KR101184537B1

KR101184537B1 - 스피커

Info

Publication number: KR101184537B1
Application number: KR1020110019102A
Authority: KR
Inventors: 김석주; 허동철
Original assignee: 허동철; 김석주
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2012-09-19
Also published as: JP2013522946A; KR20110102182A; CN102948171A; US20120328147A1

Abstract

본 발명은 스피커에 관한 것으로서, 스피커의 자기회로를 구성함에 있어서, 종래 기술의 수직방향 극성 배열과는 달리, 마그네트의 극성을 수평 방향으로 형성하고, 수평 방향으로 형성된 자기회로 내측에 진동계를 형성한다. 따라서, 자기회로가 진동계를 둘러싸게 됨으로써, 진동계와 자기회로부의 두께의 합으로 높이가 형성되었던 종래의 스피커와 달리, 자기회로부의 높이만으로 스피커를 만들 수 있게 되었다. 또한, 마그네트의 부피가 커지면서도 스피커의 높이를 줄일 수 있게 됨으로써, 스피커의 음향 특성도 향상시킬 수 있게 되었다.

Description

스피커{Speaker}

본 발명은 스피커에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 높이가 현저히 낮으면서도 우수한 성능을 가지는 스피커에 관한 것이다.

일반적으로, 스피커는 전기 신호를 우리가 들을 수 있는 소리로 변환해 주는 장치를 말한다. 한편, 스피커 중에서 마이크로 스피커는 소형 전자기기나 이동통신 단말기 등에 장착하기 적합한 스피커를 말한다.

현재 전자기기는 점점 더 작고 가벼워 지는 추세이다. 따라서, 전자기기에 적용되는 스피커 역시 더 작고 가벼우면서도 우수한 성능을 필요로 하게 되었다.

도 1 및 도 2 는 종래 기술에 따른 단일 마그네트(magnet) 스피커를 나타낸 단면도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 스피커는, 프레임(111)이 스피커(120)의 외형을 형성한다. 프레임(111) 안쪽으로는 마그네트(101)에 의해 발생한 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(yoke)(104)가 구비된다. 요크(104)는 아래쪽이 막힌 원통 형상의 바텀 플레이트(bottom plate)(102)와 원반 형상의 탑 플레이트(top plate)(103)로 이루어진다. 바텀 플레이트(102)와 탑 플레이트(103)의 사이에는 원반형의 마그네트(101)가 놓인다. 한편, 마그네트(101)에 의해 발생한 자속이 요크(104)에 유도되다가 요크(104)의 불연속점을 만나게 되는데, 이를 자기 갭(magnetic gap)이라고 한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 마그네트(101), 요크(104) 및 자기 갭이 자기회로를 형성한다. 자기회로란 스피커가 전기신호를 소리로 변환하기 위해 필요한 자기장(magnetic field)을 제공하는 장치를 말한다.

한편, 자기 갭에는 보이스 코일(voice coil)(105)이 위치한다. 보이스 코일(105)은 다이어프램(diaphragm)(106)에 연결되어 있다. 보이스 코일(105)에 인가된 전기 신호에 따라 보이스 코일(105)이 상하 운동을 하면, 이러한 운동은 다이어프램(106)에 전달되고, 다이어프램(106)이 진동함으로써, 전기신호가 소리로 변환된다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 다이어프램(106)은 중앙부의 돔과 가장 자리의 립(Rib) 형상으로 이루어지며, 두개의 돔 사이의 경계에 보이스 코일(105)이 연결되어 있다. 다이어프램(106)을 이중 돔 형상으로 하는 이유는, 다이어프램(106)의 진동을 원활하게 하면서도 진동 범위를 제어하기 위함이다.

리드 와이어(lead wire)(107)는 보이스 코일(105)에 연결되어 전기 신호를 인가한다. 리드와이어(107)는 일반적으로 다이어프램(106)의 표면을 따라 접착되어 있으며, 프레임(111)에 형성된 홀(hole)을 통과하여 터미널 PCB(108)에 연결된다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 다이어프램(106)과 보이스 코일(105)은 진동계(132)를 형성한다.

