KR100638057B1

KR100638057B1 - 이중 진동판 구조의 마이크로 스피커

Info

Publication number: KR100638057B1
Application number: KR20050014148A
Authority: KR
Inventors: 이계수
Original assignee: 주식회사 비에스이
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-10-24
Also published as: KR20060093412A; WO2006088279A1

Abstract

본 발명은 진동판을 이중으로 하여 음향 특성을 향상시킨 공기(Air) 댐핑(Damping) 층을 갖는 이중 진동판 구조의 마이크로 스피커에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 마이크로 스피커는 마그네트가 내장된 요크(YOKE)와 플레이트에 의해 직류 자기장을 발생하는 자기장 발생부; 상기 자기장 발생부의 갭(Gap)에 보이스 코일(Voice coil)이 삽입되어 있어 상기 코일에 음성신호전류가 흐를 경우 교류 자기장을 발생하여 상기 직류 자기장과의 상호작용에 의해 구동되는 코일; 제1 진동판과 제2 진동판이 겹쳐 진 이중구조로서, 상기 보이스 코일의 구동에 따라 소밀파를 발생하는 진동부; 및 상기 진동판을 지지하기 위한 프레임을 구비한다.

이와 같이 본 발명은 2개의 진동판을 사용함으로써 두 진동판 사이에 공기층이 형성되어 공기층에 의한 댐핑 작용으로 분할 진동을 억제할 수 있고, 이에 따라 진동구조를 균일하게 하여 평탄(Flat)한 특성을 제공할 수 있음과 아울러 왜곡(Distortion)을 극소화시킬 수 있다.

마이크로 스피커, 이중 진동판, 댐핑, 공기층, 분할진동

Description

이중 진동판 구조의 마이크로 스피커{ Double Diaphragm Micro speaker }

도 1은 종래의 마이크로 스피커 구조를 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 마이크로 스피커 구조를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 스피커의 특성을 도시한 비교 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100,200: 마이크로 스피커 102: 요크

104: 마그네트 106: 플레이트

108: 프레임 120: 그릴

220-1,220-2: 진동판 H: 갭

A: 공기층

본 발명은 마이크로 스피커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동판을 이중으로 하여 음향 특성을 향상시킨 공기(Air) 댐핑 층을 갖는 이중 진동판 구조의 마 이크로 스피커에 관한 것이다.

일반적으로, 마이크로 스피커는 이어폰이나 휴대폰, 유아용 장남감 등에 널리 사용되는 수 내지 수십 mm 정도 크기의 스피커인데, 마그네트가 내장된 요크(YOKE)와 플레이트(Plate)로 구성된 자기회로부와, 보이스 코일이 고정된 진동부(진동판과 보이스 코일)와 진동부와 자기회로 및 보이스 코일에 전기신호를 입력할 수 있는 단자(Terminal)를 고정하는 프레임 등으로 이루어진다.

도 1은 종래의 마이크로 스피커(100)를 도시한 측 단면도로서, 종래의 마이크 스피커(100)는 요크(102)와, 마그네트(104), 마그네트(104) 위에 부착되는 플레이트(106), 진동판(110)을 지지하기 위한 프레임(108), 진동판(110), 진동판(110)에서 돌출되어 플레이트(106)와 요크(102) 사이의 갭(H)에 설치되는 보이스 코일(112), 그릴(120)로 구성된다. 여기서, 보이스 코일(112)은 미도시된 단자를 통해 전기적으로 연결되어 음성신호전류가 흐르도록 되어 있다.

