KR100969904B1 - 스피커, 스피커용 진동판 및 서스펜션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이파이 스피커에 관한 것이다. 진동판(1)은 프레임 부재(2) 및 프레임 부재(2)에 충전되는 충전 부재(3)를 포함한다. 프레임 부재는 복수의 평판 부재(2')로 이루어지며, 평판 부재(2')는, 진동 방향에 평행하게 배치되고 또한 진동판(1)의 중심으로부터 외주를 향해 방사상으로 배치되며, 방사상 배치의 중심에 함께 고정되고, 구동부(6)에 고정된다. 이 프레임 부재(2)는 고충실도를 갖는다. 충전 부재(3)는 발포체 등으로 구성된다. 진동판(1)은 어떠한 스킨(skin)도 갖지 않으며, 그에 따라 공진과의 어떠한 문제도 갖지 않는다. 음은 충전 부재(3)로부터 방사된다. 서스펜션(7)에서는, 제1 판스프링(11)의 양단에 봉형 부재(12)가 일렬로 고정되고, 봉형 부재의 양단에 제2 판스프링(13)이 봉형 부재에 직각으로 고정되고, 제2 판스프링의 양단이 스피커의 부동 부분에 고정된다. 이 서스펜션에서 발생하는 고유 공진은 작으며, 이 서스펜션에서는 진동 방향 이외의 방향에서는 거의 변위하지 않는다. 본 발명을 적용하여, 고유 공진의 영향으로부터 자유롭고, 고충실도로 음을 재생하는 에지리스 평판 스피커 시스템을 형성할 수 있다.

공진 주파수, 발포체, 진동판, 판스프링, 하이파이 스피커

Description

스피커, 스피커용 진동판 및 서스펜션{SPEAKER, DIAPHRAGM FOR SPEAKER AND SUSPENSION}

본 발명은 스피커, 스피커용 진동판 및 서스펜션에 관한 것으로, 구체적으로는 고충실도 재생을 행할 수 있는 하이파이 스피커 및 이러한 특성을 갖는 스피커를 실현하는데 적합한 진동판 및 서스펜션에 관한 것이다.

종래의 스피커의 대표적인 예로는 "콘형 스피커(cone speaker)"로 지칭되는 스피커가 있으며, 이 스피커는 원추 형태의 진동판을 갖는다. 이 진동판으로부터 방사되는 음은, 방사면이 평면이 아니라 원추 형태이기 때문에, 음의 주파수 특성이 흐트러지거나 위상 특성이 흐트러지는 현상이 있다. 이것은 하이파이 스피커에 있어서는 큰 결점이다. 이 결점을 해소하기 위해, 예를 들면 특허 문헌 1에 나타낸 바와 같이, 진동판의 형상을 평판으로 하는 평판 진동판이 제안되어 있다.

또한, 종래의 진동판의 외주는 "에지(edge)"라는 부재로 지지되어 있다. 에지는 탄성체이므로 고유 공진을 일으키기 쉽고, 그 공진은 노이즈로서 재생음에 혼입되어 음질을 열화시킨다. 이에 대한 대책으로서, 예를 들면 특허 문헌 2에 나타낸 바와 같이, 에지의 사용을 배제한 에지리스 구조가 제안되어 있다.

또한, 종래에는, 상기의 2가지 아이디어를 병용한 에지리스 평판 스피커가 제안되어 있다. 이하에서는 도 6 내지 도 13을 참조하여 에지리스 평판 스피커를 설명한다. 각각의 도면에서, 동일한 부재 또는 지적하는 구성요소가 다수 개 존재하는 경우에는, 대표하는 1개에만 도면 부호가 부여되어 있다.

도 9는 종래의 대표적인 에지리스 평판 스피커의 단면도이다. 이 도면에서, 도면 부호 31은 평판 진동판이며, 그 일부를 자른 도면이 도 10에 나타내어져 있다. 도 9 및 도 10에서, 도면 부호 32는 얇은 판을 구부려 육각형으로 형성한 코어를 나타낸다. 도면 부호 33 및 34는 "스킨(skin)"으로 지칭되는 박판이다. 코어(32)의 양측 개방단에 스킨(33, 34)이 접착됨으로써 공동의 셀(hollow cell)(35)이 형성되고, 다수의 셀이 평판형으로 배열되어 벌집 구조의 평판 진동판(31)이 형성되어 있다. 코어(32)와 스킨(33, 34)은 금속, 경질 플라스틱(hard plastic) 또는 고강성의 재료로 이루어진다. 또한, 육각형의 코어 대신에, 짧은 리브를 방사상으로 배치하여 코어로 하고, 그 양측에 스킨을 접착하여 구성한 진동판이 제안(예를 들면, 특허 문헌 3)되어 있고, 그 평면도와 정면도가 각각 도 11과 도 13에 나타내어져 있다. 이 고안에 있어서도, 스킨(33,34)과 코어(32)에 의해 둘러싸여 공동의 셀(35)이 형성되고, 다수의 셀(35)에 의해 평판 진동판(41)이 형성되어 있다.

도 9에서, 스킨(34)에는 보빈(4)이 고정되어 있고, 보빈(4)에는 코일(5)이 감겨져 있다. 보빈(4)과 코일(5)은 함께 구동부(6)를 구성한다. 보빈(4)의 측면에는 여러 곳에 개구(38)가 형성되어 있다. 이 개구는, 보빈(4) 내의 공기가 밀폐 상태로 되어 있는 경우에 진동계의 자유로운 움직임이 방해될 수 있으므로, 통기를 가능하게 하기 위한 것이다.

