KR101353440B1 - 음향 변환 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음향 변환 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고출력을 요하는 음향 변환 장치에서 보이스 코일의 전고가 높아짐에 따라 진동 공간이 줄어드는 문제점을 해결할 수 있는 음향 변환 장치에 관한 것이다.
본 발명이 제공하는 음향 변환 장치는 기존의 돔 형태의 사이드 진동판과는 다른, 일측이 프로텍터에 부착되는 콘 형태의 사이드 진동판을 구비하고 있어, 진동공간을 기존의 진동판을 사용한 경우보다 더 확보할 수가 있어 진동변위가 큰 저음역대의 음압을 향상시킬수 있도록 설계가 가능하다.

Description

음향 변환 장치{A SOUND CONVERTING APPARATUS}

본 발명은 음향 변환 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고출력을 요하는 음향 변환 장치에서 보이스 코일의 전고가 높아짐에 따라 진동 공간이 줄어드는 문제점을 해결할 수 있는 음향 변환 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 음향변환장치는 스피커 등을 포괄하는 개념으로 사용되며, 스피커는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 공극 사이에 존재하는 보이스 코일에 의해 전기적 에너지를 기계적인 에너지로 변환시켜 소리를 생성하는 것이다.

즉, 여러 주파수가 포함된 전류 신호가 보이스 코일에 인가되면, 보이스 코일은 전류의 세기와 주파수의 크기에 따라 기계적 에너지를 발생시키고, 보이스 코일에 부착되어 있는 진동판에 진동을 발생시켜 궁극적으로 인간의 귀가 인지할 수 있는 소정 크기의 음압을 발생시키게 된다.

이러한 스피커의 자기회로는 각각 철금속 성분으로 이루어진 요크 내에 마그네트(영구자석)과 탑 플레이트(또는 어퍼 플레이트)를 이용하여 공극 내에 존재하는 보이스 코일에 직각으로 자속이 쇄교할 수 있도록 설계되고, 보이스 코일은 진동판에 접착되어 있어 입력신호에 의해 상하로 기전력을 발생시키고, 그로 인하여 프레임에 접착 구속된 진동판을 진동시켜서 음압을 발생시킨다.

진동판은 상하 진동시에 우수한 응답성과 좌굴을 제거하기 위하여 다양한 형상의 웨이브를 가지게 되며, 이러한 진동판의 형상은 주파수 특성에 가장 큰 영향을 주는 요소이다.

도 1은 종래 기술에 따른 음향변환장치의 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 일반적인 음형변환장치(스피커)는, 프레임(1)과, 프레임(1)의 내측에 삽입 장착되는 요크(2)와, 요크(2)로 자속을 전달하거나 요크(2)로부터 자속을 전달받는 내륜 마그네트(3) 및 외륜 마그네트(4)와, 내륜 마그네트(3) 또는 외륜 마그네트(4)로부터 자속을 전달받아 보이스코일(7)에 직각으로 자속이 전달되도록 하는 내륜 탑플레이트(5) 및 외륜 탑플레이트(6)와, 내륜 마그네트(3) 및 내륜 탑플레이트(5)와, 외륜 마그네트(4) 및 외륜 탑플레이트(6) 간의 공극에 일부분이 삽입되는 보이스 코일(7), 보이스 코일(7)이 내측에 부착되어 보이스 코일(7)의 상하 운동에 따른 진동을 발생하는 진동판(8)과, 음방출공(11)이 형성되되 진동판(8)을 보호하는 프로텍터(10) 등으로 이루어진다.

그리고, 보이스코일(7)의 인출선은 진동판(8)의 저면에 선갈이 본드를 사용하여 부착고정되며, 프레임(1)의 측면을 관통하여 또는 프레임(1)에 형성된 홈(미도시)을 통하여 외부로 인출되어 프레임(1)의 외부 측면을 따라 터미널(14)에 각각 납땜된다.

이와 같은 종래의 음향변환장치에서는, 출력을 높이기 위해 보이스 코일(7)에 이용되는 전선을 두꺼운 소재를 사용하게 되고, 이로 인하여 보이스 코일(7)의 전고가 높아진다. 따라서 보이스 코일(7)이 상하로 진동하며 진동판(8)을 진동시키기 위해 보이스 코일(7) 하단부의 공간이 충분히 확보가 되어야 하며, 이를 위해서는 출력을 높이기 위해 보이스 코일(7)을 두꺼운 소재로 제작할 경우 보이스 코일(7)의 위치를 상향 조정되어야 한다. 이를 위해 진동판(8)의 안착단 위치도 상향되어야 한다. 따라서 전체 음향변환장치의 크기가 증가하지 않는 이상, 상부로 돌출된 돔 형상의 진동판(8)이 진동하여야 할 진동공간의 부족함이 생기게 된다.