이러한 마이크로 스피커(100)의 동작을 살펴보면, 플레이트(106)와 마그네트(104), 요크(102)로 이루어진 통상의 스피커 구조에서 갭(gap;H) 부위에는 직류 자장이 흐르고 그 자장내에 삽입된 보이스 코일(voice coil; 112)에 신호 전류를 인가한다. 보이스 코일(112)에 음성 신호전류가 흐르면, 음성 신호 전류에 의한 교류자장이 발생되어 직류 자장과 교류 자장 사이에 N극과 S극이 상호 교차되면서 NN극일 경우는 밀어내고, NS극일 경우는 잡아 당기는 자석의 원리에 의하여 갭(Gap;H) 내에 위치한 보이스 코일(voice coil; 112)이 상하로 움직이게 되며, 이때 보이스 코일(112)에 부착된 진동판(diaphragm; 110)이 움직이게 된다. 이때 진동판 (110) 전면의 공기에는 진동판(110)의 진동에 의한 소밀파가 형성되고, 이 소밀파가 인간의 귀에 닿을 때 인간의 귀에 있는 고막이 진동하여 소리로 들리게 된다.

그런데, 이러한 종래 구조의 마이크로 스피커에서 전기신호가 기계적인 운동으로 변환되는 과정에서 진동판이 진동하게 되는데, 진동판의 진동 과정에서 불규칙적인 진동이 일어나 주파수 특성과 음의 왜곡현상이 일어나게 된다. 즉, 종래와 같이 1개의 진동판을 사용할 경우, 박막 진동판의 분할 진동과 비 상적인 진동이 발생하여 음질을 왜곡시키는 등 심각한 영향을 주고 있는데, 이러한 종래기술의 문제점을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 진동판에 고정된 보이스 코일용 리드 와이어(lead wire)와 그것을 고정시킨 접착제 등에 의해 진동판 강도의 균일성 변화 및 비 대칭 강도가 형성되어이상 진동이 발생하고,

둘째, 프레임(Frame)의 후면에 부착된 단자(Terminal)의 영향으로 비대칭의 배기 홀(hole)이 형성되어 비대칭 진동이 발생된다.

셋째, 진동판 자체가 갖고 있는 불 균일성, 즉 진동판 두께의 불 균일성과 그로 인한 진동판 강도의 불 균일성에 의한 비 대칭 진동에 의해 부분적인 분할 진동이 발생하고,

넷째, 진동판에 보이스 코일을 접착할 경우 접착제로 인해 진동판 강도의 불균일성이 발생되고 이에 따라 비대칭 진동이 발생한다.

이와 같이 진동판에 가해지는 외적인 원인에 의한 비대칭 진동과, 진동판 자체가 갖고있는 불 균일성 요인에 의한 비대칭 진동을 개선하기 위해서 종래에는 다 음과 같은 방법을 사용하였다.

첫째, 진동판 표면에 리브(Rib)를 가공하여 수직 진동 강도를 보완하였다. 이 경우에 강도가 보완되어 수직 진동 강도는 일부 개선되었으나 비대칭 진동이 계속 존재하고, 음질이 왜곡되는 현상이 남아 있으며, 리브(Rib)에 의한 꺽임과 풀림현상으로 이상음이 추가로 발생하는 문제점이 있다.

둘째, 진동판 재질의 두께를 변화(두껍게 사용)시키는데, 이 경우 최저공진 주파수가 올라가 저음이 작아지고 주파수 대역이 좁아지며 음압이 낮아지는 현상이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 박막 진동판의 불규칙적인 진동을 억제하기 위해 복수개의 진동판을 사용하면서 두 진동판 사이에 공기층이 형성되도록 함으로써 공기(Air)층에 의한 댐핑(Damping) 작용으로 분할 진동을 억제함으로써 진동구조를 균일하게 하고 평탄한(Flat) 특성과 왜곡(Distortion)을 극소화시킬 수 있는 이중 진동판 구조의 마이크로 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 마이크로 스피커는 마그네트가 내장된 요크(YOKE)와 플레이트에 의해 직류 자기장을 발생하는 자기장 발생 부; 상기 자기장 발생부의 갭에 코일이 감겨 있어 상기 코일에 음성신호전류가 흐를 경우 교류 자기장을 발생하여 상기 직류 자기장과의 상호작용에 의해 진동되는 보이스 코일; 제1 진동판과 제2 진동판이 겹쳐 진 이중구조로서, 상기 보이스 코일의 진동에 따라 진동되어 소밀파를 발생하는 진동부; 및 상기 진동판을 지지하기 위한 프레임을 구비한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 진동판과 제2 진동판은 서로 밀착되지 않고 두 진동판 사이에 공기층이 형성된 구조이고, 두께 및 재질이 동일하거나 서로 다른 것을 사용할 수 있으며, 두 진동판이 부분적으로 밀착되어 공기층의 면적을 조정할 수 있는 구조로 된 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 마이크로 스피커 구조를 도시한 측 단면도이다.

