KR101645127B1 - 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보이스코일을 서스펜션의 단면 또는 양면에 트랙형태로 패턴 인쇄한 평판형 스피커에 관한 것으로서, 상기 서스펜션에 형성된 보이스코일의 트랙형태의 내측에 위치하도록 상기 서스펜션의 하부에 설치되는 마그넷과, 상기 마그넷의 상면에 설치되는 상부플레이트를 포함하되, 상기 마그넷의 상부에 설치되는 상부플레이트는, 상기 서스펜션에 형성된 보이스코일고 수평을 이루도록 설치되고, 상기 서스펜션에는 상기 상부플레이트가 관통할 수 있도록 관통부가 형성되면, 상기 진동판에는 상기 상부플레이트를 수용할 수 있도록 상부로 돌출된 돔부가 형성되어 슬림화된 평판형 스피커에 관한 것이다.

Description

보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커{FLAT SPEAKER HAVING SUSPENSION UNIFIED VOICE COIL}

본 발명은 평판형 스피커에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 보이스코일을 서스펜션의 단면 또는 양면에 트랙형태로 패턴 인쇄하여 스피커를 슬림화할 수 있는 평판형 스피커에 관한 것이다.

휴대용 전화기와 노트북 컴퓨터, 영상기기 등의 두께가 얇아짐에 따라 음향 변환기인 스피커의 두께도 얇고 작아지게 되었다. 이러한 결과로 수 mm 두께의 마이크로 스피커와 평판 형태의 박형 스피커가 제시되었다.

종래 기술의 대표적 형태로 일렉트로 다이나믹형의 스피커를 들 수 있으며, 종래 일렉트로 다이나믹 마이크로 스피커의 자기회로는 실린더 또는 링 형태의 영구자석, 그리고 이것과 동심원을 이루는 링 형태의 플레이트와 요크로 구성된 자로(磁路)에 의해 형성된 공극에 정적인 자기장을 공급하는 방식을 취하고 있다.

이러한 플레이트와 요크에는 일정한 간격으로 이루어진 공극이 존재하며, 상기 공극 내에는 원통형태의 보이스코일이 삽입된다,

상기 보이스코일에 신호전류를 인가할 때 전류의 방향에 따라 변동되는 전자기장이 발생되며, 상기 영구자석으로부터 발생되어 공극 내에 정적 형태로 존재하는 자기장과 상호 반응하여 플레밍의 왼손법칙에 따르는 운동방향 및 운동력을 보이스코일에 발생하게 되고, 이에 따라 코일과 접착되어있는 진동판을 상하로 진동하도록 한다.

그리고 진동판의 진동은 진동판 전후의 공기의 진동을 수반하며 이는 곧 음파의 발생됨을 의미한다.

상기한 종래의 일렉트로 다이나믹형 구조의 스피커들은 보이스코일에 일정한 정적 자기력을 공급할 수 있도록 하기 위해 보이스코일은 일정한 높이를 가져야 하고 진동판의 상하진동을 위해 필요한 거리만큼의 공간이 보이스코일의 하단에 형성되어 있어야 한다.

또한 영구자석에서 발생하는 정적 자기장을 유도하여 일정공극에서 집중된 폐순환구조를 형성하기 위해 별도의 상부플레이트, 요크 등의 자로 구조물에 의해 일정 두께 이하로 얇게 만드는 것에 한계가 있다.

이에 따라 근래에는 스피커의 슬림화에 따라 보이스코일을 PCB(Printed Circuit Board) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 패턴 인쇄하여 사용하고 있다.

이와 같은 종래의 마이크로 스피커의 문제점을 해결하기 위해서 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, PCB 또는 FPCB 보이스 필름을 진동판과 일체형으로 형성하여 초박막 스피커가 제시되었는데, 도 5에서 보는 바와 같이, 종래 기술에 따른 피씨비 보이스 필름 일체형 진동판을 구비한 평판형 스피커(100)는 FPCB 또는 PCB(101)와 엣지(102)로 이루어지는 진동판(103)과, 자석(104)과 요크 플레이트(105)가 이루는 자기체(106)와, 이들을 포함하고 함을 이루는 외함체를 포함하여 이루어진다.

