KR101186727B1

KR101186727B1 - 스피커

Info

Publication number: KR101186727B1
Application number: KR1020110025784A
Authority: KR
Inventors: 김석주; 허동철
Original assignee: 허동철; 김석주
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-09-28
Also published as: KR20110116975A; JP2013526176A; CN102986248A; US20130039529A1

Abstract

본 발명은, 자기회로를 구성함에 있어서, 마그네트의 극성을 수직 방향으로 형성하고, 자속의 통과 경로를 제공하는 요크를 최적화 함으로써, 자기회로 안쪽으로 진동계가 형성되도록 하여, 스피커의 높이를 현저히 감소시킨다. 또한, 마그네트의 부피 및 보빈의 구경을 크게 함으로써, 음향 특성을 향상시킨 스피커를 제공한다.

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. 스피커는 단독으로도 사용되나, 전자기기의 부품으로 사용되기도 한다. 최근에, 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 방자형 마그네트(magnet) 스피커를 나타낸 단면도이다. 도 1 및 도 2 에 따른 스피커는 주로 PC 용 스피커 및 TV 용 풀레인지 스피커로 사용되고 있다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 스피커는, 콘(cone) 형상의 프레임(17)과 방자캡(16)이 스피커의 외형을 형성한다. 방자캡(16) 내부로는 자속(magnetic flux)의 원천이 되는 메인 마그네트(1)와 메인 마그네트(1)로부터 발생된 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(yoke)(5)가 구비된다. 요크(5)는 탑플레이트(3)와 바텀플레이트(2)로 이루어진다. 탑플레이트(3)는 원판에서 중앙부가 제거된 링 형상을 가지며, 바텀플레이트(2)는 원판 형상을 가지며, 바텀플레이트는 바텀플레이트(2)로부터 원기둥 형상으로 솟아오른 폴(4)을 구비한다.

메인 마그네트(1)에 의해 발생한 자속이 요크(5)에 의해 유도되다가 요크(5)의 불연속점을 만나게 되는데 이를 자기 갭(magnetic gap)이라고 한다. 도 1 에서, 폴(4)과 탑플레이트(3) 사이의 간극(gap)이 자기 갭에 해당한다.

한편, 바텀플레이트(2) 저면부에는 링 형상의 방자 마그네트(15)가 위치한다. 방자 마그네트(15)는 메인 마그네트(1)로부터 발생한 자기장이 스피커 외부의 전자부품에 영향을 주지 않도록 하기 위한 것이다. 또한, 메인 마그네트(1) 및 방자 마그네트(15)로부터 발생하는 자기장을 효과적으로 차단하기 위해 방자 캡(16)이 메인 마그네트(1) 및 방자 마그네트(15) 외부를 감싸고 있다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 메인 마그네트(1), 요크(5), 방자 마그네트(15), 방자 캡(16) 및 자기 갭이 자기회로를 구성한다. 자기회로란 스피커가 전기신호를 소리로 변환하기 위해 필요한 자속을 제공하는 장치를 말한다.

한편, 자기 갭에는 보이스 코일(voice coil)(7)이 위치한다. 보이스 코일(7)은 원통 형상의 보빈(6)에 권선되어 있고, 보빈(6)은 대략 콘 형상을 가지는 다이어프램(diaphragm)(8)에 연결된다. 따라서, 보이스 코일(7)에 전기 신호가 인가되면, 플레밍의 법칙에 의해 보이스 코일(7)이 상하운동을 하게 되고, 이러한 상하운동은 보빈을 따라 다이어프램(8)에 전달된다. 다이어프램(8)은 이러한 운동을 소리로 변환하는 기능을 수행한다. 보빈(6)을 지지하고, 다이어프램(8)의 진동 범위를 제어하기 위해 댐퍼(10)가 구비된다.

리드 와이어(lead wire)(12)는 보이스 코일(7)에 연결되어 전기 신호를 인가한다. 리드와이어(12)는 일반적으로 다이어프램(8)의 표면을 따라 접착되어 있으며, 프레임(17)에 형성된 홀(hole)을 통과하여 터미널 단자(13)에 연결된다. 에지부(9)는 다이어프램(8)의 외측 가장자리를 프레임(17)과 연결하며, 다이어프램(8)의 진동범위를 제어하는 기능을 수행한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 다이어프램(8), 보이스코일(7), 보빈(6)이 진동계(22)를 형성한다. 진동계란 입력받은 전기신호에 따라 자기장 내에서 운동함으로써, 전기신호를 소리로 변환하는 장치를 말한다.