또한 무게에 의한 중역대 효율특성 때문에 코일의 선재가 굵어지지 않는 다 하더라도 고출력 모드에서 진동판의 진폭량이 커지기 때문에 효율적인 공간활용이 필요하게 되고 진동공간을 확보하게 되면 자기회로 공간이 부족하게 되어 특성저하에 영향을 주게된다.

본 발명은 음향 변환 장치의 출력을 높이기 위해 선경이 두꺼운 보이스 코일의 경우 보이스 코일의 전고가 높아져 진동공간이 부족해지는 문제점을 해결할 수 있는 음향 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 고출력시 발생하는 진동공간을 확보하기위해 자기회로 사이즈의 감소 없이 효율적으로 진동공간을 활용하는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 서스펜션의 지지위치와 진동판의 지지위치를 달리하여 상하의 움직임에 안정적인 지지구조를 확보할 수 있고 이에 따라 음질이 향상될 수 있는 음향 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 음향 변환 장치의 조립에 있어 프로텍터와 프레임의 조립성이 개선된 음향 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치는 프레임; 프레임과 결합되며 내륜 마그넷 및 외륜 마그넷을 구비하는 요크 어셈블리; 내륜 마그넷과 외륜 마그넷 사이에 일부가 위치하며, 전기를 전달받아 진동하는 보이스 코일; 중앙에 형성되는 중앙부, 중앙부와 간격을 두고 형성되며 프레임에 안착되는 안착부 및 안착부와 중앙부를 탄성적으로 연결하는 연결부를 구비하는 서스펜션; 서스펜션의 중앙부의 가장자리에 부착되는 내주부, 내주부보다 높은 위치에 형성되며 프로텍터 또는 프레임에 부착되는 외주부 및 내주부와 외주부를 연결하는 진동부를 구비하는 사이드 진동판; 및 사이드 진동판의 상측에 구비되며, 프레임과 결합되는 프로텍터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치는, 사이드 진동판의 진동부는 그 형상이 상부를 향해 돌출되는 볼록형 구조, 하부를 향해 돌출되는 오목형 구조 또는 어느 쪽으로도 돌출되지 않는 평면형 구조 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치는, 사이드 진동판의 진동부는 그 형상이 음향 변환 장치를 기준으로 수직 구조 또는 계단 구조 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치는, 프로텍터에 부착되는 사이드 진동판의 외주부는 프로텍터의 외곽부에 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치는, 프로텍터에 부착되는 사이드 진동판의 외주부는 프로텍터의 내측부에 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치는, 사이드 진동판은 평면상으로 링 형상을 지닌 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치는, 서스펜션의 중앙부는 사이드 진동판과 일체형인 것을 특징으로 한다.

본 발명이 제공하는 음향 변환 장치는 기존의 돔 형태의 사이드 진동판과는 다른, 일측이 프로텍터에 부착되는 콘 형태의 사이드 진동판을 구비하고 있어, 진동공간을 기존의 진동판을 사용한 경우보다 더 확보할 수가 있어 진동변위가 큰 저음역대의 음압을 향상시킬수 있도록 설계가 가능하다.

또한 본 발명이 제공하는 음향 변환 장치는 서스펜션의 지지위치와 진동판의 지지위치를 달리하여 상하의 움직임에 안정적인 지지구조를 확보할 수 있고 이에 따라 음질이 향상될 수 있다.

또한 본 발명이 제공하는 음향 변환 장치는 진동판이 프레임의 안착부에 장착되는 것이 아니라 프로텍터의 내측면에 부착된 후, 프로텍터를 프레임에 부착되는 방식으로 조립할 수 있으므로 프로텍터와 프레임의 조립성이 개선된다.

