KR100736700B1 - 저음재생 효율극대화와 왜율 특성개선을 위한 내,외장용 슬림스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스피커에 관한 것으로 특히 슬림을 구현하면서도 저음의 구현이 가능하고 왜율을 감소시켜 고음질을 구현하기 위한 스피커의 구조에 관한 것이다.

현재 스피커의 구조는 파워엠프의 전류가 스피커 유니트의 보이스코일포머에 감겨진 보이스코일을 통하여 흐르면 이때 흐르는 전류는 보이스코일의 주위에 오디오신호와 동일한 주파수에서 팽창했다가 수축하는 자기장을 발생시키면 상기 보이스코일은 유니트 내의 자석에 의하여 발생된 자기장에 걸려 있기 때문에 이러한 자기장에 대응하여 보이스코일에서 발생되는 자기장과 상호 작용하면서 보이스코일을 교대로 전후로 밀고당기게 되면서 보이스코일이 감겨진 보이스코일 포머가 유니트의 콘(진동판)에 연결되어 있음으로 콘(진동판)이 전후로 이동되면서 진동하게 되면서 공기의 진동에 의하여 소리를 발생시키게 되는 것이다.

그러나 이러한 진동이 안정적이지 못할 경우에는 왜곡(break-up)왜율(Distortion)현상이 발생될 수 있기 때문에 대부분의 콘(진동판)의 형상은 원형으로 이루어지고 그 중앙에 보이스코일이 감겨진 보이스코일 포머가 스파이더와 연결되어짐으로 진동의 폭을 안정적으로 얻을 수 있게 되는 것이다.

이때 콘의 진동으로 에지가 들뜨거나 하는 것을 방지하기 위하여 가스켓으로 감싸여지면서 스피커의 후레임과 결합되어지고 이러한 구조의 스피커 유니트는 배플을 이용하여 인클로저 등에 장착되어지는 것이다.

따라서 이러한 콘(진동판)의 전후로의 이동속도 즉 진동이 빠르고 늦음에 따라 저음과 고음이 발생되는 것이고, 이러한 전후 이동시 진동판의 휘어짐 및 전달 속도가 다름으로 인하여 역공진이 발생될 경우에는 왜곡(왜율)현상이 발생되는 것이고, 또한 이러한 진동의 폭이 커질수록 소리의 크기도 커지게 되는것이다.

그러나 최근의 스피커의 경향이 직립되어진 상태에서 또는 수평상태에서의 스피커의 폭이 좁아지고 길어지는 경향으로 인하여 이러한 콘의 직영이 작아짐에 따른 콘의 직경이 작아짐으로 진동의 폭이 빠르게 변화되어져 점차 저음의 발생이 힘들어지고 장축과 단축의 음전달이 고르지 못하고 꺾임이 발생함으로 인해 왜율(왜곡)이 심해져 고음질을 구현하기가 어려워진다는 단점이 발생되는것이다.

따라서 본 발명은 이러한 콘의 직경이 작은 상태에서도 안정적으로 저음이 발생이 가능토록 하고 왜율을 개선하여 고음질을 구현하기 위한 것이다.

저음,

Description

저음재생 효율극대화와 왜율 특성개선을 위한 내,외장용 슬림스피커{a slimer speaker}

도 1은 종래의 원형타입의 콘의 형상을 나타낸 스피커 유니트

도 2 및 도3은 종래의 슬림타입의 스피커유니트

도3a는 종래의 개선된 슬림형의 스피커유니트

도 4 내지 도4a,b는 종래의 스피커유니트의 구조도

도 5는 본 발명의 일 실시 예를 나타낸 스피커유니트

도 6 내지 도8은 본 발명의 또 다른 실시예의 스피커유니트

도 9는 본 발명의 조립구조를 나타낸 단면도.

도10은 본 발명의 진동판 구동부가 흐레임에 내장된 상태의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

10: 보이스코일포머 11: 스파이더

20: 보이스코일 21: 단자

30: 자석 31: 하부플레이트

32: 폴피스 33: 상부플레이트

34: 스피커후레임

40: 유격(Gap)

50: 진동판 51: 더스트 캡

52: 만곡돌출부 53: 중간막

60: 엣지서라운드 70: 가스켓

80: 진동판구동부

본 발명은 스피커에 관한 것으로 특히 전체적인 외관이 어느 일측으로 길다란 구조의 오발트랙타입(Oval/Track Type)의 슬림형태로 구현토록 하면서도 저음의 특성이 우수하고 왜율(왜곡)이 개선된 고음질의 음이 구현토록 한 것이다.