한편, 다이어프램(8)의 중심에는 더스트캡(11)이 구비되는데, 이는 자기 갭으로 이물질이 들어가는 것을 막기 위함이다.

종래 기술에 의한 스피커는 다음과 같이 동작한다. 터미널 단자(13) 및 리드 와이어(12)를 통해 보이스 코일(7)에 전기 신호가 인가되면, 자기 갭(magnetic gap) 안에 위치한 보이스 코일(7)이 플레밍 법칙에 의해 자기장과 수직한 방향으로 운동을 하고, 이러한 운동이 다이어프램(8)에 전달된다. 다이어프램(8)에 전달된 운동은 다이어프램(8)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(21)와 진동계(22)가 수직으로 층을 이루고 있으므로, 스피커의 전체 높이가 높아지는 문제점 있었다. 즉, 스피커의 전체 높이는 자기회로의 두께와 진동계의 두께를 더한 값으로 결정되었다.

도 1 및 도 2 에 도시된 스피커는 주로 PC 스피커 또는 LCD TV 에 사용되는데, 최근 점점 더 TV 의 두께가 얇아지고 있는 추세에도 불구하고, 스피커의 높이가 높아서 더이상 TV 의 두께를 줄이지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 다이어프램 외형 구조와 방자 처리 때문에 결국 자기회로부를 구성하는 메인 마그네트의 크기를 줄일 수 밖에 없었다. 그러나, 마그네트의 두께를 줄이게 되면, 자기 갭의 자속밀도(magnetic flux density)가 줄어들게 됨으로써, 결국 스피커의 음압이 낮아지는 문제점이 발생하였다.

나아가, 많은 부품들로 인해 제조 비용원가가 높아지는 문제점이 있었다.

도 3 은 종래 기술에 따른 중·저음용 스피커를 나타낸 단면도이다. 도 3 에 도시된 스피커는 가청 주파수 대역 중 60 Hz ~ 3 KHz 에 사용되는 스피커이다. 스피커의 구성은 전체적으로 도 1 및 도 2 에 도시한 스피커와 유사하나, 방자처리를 위한 장치를 구비하지 않는다는 특징이 있다. 도 3 에 도시된 스피커는 주로, 차량용이나, 가정용 등으로 많이 사용되는데, 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 도 3 에 도시된 스피커를 차량에 장착한 경우, 스피커 자체의 높이 때문에 마그네트(31)의 부피를 키우기 어려우므로, 음압이 매우 낮은 문제점이 있다. 즉, 차량의 도어트림의 한정된 공간에 스피커를 장착하여야 하는데, 종래 기술에 따른 스피커의 높이는 자기회로와 진동계의 두께를 합한 것으로 결정된다. 따라서, 차량에 장착되는 스피커에 있어서는 자기회로 중 마그네트의 크기를 줄일 수 밖에 없다.

마그네트의 크기를 줄이면, 보이스 코일의 무게 때문에 선경이 큰 보이스코일을 사용할 수 없게 된다. 따라서, 고출력을 내기가 어려울 뿐 아니라 선경이 작은 보이스 코일에 따른 내구성 저하를 발생시킨다. 또한, 보빈의 구경이 작으므로, 보이스 코일을 보다 많이 권선해야 하고, 이로 인해 권선되는 보이스 코일의 폭이 증가하게 된다. 따라서, 보이스 코일이 상하운동시에 바텀플레이트(36)과 접촉하는 문제점이 발생한다. 따라서, 바텀 플레이트(36)에 연결된 폴(37)의 높이가 높아지게 되고, 결국에는 스피커 전체의 높이가 높아지는 문제점이 있다.

한편, 권선된 보이스 코일의 폭이 증가함에 따라, 권선된 보이스 코일 중 많은 부분이 자기 갭의 중심으로부터 벗어난 상태가 되므로, 주파수 대역의 손실이 발생하고, 결국 f0(최저 재생 한계 주파수)가 높아지는 문제점이 있다.

