KR100827829B1 - 스피커장치 - Google Patents
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Abstract
20kHz 이상의 주파수대역에서 0.02 이상의 음향손실계수(tanδ)를 갖는 선택된 음향진동재료로 이루어진 스피커진동판으로서, 그 중심에 위치하고 있으며 단면이 실질적으로 원호형으로 되어 있는 돔부(dome)와, 돔부 바깥쪽에 위치한 것으로 연결부를 통하여 돔부와 일체형으로 형성되어 있는 에지부(edge)를 포함하고 있는 스피커진동판과; 자기갭(magnetic gap)에 삽입되어 있는 것으로 그 한쪽 단부(end)가 스피커진동판의 돔부 및 에지부 사이의 연결부에 접착되어 고정되어 있는 도전성 일회전링을 포함하여 이루어지는 스피커장치가 제공된다. 이 스피커장치는 스피커진동판의 분할(split) 진동을 이용하여 20kHz 이상의 주파수대역의 신호를 생성할 수 있다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 실시예의 스피커장치에 대한 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 특징을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 특징을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 특징을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 종래의 스피커장치를 나타낸 단면도이다.
도 8은 다른 종래의 스피커장치를 나타낸 단면도이다.
도 9는 또 다른 종래의 스피커장치를 나타낸 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호설명
1. 자석 2a. 중심폴
2b. 플랜지 3. 플레이트
4. 자기갭 5. 음성코일보빈
6. 음성코일 8. 프레임
10. 보빈 11,13. 도전성 일회전링
20. 스피커진동판 20a. 돔부
20b. 에지부 20c. 접착제
본 발명은 20kHz 이상의 주파수 대역의 음향신호를 재생하는데 적합한 스피커장치에 관한 것이다.
20kHz 이상의 주파수 대역의 음향신호를 재생하기 위한 스피커장치로서 도 7,8,9에 나타낸 바와 같은 스피커장치가 알려져 있다.
도 7은 자기회로(magnetic circuit)가 도넛(doughnut) 형상의 자석(1)과, 철과 같은 자성체로 이루어진 제 1 및 제 2자기요크(magnetic yoke)(2,3)와, 자기갭(magnetic gap)(4)을 포함하고 있는 다이나믹형 스피커장치를 나타낸 것이다. 제 1자기요크(2)는 원통형의 중심폴(2a) 및 중심폴(2a)에 직교하는 원반형 플랜지(2b)를 포함한다.
제 2자기요크(3)란 내경이 중심폴(center pole)(2a)의 외경보다 자기갭(4)에 대응하는 길이 만큼 큰 도넛형상의 플레이트(plate)를 말한다.
중심폴(2a)이 자석(1)의 중공부(inner hollow portion)와 플레이트(3)의 중공부에 삽입된 상태로, 자석(1)은 플레이트(3)의 하면과 플랜지(2b)의 상면 사이에서 지지되면서 부착되어 고정되어 있다. 자석(1)의 접촉부위는 플랜지(2b)의 상면과 플레이트(3)의 하면에 접착되어 있다.
20kHz 이상의 주파수 대역의 신호를 재생하기 위해서, 스피커장치의 스피커진동판(7)은 분할 진동(split vibration) 시작 주파수를 가능한 높게 올리도록 대단히 큰 탄성율을 갖는 적절한 음향 진동판 재료로 이루어진다. 이 때문에, 스피커진동판은 SiC 또는 카본 그래파이트(carbon graphite) 등의 세라믹, 또는 알루미늄 또는 티타늄 등의 금속을 포함하는 것 중 선택한 음향진동재료로 이루어진다.
이 경우의 스피커진동판(7)은 상술한 음향진동판재료로 이루어지고, 그 중심에 위치하고 단면이 거의 원호(arch)형으로 되어 있는 돔부(dome)(7a)와 돔부(7a) 바깥쪽에 위치하는 에지부(7b)는 연결부(7c)를 통해 서로 일체(하나로 통합되도록)로 형성되어 있다.
