KR101363518B1 - 개선된 자기회로 및 이를 이용한 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그넷의 모서리 형상을 개선하여 모서리에서의 기생자계(Stray EM field)를 억제함으로써 유효자계 효율의 향상으로 스피커의 총 고조파 왜율(THD)을 감소시킬 수 있는 개선된 자기회로 및 이를 이용한 스피커에 관한 것이다. 본 발명의 자기회로는, 다각형의 마그넷(Magnet)과 플레이트(Plate) 및 요크(Yoke)로 이루어지는 자기회로에 있어서, 상기 플레이트의 모서리부는 라운드형으로 모깎기 되어 있고, 다각형 마그넷의 모서리부는 모따기로 되어 있어 플레이트 모서리와 마그넷 모서리 사이의 이격 거리를 증가시켜 모서리 경로를 따르는 자속밀도(Magnetic Flux Density)를 감소시킨 것을 특징으로 한다. 플레이트는 상기 마그넷보다 넓고, 상기 마그넷과 상기 플레이트 조립 시 모서리의 넓은 이격 거리를 기준으로 조립 지그를 구성함으로써 다각형 각 모서리에서 평면방향의 자유도를 구속하여 직선부의 좁은 이격 거리를 균일하게 확보할 수 있도록 된 것이다. 본 발명에 따른 자기회로를 적용한 다각형 스피커는 모서리의 기생자계(Stray EM field)가 억제되고 직선부분의 유효자계 효율이 증가함과 아울러 마그넷과 플레이트 조립 시 모서리의 넓은 이격 거리를 기준으로 조립 지그를 구성함으로써 다각형 각 모서리에서 평면방향의 자유도를 구속하여 직선부의 좁은 이격 거리를 균일하게 확보할 수 있어 스피커의 총 고조파 왜율(THD)을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

개선된 자기회로 및 이를 이용한 스피커{IMPROVED ELECTRO-MAGNETIC CIRCUIT AND SPEAKER USING THE SAME }

본 발명은 스피커용 자기회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그넷의 모서리 형상을 개선하여 모서리에서의 기생자계(Stray EM field)를 억제함으로써 유효자계 효율의 향상으로 스피커의 총 고조파 왜율(THD)을 감소시킬 수 있는 개선된 자기회로 및 이를 이용한 스피커에 관한 것이다.

일반적으로, 스피커는 구동원이 진동판을 진동시켜 소리를 발생하는 것인데, 진동판을 진동시키는 구동방식에 따라 다이나믹형 스피커, 정전형 스피커, 압전 스피커(필름형 스피커) 등으로 구분된다.

가장 널리 사용되는 다이나믹 방식은 무빙코일(moving coil) 타입이라고도 불리우며, 기본적으로 마그넷(Magnet)과 플레이트(Plate) 및 요크(Yoke)로 이루어지는 자기회로와, 자기회로의 갭에 위치하는 보이스코일(Voice Coil)과, 보이스코일의 움직임에 따라 진동하는 진동판으로 이루어져 있다. 보이스코일에 전류가 흐르면 마그넷에 의해 형성된 자기장과의 상호작용에 의하여 보이스코일이 움직이게 되며, 이때 보이스코일의 움직임에 따라 진동판이 진동하게 되어 소리를 발생시키게 된다.

이러한 다이나믹 방식의 스피커에 사용되는 종래의 자기회로(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 요크(12) 위에 장방형의 마그넷(14)이 위치하고, 마그넷(14) 위에 사각판 형상의 플레이트(16)가 부착되어 있다. 그리고 플레이트(16)가 마그넷(14)보다 조금 넓게 되어 있고, 플레이트(16)의 4 모서리와 마그넷(14)의 4 모서리가 모두 라운드 형상으로 모깎기로 되어 있다.