이와 같이, 종래의 기술에 따른 평판형 스피커는 수직으로 연결되는 보이스코일의 연결을 없앰으로써 더욱 얇은 스피커의 제공이 가능하다는 장점이 있으나, PCB 또는 FPCB를 진동판으로 사용하기 때문에 그 두께나 평활도가 정밀하지 못하여 진동판의 진동에 의한 떨림에 정확하게 상하 진폭을 유지하지 못하게 되고 또한 반복적인 사용에 의하여 그 탄성도가 저하된다는 단점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 평판형 스피커는 보이스코일이 일체로 형성된 진동판이 상하로 진동할 때, 진동판이 그 하부에 설치된 상부플레이트와 충돌하는 것을 방지하기 위해서 진동판과 상부플레이트 사이의 간격을 충분히 띄워야 하므로 스피커를 슬림화하는데 한계가 있었다.

또한, 종래 기술에 따른 평판형 스피커는 진동판에 패턴 인쇄된 보이스코일이 상부플레이트의 상부에 위치하기 때문에 상부플레이트 사이에 형성되는 자력을 이용할 수 없어서 고출력을 제공할 수 없는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 10-1305164 (등록일: 2013.09.02) 대한민국 등록특허 10-0522384 (등록일: 2005.10.11)

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 종래 세로 형태로 세워진 보이스코일이나 보이스코일판을 서스펜션의 단면이나 양면에 패턴 인쇄하여 일체로 형성하여 슬림화된 평판형 스피커를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한 서스펜션의 단면 또는 양면에 트랙형태의 보이스코일을 패턴 인쇄 하되 서스펜션에 그 하부에 설치되는 상부플레이트가 관통할 수 있는 관통부를 형성하여 서스펜션과 상부플레이트 사이의 간격을 최소화하여 슬림화된 평판형 스피커를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 서스펜션에 형성된 관통부의 주변에 보이스코일을 트랙형태로 패턴 인쇄하여 보이스코일과 상부플레이트가 수평을 이루도록 배치하여 고출력을 얻을 수 있는 평판형 스피커를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 진동판의 하면에 서스펜션을 부착하여 진동판의 진동을 안정되게 함과 아울러 진동판에 상부플레이트를 수용할 수 있는 돔부를 형성하여 진동판과 상부플레이트 사이를 최소화하여 슬림화된 평판형 스피커를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커는,

상하로 개방된 틀 형상의 프레임과;

상기 프레임에 결합하는 진동판과;

상기 진동판의 하면에 부착되고 단면 또는 양면에 보이스코일이 트랙형태로 패턴 인쇄된 서스펜션과;

상기 서스펜션에 형성된 보이스코일의 트랙형태의 내측에 위치하도록 상기 서스펜션의 하부에 설치되는 마그넷과;

상기 마그넷의 상면에 설치되는 상부플레이트와;

상기 마그넷의 하면에 설치되고 상기 프레임의 하단에 결합하는 하부플레이트를 포함하되,

상기 마그넷의 상면에 설치되는 상부플레이트는, 상기 서스펜션에 형성된 보이스코일과 수평을 이루도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 서스펜션에는 상기 상부플레이트가 관통할 수 있도록 관통부가 형성된다.

또한, 상기 진동판에는 상기 상부플레이트를 수용할 수 있도록 상부로 돌출된 돔부가 형성된다.

상시 서스펜션은, 상기 프레임에 고정되는 외주부와, 상기 진동판에 고정되는 내주부와, 상기 외주부와 내주부 사이에 형성되는 다수 개의 브릿지를 포함하고, 상기 내주부의 내부에는 상기 상부플레이트가 관통하는 관통부가 형성되고, 상기 관통부의 주변에는 보이스코일이 트랙형태로 패턴 인쇄된다.

그리고 상기 서스펜션에는 상기 보이스코일이 접속되는 리드 단자가 구비된다.