나아가, 프레임(33), 더스트캡(34), 가스캣(38)등의 부품이 필요하므로, 생산 과정이 복잡할 뿐 아니라, 생산 원가를 높이는 문제점이 있다.

도 4 는 종래 기술에 따른 고음용 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 4 에 도시된 스피커는 가청 주파수 대역 중 2 KHz ~ 20 KHz 에 사용되는 스피커이다. 도 4 에 도시된 스피커는 주로, 차량용이나, 가정용 등으로 많이 사용된다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 고음용 스피커는, 프레임(62)이 스피커의 외형을 형성한다. 프레임(62) 안쪽으로는 마그네트(51)에 의해 발생한 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(yoke)(55)가 구비된다. 요크(55)는 원반 형상의 탑플레이트(top plate)(54)와, 원통형의 형상을 가지되, 저면부를 가지며, 저면부의 중심이 개통되어 있는 바텀플레이트(bottom plate)(52)로 이루어진다. 바텀 플레이트(52)와 탑 플레이트(54)의 사이에는 링 형상의 마그네트(51)가 놓인다. 한편, 바텀 플레이트(52)와 탑 플레이트(54)의 사이에 자기 갭이 형성된다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 마그네트(51), 요크(55) 및 자기 갭이 자기회로를 형성한다.

한편, 자기 갭에는 보이스 코일(voice coil)(56)이 위치한다. 보이스 코일(56)은 다이어프램(diaphragm)(57)에 연결되어 있다. 보이스 코일(56)에 인가된 전기 신호에 따라 보이스 코일(56)이 상하 운동을 하면, 이러한 운동은 다이어프램(57)에 전달되고, 다이어프램(57)이 진동함으로써, 전기신호가 소리로 변환된다.

리드 와이어(lead wire)(60)는 보이스 코일(56)에 연결되어 전기 신호를 인가한다. 리드 와이어(lead wire)(60)는 터미널 단자(61)에 연결되어 외부로부터 전기 신호를 입력받는다.

도 4 에 도시된 고음용 스피커에는 제 1 흡음제(58)와 제 2 흡음재(59)가 구비된다. 따라서, 다이어프램(57)의 후면 진동음의 회절과 반사파(reflection wave) 및 정재파(standing wave)를 최소화함으로써, 고음질을 제공한다.

그러나, 스피커 전체의 높이가 높아짐에 따라, 장착을 위한 공간을 많이 차지하는 문제점이 있다. 또한, 보이스 코일(56)에서 발생하는 열이 방출되지 못함에 따라, 스피커가 빈번한 고장을 일으키는 문제점이 있다.

도 5 는 종래 기술에 따른 고음용 스피커의 제 2 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 5 에 도시된 고음용 스피커는, 프레임(72)이 스피커의 외형을 형성한다. 프레임(72) 안쪽으로는 마그네트(71)에 의해 발생한 자속의 통과 경로를 제공하는 요크(yoke)(83)가 구비된다. 요크(83)는 원반 형상의 탑플레이트(top plate)(81)와, 저면부가 막혀있는 원통형의 형상을 가지는 바텀플레이트(bottom plate)(82)로 이루어진다. 바텀 플레이트(82)와 탑 플레이트(81)의 사이에는 원반 형상의 마그네트(81)가 놓인다. 한편, 바텀 플레이트(82)와 탑 플레이트(81)의 사이에 자기 갭이 형성된다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 마그네트(71), 요크(83) 및 자기 갭이 자기회로를 형성한다.

한편, 자기 갭에는 보이스 코일(voice coil)(84)이 위치한다. 보이스 코일(84)은 보빈(85)에 권선되며, 보빈(85)은 보이스 코일(84)의 상하운동을 다이어프램(diaphragm)(76)에 전달하기 위해 다이어프램(diaphragm)(76)에 연결된다. 다이어프램(76)의 위쪽에는 사출 플라스틱 재질을 가지는 제 1 덮개(77)가 있으며, 가청 주파수 대역의 특성을 향상시키기 위한 이퀄라이저(equalizer) 역할을 한다. 한편, 제 1 덮개(77) 위쪽에는 망사 재질의 제 2 덮개(78)가 있으며, 이는 다이어프램(76)등 내부 소자들을 보호하는 역할을 한다.