현재 다이내믹 드라이버(일명 스피커 유니트)의 구조는 도4 및 도4a에 도시된 바와 같이 파워엠프의 전류가 스피커 유니트의 보이스코일 포머(10)에 감겨진 보이스코일(20)을 통하여 흐르면 이때 흐르는 전류는 보이스코일의 주위에 오디오신호와 동일한 주파수에서 팽창했다가 수축하는 자기장을 발생시키면 상기 보이스코일은 스피커 유니트 내의 영구자석(30) 사이의 갭(gap)(40)에 걸려 있는 자기장에 있기 때문에 보이스코일을 흐르는 엠프전류는 보이스코일의 축방향으로 유도되는 자기력을 발생하게 되는 것이고, 이러한 자기력은 영구자석의 자기장에 대응하여 상호 작용하면서 보이스코일이 수축팽창되어지거나 또는 보이스 코일이 감겨진 보이스코일 포머가 전후로 이동하게 되고 이때 스피커 유니트의 진동판(50)이 보이스코일이나 보이스코일포머와 연결되어 있음으로 진동판이 전후로 이동되면서 진동하게 되고 이러한 진동은 공기를 밀어내게 되고 공기는 유체이기 때문에 이러한 진동에 저항하게 되면서 소리를 발생시키게 되는 것입니다.

이러한 구조의 진동판은 진동으로 에지(60)가 들뜨거나 하는 것을 방지하기 위하여 가스켓으로 감싸여지게 되고, 이런 상태에서 가스켓(70)이 스피커의 후레임(34)과 결합되어지고 이러한 구조의 스피커 유니트는 배플(90)을 이용하여 인클로저(100) 등에 장착되어지는 것입니다.

따라서 이러한 진동판의 전후로의 이동속도 즉 진동이 빠르고 늦음에 따라 고음과 저음이 발생되는 것이고, 이러한 전후 이동시 휘어짐이 발생될 경우에는 진동판의 거리가 다름으로 인해 소리의 전달이 일정치 않아 역진공과 꺾임 및 휘어짐에 의하여 왜율(왜곡)현상이 발생되는 것이고, 또한 이러한 진동의 폭이 커질수록 소리의 크기도 커지고 저음의 재생도 유리하게 되는 것입니다.

따라서 진동판의 전후이동을 안정적으로 유지시키기 위하여 도1에 도시된 바와 같이 대부분의 진동판을 콘의 형상으로 되면서 원형으로 이루어지는 것이고 그 중앙에 보이스코일이 감겨진 보이스코일 포머가 연결되어짐으로 진동의 폭을 안정적으로 얻을 수 있게 되는 것입니다.

그러나 최근의 스피커의 경향이 슬림화로 변화되어지면서 특히 모바일 폰이나 노트북 또는 PDA 또는 TV가 와이드 화하여 가면서 전체적인 구조가 스피커의 슬림화로 이어지면서 슬림화에 따른 스피커의 폭이 좁아지는 경향으로 인하여 동시에 콘/진동판의 직영이 작아짐에 따라 밀어내는 공기의 양이 적어짐으로 인하여 진동의 폭이 점차 빠르게 변화되어짐으로 저음의 발생이 불가능하게 된다는 단점이 발생되는 것이다.
이는 도2및 도3에 도시된 바와 같이 이러한 슬림화를 위하여 콘/진동판의 형상이 깊이는 얕아지고 폭이 좁고 길어지는 형태를 갖게 함으로서 결국 콘/진동판의 부피가 작아지고 진동이 빨라지게 되며 특히 장축으로의 힘의 전달이 약해짐으로 전체적인 진동폭에 의하여 공기의 밀어내는 양이 적어지게 되는 것이다.
따라서 저음 재생에 한계가 있게 되는 것이고, 특히 장축과 단축으로 전달되는 음성신호의 속도가 다름으로 인해 장축과 단축간에 역공진이 발생하게 되고, 또한 장축부위에 역공진과 꺾임현상이 발생하게 되면 전체적으로 왜율 현상이 심해져 고음질의 충실한 음의 재생이 어렵게 되는 것이다.