다이어프램(106) 위쪽으로는 통공 캡(109)을 덮는다. 통공 캡(109)은 다이어프램(106)을 비롯한 스피커 내부 장치들을 보호하기 위한 것이다. 그리고, 다이어프램(106)에 의해 발생된 소리가 스피커 밖으로 잘 전달되도록 하기 위해, 통공 캡(109)에는 다수의 통공(110)을 형성한다. 한편, 스피커 안쪽에 발생하는 열기가 밖으로 배출되도록, 프레임(111)에 열 방출구(112)를 다수 형성한다.

종래 기술에 의한 스피커는 다음과 같이 동작한다. 터미널 PCB(108) 및 리드 와이어(107)를 통해 보이스 코일(105)에 전기 신호가 인가되면, 자기 갭(magnetic gap) 안에 위치한 보이스 코일(105)이 플레밍 법칙에 의해 자기장과 수직한 방향으로 운동을 하고, 이러한 운동이 다이어프램(106)에 전달된다. 다이어프램(106)에 전달된 운동은 다이어프램(106)을 진동시킴으로써, 전기 신호가 소리로 변환된다.

도 1 및 도 2 에 따른 종래기술의 스피커에는 다음과 같은 문제점들이 있다. 먼저, 종래 기술에 따른 스피커는 자기회로(131)와 진동계(132)가 수직으로 층을 이루고 있으므로, 스피커의 전체 높이가 높아지는 문제점 있었다. 즉, 스피커의 전체 높이는 자기회로의 두께와 진동계의 두께를 더한 값으로 결정되었다.

따라서, 스피커의 두께를 보다 얇게 하기 위해는 마그네트(101)의 두께를 줄일 수 밖에 없었다. 그러나, 마그네트(101)의 두께를 줄이게 되면, 자기 갭의 자속밀도(magnetic flux density)가 줄어들게 됨으로써, 결국 스피커의 음압이 낮아지는 문제점이 발생하였다.

또한, 스피커(120) 두께로 인해, 전자 모듈(module) PCB 기판 에서 분리 조립을 하고 있어 제조 과정의 효율이 떨어질 뿐 아니라, 많은 부품으로 인해 조립 시간의 늘어나고, 결국 이는 제조 원가가 높아지는 문제점이 있었다.

도 3 은 종래 기술에 따른 더블 마그네트 스피커를 나타낸 단면도이다. 도 3 에 나타낸 스피커는 중앙에 원반 형상의 제 1 마그네트(141)와, 제 1 마그네트와 중심을 공유하는 링 형상의 제 2 마그네트(142)를 구비한다.

제 1 마그네트(141)와 제 2 마그네트(142)는 하나의 바텀 플레이트(143)위에 구비된다. 한편, 제 1 마그네트는 제 1 탑 플레이트(144)로 덮혀있고, 제 2 마그네트는 제 2 탑 플레이트(145)로 덮혀 있다. 제 1 탑플레이트(144)와 제 2 탑 플레이트(145) 사이에는 자기 갭(magnetic gap)이 형성된다. 또한, 바텀 플레이트(143)와 제 1 탑플레이트(144) 및 제 2 탑 플레이트(145)는 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(146)를 형성한다.

도 3 에 따른 더블 마그네트 스피커 역시 자기회로와 진동계가 층을 이루고 있으므로, 스피커 전체의 두께를 줄이기 위해서는 제 1 마그네트(141)와 제 2 마그네트(142)의 두께를 줄일 수 밖에 없다. 따라서, 단일 마그네트 스피커와 같이, 음압이 낮아지는 문제가 발생할 뿐 아니라, 복잡한 구조로 인해 제조 비용이 상승하는 문제점이 있었다.

도 4 는 네비게이션 및 휴대용 게임기에 적용되는 종래 기술에 따른 스피커를 나타낸 단면도이다. 도 4 에 나타낸 스피커 역시 도 1 과 같은 방식의 스피커이다. 다만, 생산성 향상을 위해, 바텀 플레이트(151)를 프레임으로 사용하였다. 또한, 도 4 에 도시된 스피커는 스피커 자체의 두께를 줄이기 위해, 진동계를 얇게 형성하였다.