보빈(4)은 2개의 서스펜션(37)에 의해 지지되어 있다. 이 서스펜션(37)은 수지를 함침한 직물(resin-impregnated fabric)을 동심 원형의 요철을 갖도록 성형한 것이며, "코르게이션형 댐퍼(corrugated damper)"로 지칭된다. 진동판, 구동부 및 서스펜션을 통칭하여 일반적으로 진동계로 지칭한다. 도면 부호 24는 원주형 내부 자극을 나타내는 한편, 도면 부호 23은 원형의 개구를 갖는 외부 자극을 나타내며, 양자 간에 형성된 갭 내에 코일(5)이 위치하여 있다. 도면 부호 25는 원주형의 자석을 나타내고, 도면 부호 26은 U자 형태의 요크를 나타낸다.

프레임(21)은 그 내측 부분에 원통형 면(22)을 갖는다. 종래형의 스피커에서, 진동판(31)의 외주부와 프레임(21)의 내주부를 연결하는 "에지"로 지칭되는 부재가 존재한다. 한편, 에지리스 스피커에 있어서는, 진동판(31)의 외주와 원통형 면(22)의 사이에는 원주를 따라 연장하는 링형의 공간이 형성되어 있다. 코일(5)에 입력 전류가 흐르면, 보빈(4)은 Z 방향으로 진동하고, 이 진동은 스킨(34)을 거쳐 코어(32)에 전달되고, 그 다음에 스킨(33)에 전달되어, 스킨(33)의 표면으로부터 재생음이 방사된다.

전술한 에지리스 평판 스피커는, 에지 부착 콘형 스피커가 갖는 많은 결점을 해소하고, 매우 높은 충실도로 원음을 재생하는 가능성을 갖는다. 이것은 하이파이 스피커로서는 이상적이라고도 말할 수 있지만, 이것을 실용화하여 목적으로 하는 높은 성능을 얻기 위해서는 몇 가지의 미해결의 과제가 있으며, 이러한 미해결 과제에 대하여 이하에서 설명한다.

스피커의 진동판에서 고유 공진이 발생하면, 이러한 공진은 재생음 내에 잡음으로서 혼입되어, 재생음의 충실도를 저하시킨다. 고유 공진을 완전히 제거하는 것은 불가능하다 할 수도 있지만, 공진 주파수가 높으면, 스피커의 이용 가능한 주파수 대역을 그 공진 주파수 이하로 설정함으로써, 공진의 영향을 실질적으로 회피할 수 있다. 따라서, 진동판으로서는, 높은 강성을 갖고, 고유 공진 주파수가 높은 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 평판 진동판(31)은 강성이 충분히 높지 않고, 낮은 주파수에서 공진이 발생하여, 재생음의 충실도를 저하시키고 있다. 그 원인을 도 6 내지 도 8에 의해 설명한다. 각각의 도면에서, 판(2)은 그 일단(G)에서 고정되어 있고, 반대측의 일단에 힘 F가 가해지고 있다. 도 6에서, 힘 F는 판의 표면에 직각 방향으로 가해지며, 이 경우 판은 쇄선으로 나타낸 바와 같이 용이하게 위로 휘어진다. 다음에, 도 7에 나타낸 바와 같이, 힘 F의 방향이 판의 방향과 평행인 경우에는 휘어짐이 발생하기가 어렵다. 도 8에서, 판의 방향은 힘의 방향과 평행이지만, 판의 중간이 2개의 지점에서 접혀져 있다. 이 경우, 표면 J에 직각의 힘이 작용하므로, J가 용이하게 뒤틀리게 되고, 판은 쇄선으로 도시된 바와 같이 굽혀진다. 이 고찰로부터, 휘어짐이 가장 어렵고 강성이 높은 것은, 판이 꺽여지지 않고 평평하며, 또한 힘의 방향과 평행으로 배치된 도 7의 경우라는 것을 알 수 있다. 이상, 판에 정적인 힘이 가해진 경우를 설명하였으나, 동적인 힘, 즉 진동력(vibration force)이 가해진 경우도 마찬가지라 할 수 있다. 또한, 판의 양단이 고정되고, 중앙부에 힘이 가해진 경우도 마찬가지이다.

또한, 다른 종래 기술로서 예를 들면 특허 문헌 4에 기재된 기술이 존재한 다.