다각형(예컨대, 장방형) 자기회로에서 모서리가 모깎기로 처리된 종래의 자기회로는 모서리의 기생자계(Stray EM Field)가 상대적으로 커 비선형 진동(nonlinear vibration)을 유발시키고, 제조과정에서 마그넷과 플레이트의 결합이 정확하게 이루어지지 않아 비대칭 자계에 의한 불필요한 진동으로 총 고조파 왜율(THD)이 높아지는 문제점이 있다. 즉, 다각형 마그넷의 자기회로에서는 모서리에서 형성되는 기생자계(Stray EM field)에 의해 총 고조파 왜율(THD)이 증가하고 마이크로스피커의 마그넷과 플레이트 조립 시 이격 거리가 매우 좁아 대칭성을 확보하기 어렵고, 조립을 위해 이격거리를 증가시킬 경우 자기회로의 갭에 형성되는 자기력선속의 감소로 구동력이 감소되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 마그넷의 모서리 형상을 모따기로 개선하여 모서리에서의 기생자계(Stray EM field)를 억제함으로써 유효자계의 향상으로 스피커의 총 고조파 왜율(THD)을 감소시킬 수 있는 개선된 자기회로 및 이를 이용한 스피커를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자기회로는, 다각형의 마그넷(Magnet)과 플레이트(Plate) 및 요크(Yoke)로 이루어지는 자기회로에 있어서,

상기 플레이트의 모서리부는 라운드형으로 모깎기 되어 있고, 다각형 마그넷의 모서리부는 모따기로 되어 있어 플레이트 모서리와 마그넷 모서리 사이의 이격 거리를 증가시켜 모서리 경로를 따르는 자속밀도(Magnetic Flux Density)를 감소시킨 것을 특징으로 한다. 플레이트는 상기 마그넷보다 넓고, 상기 마그넷과 상기 플레이트 조립 시 모서리의 넓은 이격 거리를 기준으로 조립 지그를 구성함으로써 다각형 각 모서리에서 평면방향의 자유도를 구속하여 직선부의 좁은 이격 거리를 균일하게 확보할 수 있도록 된 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스피커는 프레임; 상기 프레임의 저면에 결합되는 요크; 상기 요크 위에 결합되고 모서리부가 모따기로 되어 있는 마그넷; 상기 마그넷 위에 결합되고 모서리부는 라운드형으로 모깎기 되어 있는 플레이트; 상기 요크와 플레이트 사이의 자기갭에 위치하는 보이스코일; 에지가 상기 프레임에 지지되고 저면에 상기 보이스코일이 부착된 진동판으로 이루어져 모따기에 의한 모서리부의 마그넷과 플레이트의 이격 거리 증가로 자속밀도의 감소에 따라 기생자계(Stray EM field)가 감소하여 총 고조파 왜율(THD)을 감소시킨 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자기회로를 적용한 다각형 스피커는 모서리의 기생자계(Stray EM field)가 억제되고 직선부분의 유효자계 효율이 증가함과 아울러 마그넷과 플레이트 조립 시 모서리의 넓은 이격 거리를 기준으로 조립 지그를 구성함으로써 다각형 각 모서리에서 평면방향의 자유도를 구속하여 직선부의 좁은 이격 거리를 균일하게 확보할 수 있어 스피커의 총 고조파 왜율(THD)을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 스피커용 자기회로를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 개선된 자기회로를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 개선된 자기회로의 플레이트와 마그넷을 도시한 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 플레이트와 마그넷의 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 자기회로가 적용된 스피커의 예,
도 6은 종래 자기회로의 자속밀도를 도시한 개략도,
도 7은 본 발명의 자기회로의 자속밀도를 도시한 개략도,
도 8은 종래 자기회로의 자속강도를 도시한 개략도,
도 9는 본 발명의 자기회로의 자속강도를 도시한 개략도,
도 10은 본 발명이 적용된 스피커의 음압 특성을 도시한 그래프,
도 11은 본 발명이 적용된 스피커의 총 고조파 왜율 특성을 도시한 그래프이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 개선된 자기회로를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 개선된 자기회로의 플레이트와 마그넷을 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 플레이트와 마그넷의 평면도이다.