도 1은 종래 기술에 따른 음향 변환 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치의 절단 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치의 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치가 구비하는 서스펜션을 상부에서 바라본 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치가 구비하는 사이드 진동판을 상부에서 바라본 사시도,
도 6a, 6b, 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치가 구비하는 다양한 형상의 사이드 진동판에 대한 단면도,
도 7a, 7b, 7c, 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치가 구비하는 다양한 형상의 사이드 진동판에 대한 일부 절단 사시도와 단면도,
도 8a, 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 진동판의 부착부위를 달리한 음향 변환 장치에 대한 일부 절단 사시도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치가 구비하는 사이드 진동판과 센터 진동판을 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치의 절단 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치의 분해 사시도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치는, 프레임(110), 요크 플레이트(310), 내륜 마그넷(320), 외륜 마그넷(330), 내륜 탑 플레이트(322), 외륜 탑 플레이트(332), 보이스 코일(140), 서스펜션(200), 사이드 진동판(130) 및 프로텍터(150)를 포함한다.

요크 플레이트(310) 상에 내륜 마그넷(320), 외륜 마그넷(330)이 부착된 요크 어셈블리가 프레임(110)과 결합한 다음, 서스펜션(200)에 부착된 보이스 코일(140)이 내륜 마그넷(320)과 외륜 마그넷(330) 사이의 간격에 위치되도록 서스펜션(200) 및 사이드 진동판(130)이 설치된다. 그 다음 프레임(110) 내의 상기 부품들을 보호하기 위해 프로텍터(150)가 설치된다. 프로텍터(150)는 프레임과 결합되는 둘레 부분인 지지부와 지지부의 상부에 형성되는 상면을 구비하여 외부 접촉이나 충격으로부터 사이드 진동판(130) 등 음향 변환 장치의 구성요소들을 보호한다.

도 2와 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 사이드 진동판(130)은 기존의 돔 형태가 아닌 콘(cone) 형태로 이루어져 있다. 도 1에서 볼 수 있는 기존의 돔형의 사이드 진동판의 경우 돔부가 상측으로, 즉 프로텍터를 향하여 돌출되어 있다. 따라서 높은 출력을 위해 선경이 굵은 전선을 사용하여 제작된 보이스 코일(140)의 경우, 보이스 코일(140)의 높이가 높아짐에 따라, 보이스 코일(140)이 요크 플레이트(310)에 닿지 않도록 보이스 코일(140)의 설치 위치가 높아져야 한다. 그에 따라서 소정의 제한된 높이로 제작되어야 하는 음향 변환 장치에서 사이드 진동판(130)이 상부로 돌출되어 형성되는 돔부의 높이가 제한되며 돔부와 프로텍터(150) 사이의 진동 공간이 극히 협소해지므로, 음향 변환 장치의 작동시 사이드 진동판의 상하 진동에 의해 사이드 진동판의 돔부가 프로텍터(150)와 접촉할 수 있고, 이는 편진동을 유발하여 소리를 왜곡시키게 된다. 그러나 도 2와 도 3에서 볼 수 있는 본 발명의 사이드 진동판(130)은 콘형으로 형성되므로 프로텍터(150)를 향한 돌출의 정도가 기존의 돔형 사이드 진동판보다 작아 진동 공간이 충분히 확보되어 이러한 문제점을 모두 해결할 수 있다. 또한 서스펜션(200)의 지지위치가 프레임(110)의 외곽부이고, 사이드 진동판(130)의 지지위치가 프로텍터(150)의 외곽부이므로 서로 지지위치가 달라 서스펜션(200)의 상하 운동에도 안정적인 지지구조를 유지할 수 있다. 이에 더하여 음향 변환 장치의 조립에 있어서, 사이드 진동판(130)을 프레임(110)의 안착부에 장착하는 것이 아니라 프로텍터(150)의 내측면에 부착한 이후, 프로텍터(150)를 프레임(110)에 부착하는 방법으로 조립할 수 있어 기존의 돔형 사이드 진동판의 경우보다 조립성도 더 향상될 수 있다.

여기서 보이스 코일(140)은 경량의 알루미늄 합금 코일을 사용하는 것이 바람직하다. 보이스 코일(140)의 무게가 가벼워짐에 따라 진동판(130)의 진동폭을 더 향상시켜 음향 출력을 높일 수 있다는 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치가 구비하는 서스펜션(200)의 구조를 상세히 나타낸 사시도이며 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치가 구비하는 사이드 진동판(130)의 구조를 상세히 나타낸 사시도이다.