특허 문헌 1 : 일본 공개 특허 소61-70898호 공보

특허 문헌 2 : 일본 공개 특허 소57-35499호 공보

특허 문헌 3 : 일본 공개 특허 소60-22899호 공보

특허 문헌 4 : 일본 공개 특허 소58-63294호 공보

이상의 설명에 기초하여, 스피커의 종래의 평판 진동판을 고찰한다. 도 9 및 도 13에 나타낸 평판 진동판(31, 41)의 1개의 셀의 확대도를 도 12에 나타낸다. 여기서, Z는 진동력 또는 그에 따라 발생하는 진동의 방향을 나타낸다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 스킨(33, 34)과 진동 방향 Z는 서로 직교하고 있고, 이것은 도 6에 나타낸 판과 힘의 방향 관계와 동일하다. 따라서, 진동력이 가해지면, 스킨(33, 34)은 도 12에서 쇄선으로 나타낸 바와 같이 용이하게 휘어지고, 낮은 주파수에서 공진하게 된다. 이 현상은, 예를 들면 특허 문헌 4에도 기재되어 있다. 이와 같이, 스킨(33, 34)이 공진하여 음질을 열화시키는 것은 알려져 있었지만, 종래의 진동판(31, 41)에서는 스킨(33, 34)과 코어(32)가 일체로 되어 진동판의 프레임을 형성하고 있어, 스킨(33, 34)을 제거하면, 진동판(31, 41)은 그 형태를 이루지 못한다. 또한, 스킨(33, 34)은 음의 방사면으로서도 작용하므로, 스킨(33 ,34)을 제거하는 것은 가능하지 않다. 스킨(33, 34)이 존재하는 이상, 그 공진을 배제하는 것은 곤란하고, 문제점을 해결할 수 없었다.

또한, 코어(32)에도 공진의 문제가 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 벌집 구조의 코어(32)는 판을 굴곡시킴으로써 형성되어 있고, 이것은 도 8과 동일한 상 태이다. 따라서, 코어(32)는 용이하게 굴곡되고, 고유 공진을 하게 된다. 또한, 코어(32) 및 스킨(33, 34)은 강성이 높은 재료가 사용되며, 일반적으로 강성이 높은 재료는 내부 손실이 작다. 그러므로, 일단 고유 공진이 발생하면, 용이하게 감쇄되지 않을 것이다. 이 문제에 대한 대책은 채용되고 있지 않다. 이상과 같이, 종래의 평판 진동판은 스킨과 코어에 기인하는 고유 공진의 문제를 갖고 있다.

또한, 종래에는 간과되고 있었지만, 서스펜션(37)에도 고유 공진의 문제가 있다. 스피커가 구동되면, 진동계는 서스펜션(37)의 스프링 상수와 진동계의 질량 에 의해 정해지는 특정 주파수로 진동한다. 이것은 공명 주파수(free air resonance)로 지칭되며, 저음(low frequency sound)을 재생하는 데 유용하다. 그러나, 그 외에, 서스펜션(37)의 내부에서 고유 공진이 발생한다. 이 공진은 진동판에 전달되어 노이즈로서 방사되고, 청취자에 의해 감지될 때에는 유해한 것이 된다. 따라서, 진정한 고충실도 재생을 실현하기 위해서는 , 진동판 외에, 서스펜션 내부의 고유 공진도 제거할 필요가 있다. 그러나, 종래에 흔히 사용되어 왔던 코르게이션형 댐퍼는 수지를 함침한 연성 직물로 이루어지기 때문에 유연성을 갖고 있다. 그러므로, 댐퍼는 낮은 주파수에서 그 내부가 공진하여, 재생음의 음질을 저하시킨다.

또한, 에지리스 스피커에서는 고유의 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 이하에서 설명한다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 진동판(31)의 외주와 프레임(21)의 원통형 면(22) 사이에는 링형의 공간이 존재한다. 이 공간을 통해 스피커의 전후가 음향적으로 단락(short)되며, 이로써 저주파수에서의 음압 레벨이 저하된다. 이것을 방지하기 위해, 스피커의 전후를 음향적으로 차단할 필요가 있고, 이를 위해서는 상기 공간의 폭을 좁게(바람직하지는 0.5mm 이하)하고 진동 방향으로 길게(바람직하지는 10mm 이상)하는 것이 유효하다. 이와 같은 좁고 긴 공간을 형성하기 위해서는, 프레임의 원통형 면과 진동판의 외주부가 정확하게 형성되어야 하고, 진동판이 얇게 되어야 한다. 프레임의 원통형 면은 이러한 방식으로 형성될 수 있지만, 진동판은 얇은 판으로 이루어진 코어와 스킨으로 구성되어 있으므로 정밀한 성형이 곤란하다. 또한, 종래의 진동판은 비중(specific gravity)이 비교적 크기 때문에 두께를 늘리면 무거워져, 스피커의 능률이 저하되고, 후술되는 롤링 현상(rolling phenomenon)이 발생하는 등의 문제가 야기된다.

에지에 의해 외주부가 지지되어 있지 않은 진동판은, 진동 방향의 직각 방향으로 변위하게 되는 경향이 있어, 롤링을 일으키기가 쉽다. 진동판(31)과 프레임(21)의 원통형 면(22) 사이의 간극이 좁은 경우에는, 근소한 롤링에 의해도 진동판(31)이 프레임에 접촉하게 되어, 비정상음을 방사하고, 스피커로서의 기능을 달성하지 못하게 된다. 원래, 서스펜션(37)은 진동계를 스피커의 중심에 유지하는 기능을 행하는 것이며, 진동 방향의 외측으로 변위하지 않도록 요구된다. 에지리스 스피커에서, 상기한 이유로 인해 이러한 요구는 특히 어렵다. 그러나, 종래의 댐퍼는 상기한 구조와 재질을 가지므로, 진동 방향과 직각 방향으로도 약간 변위 할 수 있고, 또한 에이징 변형(aging deformation) 역시 회피할 수 없다. 그러므로, 진동계를 스피커 중심에 높은 정밀도로 일정하게 유지하는 것이 곤란하였다.