본 발명에 따른 스피커용 자기회로(110)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 직사각형 형상의 요크(112)와, 요크(112) 위에 부착된 장방형 마그넷(114)과, 마그넷(114) 위에 부착된 직사각형 플레이트(116)로 이루어지고, 플레이트(116)가 마그넷(114)보다 크게 되어 있으며, 플레이트(116)의 모서리는 라운드형으로 모깎기 되어 있고 마그넷(114)의 모서리는 모따기로 되어 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 요크(112)는 4 코너와 상면이 터진 직사각통 형상으로 되어 있고, 장방형 마그넷(114)은 4 모서리가 직선으로 모따기되어 있으며, 직사각판형의 플레이트(116)는 4 모서리가 라운드형으로 모깎기되어 있다. 그리고 플레이트(116)는 마그넷(114)보다 크게 되어 있고, 마그넷(114)과 플레이트(116) 조립 시 모서리의 넓은 이격 거리를 기준으로 조립 지그(JIG)를 구성함으로서, 다각형 각 모서리에서 평면방향의 자유도를 구속하여 직선부의 좁은 이격 거리를 균일하게 확보할 수 있다.

또한 플레이트(116)와 마그넷(114)은 도 4에 도시된 바와 같이, 모따기의 거리(D)는 플레이트 모서리 모깍기 반지름(R)과 마그넷 직선부의 길이(L)에 대비하여 다음 수학식1의 관계를 만족하고 있다.

그리고 다각형 자기회로의 모서리에서 발생되는 기생자계(stray EM field)를 마그넷(114)과 플레이트(116)의 이격거리를 증가시켜 모서리부의 자속밀도(Magnetic flux density)를 감소시킴으로서 진동판(130)의 안정성을 개선하고, 마그넷(114)과 플레이트(116)의 조립 시 이격거리(d1)가 큰 모서리에서 제어함으로서 동일한 조립 간격을 형성할 수 있다. 이와 같이 본 발명은 장방형 마그넷(114)의 모서리부를 모깍기에서 모따기로 변경하여 플레이트(116)와의 이격 거리를 증가시켜 이격 거리의 증가에 따라 모서리의 경로를 따르는 자속강도(Magnetic intensity)를 감소시킨 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 자기회로가 적용된 스피커의 예이다.

본 발명의 자기회로(110)가 적용된 마이크로스피커(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임(120)과, 프레임(120)의 저면에 결합되는 요크(112)와, 요크(112) 위에 결합되고 모서리부가 모따기로 되어 있는 마그넷(114)과, 마그넷(114) 위에 결합되고 모서리부는 라운드형으로 모깎기 되어 있는 플레이트(116)와, 요크(112)와 플레이트(116) 사이의 자기 갭에 위치하는 보이스코일(150)과, 에지(134)가 프레임(120)에 지지되고 저면에 보이스코일(150)이 부착된 진동판(130)으로 이루어져 있다. 진동판(130)은 FPCB로 이루어진 서스펜션(140)에 의해 지지될 수 있고, 이 경우 진동판(130)은 에지(134)와 바디(132)로 분리될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 내자형 스피커로 도시하여 설명하였으나 외자형, 양자형 등에도 그대로 적용될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 모따기에 의한 모서리부의 마그넷(114)과 플레이트(116)의 이격 거리 증가로 기생자계(Stray EM field)가 감소하여, 총 고조파 왜율(THD)이 감소되는 이득을 얻을 수 있다. 즉, 모서리에서 마그넷(114)과 플레이트(116)의 이격거리(d1)를 증가시켜 자속밀도(Magnetic Flux Density)를 감소시킴으로써, 모서리에서 발생되는 기생자계(stray EM field)를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 공진주파수(Fo) 이하 대역의 불안정 진동현상을 개선할 수 있다. 또한 마그넷(114)과 플레이트(116) 조립 시 모서리의 넓은 이격 거리(d1)를 기준으로 조립 지그(JIG)를 구성함으로써 다각형 각 모서리에서 평면 방향의 자유도를 구속하여 직선부의 좁은 이격 거리(d2)를 균일하게 확보할 수 있다.

도 6은 종래 자기회로의 자속밀도를 도시한 개략도이고, 도 7은 본 발명의 자기회로의 자속밀도를 도시한 개략도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 종래에 플레이트와 마그넷을 모두 모깍기로 구현한 경우보다 본 발명과 같이 플레이트(116)는 모깍기를 하고 마그넷(114)은 모따기를 할 경우에 모서리부에서 플레이트(116)와 마그넷 사이의 이격 거리(d1)가 증가함으로써 모서리의 자속밀도(Magnetic flux density)가 감소하는 것을 알 수 있다.