서스펜션(200)은 중앙에 형성되는 중앙부(210), 중앙부(210)와 간격을 두고 형성되며 프레임(110)에 안착되는 안착부(220), 안착부(220)와 중앙부(210)를 탄성적으로 연결하는 연결부(230)를 구비한다. 한편 연결부(230)는 중앙부(210)가 보이스 코일(140)의 진동에 의해 상하 운동만을 하도록 도와주어 분할진동을 방지하여, 중, 고주파 음향 특성을 향상시킨다. 연결부(230)는 중앙부(210)가 상,하 운동만을 하도록, 중앙부(210) 및 안착부(220)에 직접 연결되는 부분은 중앙부(210) 및 안착부(220)와 수직하며 비교적 짧은 길이로 형성된다. 중앙부(210) 및 안착부(220)와 수직하게 연결된 부분들 사이의 부분은 중앙부(210) 및 안착부(220)에 평행하고 비교적 긴 길이로 형성된다. 그러나 서스펜션(200) 연결부(230)의 형상이 꼭 중앙부(210) 및 안착부(220)와 반드시 수직으로 연결되며 중앙부(210) 및 연결부(220)와 평행한 형상을 가질 필요는 없으나, 상하 방향의 강성이 낮도록 비교적 길게 형성되는 것이 바람직하며, 좌우 방향의 편진동을 없애기 위해 대칭구조를 가진다. 서스펜션(200)의 중앙부(210)는 무게가 비교적 가볍고 강성이 큰 별도의 진동판(센터 진동판)으로 대체될 수 있는데, 이 경우 대체되는 진동판은 돔 형태인 것이 바람직하며, 대체되는 진동판이 가벼울수록 고주파 대역 음향 특성이 좋아지게 된다. 이러한 방식으로, 중앙부에 추가적인 진동판을 구비하여 음향 변환 장치의 출력을 높일 수 있다.

사이드 진동판(130)은 평면상으로는 링 형상을 하고 있으며 입체공간에서는 내측부가 하단으로 돌출된 콘(cone) 형상을 하고 있다. 상기 사이드 진동판은 일체로 형성될 수 있으나, 그럼에도 불구하고 그 부위를 외주부(130a), 내주부(130c), 내주부와 외주부를 연결하는 진동부(130b)로 구분할 수 있다. 여기서 외주부(130a)는 사이드 진동판(130)의 외곽 원주부로서 프로텍터(150) 내지 프레임(110)에 부착되는 부위이며 내주부(130c)는 사이드 진동판(130)의 내측 원주부로서 서스펜션의 중앙부(210)의 가장자리에 부착되는 부위이다. 진동부(130b)는 음향 변환 장치가 작동하는 경우, 보이스코일(140)이 자력을 받아 상하로 운동하게 되면 이에 따른 진동이 수행되며 음향을 만들어 내는 부위이며 다양한 형태로 형성될 수 있다.

도 6a, 도 6b, 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치가 구비할 수 있는 사이드 진동판(130)의 구체적인 형상을 나타내는 일측 단면도이다. 즉 사이드 진동판의 진동부(130b)는 상측 및 진동판의 내측을 향하는 사선 방향으로 돌출되는 볼록형 구조(도 6a)일 수 있으며, 그와는 반대로 하측 및 진동판의 외측을 향하는 사선 방향으로 돌출되는 오목형 구조(도 6b)일 수 있다. 또한 단면이 직선으로 되어 어느 쪽으로도 돌출되지 않는 평면형 구조(도 6c)일 수도 있다. 여기서 사이드 진동판(130), 특히 진동부(130b)는 탄성을 가진 소재로 만들어지는 것이 진동을 원활히 수행할 수 있다는 점에서 바람직하다.

도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치가 구비할 수 있는 또 다른 형태의 사이드 진동판(130)의 형상을 나타낸다. 도 7a와 도 7b에서 볼 수 있듯이 진동부(130b)가 평면형이면서도 음향 변환 장치를 기준으로 수직인 형태일 수 있으며 도 7c와 도 7d에서 볼 수 있듯이 계단 형태일 수도 있다.

이처럼 사이드 진동판(130)의 형상에 있어서, 내주부(130c)가 외주부(130a)에 비하여 하단에 위치하고 내주부(130c)가 외주부(130a)와 면으로 연결된 형태라서 전체적으로 하단으로 돌출된 콘 형상을 하는 경우라면 그 진동부(130b)의 형태에는 특별한 제약이 없다고 할 것이다.