터미널 단자(79)는 보이스 코일(84)에 전기 신호를 공급하기 위한 것이고, 터미널 단자(79)는 고정대(74)에 의해 지지된다. 한편, 바텀 플레이트(82)는 자기회로 지지대(73)에 의해 프레임(72)에 결착된다.

도 5 에 도시된 고음용 스피커 또한 높이가 높아 차량 등에 장착하는데 어려움이 있고, 고출력시에는 다이어프램(76)의 하단부가 막혀있으므로 다이어프램의 저면 진동음의 회절과 반사파 및 정재파 문제가 발생한다. 따라서, 고음질을 제공하지 못하며, 많은 부품으로 인해 생산과정이 복잡해질 뿐 아니라, 생산 원가가 높아지는 문제점이 있다. 한편, 보이스 코일(84)에서 발생하는 열이 방출되지 못함에 따라, 스피커가 빈번한 고장을 일으키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스피커의 크기는 축소시키면서도 음향 특성은 더욱 향상된 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 자기회로를 구성함에 있어서, 마그네트의 극성을 수직 방향으로 형성하고, 자속의 통과 경로를 제공하는 요크의 형상을 변형함으로써, 진동계를 자기회로의 내측에 형성할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 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, 보빈의 구경이 커서 보다 굵은 선경을 가지는 보이스 코일을 권선할 수 있게 되므로, 스피커의 입력 및 출력을 증가시킬 수 있다.

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

다섯째, 보이스 코일 에서 발생하는 열이 바로 방출될 수 있으므로, 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1 및 도 2 는 종래 기술에 따른 방자형 마그네트(magnet) 스피커를 나타낸 단면도이다.
도 3 은 종래 기술에 따른 중·저음용 스피커를 나타낸 단면도이다.
도 4 는 종래 기술에 따른 고음용 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5 는 종래 기술에 따른 고음용 스피커의 제 2 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 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 4 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 11 은 도 1 에 따른 스피커와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커의 음압과 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12 는 종래 기술에 따른 4 인치 스피커와 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스피커의 음압과 주파수 특성을 나타낸 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 자기회로를 나타낸 일실시예 단면도이다. 도 6 을 참조하면, 본 발명에 따른 자기회로는 마그네트(101), 제 1 플레이트(102), 제 2 플레이트(104), 제 1 자기 갭 제공부(103), 제 2 자기 갭 제공부(105) 및 자기 갭(108)을 포함하여 이루어진다.

마그네트(101)은 링 형상을 가지는데, 여기서 링 형상이란 원형의 링 형상 뿐 아니라 사각형 및 타원형의 링 형상을 포함한다. 마그네트(101)의 저면은 제 1 플레이트(102)에 결착된다. 제 1 플레이트(102)는 마그네트(101)를 지지할 뿐 아니라 링의 중심 방향으로 더 연장된 형태를 가진다. 또한, 제 1 플레이트(102)로부터 연장된 내측 가장자리는 상향 돌출된 제 1 자기 갭 제공부(103)을 형성한다. 한편, 마그네트(101)의 상면은 제 2 플레이트(104)에 결착된다. 제 2 플레이트(104)는 마그네트(101)를 덮고 있을 뿐 아니라, 링의 중심 방향으로 더 연장된 형태를 가진다. 또한, 제 2 플레이트(104)로부터 연장된 내측 가장자리는 하향 돌출된 제 2 자기 갭 제공부(105)를 형성한다.

제 1 자기 갭 제공부(103)와 제 2 자기 갭 제공부(105) 사이의 간극은 자기 갭(108)을 형성한다.

본 발명의 자기회로에 있어서, 제 1 플레이트(102), 제 2 플레이트(104), 제 1 자기 갭 제공부(103) 및 제 2 자기 갭 제공부(105)는 마그네트(101)에서 발생한 자속의 통과 경로를 제공하므로, 요크(yoke)의 역할을 수행한다.

도 6 에는 마그네트(101)의 상부에 S 극이 형성되고, 하부에 N 극이 형성되는 실시예를 도시하였으나, 마그네트(101)의 상부에 N 극이 형성되고, 하부에 S 극이 형성될 수 있음은 자명하다.

