작용에 의해 진동판(20)의 진동력이 향상된다.

한편, 본 발명은 통상의 이컬라이져 형태의 스피커나 켄티레버 형태의 스피커에도 적용할 수 있을 것이다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이 이컬라이져 형태의 스피커의 경우에는 자성체(100)을 대략 120도의 등간격으로 배열되는 지지편(92)의 센터에 부착하면 되고, 도 8에 도시된 바와 같이 켄티레버 형태의 스피커의 경우에는 자성체(100)을 별도의 지지바(94)를 센터까지 연장하여 그 단부에 부착하면 된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 스피커는 진동판과 소정의 간격을 두고 자성체가 설치되어 보이스 코일과 자성체 사이의 상호 자기 작용에 의해 인력 또는 척력이 발생되면서 진동판의 진동력을 향상시켜 고성능의 음압을 제공하는 효과가 있다.

이상에서, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (9)

1. 내부에 설치공간이 마련된 프레임을 구비하고, 보이스 코일에 형성되는 자장과 마그네트에 형성되는 자기장 사이의 상호 자기 작용에 의해 보이스 코일이 움직이면서, 보이스 코일과 연결된 진동판을 진동시켜 음압을 발생시키는 스피커에 있어서,

   상기 진동판과 근접하게 자성체를 설치하여 보이스 코일에 형성된 자장과 자성체에 형성된 자기장 사이의 상호 자기 작용에 의해 진동판의 진동력을 향상시킨 것을 특징으로 하는 스피커.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프레임의 상면에는 진동판을 보호하기 위해 보호판이 조립되고, 이 보호판에 자성체가 설치된 것을 특징으로 하는 스피커.
3. 제1항에 있어서,

   상기 프레임의 상면에 별도의 지지바를 통해 고정되도록 자성체가 설치된 것을 특징으로 하는 스피커.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자성체는 상부가 S극을 갖고 하부가 N극을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 스피커.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자성체에서 발생된 자기장의 세기는 마그네트에서 발생된 자기장의 세기보다 작게 구성된 것을 특징으로 하는 스피커.
6. 삭제
7. 내부에 설치공간이 마련된 프레임;

   상기 프레임의 상부에 에지를 통해 자연스럽게 떨림이 가능하게 설치되어 진동하면서 음을 발생시키는 진동판;

   상기 진동판의 저면에 보빈을 통해 연결 설치되어 전류가 인가되면 자장을 형성하는 보이스 코일;

   상기 보빈과 프레임의 사이에 설치되어 진동판의 떨림을 도와 주면서 진동을 조절하는 댐퍼;

   상기 프레임의 하부에 조립 설치되는 하부 플레이트;

   상기 하부 플레이트의 상면에 부착되고, 그 내경은 하부 플레이트와 소정의 갭을 갖도록 하여 상기 보이스 코일이 수용되는 공극이 형성되는 영구자석인 마그 네트;

   상기 마그네트의 상면에 마련되는 상부 플레이트;

   상기 진동판을 보호하기 위해 프레임의 상면에 조립되고 일부분에는 다수의 음배출공이 형성된 보호판;

   상기 보호판의 센터에 설치되어 보이스 코일에 형성된 자장과의 상호 자기 작용에 의해 진동판의 진동력을 향상시키는 자성체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스피커.
8. 내부에 설치공간이 마련된 프레임;

   상기 프레임의 상부에 에지를 통해 자연스럽게 떨림이 가능하게 설치되어 진동하면서 음을 발생시키는 진동판;

   상기 진동판의 저면에 보빈을 통해 연결 설치되어 전류가 인가되면 자장을 형성하는 보이스 코일;

   상기 보빈과 프레임의 사이에 설치되어 진동판의 떨림을 도와 주면서 진동을 조절하는 댐퍼;

   상기 프레임의 하부에 조립 설치되는 하부 플레이트;

   상기 하부 플레이트의 상면에 부착되고, 그 내경은 하부 플레이트와 소정의 갭을 갖도록 하여 상기 보이스 코일이 수용되는 공극이 형성되는 영구자석인 마그네트;

   상기 마그네트의 상면에 부착되는 상부 플레이트;

   상기 프레임의 상면 센터에 별도의 지지바를 통해 고정되게 설치되어 보이스 코일에 형성된 자장과의 상호 자기 작용에 의해 진동판의 진동력을 향상시키는 자성체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스피커.
9. 내부에 설치공간이 마련된 프레임;

   상기 프레임의 상부에 에지를 통해 자연스럽게 떨림이 가능하게 설치되어 진동하면서 음을 발생시키는 진동판;

   상기 진동판의 저면에 보빈을 통해 연결 설치되어 전류가 인가되면 자장을 형성하는 보이스 코일;

   상기 보빈과 프레임의 사이에 설치되어 진동판의 떨림을 도와 주면서 진동을 조절하는 댐퍼;

   상기 프레임의 하부에 조립 설치되고 내부에는 상방향으로 개구되는 공간이 마련된 요크;

   상기 요크에 형성된 공간의 바닥면에 부착되고, 그 외경은 요크에 형성된 공간의 내경과 소정의 갭을 갖도록 하여 상기 보이스 코일이 수용되는 공극이 형성되는 영구자석인 마그네트;

   상기 마그네트의 상면에 부착되는 상부 플레이트;

   상기 진동판을 보호하기 위해 프레임의 상면에 조립되고 일부분에는 다수의 음배출공이 형성된 보호판;

   상기 보호판의 센터에 설치되어 보이스 코일에 형성된 자장과의 상호 자기 작용에 의해 진동판의 진동력을 향상시키는 자성체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스피커.

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