그러나, 도 4 에 도시된 스피커는 보이스 코일(152)가 자계에서 많이 벗어나 있어서 주파수 대역의 손실을 발생시킨다. 즉, 최저 재생 한계 주파수(f0)가 높아지는 문제점이 있다.

또한, 고출력을 내기 위해서는 굵은 보이스 코일(152)을 사용해야 하는데, 보이스 코일(152)의 외경이 적어, 권폭이 증가하게 되고, 보이스 코일 (152)이 상하 왕복 운동 시 X - MAX 값(정격 출력 시 코일의 상하 운동폭 : mm) 때문에 자기회로의 높이가 높아지는 문제점 있다. 또한, 자기회로의 자기력 약화로 보이스음색의 명료도 및 해상력 부족과 음압이 떨어지는 문제점이 있다.

도 5 는 종래 기술에 따른 내자형 및 외자형 자기회로를 나타낸 단면도이다. 도 5 의 (가)는 종래의 내자형 자기회로 구성을 보여주는 단면도 이며, (나)는 종래의 외자형 자기회로 구성을 보여주는 단면도 이다.

도 5 의 (가)는 마그네트(161)가 요크(164)의 내측에 있으므로, 이를 내자형 자기회로라고 한다. 여기서, 요크(164)는 바텀 플레이트(162)와 탑 플레이트(163)로 이루어지고, 상기 화살표 방향은 마그네트(161)에 의해 형성된 자속의 통과 경로를 나타낸다.

도 5 의 (나)는 마그네트(171)가 바텀 플레이트(172)에 연결된 폴피스(pole piece)(175) 외측에 있는 구조를 가지므로 외자형 자기회로라고 한다. 도 5 의 (나)에 표시된 화살표 방향은 마그네트(171)에 의해 형성된 자속의 통과 경로를 나타낸다.

상기한 바와 같이, 종래 기술에 따른 스피커는 바텀 플레이트, 마그네트, 탑 플레이트를 적층하여 자기 회로를 구성하고, 그 위에 진동계를 구성함으로써, 스피커의 높이가 높아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스피커의 높이를 현저히 줄이면서도 음향특성을 향상시킨 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 스피커의 자기회로를 구성함에 있어서, 종래 기술의 수직방향의 극성 배열과는 달리, 마그네트의 극성을 수평 방향으로 형성하고, 수평 방향으로 형성된 자기회로 내측에 진동계를 형성한다.

본 발명에 따른 마이크로 스피커는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 자기력을 증대시켜 높은 출력 음압을 제공할 수 있다.

둘째, 스피커의 높이를 최대한 줄임으로써, 스피커를 장착한 전자기기의 크기를 줄일 수 있다.

셋째, 보이스 코일 구경이 커서 종래의 보이스 코일 굵기 보다 더 굵은 와이어 사용할 수 있게 되므로, 고입력, 고출력 스피커를 제조할 수 있다.

넷째, 스피커 부품의 수가 감소되어 마이크로 스피커의 조립 작업을 단순화 할 수 있고, 생산을 자동화하여 생산 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 저면부측에 통공부가 형성되어 있기 때문에, 보이스 코일 에서 발생하는 열이 바로 방출될 수 있고, 내구성을 향상시킬 수 있다.

일곱째, 음압은 높이면서도 강한 다이어프램을 사용해 f0 를 낮출 수 있다.

여덟째, 소형 휴대기기 제조업체의 전자 PCB 모듈과 조립을 같이 할 수 있어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