이상 설명한 문제점이 해결되어 있지 않기 때문에, 에지리스 평판 스피커는 거의 실용화되지 않고, 결점은 있지만 에지를 갖는 콘형 스피커가 현재 주로 사용되고 있다.

본 발명은 스킨을 사용하지 않고 평판 진동판을 구성하는 것을 가능하게 하고, 스킨 공진의 문제를 근본적으로 해결한다. 서스펜션은 경질의 재료만으로 구성되며, 그러므로 내부에서의 고유 공진이 대폭 억제된다. 또한, 본 발명은 전술한 다른 문제점도 동시에 해결한다. 본 발명을 적용할 수 있는 스피커는 에지리스 평판 스피커로 한정되지 않지만, 에지리스 평판 스피커에 적용하는 경우에 본 발명의 특징이 최상으로 발휘될 수 있다.

본 발명에 따른 진동판은, 진동판의 강성을 높게 유지하기 위한 프레임 부재와, 이 프레임 부재의 사이에 충전 배치되는 충전 부재(filler member)로 구성되어 있다. 프레임 부재는 복수의 평평한 판(이후 "평판 부재"로 지칭함)으로 구성되며, 이들 평판 부재의 전부가 진동 방향에 평행하게 진동판의 중심으로부터 외주를 향해 방사상으로 배치되고, 방사상의 중심에 함께 고정된 일단부를 가지며, 구동부에 고정된다. 종래 기술에서의 스킨과 같이 진동 방향에 직교하는 판 또는 벌집 코어와 같이 굽혀진 시트는 존재하지 않는다. 즉, 프레임 부재의 모두는 전술한 도 7의 상태로 배치되어 있고, 따라서 휘어짐이 어렵고, 강성이 높다. 또한, 종래의 진동판에서는 구동부의 진동이 스킨을 통하여 코어에 전달되었지만, 본 발명에서는 구동부로부터 프레임 부재에 직접 전달되므로, 전달 효율이 높고, 공진이 발생하지 않는다. 프레임 부재는 오로지 진동을 전달하는 역할을 행하고, 어떠한 음도 거의 방사하지 않는다. 한편, 충전 부재는 그 측면이 프레임 부재에 고정되어 있으며, 프레임 부재로부터의 진동을 전달하고 표면으로부터 음을 방사하는 역할을 행한다. 이와 같이 구성된 진동판의 고유 공진 주파수가 높아, 공진의 재생음에의 영향이 실질적으로 제거될 수 있다.

또한, 서스펜션에서, 제1 판스프링의 양단에 봉형 부재(rod-like member)가 일렬로 고정되며, 제2 판스프링이 봉형 부재의 양단에서 봉형 부재에 직각으로 고정되며, 제2 판스프링의 양단은 스피커의 움직이지 않는 부분, 즉 부동(unmovable) 부분에 고정된다. 여기서 사용되는 재료는 경질의 재료가 사용 가능하므로, 내부에서 발생하는 고유 공진은 극히 적다. 이상 말한 진동판과 서스펜션을 사용하여 스피커의 진동계를 구성하면, 진동계의 모든 부분으로부터 고유 공진의 영향을 실질적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 프레임 부재의 외주단(outer circumferential end)이 진동판의 외주면의 내측에 있다. 즉, 진동판의 외주부는 충전 부재만으로 구성되어 있다, 그러므로, 이 부분을 가공하여, 높은 진원도(roundness)와 직경 정밀도를 갖는 진동판을 얻을 수 있는. 또한, 이 진동판은 질량이 과대하게 되지 않고서도 두껍게 구성하는 것이 가능하다. 또한, 서스펜션은 진동 방향으로만 자유도를 갖고, 그 이외의 방향으로는 변위하지 않는다. 이 진동판과 서스펜션을 이용하면, 상기한 진동판과 프레임 간의 공간을 좁고 길게 하는 것이 가능하며, 그 결과 에지리스 스피커의 전면측을 후면측으로부터 음향적으로 차단하고, 저음을 충분한 음압 레벨로 재생할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 충전 부재 및 구동부 중 적어도 한쪽에 통기용의 잘려진 부분(ventilation cutaway)이 설치되어 있고, 이 잘려진 부분에 의해 개구가 형성된다. 개구를 통해서 공기는 구동부의 내부와 외부를 자유롭게 출입할 수 있다. 그 결과, 진동계는 움직임이 방해되지 않아, 저음의 재생에 있어 유리하다.

도 1은 본 발명의 실시예의 스피커의 진동계(vibration system)에 대한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예의 서스펜션의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예의 에지리스 평판 스피커의 정면도(부분 단면도를 포함)이다.

도 4는 본 발명에 따른 에지리스 평판 스피커의 주파수 응답 곡선을 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 에지리스 평판 스피커의 주파수 응답 곡선을 나타낸 그래프이다.

도 6은 판에 힘이 가해질 때의 판의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 판의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 판의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 종래의 에지리스 평판 스피커의 단면도이다.

도 10은 종래의 평판 진동판의 일부 잘려진 부분을 포함하는 평면도이다.

도 11은 또 다른 종래의 평판 진동판의 일부 잘려진 부분을 포함하는 평면도 이다.

도 12는 종래의 평판 진동판의 셀의 단면도이다.