도 6 에 도시된 실시예에 따르면, 마그네트(101)의 하부 N 극에서 시작된 자속은 제 1 플레이트(102), 제 1 자기 갭 제공부(103), 자기 갭(108), 제 2 자기 갭 제공부(105), 제 2 플레이트(104)를 거쳐 상부 S 극으로 향한다. 이와 같은 자속의 흐름에 따라 본 발명에 따른 스피커의 자기회로가 구성된다.

도 7 은 본 발명에 따른 스피커의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예에는 도 6 에 도시된 자기회로의 특징을 기초로 자기회로를 구성하였다.

본 실시예에 따른 스피커의 자기회로는 마그네트(201)와, 제 1 플레이트(202)와, 제 2 플레이트(204)와, 제 1 자기 갭 제공부(203)와, 제 2 자기 갭 제공부(205)와, 자기 갭(220)을 포함하여 이루어진다.

마그네트(201)는 수직 방향으로 N 극과 S 극이 형성된다. 한편, 마그네트(201)는 링 형상을 가지는데, 타원의 링 형상을 가지는 것이 바람직하다. 제 1 플레이트(202)는 마그네트(201)의 저면부에 결착되며, 제 2 플레이트(204)는 마그네트(201)의 상면부에 결착된다. 제 1 플레이트는 마그네트(201)를 지지할 뿐 아니라, 링의 중심 방향으로 연장된다. 한편, 제 2 플레이트는 마그네트(201)의 상면부를 덮을 뿐 아니라, 링의 중심 방향으로 연장된다.

제 1 자기 갭 제공부(203)는 제 1 플레이트(202)의 연장된 부분에서 상향 돌출되며, 제 2 자기 갭 제공부(205)는 제 2 플레이트(204)의 연장된 부분에서 하향 돌출된다. 제 1 자기 갭 제공부(203)와 제 2 자기 갭 제공부(205)는 서로 일정 거리만큼 간극을 형성함으로써, 자기 갭(220)을 제공한다.

제 1 플레이트(202), 제 2 플레이트(204), 제 1 자기 갭 제공부(203) 및 제 2 자기 갭 제공부(205)는 마그네트(201)에서 발생한 자속의 통과 경로를 제공하므로, 요크(yoke)의 역할을 수행한다.

제 2 플레이트(204)의 상부는 링의 외측에서 내측으로 계단 형상의 단턱을 구비함으로써, 별도의 지그(jig)없이도 다이어프램(209)을 쉽게 결착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 스피커의 진동계는 다이어프램(209)과 보빈(207)과 보이스 코일(208) 및 에지부(210)를 포함하여 이루어진다. 보이스 코일(208)은 보빈(207)에 권선되며, 보빈(207)은 다이어프램(209)에 연결된다. 다이어프램(209)은 중앙부에 돔을 가지는 콘 형상인 것이 바람직하다. 다이어프램(209)의 중앙부 돔 형상은 가청대역의 주파수 특성을 좋게 하고, 다이어프램(209)의 높이를 줄이기 위한 것이다. 한편, 다이어프램(209)의 외경은 마그네트(201)의 링 모양을 따라 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다.

보이스 코일(208)은 제 1 자기 갭 제공부(203) 및 제 2 자기 갭 제공부(205)에 의해 형성된 자기 갭(220)에 위치한다. 보이스 코일(208)은 대략 2mm 의 권폭을 가지며, 하나의 권층으로 이루어지는 것이 바람직하다.

보빈(207)에는 보이스 코일(208)이 권선되며, 보빈(207)은 인가된 전기신호에 따른 보이스 코일(208)의 운동을 다이어프램(209)에 전달하는 기능을 수행한다. 보빈(207)은 마그네트(201)의 링 모양에 따라 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 따른 보빈(207)은 종래 기술에 따른 보빈에 비해 현저히 증가한 구경을 가지게 된다.

제 2 플레이트(204) 단턱에는 에지부(210)가 결착되며, 에지부(210)은 웨이브 형상을 가지는 것이 바람직하다. 에지부(210)는 다이어프램(209)과 제 2 플레이트(204)의 단턱을 연결하여, 다이어프램(209)의 진동을 원활하게 할 뿐 아니라, 다이어프램(209)의 진동범위를 제어하는 기능을 수행한다.