또한 부도체로 이루어진 원통형 음성코일 보빈(bobbin)의 상측 끝단은 스피커진동판(7)의 돔부(7a)의 내주부(inner periphery)에 접착제(9)에 의해 접착되어 고정되고, 음성코일보빈(5)의 소정영역에 감겨 있는 음성코일(6)은 플레이트(3)와 중심폴(2a) 사이의 자기갭(4)에 삽입되어 있다. 또한, 스피커 진동판(7)의 에지부(7b)의 외주부는 스피커 프레임(8)에 접착되어 고정된다. Y
도 7에 나타낸 스피커장치에서는, 음성신호가 음성코일(6)에 제공됨에 따라 전류가 음성코일(6)내로 흐르게 되고, 스피커진동판(7)은 음성코일(6)과 갭(4) 안의 자기플럭스의 상호작용에 의해 진동하여 진동판(7)으로부터 소리가 발생하게 된다.
도 8 및 9는 각각 전자기 유도형 스피커장치를 나타낸 것이다. 도 8 및 도 9의 설명에 있어서는, 도 7에 대응한 구성부분은 같은 참조부호로 나타내고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 8에서, 부도체로 이루어진 원통형 음성코일보빈(10)의 상측 끝단은 스피커진동판(7)의 돔부(7a)의 내주부에 접착되어 고정되고, 보빈(10)의 내주면 중 소 정의 위치에 부착된 도전성 일회전(one-turn) 링(11)은 플레이트(3)와 중심폴(2a) 사이에 형성된 자기갭(4)에 삽입된다. 또한, 구동코일(12)은 자기갭(4) 내에서 중심폴(2a)의 외주부에 대응하는 위치 둘레에 감겨 있고, 음향신호가 이 구동코일(12)에 제공되게 된다. 다른 구성부분들은 도 7에서와 구조적으로 같은 것이다.
음향신호가 도 8에 나타낸 스피커장치에서의 구동코일(12)에 제공되면, 도전성 일회전링(11)이 전자기유도에 의해 진동하게 되어, 스피커진동판(7)이 진동함으로써 소리가 발생하게 된다.
도 9는 원통형 도전성 일회전링(13)의 상단이 스피커장치(7)의 돔부(7a)의 내주부에 접착되어 고정되어 있는 또 다른 예를 나타낸 것으로, 도전성 일회전링(13)은 플레이트(3)와 중심폴(2a) 사이에 형성된 자기갭(4)에 삽입되어 있다. 도 9에서의 다른 부분들은 도 8에서와 구조적으로 동일하다. 도 9의 스피커장치는 도 8의 경우와 동일하게 동작한다.
이와 같이 세라믹 또는 금속재료로 이루어진 종래의 스피커진동판(7)에서는, 음향손실계수(1/Q)가 최대 0.01 이하로 작게 된다. 이 때문에, 분할 진동이 발생하는 주파수대역에서는, 음압(sound pressure) 특성에 분할 진동의 영향에 의한 가파르고 높은 피크디프(peak dip)가 나타난다.
그러한 돔부(7a) 및 에지부(7b)를 가지고 있는 스피커진동판(7)은 얇은 시트(sheet) 등을 일체로 몰딩하여 형성된다. 따라서 시트 등이 양방향으로 늘 어남에 따라 돔부(7a)와 에지부(7b) 사이의 연결부(7c)가 더 얇게된다.