도 1 및 도 2 는 종래 기술에 따른 단일 마그네트 스피커를 나타낸 단면도이다.
도 3 은 종래 기술에 따른 더블 마그네트 스피커를 나타낸 단면도이다.
도 4 는 네비게이션 및 휴대용 게임기에 적용되는 종래 기술에 따른 스피커를 나타낸 단면도이다.
도 5 는 종래 기술에 따른 내자형 및 외자형 자기회로를 나타낸 단면도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 스피커의 자기회로를 나타낸 일실시예 단면도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 스피커의 제 2 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 스피커의 제 3 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 10 은 본 발명에 따른 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 분해사시도이다.
도 11 은 본 발명에 따른 스피커의 제 3 실시예를 나타낸 분해사시도이다.
도 12 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커의 성능을 종래 기술에 따른 스피커의 성능과 비교한 그래프이다.
도 13 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스피커의 성능을 종래 기술에 따른 스피커의 성능과 비교한 그래프이다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 6 은 본 발명에 따른 스피커의 자기회로를 나타낸 일실시예 단면도이다. 도 6 에 따른 자기회로는 마그네트의 N 극과 S 극이 수평하게 형성된다. 종래기술에 따른 스피커의 자기회로에 있어서는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 마그네트는 N 극과 S 극이 수직으로 형성되고, 자기 갭에서만 자속이 수평하게 형성된다. 그러나, 본 발명에 따른 자기회로는 N 극과 S 극이 수평으로 형성되고, 자기 갭에서도 자속이 수평하게 형성된다.

도 6 (a) 는 본 발명에 따른 스피커의 자기회로에 있어서, 두개의 플레이트를 가지는 실시예를 나타낸 것이다. 도 6 (a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 마그네트(501)는 링 형상으로서, 외측에서 내측으로 단차를 가진다. 또한, 마그네트(501)의 극성은 내측이 S 극이고 외측이 N 극으로 형성된다. 즉, N 극과 S 극이 수평하게 형성된다. 한편, 내측에 N 극이 위치하고, 외측에 S 극이 위치하도록 수평하게 형성될 수도 있음은 자명하다.

도 6 (a) 와 같이, 마그네(501)트의 외측에 N 극이 위치한 경우, 자속(magnetic flux)은 N 극에서 시작하여 제 1 플레이트(502)와 자기 갭(505) 및 제 2 플레이트(503)를 통과하여 마그네트(501)의 S 극으로 향한다. 제 1 플레이트(502) 및 제 2 플레이트(503)는 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(504)의 역할을 한다. 이때, 마그네트(501)가 제 1 플레이트(501)에 밀착되도록 자기회로를 구성할 수도 있다. 그러나, 도 6 (a) 에 도시된 바와 같이, 마그네트(501)가 제 1 플레이트(501)와 일정한 거리만큼 이격되도록 자기회로를 구성할 수도 있다.

도 6 (b) 는 본 발명에 따른 스피커의 자기회로에 있어서, 하나의 플레이트를 가지는 실시예를 나타낸 것이다. 도 6 (b)를 참조하면, 본 실시예에 따른 마그네트(601)는 링 형상으로서, 외측에서 내측으로 단차를 가진다. 또한, 마그네트(601)의 극성은 내측이 S 극이고 외측이 N 극으로 형성된다. 즉, N 극과 S 극이 수평하게 형성된다. 한편, 내측에 N 극이 위치하고, 외측에 S 극이 위치하도록 수평하게 형성될 수도 있음은 자명하다.

도 6 (b) 와 같이, 마그네트(601)의 외측에 N 극이 위치한 경우, 자속(magnetic flux)은 N 극에서 시작하여 요크(602)와 자기 갭(605)을 통과하여 마그네트(601)의 S 극으로 향한다. 요크(602)는 자속의 통과 경로를 제공한다. 이때, 도 6 (b) 에 도시된 바와 같이, 마그네트(601)가 요크(602)에 밀착되도록 자기회로를 구성할 수도 있고, 요크(602)와 일정한 거리만큼 이격되도록 자기회로를 구성할 수도 있다.

도 7 은 본 발명에 따른 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예는 도 6 (a) 에서 설명한 형태의 자기회로를 적용한 스피커에 관한 것이다. 본 실시예에 따른 스피커의 자기회로는 수평하게 N 극과 S 극이 형성된 마그네트(701)와, 제 1 플레이트(702), 제 2 플레이트(703) 및 제 1 플레이트(702)와 제 2 플레이트(703) 사이에 형성된 자기 갭(705)을 포함하여 이루어진다.

마그네트(701)는 외측에서 내측으로 단차를 가지는 링 형상인 것이 바람직하다. 이때, 링 형상은 원형의 링 뿐 아니라, 사각이나 타원 형태의 링 형상을 포함한다.