도 13은 도 11에 나타낸 종래의 평판 진동판의 정면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 진동판

2 : 프레임 부재
2': 평판 부재

3 : 충전 부재

4 : 보빈

5 : 코일

6 : 구동부

7 : 서스펜션

8 : 통기용의 잘려진 부분

9 : 통기용의 잘려진 부분

본 발명의 실시예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1은 스피커의 진동계의 사시도이다. 진동계는 진동판(1), 구동부(6) 및 서스펜션(7)으로 구성되며, Z는 진동 방향을 나타낸다. 도 1의 좌측을 전방, 우측을 후방으로 한다. 이해를 용이하게 하기 위해, 충전 부재(3) 중의 하나와 구동부(6)는 고정되어야 할 상대로부터 떨어진 상태로 도시되어 있다.

도 1에서, 도면 부호 1은 원판형의 진동판이며, 그 직경은 예를 들면 120mm, 두께는 예를 들면 20mm로 선택된다. 이 진동판(1)은 비중이 작으므로, 이와 같이 두껍게 구성되어도, 질량이 과도하게 되지는 않은 것이다.

도면 부호 2는 프레임 부재이며, 복수의 동일 형상의 평판 부재(2')에 의해 구성되며, 해당 평판 부재(2')의 수는 본 실시예에서는 6개이다. 평판 부재(2')의 모두는 진동 방향 Z에 평행하게 배치되고, 원주 방향에 대해서는 대략 동일한 각도 간격으로 방사상으로 배치되며, 각각의 일단이 방사상의 중심 D에 함께 고정되어 있다. 프레임 부재(2)의 Z 방향의 폭은 진동판(1)의 두께와 대략 동등하게 선택되는 것이 바람직하다. 프레임 부재(2)는 무게가 가볍고 강성이 높은 것이 바람직하고, 그러므로 재질은 알루미늄, 티타늄, 베릴륨, 카본 등이 적합하며, 그 두께는 O.1mm 이하가 적합하다.

도면 부호 3은 두꺼운 부채꼴 형태의 충전 부재이며, 그 수는 본 실시예에서는 6개이다. 충전 부재(3)는 인접하는 2개의 평판 부재(2')의 사이에 형성된 공간을 충전하도록 배치되고, 그 양쪽 면은 접착, 점착 등의 수단에 의해 프레임 부재(2)에 고정된다. 그 재료는 저밀도의 것, 예를 들면 플라스틱, 금속, 카본 등의 발포체(foam)로 구성하는 것이 매우 적합하다. 충전 부재(3)는 두꺼운 블록 형상을 가지며, 내부 손실이 큰 재질이므로, 그 자체가 고유 공진을 일으키기가 어렵다. 이뿐만 아니라, 충전 부재(3)는 프레임 부재(2)의 공진을 억제하는 작용도 가지고 있다. 또한, 도시한 바와 같이, 프레임 부재(2)의 외주단은 진동판(1)의 외주에까지 도달하지 않고, 그 내측에 위치하여 있다. 즉, 진동판(1)의 외주는 충전 부재(발포체)(3)만으로 구성되므로, 이 부분을 가공하여 필요한 진원도와 직경 정밀도를 달성할 수 있다.

구동부(6)는 보빈(4)과 이 보빈에 감겨진 코일(5)에 의해 구성되어 있다. 구동부(6)는, 프레임 부재(2)의 각각의 동일측의 에지에, 6개의 부분(F)에서 고정된다(도 1에서 흑색의 원형 점이 고정 위치를 나타낸다). 여기서, 보빈(4)은 반드시 필요한 것은 아니다. 예를 들면, 보빈을 사용하지 않고 코일을 감아, 접착제로 굳혀 원통형으로 성형하고, 이것을 구동부로서 프레임 부재(2)에 고정해도 된다.

본 실시예에서는 4개의 서스펜션(7)이 사용되고 있다. 이들 중 2개의 서스펜션(7)은 프레임 부재(2)의 후방단에 고정되는 한편, 다른 2개는 구동부(6)의 후방단에 고정되어 있다. 서스펜션(7)의 장착 위치는 본 실시예로 한정되지 않으며, 예를 들면 4개 모두가 진동판(1) 또는 구동부(6)의 어느 한쪽에 고정될 수도 있다. 또한, 그 수도 4개로 한정되지 않는다.

코일(5)에 입력 전류가 흐르면, 구동부(6)는 Z 방향으로 진동하고, 그 진동은 프레임 부재(2)에 전달되고, 그리고 나서 충전 부재(3)에 전달되어, 진동판(1)으로부터 음이 방사된다.

도 1에는 충전 부재(3)의 표면의 일부를 반구형으로 함몰시킨 통기용의 잘려진 부분(8)과 구동부(6)의 말단부의 일부를 반원형으로 잘라냄으로써 형성된 통기용의 잘려진 부분(9)이 나타나 있다. 이들 잘려진 부분은 충전 부재(3)와 구동부(6)가 마주보는 6개의 지점에 형성되어 있다. 프레임 부재(2)와 구동부(6)가 고정될 때, 충전 부재(3)와 구동부(6)에 설치된 통기용의 잘려진 부분이 개구를 형성하고, 개구를 통해 공기가 구동부 내부와 외부를 자유롭게 출입할 수 있어, 진동계 는 작동이 방해받지 않게 된다. 이 개구는 도 3에도 도시되어 있다. 통기용의 잘려진 부분의 형상은 상기의 것으로 한정되지 않고, 예를 들면 직육면체 또는 직사각형이어도 된다. 또한, 통기용의 잘려진 부분은 충전 부재(3)와 구동부(6)의 어느 한쪽에만 설치해도 통기의 목적이 달성될 수 있다.