또한, 음성코일보빈(5), 보빈(10) 및 도전성 일회전링(13) 각각의 상단이 스피커진동판(7)의 돔부(7a)의 내주부에 접착되어 고정되어 있는 상술한 구조에서 음향신호가 음성코일(6) 및 구동코일(12)에 제공되면, 돔부(7a) 및 에지부(7b)가 특정 진동수에서 180°의 위상차이로 진동하게 되고, 작은 기계적 강도를 갖는 연결부(7c)는 노드(node)로서 작용하게 되며, 따라서 돔부(7a)로부터 생성된 음압 및 에지부(7b)로부터 생성된 음압은 적절한 주파수에서 서로 소거되어 결국 음압디프(sound pressure dip)를 일으키고, 음질이 나빠지게 된다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 스피커진동판의 분할 진동에 의해 생기는 음압의 피크디프를 최소화시킬 뿐만 아니라, 20kHz 이상의 주파수대역에서 만족스러운 음향 신호의 재생이 가능하게 하기 위한 것이다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 20kHz 이상의 주파수대역에서 0.02 이상의 음향손실계수(tanδ)를 갖는 선택된 음향진동재료로 이루어진 스피커진동판으로서, 그 중심에 위치하고 있으며 단면이 실질적으로 원호형으로 되어 있는 돔부(dome)와, 상기 돔부 바깥쪽에 위치한 것으로 연결부(link)를 통하여 상기 돔부와 일체형으로 형성되어 있는 에지부(edge)를 포함하고 있는 스피커진동판과; 자기갭(magnetic gap)에 삽입되어 있는 것으로 그 한쪽 끝단이 상기 스피커진동판의 돔부 및 에지부 사이의 상기 연결부에 접착되어 고정되어 있는 도전성 일회전링을 포함하여 이루어지는 스피커장치가 제공된다. 이 스피커장치는 상기 스피커 진동판의 분할(split) 진동을 이용하여 20kHz 이상의 주파수대역의 신호를 생성할 수 있다.
스피커진동판이 20kHz 이상의 주파수 대역에서 0.02 이상의 음향손실계수(1/Q)를 갖는 선택된 음향진동판 재료로 이루어진 본 발명에서는, 20kHz 이상의 주파수 대역에서 스피커진동판의 분할 진동에 의해 발생하는 음압의 피크디프를 최소화할 수 있게 된다. 또한, 도전성 일회전링의 한쪽 끝단이 스피커진동판의 에지부와 돔부 사이의 연결부에 접착되어 고정되므로, 연결부의 기계적 강도가 증가하여 돔부와 에지부에서의 위상차이가 180°인 바람직하지 않은 진동이 제거되며, 따라서 20kHz 이상의 주파수대역에서 양질의 신호재생을 확실히 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 20kHz 이상의 주파수대역에서 0.02 이상의 음향손실계수(tanδ)를 갖는 선택된 음향진동재료로 이루어진 스피커진동판으로서, 그 중심에 위치하고 있으며 단면이 실질적으로 원호형으로 되어 있는 돔부(dome)와, 상기 돔부 바깥쪽에 위치한 것으로 연결부(link)를 통하여 상기 돔부와 일체형으로 형성되어 있는 에지부(edge)를 포함하고 있는 스피커진동판과; 자기갭 내에 배치되어 있는 도전성 일회전 링(one-turn ring)이 접착되어 있거나, 음성코일이 감겨져 있는 보빈으로서, 그 한쪽 단부(end)가 상기 스피커진동판의 돔부와 에지부 사이의 상기 연결부에 접착되어 고정되어 있는 보빈을 포함하여 이루어진 스피커장치가 제공된다. 이 스피커장치는 상기 스피커진동판의 분할 진동을 이용하여 20kHz 이상의 주파수대역의 신호를 생성할 수 있다.
스피커진동판이 20kHz 이상의 주파수 대역에서 0.02 이상의 음향손실계수(1/Q)를 갖는 선택된 음향진동판 재료로 이루어진 본 발명에서는, 20kHz 이상의 주파수 대역에서 스피커진동판의 분할 진동에 의해 발생하는 음압의 피크디프를 최소화할 수 있게 된다. 또한, 음성코일이 감겨져 있는 음성코일보빈의 한쪽 코일 또는 도전성 일회전링이 접착되어 있는 보빈의 한쪽 끝단이 스피커진동판의 돔부와 에지부 사이의 연결부에 접착되어 고정되어 있으므로, 연결부의 기계적 강도가 증가하여 돔부와 에지부에서의 위상차이가 180°인 바람직하지 않은 진동이 제거되며, 따라서 20kHz 이상의 주파수대역에서 양질의 신호재생을 확실히 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 도면을 참조한 다음의 설명에 의해 명확해질 것이다.