마그네트(701)의 외측이 N 극을 형성하는 경우의 예를 들면, 마그네트(701)에서 발생하는 자속은 제 1 플레이트(702)를 통과하여 자기 갭(705)와 제 2 플레이트(703)를 거쳐 마그네트(701)의 내측에 형성된 S 극으로 이어진다. 따라서, 제 1 플레이트(702) 및 제 2 플레이트(703)는 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(yoke)(704)의 기능을 수행한다.

한편, 본 실시예에 따른 스피커의 진동계는 자기 갭(705)에 위치한 보이스 코일(706)과 다이어프램(707)으로 이루어진다. 보이스 코일(706)은 다이어프램(707) 및 에지부(edge part)(708)에 연결되며, 다이어프램(707)은 중앙부에 돔 형상을 가지고 가장자리에는 립 형상을 가지는 이중 돔 형상인 것이 바람직하다. 에지부(708)는 보이스 코일(706)을 지지할 뿐 아니라, 다이어프램(707)의 움직임을 원할하게 하고, 다이어프램의 진동이 일정한 범위를 넘지 않도록 제어하는 기능을 수행한다. 보이스 코일(706)은 전기 신호를 입력 받기 위해 리드 와이어(709)에 연결되며, 리드 와이어(709)는 터미털 PCB(710)에 연결된다. 외부의 앰프 신호는 터미널 PCB(710)을 통해 스피커로 전달된다.

다이어프램(707) 위쪽으로는 통공 캡(711)을 덮는다. 통공 캡(711)은 다이어프램(707)을 비롯한 스피커 내부 장치들을 보호하기 위한 것이다. 그리고, 다이어프램(707)에 의해 발생된 소리가 스피커 밖으로 잘 전달되도록 하기 위해, 통공 캡(711)에는 다수의 통공을 형성한다. 저면부(712)는 제 1 플레이트(702) 저면에 부착되는데, 이물질이 스피커 내부로 유입되지 않도록 필터링 하는 역할을 할 뿐 아니라, 스피커 내부의 열을 외부로 방출시키는 역할을 한다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 스피커는, 링 형상의 마그네트의 높이(또는 자기회로의 높이)가 스피커의 높이를 결정하게 되므로, 종래 기술에 비해 두께가 현저히 줄어든 스피커를 제공한다. 즉, 종래 기술의 스피커에 따르면, 자기회로 위쪽에 진동계가 형성되므로, 스피커의 두께는 자기회로의 높이와 진동계의 높이를 합한 것이 된다. 그러나, 본 발명에 따르면, 진동계는 자기회로에 둘러싸여 있게 되므로, 자기회로의 높이로 스피커의 두께가 결정된다. 따라서, 진동계의 높이만큼 스피커의 두께가 줄어들게 된다. 나아가, 자기회로의 자기장의 세기는 마그네트의 부피에 의존하는데, 본 발명에 따른 스피커는 마그네트가 스피커의 외경을 이루게 되므로, 마그네트의 두께를 줄이면서도 부피를 유지할 수 있게 되어, 자기회로의 높이마저 줄일 수 있게 된다.

또한, 요크가 스피커의 외형을 형성하는 프레임의 기능을 하게 됨에 따라, 별도의 프레임이 생략되므로 그만큼 자기회로의 크기를 크게 할 수 있게 된다.

표 1 은 종래 기술의 자기 회로에 있어서 요크에 형성되는 자속밀도(magnetic flux density)와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커의 요크에 형성되는 자속밀도를 비교한 것이다.

	극성	최대가우스
종래기술	N 극	500
종래기술	S 극	1000
본 발명	N 극	2200
본 발명	S 극	2500

표 1 을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자기회로는 종래 기술에 따른 자기회로에 비해 2 배 이상의 자속밀도를 가진다는 것을 알 수 있다.

스피커 자기회로부에 있어서, 진동계의 질량(보이스 코일의 무게 + 다이어프램의 무게)이 일정하다고 할 때, 본 발명에 따른 스피커는 매우 큰 자기장의 세기를 바탕으로 음압을 한층 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.

표 2 는 종래 기술에 따른 스피커와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커의 성능을 비교한 것이다.