본 실시예에 따른 스피커는 다이어프램(209)를 지지하고, 다이어프램(209)의 진동범위를 제어하기 위해 댐퍼(211)를 구비하는 것이 바람직하다. 댐퍼(211)의 일단은 제 1 자기 갭 제공부(203)의 내측면에 결착되며, 타단은 다이어프램(209)에 결착된다. 또한, 바람직하게는, 통기성을 제고하기 위해 댐퍼(211)에는 다수의 통공이 형성된다.

리드와이어(212)는 보이스 코일(208)에 연결되어, 외부의 앰프 신호를 보이스 코일(208)에 전달한다. 제 2 플레이트(204) 단턱에는 탄성을 가지는 가스캣(214)이 결착되는 것이 바람직한데, 이는 실시예에 따른 스피커가 다른 전자제품의 내부에 장착될 경우, 다이어프램(209)이 원활하게 진동할 뿐 아니라, 전자제품 케이스와 공진음이 발생하는 것을 막기 위함이다.

부가적으로, 본 실시예에 따른 스피커는 방자처리를 위한 구성요소를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 플레이트(202) 하면부에 방자 마그네트(215)를 결착하고, 방자캡(216)을 씌움으로써 마그네트(201)로부터 발생된 자속이 스피커 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있다.

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, 링 형상 마그네트의 외경이 커짐에 따라, 보이스 코일이 권선되는 보빈의 구경 또한 커지게 됨으로써, 높은 음압을 제공할 수 있다. 나아가, 또한, 요크가 스피커의 외형을 형성하는 프레임의 기능을 하게 됨에 따라, 별도의 프레임이 생략되므로, 그만큼 자기회로의 크기를 크게 할 수 있게 된다.

도 8 은 본 발명에 따른 스피커의 제 2 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예는 도 6 에 도시된 자기회로를 적용한 스피커에 관한 것이다.

본 실시예에 따른 스피커의 자기회로는 마그네트(301)와, 제 1 플레이트(302)와, 제 2 플레이트(304)와, 제 1 자기 갭 제공부(303)와, 제 2 자기 갭 제공부(305)와, 자기 갭(320)을 포함하여 이루어진다.

마그네트(301)는 수직 방향으로 N 극과 S 극이 형성된다. 한편, 마그네트(301)는 링 형상을 가지는데, 원형, 타원형 혹은 사각의 링 형상을 가질 수 있다. 제 1 플레이트(302)는 마그네트(301)의 저면부에 결착되며, 제 2 플레이트(304)는 마그네트(301)의 상면부에 결착된다. 제 1 플레이트는 마그네트(301)를 지지할 뿐 아니라, 링의 중심 방향으로 연장된다. 한편, 제 2 플레이트는 마그네트(301)의 상면부를 덮을 뿐 아니라, 링의 중심 방향으로 연장된다.

제 1 자기 갭 제공부(303)는 제 1 플레이트(302)의 연장된 부분에서 상향 돌출되며, 제 2 자기 갭 제공부(305)는 제 2 플레이트(304)의 연장된 부분에서 하향 돌출된다. 제 1 자기 갭 제공부(303)와 제 2 자기 갭 제공부(305)는 서로 일정 거리만큼 간극을 형성함으로써, 자기 갭(320)을 제공한다.

제 1 플레이트(302), 제 2 플레이트(304), 제 1 자기 갭 제공부(303) 및 제 2 자기 갭 제공부(305)는 마그네트(301)에서 발생한 자속의 통과 경로를 제공하므로, 요크(yoke)의 역할을 수행한다.

바람직하게, 제 1 플레이트(302)는 홈(312)과 다수의 통공홀(306)을 가진다. 통공홀(306)은 보이스 코일(308)에서 발생하는 열을 용이하게 방출하기 위한 것이며, 홈(312)은 보이스코일(308)의 순간출력에 따른 상하운동시 제 1 플레이트(302)와 접촉하지 않도록 하기 위한 것이다. 도면의 화살표(313, 314)는 보이스 코일(308)에서 발생하는 열의 방출되는 통로를 나타낸 것이다. 화살표(313, 314)에 의해 나타낸 바와 같이, 보이스 코일(308)에서 발생하는 열은 제 1 플레이트(302)에 형성된 통공홀(306) 뿐 아니라 자기 갭(320)에서 스피커의 중심 방향으로도 열 방출이 가능하다. 이와 같이, 열이 용이하게 방출되면, 스피커의 내구성이 향상된다.