(실시예)
본 발명에 따른 스피커장치의 바람직한 실시예들에 대해서 도 1~도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 우선, 도 1에서 도 7~9에 대응하는 부분에 대해서는 같은 참조부호로 나타내었다.
도 1은 본 발명이 전자기 유도형 스피커장치에 적용된 실시예를 나타낸 것이다. 이 스피커장치에서의 자기회로는 도넛형 자석(1)과, 각각 철 등의 자성재료로 이루어진 제 1 및 제 2자기요크(2,3)와, 자기갭(4)을 포함하고 있다. 제 1자기요크(2)는 원통형 중심폴(2a)과 이것에 직각으로 되어 있는 원반형 플랜지(2b)를 포함하고 있다.
제 2자기요크(3)란 내경이 중심폴(2a)의 외경보다 자기갭(4)에 대응하는 길이 만큼 큰 도넛형상의 플레이트(3)를 말한다.
중심폴(2a)이 자석(1)의 중공부와 플레이트(3)의 중공부에 삽입된 상태로, 자석(1)은 플레이트(3)의 하면과 플랜지(2b)의 상면 사이에서 지지되면서 부착되어 고정되어 있다. 자석(1)의 접촉부위는 플랜지(2b)의 상면과 플레이트(3)의 하면에 접착되어 있다.
이 실시예에서의 스피커장치의 스피커진동판(20)은 20kHz 이상의 주파수대역에서 0.02 이상의 음향손실율(tanδ)을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)와 같은 선택된 음향 진동판 재료로 이루어지며, 이 스피커진동판(20)은 중앙에 위치하고 단면이 거의 원호형으로 형성된 돔부(20a)과 연결부(20c)를 통하여 그 근처의 돔부(20a) 바깥쪽에 위치한 에지부(20b)와 일체형으로 형성된다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트의 음향손실계수에 대한 주파수특성은 도 2a에 나타낸 바와 같다. 20kHz 이상의 주파수대역에서의 음향손실계수는 0.02 이상인 0.03~0.04의 범위 내에 있다.
이 실시예에서, 원통형 도전성 일회전링(13)의 상단면은 접착제(21)에 의해 스피커진동판(20)의 돔부(20a)와 에지부(20b) 사이의 연결부(20c)에 접착되어 있고, 도전성 일회전링(13)은 플레이트(3)와 중심폴(2a) 사이의 자기갭(4)에 삽입되어 있다.
이 경우에, 도전성 일회전링(13)의 상단면은 도전성 일회전링(13)의 전기저 항이 감소하도록 상대적으로 폭이 넓게(두께가 크게) 형성되며, 상기한 상단면의 폭을 스피커진동판(20)의 돔부(20a)와 에지부(20b) 사이의 연결부(20c)와 같도록 함으로써 연결부(20c)의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.
도 1의 예에서도, 스피커장치(20)의 에지부(20b)의 주변 단부(peripheral end)는 스피커프레임(8)에 접착되어 고정되어 있다. 또한 구동코일(12)은 갭(4)에 대응하는 위치에 있는 중심폴(2a)의 둘레에 감기게 되고, 음향신호가 이 구동코일(12)에 제공되게 된다.
도 1의 스피커장치에서는, 구동코일(12)에 음향신호가 제공되어 발생하는 전자기 유도작용에 의해 도전성 일회전링(13)이 진동하게 되며 이에 따라 스피커진동판(20)이 진동하게 됨으로써 소리가 발생하게 된다.
이때, 이 실시예에서 이용되는 스피커진동판(20)은 20kHz 이상의 주파수대역에서 음향손실계수가 0.03~0.04인 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어져 있으므로, 음압대 주파수특성이 향상되어 도 2b의 그래프에 나타낸 바와 같이 20kHz 이상의 주파수대역에서 스피커진동판(20)의 분할진동에 의한 음압의 피크디프가 감소하게 된다.