	다이어프램 두께	코일 굵기	임피던스(Ω)	음압(db)
종래기술	10 micron	φ40 micron	7.4	90
본발명	20 micron	φ60 micron	6.8	96

표 2 를 참조하면, 종래 기술에 따른 스피커의 다이어프램의 두께와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다이어프램의 두께는 10 미크론(micron)의 차이가 나지만 음압에 있어서는 상당한 차이를 보인다는 것을 알 수 있다.

또한, 종래 기술에 따른 보이스 코일은 φ 40 미크론(micron)의 선경을 가지므로 일반적으로 고출력을 낼 수 없으나, 본 발명의 제 1 실시예에서는 더 굵은 코일 와이어를 사용함으로써 음압을 더 높일 수 있다는 것을 나타내고 있다.

이때, 자기갭의 크기는 N 극(또는 S극)과 내경 코일과의 갭은 0.23 mm 로 하는 것이 바람직하다. 또한, S 극(또는 N극)과 외경 코일과의 갭 또한 0.23 mm 로 하는 것이 바람직하다.

도 8 은 본 발명에 따른 스피커의 제 2 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예는 도 6 (b) 에서 설명한 형태의 자기회로를 적용한 스피커에 관한 것이다. 본 실시예에 따른 스피커의 자기회로는 수평하게 N 극과 S 극이 형성된 마그네트(801), 요크(804), 및 요크(804)와 마그네트(801) 사이에 형성된 자기 갭(805)을 포함하여 이루어진다. 마그네트(801)는 외측에서 내측으로 단차를 가지는 링 형상인 것이 바람직하다. 이때, 링 형상은 원형의 링 뿐 아니라, 사각이나 타원 형태의 링 형상을 포함한다.

마그네트(801)의 외측이 N 극을 형성하는 경우의 예를 들면, 마그네트(801)에서 발생하는 자속은 요크(804)를 통과하여 자기 갭(805)을 거쳐 마그네트(801)의 내측에 형성된 S 극으로 이어진다. 따라서, 요크(804)는 자속의 통과 경로를 제공한다.

한편, 본 실시예에 따른 스피커의 진동계는 자기 갭(805)에 위치한 보이스 코일(806)과 다이어프램(807)으로 이루어진다. 보이스 코일(806)은 다이어프램(807) 및 에지부(808)에 연결되며, 다이어프램(807)은 중앙부에 돔 형상을 가지고 가장자리에는 립 형상을 가지는 이중 돔 형상인 것이 바람직하다. 에지부(808)는 보이스 코일(806)을 지지할 뿐 아니라, 다이어프램(807)의 움직임을 원할하게 하고, 다이어프램의 진동이 일정한 범위를 넘지 않도록 제어하는 기능을 수행한다. 보이스 코일(806)은 전기 신호를 입력 받기 위해 리드 와이어(809)에 연결되며, 리드 와이어(809)는 터미털 PCB(810)에 연결된다. 외부의 앰프 신호는 터미널 PCB(810)을 통해 스피커로 전달된다.

다이어프램(807) 위쪽으로는 통공 캡(811)을 덮는다. 통공 캡(811)은 다이어프램(807)을 비롯한 스피커 내부 장치들을 보호하기 위한 것이다. 그리고, 다이어프램(807)에 의해 발생된 소리가 스피커 밖으로 잘 전달되도록 하기 위해, 통공 캡(811)에는 다수의 통공을 형성하는 것이 바람직하다. 저면부(812)는 요크(804)와 함께 스피커의 바닥면을 형성한다. 저면부(812)는 이물질이 스피커 내부로 유입되지 않도록 필터링 하는 역할을 할 뿐 아니라, 스피커 내부의 열을 외부로 방출시키는 역할을 한다.

도 9 는 본 발명에 따른 스피커의 제 3 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예는 도 6 (a) 에서 설명한 형태를 변형한 자기회로를 적용한 스피커에 관한 것이다.