이러한 본 발명에 따르면, 진동판이 고정되는 서스펜션의 단면 또는 양면에 트랙형태의 보이스코일을 패턴 인쇄하고, 상기 서스펜션에 그 하부에 설치되는 상부플레이트가 관통할 수 있는 관통부를 형성하여 서스펜션과 상부플레이트 사이의 간격을 최소화하여 슬림화된 평판형 스피커를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 서스펜션과 결합하는 진동판에 서스펜션의 관통부를 관통한 상부플레이트를 수용하는 돔부를 형성함으로써 상기 서스펜션이 상하로 진동할 때 상기 진동판이 상부플레이트와 충돌하지 않도록 하면서 상기 진동판과 상부플레이트 사이를 최소화하여 스피커의 두께를 최대로 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 서스펜션에 형성된 보이스코일이 상부플레이트와 수평을 이루도록 설치함으로써 상부플레이트 사이에 형성되는 큰 자계를 이용하여 고출력을 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커의 일 실시 예의 사시도,
도 2의 도 1에 도시된 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커의 분해 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 보이스코일 일체형 서스펜션의 일 예를 보여주는 사시도,
도 5는 종래 기술에 따른 평판형 스피커를 보여주는 개략적인 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커의 구조 및 작용효과를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커의 일 실시 예의 사시도, 도 2의 도 1에 도시된 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커의 분해 사시도, 도 3은 도 1에 도시된 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커(1)(이하 '평판형 스피커'라 함)는, 상하로 개방된 틀 형상의 프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 결합하는 진동판(20)과, 상기 진동판(20)의 하면에 부착되고 단면 또는 양면에 보이스코일(30)이 트랙형태로 패턴 인쇄된 서스펜션(50)과, 상기 서스펜션(50)에 형성된 보이스코일(30)의 트랙형태의 내측에 위치하도록 상기 서스펜션(50)의 하부에 설치되는 마그넷(61)과, 상기 마그넷(61)의 상면에 설치되는 상부플레이트(63)와, 상기 마그넷(61)의 하면에 설치되고 상기 프레임(10)의 하단에 결합하는 하부플레이트(65)를 포함한다.

특히, 상기 마그넷(61)의 상부에 설치되는 상부플레이트(63)는, 상기 서스펜션(50)에 형성된 보이스코일(30)과 수평을 이루도록 설치된다. 여기서 보이스코일(30)과 상부플레이트(63)가 수평을 이룬다는 것은 거의 동일한 평면상에 위치한다는 것을 의미하고 물리적으로 완전히 동일한 높이에 설치되는 것은 아니다.

그리고 상기 서스펜션(50)에는 상기 상부플레이트(63)가 관통할 수 있도록 관통부(59)가 형성된다.

또한, 상기 진동판(20)에는 상기 상부플레이트(63)를 수용할 수 있도록 상부로 돌출된 돔부(29)가 형성된다.

더욱 구체적으로, 본 발명은, 보이스코일(30)이 트랙형태로 패턴 인쇄된 서스펜션(50)이 상기 진동판(20)과 마그넷(61) 사이에 구비된다. 상기 서스펜션(50)의 가장자리는 프레임(10)에 고정되고, 상기 서스펜션(50)은 상기 진동판(20)의 하면에 부착되어 상기 진동판(20)과 함께 상하로 진동한다.

상기 보이스코일 일체형 서스펜션(50)은, 상기 진동판(20)의 진동을 안정적으로 지지함과 아울러 외부에서 인가되는 전기적 제어신호를 트랙형태로 패턴 인쇄된 보이스코일(30)에 전달하는 역할을 한다.

이를 위해서, 상기 보이스코일 일체형 서스펜션(50)은, 금속판이나 연성회로기판(FPCB)으로 이루어진다. 상기 서스펜션(50)이 금속판인 경우 양면에 합성수지필름이 코팅될 수 있다.

상기 보이스코일 일체형 서스펜션(50)은, 도 4에서 보는 바와 같이, 외주부(51)와 내주부(53), 그리고 상기 외주부(51)와 내주부(53) 사이에 구비되는 다수 개의 브릿지(52)를 포함한다. 상기 브릿지(52)는 곡선형으로 이루어져 일정한 탄성 복원력을 갖도록 한다.

상기 외주부(51)는 프레임(10)에 고정되고, 내주부(53)는 진동판(10)에 고정된다. 그리고 상기 브릿지(52)의 상부에는 엣지 진동판(25)이 설치된다.

그리고 상기 내주부(53)의 안쪽에는 다수 개의 관통부(59)가 형성된다. 상기 관통부(59)는 상부플레이트(63)가 관통할 수 있는 크기로 이루어진다. 그리고 상기 관통부(59)의 주변에는 보이스코일(30)이 트랙형태로 패턴 인쇄되어 있다.