또한, 도전성 일회전링(13)의 끝단 표면이 접착제(21)에 의해 스피커진동판(20)의 돔부(20a)와 에지부(20b) 사이의 연결부(20c)에 접착되어 고정되어 있으므로, 연결부(20c)의 기계적 강도가 증가할 수 있고, 따라서 위상차이가 180°인 돔부(20a)와 에지부(20b) 내에서 발생할 수 있는 바람직하지 않은 진동이 소거되고, 이때 연결부(20c)는 노드로서 작용하여 20kHz 이상의 주파수에서 양질의 음향신호 재생을 확실히 얻을 수 있다.
한편, 도 1의 실시예와 구조적으로 같은 스피커장치에서, 스피커진동판(20)이 예를 들어 도 3a의 그래프에 나타낸 바와 같이 20kHz 이상의 주파수에서 음향손실계수가 0.02~0.03인 폴리카보네이트로 이루어질 때에는, 도 3b에 나타낸 바와 같이 스피커장치의 음압대 주파수특성에 0.02 이하의 음향손실계수를 갖는 20kHz 이하의 주파수대에서 피크디프가 발생하지만, 20kHz 이상의 주파수대에서 만족스러운 음압대 주파수특성이 얻어진다.
또한 도 1의 실시예와 구조적으로 동일한 스피커장치에서, 스피커진동판(20)이 예를 들어 도 4a에 나타낸 바와 같이 20kHz 이상의 주파수대역에서 0.02 이하인 0.009~0.015의 음향손실계수를 갖는 폴리에테르 이미드로 이루어질 때에는, 도 4b에 나타낸 바와 같이 스피커장치의 음압대 주파수특성에 20kHz 이상의 주파수대역에서 상대적으로 매우 큰 피크디프가 생긴다는 문제점이 있음을 알 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것이다. 도 5 및 도 6의 예에서는, 도 1,7,8에 대응하는 부분들을 같은 참조부호로 나타내며, 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 5의 예에서, 부도체로 이루어진 원통형 보빈(10)의 상단은 도 1의 예에서와 같이 스피커진동판(20)의 돔부(20a)와 에지부(20b) 사이의 연결부(20c)에 접착되어 고정되어 있고, 보빈(10)의 내주면의 소정의 위치에 부착되어 있는 도전성 일회전링(11)은 플레이트(3)와 중심폴(2a) 사이에 형성된 자기갭(4)에 삽입되어 있다.
이때, 스피커진동판(20)의 돔부(20a)와 에지부(20b) 사이의 연결부(20c)는 그 전체 폭에 걸쳐 접착제가 도포되어 보빈(10)의 상단을 접착시키고 있으며, 따라서 연결부(20c)의 기계적 강도가 더욱 증가하게 된다.
도 5의 예에서 다른 구성부분들은 상술한 도 1의 예에서와 구조적으로 같다.
또한 도 5의 예에서도 도 1의 예에서와 같은 유사한 작용효과가 얻어지게 된다.
도 6은 다이나믹형 스피커장치의 실시예를 나타낸 것이다. 도 1의 예에서 이용된 구동코일(12)은 제거되었으며, 부도체로 이루어진 음성코일보빈(5)의 상단이 도 1의 예에서와 유사하게 스피커진동판(20)의 돔부(20a)와 에지부(20c) 사이의 연결부(20c)에 접착되어 고정된다. 또한, 음성코일보빈(5) 둘레의 소정 위치에 감겨져 있는 음성코일(6)은 플레이트(3)와 중심코일(2a) 사이의 자기갭(4)에 삽입되고, 음향신호가 이 음성코일(6)에 제공되게 된다. 다른 구성요소들은 도 1의 경우와 구조적으로 동일하다.
도 6의 스피커장치에서는, 음향신호가 음성코일(6)에 제공됨에 따라 전류가 음성코일(6)로 흐르게 되어, 갭(4) 안의 자기플럭스와 음성코일(6)의 상호작용에 의해 스피커진동판(20)이 진동하게 됨으로써 소리가 발생하게 된다.