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따라서 이를 개선하기 위하여 도3a에 도시된 바와 같이 2개의 콘/진동판을 각각의 보이스코일에 의하여 작동토록 함으로서 슬림화에 따른 왜곡현상과 저음이 발생되지 못하게 되는 문제점을 해소하고자 하였으나 결국 이러한 구조도 왜곡현상은 어느정도 해소하였으나 2개의 진동판이 구동시 각각의 진동판에서 발생되는 왜율현상이 일정치 않음으로 인하여 오히려 왜율이 더욱 커질수 있다는 문제점이 있고 또한 단지 2개로 구분되어진 것만 다른것에 불과하여 콘의 진동폭의 빠름을 단속할수 없어 결국에는 별다른 효과를 얻지 못하게 된다는 단점이 있는 것이었다.
또한 자기회로 형성을 스피커프레임 일체형의 다중자기회로가 제안되었으나 자기회로를 프레임과 일체형으로 함으로 인해 이러한 것들이 프레스로 이루어짐으로 인하여 발생되는 자기회로형성부의 위치 공차로 인하여 진동계 삽입시 어려움이 있어 Cone 삽입이 정중앙에 삽입되지 않거나 평형을 이루지 못해 스피커 구동시 언발란스로 인해 이상음 발생및 왜율증가로 고음질/고충실의 음을 재생하기 어려움이 있는 것이었고, 또한 자기회로부를 구성하는 Yoke의 두께가 frame과 동일재질/동일두께로 프레스로 형성되어야 함으로 yoke만의 두께레 변화를 줄수 없고 좀더 두께를 높이고자 할 시에는 신규 금형을 매번 제작해야 하기 때문에 제작에 많은 비용이 소요된다는 단점이 있는 것이었다.
이러한 yoke의 두께의 변화는 yoke의 두께가 얇을 경우에는 누설자속이 많아 T.V나 모니터등이 이러한 누설자속에 의하여 민감하게 반응하게 됨으로 많은 문제점이 야기되어지는 것이다.
또한 YOKE가 얇을 경우에는 착자 후 자석이 가진 최대의 자력을 발생시키지 못함으로 인해 효율이 낮아져 저음재생에 불리하고 음압이 낮고 왜율이 증가하는 등의 문제점은 물론 자기회로부의 고정으로 인해 설계의 변경이 불가능하다는 단점이 있는 것이었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 별도의 자기회로를 복수로 부착시켜 장방형이면서 슬림형인 스피커에 진동판을 동시에 구동이 가능토록하여 진동판의 전후구동시 휘어짐이 발생되지 않토록 하여 진동판의 휘어짐 방지와 역공진을 최소화해 왜율을 극소화토록 한 것이다.
또한 이러한 복수의 진동판 구동부는 진동판의 진동을 느리게는 물론 빠르게 또는 진폭을 크게 혹은 작게 단속할수 있게 됨으로서 저음의 발생이 가능하게 한 것이다.

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이하 첨부도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 종래의 구성과 동일한 기술사상일 경우에는 서로 동일한 도면부호를 사용하였다.

우선 본 발명에서의 기본적인 구조는 하나의 콘 타입을 포함토록 하는 진동판에 복수의 진동판 구동부(보이스코일이 권취된 보이스 코일포머와 스파이더는 물론 자석과 상하부플레이트를 포함토록 되는 것임)형성된다는 것이고, 이러한 구조의 전체적인 형태는 어느 일방으로 길다란 형태를 취한다는 것이다.

이를 위한 구조로는 장방형으로 이루어지는 스피커 후레임(34)과 상기 후레임에 내장되어지는 폴(32)이 형성된 하부플레이트(31)와 상기 폴(32)에 일정한 유격(40)을 갖도록 삽입되어져 하부플레이트(31)의 후렌지(31a)에 안착되어지는 자석(30)과 상기 자석(30)의 상부에 위치되면서 폴(32)에 일정한 유격(40)을 갖도록 끼워지는 상부플레이트(33)와 상기 폴(32)에 삽입되면서 유격(40)을 갖는 부분에 끼워지는 보이스코일포머(10)와 상기 보이스코일 포머(10)에 권취되어진 보이스코일(20)과 상기 보이스코일(20)의 양쪽 단자(20a)는 엠프의 출력단과 연결되고, 상기 보이스코일포머(10)는 스파이더(11)와 연결되어져 정확하게 상하로 이동토록 하고, 그 선단은 진동판(50)과 연결되어진다.

이때 스파이더(11)는 상하이동은 물론 진동판(50)이 불필요하게 울리게 되는 것을 방지하는 댐퍼의 기능도 하게 되는 것이다.

또한 진동판(50)의 엣지 서라운드(60)는 진동판(50)의 정확한 상하이동을 안 내함은 물론 스피커 후레임(34)과 가스켓(70)과 연결토록 되면서 진동판(50)의 진동시 들틈을 방지하게 되는 것이다.