상기 보이스코일(30)은 서스펜션(50)의 상면이나 하면 또는 상하면 모두에 형성될 수 있다. 상기 보이스코일(30)은 단절되지 않은 복수의 직선 패턴 및 복수의 곡선 패턴으로 구성될 수 있다. 상기 보이스코일(30)은 도전 특성이 우수하면서 내구성을 갖는 물질이 이용될 수 있으며, 약 10 내지 100㎛ 두께로 형성될 수 있다. 상기 보이스코일(30)을 구성하는 각각의 직선 패턴들은 일정 간격을 두고 이격 배치될 수 있다. 또한, 보이스코일(30)을 구성하는 각 직선 패턴들 및 곡선 패턴들은 균일한 선폭으로 형성될 수 있고, 혹은 동일 표면에 형성되는 코일 패턴이라 할지라도 다른 표면에 형성되는 코일 패턴과 대칭을 유지하는 선상에서 각기 상이한 선폭으로 형성될 수도 있다.

이어, 상기 서스펜션(50)에는 보이스코일(30)의 양 단자를 전기적으로 연결하기 위한 리드단자(55)가 형성된다. 상기 보이스코일(30)의 일단은 하나의 리드 단자(53a)에 접속되고, 타단은 도시되지 않은 다른 하나의 리드 단자(53b)에 접속된다.

그리고 프레임(10)에는 서스펜션(50)이 고정되는 서스펜션 단턱(13)이 구비된다. 상기 서스펜션 단턱(13)에는 서스펜션(50)에 외부의 전기 제어신호를 인가하기 위한 도시되지 않은 접속 단자가 구비된다. 따라서 상기 서스펜션(50)을 프레임(10)에 고정하면, 상기 서스펜션(50)의 외주부(51)가 접속 단자와 접속된다.

이어, 상기 서스펜션(50)의 내주부(53)의 상면에 진동판(20)이 고정된다. 상기 진동판(20)은 서스펜션(50)과 함께 진동하여 소리를 생성하는 것으로서, 센터진동판(23)과 엣지 진동판(25)으로 이루어진다. 상기 엣지 진동판(25)은 센터진동판(23)의 테두리에 설치되어 진동판의 진동 효율을 높이는 역할을 한다.

그리고 상기 센터진동판(23)에는 상기 마그넷(61)의 상면에 설치된 상부플레이트(63)를 수용하는 돔부(29)가 형성된다. 상기 돔부(29)는 상부플레이트(63)를 수용할 수 있는 크기로 이루어진다. 따라서 상기 서스펜션(50)과 함께 진동판(20)이 상하로 진동할 때, 상기 서스펜션(50)의 관통부(59)를 통한 상부플레이트(63)는 상기 돔부(29)에 수용될 수 있다.

이어서, 자기체(60)는 마그넷(61)과 상부플레이트(63) 및 하부플레이트(65)로 이루어진다. 상기 서스펜션(50)에 패턴 인쇄된 보이스코일(30)과 자기체(60)는 자기회로를 구성한다.

상기 마그넷(61)은 막대형 영구자석으로서 상기 보이스코일(30)의 트랙형태의 내측 부분 즉, 관통부(59)의 하부에 위치하도록 설치된다. 그리고 상부플레이트(63)는 상기 마그넷(61)의 상면에 설치하되, 상기 서스펜션(50)에 패턴 인쇄된 보이스코일(30)과 수평을 이루도록 한다. 즉, 상기 서스펜션(50)이 진동하지 않은 상태에서 상기 상부플레이트(63)는 서스펜션(50)에 패턴 인쇄된 보이스코일(30)과 수평을 이룬다.

그리고 상기 프레임(10)의 하단에는 하부플레이트(65)가 설치되고, 상기 프레임(10)의 상단에는 그릴(12)이 설치된다. 상기 그릴(12)에는 다수 개의 음방출공이 형성된다.

이하에서는 본 발명에 따른 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커의 작용효과를 설명한다.

상기 프레임(10)에 구비된 접속 단자를 통해서 외부의 전기 제어신호를 인가하면, 외부의 전기 제거신호는 서스펜션(50)의 외부주(51), 브릿지(52) 및 내주부(53)를 통해서 보이스코일(30)로 인가된다.

상기 보이스코일(30)에 소정의 주파수를 갖는 전류가 인가되면, 보이스코일(30)의 주변에 전기장이 형성되고, 이 전기장은 자기체(60)에 형성되는 자기장과 상호작용하여 상기 보이스코일(30)에 상하 방향으로 작용하는 힘이 생긴다.