도 8은 종래 자기회로의 자속강도를 도시한 개략도이고, 도 9는 본 발명의 자기회로의 자속강도를 도시한 개략도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 종래에 플레이트(116)와 마그넷(114)을 모두 모깍기로 구현한 경우보다 본 발명과 같이 플레이트(116)는 모깍기를 하고 마그넷(114)은 모따기를 할 경우에 모서리부에서 플레이트(116)와 마그넷(114) 사이의 이격 거리(d1 > d2)가 증가함으로써 모서리의 자속강도(magnetic field intensity)가 감소하는 것을 알 수 있다.

도 10은 본 발명이 적용된 스피커의 음압 특성을 도시한 그래프이다.

도 10을 참조하면, 마그넷(112)과 플레이트(116)의 이격 거리 중 모서리부만 이격 거리(d1)가 증가하고, 직선부의 이격 거리(d2)는 변화가 없으므로 모깍기 형상이나 모따기 형상, 모두 음압 레벨의 변화는 거의 없는 것을 알 수 있다.

도 11은 본 발명이 적용된 스피커의 총 고조파 왜율(THD) 특성을 도시한 그래프이다.

도 11을 참조하면, 모따기에 의한 모서리부의 마그넷(114)과 플레이트(116)의 이격 거리 증가(d1 > d2)로 기생자계(Stray EM field)가 감소하여, 총 고조파 왜율(THD)이 감소하는 것을 알 수 있고, 특히 공진주파수 이하 대역에서 총 고조파 왜율(THD)이 크게 감소하는 이득을 얻을 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: 스피커 110: 자기회로
112: 요크 114: 마그넷
116: 플레이트 120: 프레임
130: 진동판 132: 바디
134: 에지 140: 서스펜션
150: 보이스코일 160: 커버

Claims (4)

1. 장방형의 마그넷(Magnet)과 플레이트(Plate) 및 요크(Yoke)로 이루어지는 자기회로에 있어서,
   상기 플레이트의 장변과 단변이 만나는 모서리부는 라운드형으로 모깎기 되어 있고, 장방형 마그넷의 장변과 단변이 만나는 모서리부는 모따기로 되어 있어
   플레이트의 라운드형으로 모깎기된 부분과 대응하는 마그넷의 모따기된 부분의 이격 거리를 증가시켜 모서리 경로를 따르는 자속밀도(Magnetic Flux Density)를 감소시킨 것을 특징으로 하는 자기회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 플레이트는 상기 마그넷보다 넓고, 상기 마그넷과 상기 플레이트 조립 시 모깎기된 모서리부와 모따기된 모서리부의 이격 거리를 기준으로 조립 지그를 구성함으로써 장방형의 모깎기된 모서리부와 모따기된 모서리부에서 수평방향의 자유도를 구속하여 플레이트의 장변과 대응하는 마그넷의 장변 사이의 이격 거리를 균일하게 확보할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자기회로.
3. 프레임;
   상기 프레임의 저면에 결합되는 요크;
   상기 요크 위에 결합되고 장변과 단변이 만나는 모서리부가 모따기로 되어 있는 장방형의 마그넷;
   상기 마그넷 위에 결합되고 장변과 단변이 만나는 모서리부는 라운드형으로 모깎기 되어 있는 장방형의 플레이트;
   상기 요크와 상기 플레이트 사이의 자기갭에 위치하는 보이스코일;
   에지가 상기 프레임에 지지되고 저면에 상기 보이스코일이 부착된 진동판으로 이루어져
   상기 마그넷의 모따기된 모서리부와 상기 플레이트의 모깎기된 모서리부의 이격 거리 증가로 자속밀도의 감소에 따라 기생자계(Stray EM field)가 감소하여 총 고조파 왜율(THD)이 감소하는 것을 특징으로 하는 장방형 스피커.
4. 제3항에 있어서, 상기 플레이트와 상기 마그넷은
   마그넷의 모따기된 부분의 길이를 D, 플레이트 모서리 모깍기 반지름을 R, 마그넷의 단변 길이를 L이라 할 때 수학식

   

   의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 장방형 스피커.

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