평판 부재(2')의 수는 상기한 것으로 한정되지 않고, 진동판(1)의 크기 및 추구하는 성능에 따라 적절히 결정하면 된다. 이에 따라서 충전 부재(3)의 수가 결정될 수도 있다. 또한, 충전 부재(3)의 각각이 완전하게 분리될 필요는 없으며, 진동판(1)의 앞면측에서 서로 연결되어도 된다. 프레임 부재(2)는 진동판(1)의 앞면으로부터 조금 후퇴하여 배치되어 있어도 된다. 이 경우에도, 충전 부재(3)는 실질적으로는 복수의 부채꼴 형태의 부재로 간주할 수 있다. 그리고, 전술한 실시예에서, 진동판(1)은 원판형이지만, 진동판은 이 형상으로 한정되지 않는다. 즉, 진동판(1)의 앞면 및 후면을 평평한 형태로 할 필요는 없으며, 오목형, 볼록형, 그 외의 형상으로 하는 것도 가능하다. 그러나, 적어도 앞면을 평평한 형태로 하면, 그 곳으로부터 방사되는 음이 동일한 위상으로 될 것이라는 이점이 발생하므로, 바람직하다. 또한, 진동판의 외주를 원형뿐만 아니라 타원형, 직사각형 등의 형상으로 구성하는 것도 가능하며, 그 경우에는 평판 부재(2')의 일부 및 충전 부재(3)의 일부가 서로 상이한 형상으로 될 것이다. 또한, 평판 부재(2')는 원주 방향에 관해서 상이한 각도 간격으로 배치될 수 있다. 이 경우에도, 충전 부재(3)의 일부는 서로 상이한 형상으로 될 것이다. 또한, 진동판(1)의 표면 또는 내부를 잘라내어, 강성은 유지하면서 무게를 감소시키는 등의 여러 가지 형상 변경이 가능하다. 어느 경우에도, 프레임 부재(2)와 충전 부재(3)의 형상 및 치수를 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 적당히 변경할 수 있다.

진동판(1)을 형성하는 방법은 상기의 것으로 한정되지 않는다. 먼저, 프레임 부재(2)를 배치하고, 그 곳에 발포체 원료를 주입하며, 발포체 원료를 발포시킴으로써 충전 부재(3)를 형성할 수도 있다. 또한, 그 외에, 부채꼴 형태의 충전 부재(3)의 측면을 서로 세라믹 접착제 등으로 접착하고, 그 후 접착제를 경화하여 높은 경도의 평판 부재를 획득하고, 그 결과 "프레임 부재"를 형성하는 것도 가능하다.

다음에 서스펜션(7)의 상세 구조를 도 2를 참조하여 설명한다. 도면 부호 11은 제1 판스프링을 나타내며, 도면 부호 14는 서스펜션(7)을 진동판(1) 또는 구동부(6)에 연결하기 위한 접속편을 나타낸다. 접속편(14)의 일단은 제1 판스프링(11)의 중앙에 고정되고, 타단(B)은 진동판(1) 또는 구동부(6)에 고정된다. 제1 판스프링(11)의 양단에는 봉형 부재(12)가 일렬로 고정되어 있다. 여기서, "봉형 부재"로는 속이 비어있지 않은 부재뿐만 아니라, 경량화하기 위해 파이프와 같이 그 두께의 일부를 파낸 것도 가능하며, 또한 단면 형상이 T자형 또는 십자형인 부재 등도 포함한다. 봉형 부재의 양단에 제2 판스프링(13)이 봉형 부재에 직각으로 고정되고, 제2 판스프링의 양단(C)이 스피커의 움직이지 않는 부분, 즉 부동(unmovable) 부분에 고정된다. 서스펜션(7)의 각 부재의 재료로서는, 금속, 카본, 경질 플라스틱 등 경질의 것이 적합하다.

판스프링(11)과 접속편(14)은 이 스프링을 굽힘으로써 Z 방향으로 움직일 수 가 있다. 이 때, 봉형 부재(12)가 경사를 이루어야 하며, 이것은 판스프링(13)을 굽힘으로써 실현된다. 이 서스펜션은, 그 구조로부터 명백한 바와 같이, Y 방향으로는 자유도를 갖지 않는다. X 방향으로의 변위는 2개의 판스프링(13)이 함께 동일한 X 방향으로 굽혀짐으로써 발생할 수 있지만, 판스프링(13)을 이와 같이 굽혀지도록 하는 힘은 통상은 발생하지 않는다. 그것이 염려되는 경우에는, 2개의 판스프링(13)의 외측에 이들 스프링과 접촉하는 고정벽을 설치하여, 그에 따른 힘으로 판스프링(13)이 외측으로 굽혀지는 것을 저지하면, X 방향의 자유도는 제거된다. 도 2에서 고정벽이 도시되어 있지 않지만, 고정벽에 의한 힘이 E로 나타내어져 있다. 이상과 같이 구성된 서스펜션은 Z 방향으로만 자유도를 가지며, 그 이외의 방향에 대하여는 매우 강성을 나타내어 변위하지 않는다.