이러한 구조에서 도5에 도시된 바와 같이 본 발명의 진동판(50)은 어느 일방으로 길다란 형태로 하나의 진동판(50)만을 갖게 되는 것이고, 이러한 진동판(50)은 정확하게 등분된 상태에서 즉 진동판의 진동시 진동되어지는 폭과 진동판의 진동각도에 따라 휘어짐이 발생되지 않는 부분에 진동판 구동부(80)가 복수개 장착되어지는 구성이다.

이때 진동판 구동부(80)는 진동판의 하단면에 장착 연결되어지는 보이스코일포머와 여기에 권취되어진 보이스코일은 물론 보이스코일에 엠프전류가 흐를 경우에 발생되는 자기력과 상호 작용되도록 하는 자석과 상기 자석을 고정시키는 상.하부플에이트는 물론 홀피스를 포함하는 것이다.

이때 보이스코일포머에 장착되는 스파이더도 포함되어지는 것이다.

또한 진동판의 구조를 도7에 도시된 바와 같이 콘의 형태를 취하게 되면서도 경사가 끝나게 되는 바닥면의 중간부에는 중앙부분이 전방으로 볼록하게 만곡돌출되어지는 만곡돌출부(52)의 구조를 갖게 되거나 또는 도6에 도시된 바와 같이 2개의 콘의 형태가 중간막(53)에 의하여 구분되면서도 하나의 진동판의 구조를 취하게 되거나 도8에 도시된 바와 같이 만곡돌출부의 상단에 2개의 더스트 캡을 장착토록 할 수 있는 구조이다.

또한 이러한 구조에서 엣지서라운드의 형태를 다운롤(Down Roll)과 업롤(Up-Roll)의 형태로 다양화함으로서 원하는 형태의 진동 G을 갖게 됨은 물론 진동속도 의 조절이 원활하게 이루어질 수 있는 것이다.

따라서 이러한 구조의 특징은 엠프출력에 의하여 보이스코일에 전류가 흐를 경우에 보이스코일의 주위에 발생되는 자기력이 자석의 자기장내에 있기 때문에 상호 작용하게 되면서 보이스코일포머가 상하로 피스톤운동을 하게 되면서 진동판을 전후로 이동시키게 되는 것이고 이러한 전후 이동이 하나의 진동판에서 동시에 일어나게 됨으로 길다란 형태에서도 휘어짐이 없이 동시에 진동판을 전후로 이동토록 할수 있게 되는 것이고, 이러한 진동판의 동시 이동함으로서 진동되어지는 전체적인 면적이 크게됨으로 진동판의 진동속도를 느리게 작동토록 할수 있게 됨으로서 저음의 발생이 용이하게 되는 것이다.

따라서 설계변경시 투자비를 최소로 하고 진동계 및 자기회로의 변경을 용이하게 함으로서 여러종류의 다양한 스피커를 설계할수 있고 자기회로부의 효율을 극대화 시켜 효율을 우수하게 함은 물론 진동판의 진동을 느리게 유지할수 있게 됨으로 저음의 출력특성을 발생시킬수 있는 것이고, 동시에 진동판의 진동을 안정적으로 유지토록 함은 물론 진동판이 휘어지거나 장축부의 편진동에 의한 비리음 및 왜율을 감소시켜 고음질의 음을 구현시킬수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 진동판에 복수의 진동판 구동부가 장착된 스피커 유니트에 있어서, 하나의 진동판은 어느 일방으로 길다란 형태를 갖는 슬림형이고, 상기 진동판의 상하로 복수의 진동판 구동부가 일정간격으로 형성되어지고, 상기 진동판의 형태는 깊이가 얕고 긴 것을 특징으로 하는 저음발생수단을 갖는 슬림형 스피커.
2. 제1항에 있어서, 상기 진동판의 바닥면의 중앙부에는 왜율감소 및 비리음 발생방지 및 강도보강과 변형을 방지하기 위한 별도의 볼록한 만곡돌출부가 형성되어 짐을 특징으로 하는 저음발생수단을 갖는 슬림형 스피커.
3. 제1항에 있어서, 상기 진동판의 중앙에 상측으로 돌출되어 분리막을 형성토록 함으로서 하나의 진동판에 복수의 진동판의 형태가 이루어짐을 특징으로 하는 저음발생수단을 갖는 슬림형 스피커.
4. 제1항에 있어서, 상기 만곡돌출부의 상단으로 진동판 구동부와 동일한 숫자의 더스트캡이 장착되어짐을 특징으로 하는 저음발생수단을 갖는 슬림형 스피커.

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