제 2 플레이트(304)의 상부는 링의 외측에서 내측으로 계단 형상의 단턱을 구비함으로써, 별도의 지그(jig)없이도 다이어프램(309)을 쉽게 결착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 스피커의 진동계는 다이어프램(309)과 보빈(307)과 보이스 코일(308) 및 에지부(310)를 포함하여 이루어진다. 보이스 코일(308)은 보빈(307)에 권선되며, 보빈(307)은 다이어프램(309)에 연결된다. 다이어프램(309)은 역돔 형상을 가지는 것이 바람직하다.

보이스 코일(308)은 제 1 자기 갭 제공부(303) 및 제 2 자기 갭 제공부(305)에 의해 형성된 자기 갭(320)에 위치한다. 보이스 코일(308)의 권폭은 3.2mm 로 하고, 선경은 내구성을 위해 Ø 0.25 로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 보이스 코일(308)이 저출력 뿐만 아니라 고출력시에도 항상 자기회로 내에 존재하게 되므로, f0(최저 재생 한계 주파수)가 낮아져 저주파수 대역의 특성이 향상된다.

보빈(307)에는 보이스 코일(308)이 권선되며, 보빈(307)은 인가된 전기신호에 따른 보이스 코일(308)의 운동을 다이어프램(309)에 전달하는 기능을 수행한다. 한편, 본 발명에 따른 보빈(307)은 종래 기술에 따른 보빈에 비해 현저히 증가한 구경을 가지게 된다.

제 2 플레이트(304) 단턱에는 에지부(310)가 결착되며, 에지부(310)는 웨이브 형상을 가지는 것이 바람직하다. 에지부(310)는 다이어프램(309)과 제 2 플레이트(304)의 단턱을 연결하여, 다이어프램(309)의 진동을 원활하게 할 뿐 아니라, 다이어프램(309)의 진동범위를 제어하는 기능을 수행한다.

본 실시예에 따른 스피커는, 다이어프램(309)를 지지하고, 다이어프램(309)의 진동범위를 제어하기 위해 댐퍼(311)를 구비하는 것이 바람직하다. 댐퍼(311)의 일단은 제 1 자기 갭 제공부(303)의 내측면에 결착되며, 타단은 다이어프램(309)에 결착된다. 리드와이어(312)는 보이스 코일(308)에 연결되어, 외부의 앰프 신호를 보이스 코일(308)에 전달한다.

도 9 는 본 발명에 따른 스피커의 제 3 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예는 도 6 에 도시된 자기회로를 적용한 스피커에 관한 것이다.

도 9 에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스피커는, 제 2 실시예에 따른 스피커와 기본적으로 동일한 구조를 가진다. 다만, 제 2 실시예의 스피커와는 달리, 댐퍼를 구비하지 않는다는 것이 특징이다. 이는 본 실시예에 따른 스피커는 주로 중음 대역에서 사용되므로, 300 Hz 이상 대역에 대해서는 다이어프램의 진동폭이 크지 않기 때문이다.

본 실시예에 있어서, 보이스코일은 내구성이 좋은 알루미늄 코일을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 보이스 코일의 권폭은 2.5mm 로 하고, 하나의 권층으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 10 은 본 발명에 따른 스피커의 제 4 실시예를 나타낸 단면도이다. 본 실시예는 도 6 에 도시된 자기회로를 적용한 스피커에 관한 것이다.

도 10 에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스피커는, 제 2 실시예에 따른 스피커와 기본적으로 동일한 구조를 가진다. 다만, 제 2 실시예의 스피커와는 달리, 통공캡(507)과 저면부(508)를 가지며, 에지부(506)가 립(rib) 형상을 가진다.

본 스피커는 고음에 보다 적합하므로, 에지부(506)를 립 형상으로 함으로써, 거친 고음을 보다 자연스럽게 하기 위한 것이다. 또한, 통공캡(507)은 망사 형태의 금속 자재인 것이 바람직하다. 또한, 소리가 방출되는 다수의 통공 방출구를 가지는 것이 바람직하다. 저면부(508) 또한 통공캡(507)과 유사하게 망사 형태의 금속 자재인 것이 바람직하다. 저면부(508)는 다이어프램(505)의 저면 진동음의 회절, 반사파 및 정재파를 최소화함으로써 고음질을 제공하게 된다. 또한, 저면부(508)는 보이스코일(503)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 함으로써, 스피커의 내구성을 향상시키는 역할을 한다.