또한, 이 서스펜션(7)은 경질의 재료를 사용하여 구성되므로, 고유 공진이 발생하기 어렵지만, 판스프링(11)에서는 다소 더 높은 정도의 공진이 발생할 수도 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 접속편의 수를 2개로 하고, 판스프링(11)의 양단과 봉형 부재(12)가 접하고 있는 부근에 장착하여 사용하면, 이러한 더 높은 정도의 공진이 제거된다.

이상 설명한 진동판(1), 구동부(6) 및 서스펜션(7)을 이용하여 구성한 에지리스 평판 스피커를 이하에서 설명한다. 도 3은 에지리스 평판 스피커의 정면도이다. 단, 프레임(21)만이 단면도로 도시되어 있고, 그 내부가 나타내어져 있다. 이미 설명한 구성요소가 본 도면에서 다시 사용되고 있는 경우에는, 동일한 도면 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

도 3에서, 평판 진동판(1)은 예를 들면 120mm의 직경과 20mm의 두께를 갖는다. 그 외주부의 발포체, 즉 충전 부재(3)는 그 직경이 원통형 면(22)의 직경보다 예를 들면 1mm 작도록 정밀하게 가공되어 있다. 그리고나서, 진동판(1)과 원통형 면(22)의 중심축이 일치하도록 진동계를 조립한다. 그 결과, 진동판(1)의 외주와 원통형 면(22) 사이의 공간은 0.5mm의 폭과 20mm의 길이의 균등한 공간을 형성한다. 또한, 전술한 통기용의 잘려진 부분(8, 9)으로 형성되는 개구가 본 도면에 도시되어 있다.

외측 자극(23)의 위쪽에 도시된 서스펜션(7)의 접속편(14)은 진동판(1)의 프레임 부재(2)에 고정되어 있고(도면 중의 흑색의 원이 고정 지점을 나타냄), 제2 판스프링(13)은 C점에서 외측 자극(23)에 고정되어 있다. 외측 자극(23)의 아래쪽에는 또 다른 서스펜션이 도시되어 있고, 그 접속편은 보빈(4)의 하단에 고정되어 있으며, 제2 판스프링이 요크(26)에 고정되어 있다. 제2 판스프링이 고정되는 상대는 외측 자극 또는 요크로 한정되지 않고, 프레임의 일부 등의 움직이지 않는 부분, 즉 부동(unmovable) 부분이 될 수도 있다. 코일(5)에 전류가 흐르면, 이 진동계는 Z 방향으로 진동하고, 음을 방사한다.

다음으로, 이와 같이 구성된 에지리스 평판 스피커에 의해 얻어진 주파수 응답 곡선의 예를 설명한다. 도 4는 직경 120mm의 진동판을 갖는 스피커의 응답 곡선이다. 도면 내에서, A는 인간의 가청 대역 20㎐∼20㎑를 나타낸다. 동 도면에서는, 약 4㎑에서 고역의 고유 공진이 관찰되었다. 30∼100㎐의 저음역에서, 음 압 레벨은 저하되지 않았다. 도 5는 직경 26mm의 진동판을 갖는 스피커의 응답 곡 선을 나타내며, 약 30㎑에서 고역 공진이 관찰되었다. 이들 2개의 고역 공진 주파수는 종래의 스피커에 비해 매우 높으며, 진동판의 강성이 높다는 것을 나타내고 있다.

콘형 또는 평판형에 무관하게, 종래 스피커의 주파수 응답 곡선에서는, 최고의 공진 주파수 이하의 대역에서도 많은 피크(peak)와 바닥(bottom)이 존재한다. 그 이유는, 진동판이 많은 고유 공진 모드를 갖고 있고, 각각의 주파수에서 공진이 발생하기 때문이다. 또한, 서스펜션에서도 공진이 발생한다. 이들 모두의 공진의 영향이 주파수 응답 곡선에서 나타난다. 한편, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 스피커는 단일의 고역 공진 주파수를 가지며, 그 이하의 대역에서는 고유 공진이 인식되지 않는다. 즉, 본 발명의 스피커의 고역 공진 주파수 이하의 대역에서는 응답 곡선이 평탄하다.

전술한 2개의 스피커와 디바이딩 네트워크(대역 필터)를 사용하여 2-웨이 스피커 시스템을 구성할 수도 있다. 도 4의 스피커가 우퍼(woofer)로서 사용되고, 네트워크가 예를 들면 2㎑보다 높은 대역에서는 음을 차단한다. 또한, 도 5의 스피커가 트위터(tweeter)로서 사용되고, 네트워크가 2㎑ 이하의 대역에서는 음을 차단한다. 약 30㎑에서의 트위터의 공진은 인간의 가청 범위에서 벗어나므로, 문제가 되지 않는다. 이와 같이 구성한 2-웨이 스피커 시스템에서는, 주파수 응답 곡선이 가청 대역에서 대략 평탄하고, 고유 공진이 관찰되지 않으며, 저음도 충분히 재생되어, 매우 높은 충실도의 음을 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 종래의 스피커의 진동계가 갖고 있는 많은 문제점을 해결 가능하므로, 그 이용가치는 크다. 특히, 본 발명을 에지리스 평판 스피커에 적용하면, 모든 가청 범위에 걸쳐 높은 충실도로 원음을 재생하는 하이파이 스피커 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (16)