도 6의 예에서, 스피커진동판(20)은 도 1의 예에서와 같이 20kHz 이상의 주파수대역에서 0.02 이상의 음향손실계수를 갖는 선택된 음향진동재료로 이루어져 있으므로 음압대 주파수특성이 향상되어 20kHz 이상의 주파수대역에서 스피커진동판의 분할진동에 의해 발생하는 음압의 피크디프가 감소하게 된다.
또한, 음성코일보빈(5)의 상단이 스피커진동판(20)의 돔부(20a)와 에지부(20b) 사이의 연결부(20c)에 접착제(21)에 의해 접착되어 고정되어 있으므로, 연결부(20c)의 기계적 강도가 증가하여 돔부(20a)와 에지부(20b) 사이에서 발생할 수 있는 위상차이가 180°인 바람직하지 않는 진동이 없어지게 되고, 연결부(20c)는 노드역할을 하여 20kHz 이상의 주파수대역에서 만족스러운 양질의 소리재생이 가능하게 된다.
물론, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않고 이 기술분야에 속한 자에 의해 다른 여러 가지 구조적 변경 혹은 수정이 가능할 것이다.
본 발명의 스피커장치는, 스피커진동판을 위해 20kHz 이상의 주파수 대역에서 음향손실계수가 0.02 이상의 값을 갖는 음향진동판재료를 사용하고 있으므로, 음압대 주파수특성에 20kHz 이상의 주파수대역에서 스피커진동판의 분할 진동에 의해 발생하는 음압의 피크디프를 최소화할 수 있다.
또한, 이 스피커진동판의 돔부와 에지부와의 연결부에 이 도전성 일회전링 또는 보빈의 상단부를 접착제로 접착하여 고정하기 때문에, 이 연결부의 기계적 강도가 증가하고, 이 연결부가 노드로 되어 이 돔부와 에지부가 180° 위상이 다른 진동을 하지 않게 되고, 20kHz 이상의 주파수대역에서 품질이 좋은 재생을 행할 수 있다.
Claims (2)
- 20kHz 이상의 주파수대역에서 0.02 이상의 음향손실계수(tanδ)를 갖는 선택된 음향진동재료로 이루어진 스피커진동판으로서, 그 중심에 위치하고 있으며 단면이 원호형으로 되어 있는 돔부(dome)와, 상기 돔부 바깥쪽에 위치한 것으로 연결부를 통하여 상기 돔부와 일체형으로 형성되어 있는 에지부(edge)를 포함하고 있는 스피커진동판과;자기갭(magnetic gap)에 삽입되어 있는 것으로 그 한쪽 끝단(end)이 상기 스피커진동판의 돔부 및 에지부 사이의 상기 연결부에 접착되어 고정되어 있는 도전성 일회전링을 포함하여 이루어지며,상기 스피커진동판의 분할(split) 진동을 이용하여 20kHz에서 50kHz에 이르는 주파수대역의 신호가 생성되도록 한 것을 특징으로 하는 스피커장치.
- 20kHz 이상의 주파수대역에서 0.02 이상의 음향손실계수를 갖는 선택된 음향진동재료로 이루어진 스피커진동판으로서, 그 중심에 위치하고 있으며 단면이 원호형으로 되어 있는 돔부와, 상기 돔부 바깥쪽에 위치한 것으로 연결부를 통하여 상기 돔부와 일체형으로 형성되어 있는 에지부를 포함하고 있는 스피커진동판과;자기갭 내에 배치되어 있는 도전성 일회전 링(one-turn ring)이 접착되어 있거나, 음성코일이 감겨져 있는 보빈으로서, 그 한쪽 단부(end)가 상기 스피커진동판의 돔부와 에지부 사이의 상기 연결부에 접착되어 고정되어 있는 보빈을 포함하여 이루어지며;상기 스피커진동판의 분할 진동을 이용하여 20kHz에서 50kHz에 이르는 주파수대역의 신호가 생성되도록 한 것을 특징으로 하는 스피커장치.
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