도 11 은 도 1 에 따른 스피커와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커의 음압과 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 본 그래프는 LSM 측정장비 및 측정 마이크를 이용하여, 8Ω 스피커에 대해 1m 거리, 1W 출력, 2.83V 를 인가하였을 때를 기준으로 한 것이다. 도 11 에 나타난 바와 같이, 종래 기술에 따른 도 1 의 스피커에 비해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스피커의 음압이 7dB 더 높다는 것을 알 수 있다.

도 12 는 종래 기술에 따른 4 인치 스피커와 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스피커의 음압과 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 본 그래프는 LSM 측정장비 및 측정 마이크를 이용하여, 8Ω 스피커에 대해 1m 거리, 1W 출력, 2.83V 를 인가하였을 때를 기준으로 한 것이다. 도 12 에 나타난 바와 같이, 종래 기술에 따른 4 인치 스피커에 비해 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스피커의 음압이 6dB 더 높다는 것을 알 수 있다.

1, 31, 51, 71, 101, 201, 301 : 마그네트
5, 55, 83 : 요크
8, 57, 76, 209, 309, 505 : 다이어프램
15, 215 : 방자 마그네트
7, 32, 56, 84, 208, 308, 503 : 보이스 코일
108, 220, 320 : 자기 갭
10, 211, 311 : 댐퍼

Claims

자기회로와 진동계를 포함하여 이루어지되,
상기 자기회로는,
링 형상을 가지며, 상기 링의 하면부는 제 1 극성을 가지고, 상면부는 상기 제 1 극성과 반대되는 제 2 극성을 가지는 마그네트;
상기 링 형상 마그네트의 하면부에 결착되고, 상기 링의 중심 방향으로 연장되는 제 1 플레이트;
상기 제 1 플레이트와 연결되고, 상기 제 1 플레이트로부터 상향 돌출된 제 1 자기 갭 제공부;
상기 링 형상의 마그네트의 상면부에 결착되고, 상기 링의 중심 방향으로 연장되는 제 2 플레이트; 및
상기 제 2 플레이트와 연결되고, 상기 제 2 플레이트로부터 하향 돌출된 제 2 자기 갭 제공부를 포함하여 이루어지되, 상기 제 1 자기 갭 제공부와 상기 제 2 자기 갭 제공부는 상호 이격되어 자기 갭을 형성하고,
상기 진동계는,
전기 신호가 인가되는 도선으로서, 상기 자기 갭 내에 위치하여, 상기 전기 신호 및 상기 자기 갭 내에 형성된 자기장에 따라 기계적인 운동을 수행하는 보이스 코일;
상기 보이스 코일이 권선되며, 상기 보이스 코일의 진동을 전달하는 보빈;
상기 보빈으로부터 상기 보이스 코일의 진동을 전달받아 진동함으로써, 소리를 발생시키는 다이어프램;
상기 제 2 플레이트의 상면부에 연결되어 상기 다이어프램을 지지하는 에지부; 및
일단은 상기 다이어프램에 결착되고, 타단은 상기 제 1 자기 갭 제공부에 결착되어, 상기 다이어프램의 진동 범위를 제어하는 댐퍼
를 포함하여 이루어지는 스피커.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 자기 갭 제공부는 상기 제 1 극성을 가지며, 상기 제 2 자기 갭 제공부는 상기 제 2 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 스피커.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 플레이트의 상면부는 단턱을 가지며, 상기 에지부는 상기 단턱에 결착되는 것을 특징으로 하는 스피커.
제 1 항에 있어서,
상기 진동계는, 상기 링의 중심을 기준으로, 상기 자기회로 안쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 스피커.
제 1 항에 있어서,
상기 마그네트의 자속이 외부로 누설되는 것을 차단하기 위한 방자 마그네트를 더 포함하여 이루어지는 스피커.
제 1 항에 있어서,
상기 다이어프램의 상면부를 덮되, 다수의 통공을 가지는 통공캡; 및
상기 다이어프램의 하면부를 덮는 저면부
를 더 포함하여 이루어지는 스피커.
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