본 실시예에 따른 스피커의 자기회로는 수평하게 N 극과 S 극이 형성된 마그네트(901)와, 제 1 플레이트(902), 제 2 플레이트(903) 및 제 1 플레이트(902)와 제 2 플레이트(903) 사이에 형성된 자기 갭(905)을 포함하여 이루어진다. 마그네트(901)는 링 형상인 것이 바람직하다. 이때, 링 형상은 원형의 링 뿐 아니라, 사각이나 타원 형태의 링 형상을 포함한다.

마그네트(901)의 외측이 N 극을 형성하는 경우의 예를 들면, 마그네트(901)에서 발생하는 자속은 제 1 플레이트(902)를 통과하여 자기 갭(905)와 제 2 플레이트(903)를 거쳐 마그네트(901)의 내측에 형성된 S 극으로 이어진다. 따라서, 제 1 플레이트(902) 및 제 2 플레이트(903)는 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(yoke)(904)의 기능을 수행한다.

한편, 본 실시예에 따른 스피커의 진동계는 자기 갭(905)에 위치한 보이스 코일(906), 보빈(911) 및 다이어프램(907)으로 이루어진다. 보이스 코일(906)은 보빈(911)에 권선되며, 보빈(911)은 다이어프램(907) 및 에지부(908)에 연결된다. 다이어프램(907)은 대략 3 중의 립(rib) 형상을 가지는 것이 바람직하다. 에지부(908)는 보이스 코일(906)을 지지할 뿐 아니라, 다이어프램(907)의 움직임을 원할하게 하고, 다이어프램의 진동이 일정한 범위를 넘지 않도록 제어하는 기능을 수행한다. 보이스 코일(906)은 전기 신호를 입력 받기 위해 리드 와이어(909)에 연결되며, 리드 와이어(909)는 터미털 PCB(910)에 연결된다. 외부의 앰프 신호는 터미널 PCB(910)을 통해 스피커로 전달된다. 한편, 저면부(912)는 제 1 플레이트(902) 저면에 부착된다.

본 실시예에 따른 스피커는 소형 전자기기의 프라스틱 사출물 내에 장착될 수 있도록 통공캡이 생략되었다. 본 실시예에 따르면, 자기회로의 자기장의 세기가 강화되므로, 진동판의 두께를 40 미크론으로 하여 f0 를 낮추는 것이 바람직하다. 상기와 같은 구성에 따라, 본 실시예에 따른 스피커는 가청 주파수 중 중음 목소리 대역을 확장할 수 있는 장점이 있다.

도 10 은 본 발명에 따른 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 분해사시도이다. 도 10 에 나타낸 스피커는 마그네트(701)가 대략 사각의 링 형태를 가지는 경우에 해당한다.

도 10 에 도시된 바와 같이, 마그네트(701)는 제 1 플레이트(702) 내측에 결착되고, 마그네트(701)의 내측에는 사각의 링 형상을 가지는 제 2 플레이트(703)가 결착된다. 한편 보이스 코일(706)은 제 1 플레이트(702)와 제 2 플레이트(703)의 간극인 자기 갭에 위치하며, 보이스 코일(706)의 내측은 이중의 돔 형상을 가지는 다이어프램(707)에 연결되고, 보이스 코일(706)의 외측은 다이어프램의 외측을 구성하는 에지부에 연결된다.

한편, 제 1 플레이트(702) 내측으로 전기신호를 인가하기 위한 터미널 PCB(710)이 위치하며, 스피커의 상단 및 하단은 통공 캡(711)과 저면부(712)로 덮히게 된다.

본 발명의 각 실시예에 따른 스피커들은 다양한 용도의 스피커에 적용이 가능하나, 특별히 마이크로 스피커에 적용하는 것이 바람직하다.

도 11 은 본 발명에 따른 스피커의 제 3 실시예를 나타낸 분해사시도이다. 도 11 에 나타낸 스피커는 마그네트(901)가 원형의 링 형태를 가지는 경우에 해당한다.