상기 보이스코일(30)에 힘이 작용하면, 상기 보이스코일(30)이 일체로 형성된 서스펜션(50)과, 상기 서스펜션(50)이 부착된 진동판(20)이 상하로 진동한다. 그리고 상기 진동판(20)이 상하로 진동하면 사람이 듣을 수 있는 음향이 생성된다.

한편, 상기 서스펜션(50)이 상하로 진동하면, 그 하부에 설치된 상부플레이트(63)와 마그넷(61)의 일부는 상기 서스펜션(50)에 형성된 관통부(59)를 관통한다. 또한, 상기 서스펜션(50)의 관통부(59)를 관통한 상부플레이트(63)는 상기 진동판(20)에 형성된 돔부(29)에 수용된다.

이와 같이, 본 발명은 상기 서스펜션(50)에 상부플레이트(63)와 마그넷(61)의 일부가 관통할 수 있도록 관통부(59)를 형성하고, 상기 진동판(29)에 상기 서스펜션(50)의 관통부(59)를 관통한 상부플레이트(63)를 수용하는 돔부(29)를 형성함으로써 상기 서스펜션(50)이 상하로 진동할 때 상기 서스펜션(50)이나 진동판(20)이 상부플레이트(63)와 충돌하지 않도록 하면서 상기 서스펜션(50)과 상부플레이트(63) 사이를 최소화하여 스피커(1)의 두께를 최대로 낮출 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 서스펜션(50)에 상부플레이트(63)가 관통할 수 있도록 관통부(59)를 형성하여 그 하부에 설치되는 상부플레이트(63)가 상기 서스펜션(50)에 일체로 형성되는 보이스코일(30)과 수평을 이루도록 함으로써 상부플레이트(63) 사이에 형성되는 큰 자계를 이용하여 고출력을 얻을 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 진동판(29)에 상기 서스펜션(50)의 관통부(59)를 관통한 상부플레이트(63)를 수용하는 돔부(29)를 형성하여 진동판(29)의 강도를 보강할 수 있도록 한다.

한편, 도면에서는 4개의 마그넷(61)과 4개의 보이스코일(30)이 구비된 스피커(1)를 예시하고 있으나, 마그넷(61)과 보이스코일(30)의 수와 크기 및 형태는 필요에 따라 다양하게 변형하여 사용할 수 있음은 당연하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 평판형 스피커 10: 프레임
13: 서스펜션 단턱 20: 진동판
23: 센터진동판 23: 엣지진동판
29: 돔부 30: 보이스코일
50: 서스펜션 51: 외주부
52: 브릿지 53: 내주부
55: 리드 단자 59: 관통부
61: 마그넷 63: 상부플레이트
65: 하부플레이트

Claims (6)

1. 상하로 개방된 틀 형상의 프레임과, 상기 프레임에 결합하는 진동판과, 상기 진동판의 하면에 부착되는 서스펜션과, 상기 서스펜션에 고정되는 하나 이상의 보이스코일과, 상기 보이스코일의 하부에 구비되는 하나 이상의 마그넷을 포함하는 평판형 스피커에 있어서,
   상기 서스펜션은, 상기 프레임에 고정되는 외주부와, 상기 진동판에 고정되는 내주부와, 상기 외주부와 내주부 사이에 형성되는 다수 개의 브릿지를 포함하여 이루어지고;
   상기 보이스코일은, 상기 서스펜션의 내주부의 단면 또는 양면에 트랙형태로 패턴 인쇄하여 이루어지고, 상기 트랙형태의 보이스코일의 내측 면에는 각각 관통부가 형성되며;
   상기 마그넷은, 상기 서스펜션에 형성된 상기 트랙형태의 보이스코일의 내측에 위치하도록 상기 서스펜션의 하부에 설치되고;
   상기 마그넷의 상면에 설치되는 상부플레이트는 상기 서스펜션에 형성된 관통부를 관통하도록 설치되며;
   상기 진동판에는 상기 상부플레이트를 수용할 수 있도록 상부로 돌출된 하나 이상의 돔부가 형성되고;
   상기 서스펜션에는 상기 보이스코일이 접속되는 리드 단자가 구비되며;
   상기 마그넷의 하면에는 상기 프레임의 하단에 결합하는 하부플레이트가 설치되는 것을 특징으로 하는 보이스코일 일체형 서스펜션을 구비한 평판형 스피커.
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