도 8a는 사이드 진동판(130)과 프로텍터(150)의 부착 부위가 프로텍터(150)의 외곽부인 경우를 나타낸 일부 단면도이며 도 8b는 그 부착 부위가 프로텍터(150)의 내측부인 경우를 나타낸 일부 단면도이다. 도 4에서 살펴보았듯이 서스펜션(200)은 중앙부(210)와 외곽의 안착부(220), 둘을 연결하는 연결부(230)를 가지며, 특히 연결부(230)의 상단에는 사이드 진동판의 진동부(130b)가 위치하게 된다. 따라서 사이드 진동판의 외주부(130a)는 도 8a에서처럼 프로텍터(150)의 외곽부에 부착될 수도 있으나 도 8b와 같이 좀 더 안 쪽의 내측부에 부착되어 진동부(130b)와 서스펜션의 연결부(230)간의 간격을 달리할 수도 있다. 이처럼 사이드 진동판(130)의 연결 부위를 달리하는 것으로 사이드 진동판(130)과 서스펜션의 연결부(230)와의 관계에서 진동 공간을 더욱 확보할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 변환 장치에 구비되는, 일체로 형성된 돔형의 센터 진동판(120)과 콘형의 사이드 진동판(130)을 나타낸 사시도이다. 이와 같이 서스펜션(200)의 중앙부를 센터 진동판(120)으로 대체할 수 있으며 이 경우 센터 진동판(120)과 사이드 진동판(130)은 일체로 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 중앙부에 추가적인 진동판을 구비하여 음향 변환 장치의 출력을 높일 수 있다.

1: 프레임 2: 요크
3: 내륜 마그네트 4: 외륜 마그네트
5: 내륜 플레이트 6: 외륜 플레이트
7: 보이스코일 8: 진동판
10: 프로텍터 11: 음방출공
14: 터미널
110: 프레임 120: 센터 진동판
130: 사이드 진동판 140: 보이스 코일
150: 프로펙터 200: 서스펜션
210: 서스펜션 중앙부 220: 서스펜션 안착부
230: 서스펜션 연결부 310: 요크 플레이트
320: 내륜 마그넷 322: 내륜 탑 플레이트
330: 외륜 마그넷 332: 외륜 탑 플레이트

Claims (7)

1. 프레임;
   프레임과 결합되며 내륜 마그넷 및 외륜 마그넷을 구비하는 요크 어셈블리;
   내륜 마그넷과 외륜 마그넷 사이에 일부가 위치하며, 전기를 전달받아 진동하는 보이스 코일;
   중앙에 형성되는 중앙부, 중앙부와 간격을 두고 형성되며 프레임에 안착되는 안착부 및 안착부와 중앙부를 탄성적으로 연결하는 연결부를 구비하는 서스펜션;
   서스펜션의 중앙부의 가장자리에 부착되는 내주부, 내주부보다 높은 위치에 형성되며 프로텍터 또는 프레임에 부착되는 외주부 및 내주부와 외주부를 연결하는 진동부를 구비하는 사이드 진동판; 및
   사이드 진동판의 상측에 구비되며, 프레임과 결합되는 프로텍터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 변환 장치.
2. 제1항에 있어서,
   사이드 진동판의 진동부는 그 형상이 상부를 향해 돌출되는 볼록형 구조, 하부를 향해 돌출되는 오목형 구조 또는 어느 쪽으로도 돌출되지 않는 평면형 구조 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음향 변환 장치.
3. 제1항에 있어서,
   사이드 진동판의 진동부는 그 형상이 음향 변환 장치를 기준으로 수직 구조 또는 계단 구조 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음향 변환 장치.
4. 제1항에 있어서,
   프로텍터에 부착되는 사이드 진동판의 외주부는 프로텍터의 외곽부에 부착되는 것을 특징으로 하는 음향 변환 장치.
5. 제1항에 있어서,
   프로텍터에 부착되는 사이드 진동판의 외주부는 프로텍터의 내측부에 부착되는 것을 특징으로 하는 음향 변환 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
   사이드 진동판은 평면상으로 링 형상을 지닌 것을 특징으로 하는 음향 변환 장치.
7. 제1항에 있어서,
   서스펜션의 중앙부는 사이드 진동판과 일체형인 것을 특징으로 하는 음향 변환 장치.
   

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