도 11 에 도시된 바와 같이, 마그네트(901)는 제 1 플레이트(902) 내측에 결착되고, 마그네트(901)의 내측에는 원형의 링 형상을 가지는 제 2 플레이트(903)가 결착된다. 한편 보이스 코일(906)은 보빈(911)에 권선되며, 보이스 코일(906)이 권선된 보빈(911)은 제 1 플레이트(902)와 제 2 플레이트(903)의 간극인 자기 갭에 위치한다. 한편, 보빈(911)은 내측으로는 립 형상을 가지는 다이어프램(907)에 연결되고, 외측으로는 다이어프램(907)의 외측을 구성하는 에지부에 연결된다.

한편, 제 1 플레이트(902) 내측으로 전기신호를 인가하기 위한 터미널 PCB(910)가 위치하며, 스피커의 하단은 저면부(912)로 덮히게 된다.

도 12 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커의 성능을 종래 기술에 따른 스피커의 성능과 비교한 그래프이다. 본 그래프는 ARTA 측정장비 및 측정 마이크를 이용하여 3cc 후면 개방형에 따른 음압과 주파수를 나타낸 것이다.

도 12 를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커는 종래 기술에 따른 스피커에 비해 넓은 대역의 주파수에서 보다 평탄한 특성을 가진다는 것을 알 수 있다. 또한, 사람의 목소리 대역인 중음과 저음 주파수의 경우에 있어서, 현저하게 높은 음압을 가진다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이동통신 단말기 등에 본 발명을 적용한 경우, 통화음을 이어폰 음과 같은 고음질로 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 13 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스피커의 성능을 종래 기술에 따른 스피커의 성능과 비교한 그래프이다. 본 그래프는 LMS 측정장비 및 측정 마이크를 이용하여 8Ω 기준으로, 1m/1w/2.83v 에 있어서 음압과 주파수 나타낸 것이다.

도 13 을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스피커는, 종래 기술에 따른 스피커에 비해 f0 가 200 ~ 300 Hz 우수하며, 음압 또한 4dB 이상 높다는 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

101, 141, 142, 161, 171, 501, 601, 701, 801, 901 : 마그네트
104, 146, 164, 174, 504, 602, 704, 804, 904 : 요크
106, 153, 707, 807, 907 : 다이어프램
105, 152, 706, 806, 906 : 보이스 코일
505, 605, 705, 805, 905 : 자기 갭
109, 711, 811 : 통공캡

Claims

자기회로와 진동계를 포함하여 이루어지되,
상기 자기회로는,
링 형상을 가지며, 상기 링의 중심을 기준으로, 외측면에는 제 1 극성을 가지고, 내측면에는 상기 제 1 극성과 반대되는 제 2 극성을 가지는 마그네트; 및
상기 마그네트로부터 발생하는 자속의 통과 경로를 제공하는 요크를 포함하여 이루어지되,
상기 요크는,
상기 제 1 극성에 상응하여 자속의 통과 경로를 제공하는 제 1 플레이트; 및
상기 제 2 극성에 상응하여 자속의 통과 경로를 제공하는 제 2 플레이트
를 포함하여 이루어지는 스피커.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트는 상호 이격되어 자기 갭을 형성하는 것을 특징으로 하는 스피커.
제 1 항에 있어서,
상기 진동계는, 상기 링의 중심을 기준으로, 자기회로 안쪽에 형성되며, 상기 진동계의 높이는 상기 마그네트의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 스피커.
제 1 항에 있어서,
상기 진동계는,
전기 신호가 인가되는 도선으로서, 상기 자기회로에 따라 형성되는 자기장 내에 위치하여, 상기 전기 신호 및 상기 자기장에 따라 기계적인 운동을 수행하는 보이스 코일; 및
상기 보이스 코일에 연결되어, 상기 보이스 코일의 기계적인 운동을 소리로 변환하는 다이어프램을 포함하여 이루어지되,
상기 마그네트는, 상기 링의 중심을 기준으로 내측면에 단차를 가지는 것을 특징으로 하는 스피커.
제 4 항에 있어서,
상기 진동계는,
일측은 상기 마그네트의 단차와 연결되고, 타측은 상기 보이스 코일에 연결되는 에지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커.
제 1 항에 있어서,
상기 링 형상은, 원형의 링 형상인 것을 특징으로 하는 스피커.
제 1 항에 있어서,
상기 링 형상은, 사각의 링 형상인 것을 특징으로 하는 스피커.
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