본 발명에 따른 마이크로 스피커(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 요크(102)와, 마그네트(104), 마그네트(104) 위에 부착되는 플레이트(106), 진동판(220)을 지지하기 위한 프레임(108), 보이스 코일(212)의 움직임에 따라 공기 중에 소밀파를 발생시키는 진동판(220), 진동판(220)에서 돌출되어 플레이트(106)와 요크(102) 사이의 갭(H)에 설치된 보이스 코일(212), 진동판을 보호하기 위한 그릴(120)로 구성된다. 여기서, 보이스 코일(212)과, 도시되지않은 단자를 통해 전기적으로 연결되어 음성신호전류가 흐르도록 되어 있다.

삭제

특히, 종래의 마이크로 스피커는 진동판(도1의 110)을 1개 사용하였으나 본 발명의 진동판(220)은 2개의 진동판을 사용하여 제1 진동판(220-1)과 제2 진동판(220-2)으로 이루어진 이중 구조이고, 제1 진동판(220-1)과 제2 진동판(220-2)의 사이에는 댐핑 작용을 하는 공기층(A)이 존재하고 있어, 보이스 코일(212)에 의해 동심원 상태로 진동하게 하여 상호 역진동에 의한 접촉(touch)이 일어나지 않도록 한 것이다.

이와 같이 본 발명에 따른 이중구조의 진동판(220)은 종래 기술에서 나타나는 비대칭 현상과 자체 분할 공진 현상을 다음과 같은 원리로 해소할 수 있다.

즉, 제1 진동판(220-1)에서 발생하는 이상 진동은 제1 진동판(220-1) 위에 부착된 제2 진동판(220-2)의 사이에 존재하는 공기층(A)의 댐핑(damping) 작용에 의해 균등하게 확산되어 특정 부위에서 일어나는 분할 진동이 억제되고, 제1 진동판(220-1)과 제2 진동판(220-2)의 형상을 부분적으로 변경하여 그 사이에 존재하는 공기층(A)의 공간을 조정하여 압력을 변화시켜 댐핑 효과를 증대할 수 있다. 그리고 제1 진동판(220-1)과 제2 진동판(220-2)의 형상을 변경하여 부분적인 접착을 통해 진동 면적을 조정하여 특정 부위의 진폭과 공진점을 억제하여 음의 왜곡 현상을 줄일 수 있음과 아울러 비대칭 진동을 억제시킬 수 있고, 제1 진동판(220-1)과 제2 진동판(220-2)의 재질과 두께를 다르게 사용하여 각각의 공진점이 상호 상쇄되거나 증폭될 수 있도록 하여 음질 왜곡 현상을 억제시킬 수 있다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 마이크로 스피커의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 요크(102)와 마그네트(104), 플레이트(106)로 이루어진 자기회로에

의해 직류 자기장이 생성되고 있고, 보이스 코일(212)은 직류 자기장이 작용하는 갭(Gap;H)에 위치하고 있다. 이와 같은 상태에서 보이스 코일(212)에 음성신호전류가 흐르면 교류전류가 발생하여 자기회로에서 생성된 직류 자장과 보이스 코일(212)에 의해 생성된 교류 자장 사이에 N극과 S극이 상호 교차되면서 NN극일 경우는 밀어내고, NS극일 경우는 잡아당기는 힘이 발생하는데, 이러한 자석의 원리에 의하여 갭(H) 내에 위치한 보이스 코일(212)이 상하로 움직이게 된다. 그리고 보이스 코일(212)이 움직이게 되면 보이스 코일(212)에 부착된 제1 진동판(220-1)이 움직이게 된다.