1. 음을 방사하는 진동판(1) 및 상기 진동판을 구동하는 구동부(6)를 포함하는 스피커로서,

   상기 진동판은,

   복수의 평판 부재(2')를 포함하며, 복수의 상기 평판 부재(2')가 진동 방향과 평행하게 배치되고 또한 상기 진동판의 중심으로부터 외주를 향해 방사상으로 배치되며 방사상 배치의 중심에 일단이 함께 고정되는, 프레임 부재(2); 및

   인접하는 2개의 상기 평판 부재의 사이에 형성된 공간을 충전하고, 상기 평판 부재에 그 양쪽 면이 고정되며, 표면으로부터 음을 방사하는, 충전 부재(filler member)(3)

   를 포함하는,

   스피커.
2. 제1항에 있어서,

   상기 진동판(1)은 원형의 외주를 가지며,

   복수의 상기 평판 부재(2')는 동일한 형상이고, 원주 방향에서 동일한 각도 간격으로 방사상으로 배치되며,

   상기 충전 부재(3)는 부채꼴 형상을 갖는,

   스피커.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 충전 부재(3)는 발포체(foamed material)로 이루어지는, 스피커.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 프레임 부재(2)의 외주단(outer circumferential end)은, 상기 충전 부재(3)의 외주면에 의해 결정되는 상기 진동판(1)의 외주면보다 내측에 위치하는, 스피커.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 구동부(6)는 상기 프레임 부재(2)를 형성하는 복수의 상기 평판 부재(2')의 각각의 동일한 측에 고정되고, 상기 프레임 부재(2)를 통해 상기 충전 부재(3)에 진동을 전달하는, 스피커.
6. 제5항에 있어서,

   상기 충전 부재(3) 및 상기 구동부(6) 중 한쪽 또는 양쪽의, 상기 충전 부재와 상기 구동부가 서로 마주보는 부분에, 통기용의 잘려진 부분(ventilation cutaway)(8,9)이 설치되어 있는, 스피커.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 진동판(1)과 상기 구동부(6) 중 하나 이상이 서스펜션(7)에 의해 지지되며,

   각각의 상기 서스펜션(suspension)은,

   제1 판스프링(11)의 양단에 봉형 부재(rod-like member)(12)가 일렬로 고정되고, 상기 봉형 부재(12)의 양단에 제2 판스프링(13)이 상기 봉형 부재에 직각으로 고정되고, 상기 제2 판스프링(13)의 양단이 상기 스피커의 부동(unmovable) 부분에 고정되도록 구성된,

   스피커.
8. 제7항에 있어서,

   각각의 상기 서스펜션은, 상기 제1 판스프링(11)이 접속편(14)을 통해 상기 진동판과 상기 구동부 중 한쪽 또는 양쪽에 고정되도록 구성된, 스피커.
9. 스피커에 사용되고, 음을 방사하는 스피커용 진동판(1)에 있어서,

   복수의 평판 부재(2')로 이루어지며, 복수의 상기 평판 부재(2')가 진동 방향과 평행하게 배치되고 또한 상기 진동판의 중심으로부터 외주를 향해 방사상으로 배치되고, 방사상 배치의 중심에 일단이 함께 고정되는, 프레임 부재(2); 및

   인접하는 2개의 상기 평판 부재의 사이에 형성된 공간을 충전하고, 상기 평판 부재에 그 양쪽 면이 고정되며, 표면으로부터 음을 방사하는, 충전 부재(3)

   를 포함하는,

   스피커용 진동판.
10. 제9항에 있어서,

    상기 진동판(1)은 원형의 외주를 가지며,

    복수의 상기 평판 부재(2')는 동일한 형상이고, 원주 방향에서 동일한 각도 간격으로 방사상으로 배치되며,

    상기 충전 부재(3)는 부채꼴 형상을 갖는,

    스피커용 진동판.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 충전 부재(3)는 발포체로 이루어지는, 스피커용 진동판.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 프레임 부재(2)의 외주단은, 상기 충전 부재(3)의 외주면에 의해 결정되는 상기 진동판(1)의 외주면보다 내측에 위치하는, 스피커용 진동판.
13. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    구동부(6)가, 상기 프레임 부재(2)를 형성하는 복수의 상기 평판 부재(2')의 동일한 측에 고정되고, 상기 프레임 부재(2)를 통해 상기 충전 부재(3)에 진동을 전달하는, 스피커용 진동판.
14. 제13항에 있어서,

    상기 충전 부재(3) 및 상기 구동부(6) 중 한쪽 또는 양쪽의, 상기 충전 부재와 상기 구동부가 서로 마주보는 부분에, 통기용의 잘려진 부분(8,9)이 설치되어 있는, 스피커용 진동판.
15. 스피커의 진동판과 구동부 중 한쪽 또는 양쪽을 지지하는 스피커용 서스펜션으로서,

    상기 스피커용 서스펜션은,

    제1 판스프링(11)의 양단에 봉형 부재(12)가 일렬로 고정되고, 상기 봉형 부재(12)의 양단에 제2 판스프링(13)이 상기 봉형 부재에 직각으로 고정되고, 상기 제2 판스프링(13)의 양단이 상기 스피커의 부동(unmovable) 부분에 고정되도록 구성된,

    스피커용 서스펜션.
16. 제15항에 있어서,

    상기 스피커용 서스펜션은, 상기 제1 판스프링(11)이 접속편(14)을 통해 상기 진동판과 상기 구동부 중의 한쪽 또는 양쪽에 고정되도록 구성된, 스피커용 서스펜션.

Images