이때 본 발명에 따라 제1 진동판(220-1)이 움직이면서 댐핑작용을 하는 공기층(A)을 통해 제2 진동판(220-2)에도 움직임이 전달되고, 이에 따라 제2 진동판(220-2)도 진동되어 제2 진동판(220-2) 전면의 공기에는 제2 진동판(220-2)의 진동에 의한 소밀파가 형성되어 인간의 귀로 전달되어 소리로 들리게 된다.

이와 같이 제2 진동판(220-2)의 진동은 제1 진동판(220-1)의 진동이 댐핑 작용을 하는 공기층(A)을 거쳐서 전달되므로 통상의 스피커 구조에 의해 발생되는 이상진동이 공기층(A)을 통해 균등하게 확산되어 특정 부위에서 일어나는 분할 진동이 억제될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 마이크로 스피커의 주파수 응답 특성을 도시한 그래 프로서, 종래 마이크로 스피커의 특성 그래프와 비교 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 횡축은 주파수축으로서 200Hz~20KHz의 가청 주파수 범위를 나타내고, 종축은 진폭의 크기(단위 dB)를 나타낸다. 그리고 도시된 실선 그래프는 종래 마이크로 스피커의 응답특성을 나타내고, 점선은 본 발명에 따른 마이크로 스피커의 응답특성을 나타낸다.

양 그래프를 비교해 보면, 본 발명에 따른 마이크로 스피커의 주파수 응답 특성이 전 가청 주파수 범위에서 보다 평탄한 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 박막 진동판의 비 정상적인 진동을 억제하기 위해 2개의 진동판을 사용함으로써 두 진동판 사이에 공기층이 형성되어 공기층에 의한 댐핑 작용으로 분할 진동을 억제할 수 있고, 이에 따라 진동구조를 균일하게 하여 평탄(Flat)한 특성을 제공할 수 있음과 아울러 왜곡(Distortion)을 극소화시킬 수 있으며, 비 대칭 진동이 극소화 되어 장시간 동작에도 coil의 단선이나, 진동판의 파손 등이 감소되어 장시간 수명을 보장할 수 있는 장점을 갖고 있다.

따라서, 본 발명의 마이크로 스피커는 통상의 마이크로 스피커가 갖고 있는 재생 대역내의 전체 고조파(Total harmonics)의 극소화로 음질을 개선할 수 있고, 이에 따라 소형 제품의 음질 개선에 효과적이며 저비용으로 고음질 제품을 구현할 수 있다.

Claims

마그네트가 내장된 요크(YOKE)와 플레이트에 의해 직류 자기장을 발생하는 자기장 발생부;

상기 자기장 발생부의 갭에 코일이 삽입되어 있어 상기 코일에 음성신호전류가 흐를 경우 교류 자기장을 발생하여 상기 직류 자기장과의 상호작용에 의해 진동되는 보이스 코일;

두께 및 재질이 서로 다른 제1 진동판과 제2 진동판이 겹쳐진 이중구조로서, 상기 제1 진동판과 상기 제2 진동판 사이에는 분할된 공기층이 형성되어 있고, 상기 보이스 코일의 진동에 따라 진동되어 소밀파를 발생하는 진동수단; 및

상기 진동수단을 지지하기 위한 프레임을 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로 스피커.
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제1항에 있어서, 상기 제1 진동판과 상기 제2 진동판은

두 진동판이 부분적으로 밀착되어 두 진동판 사이에 형성된 공기층의 면적을 조정할 수 있는 구조로 된 것을 특징으로 하는 마이크로 스피커.