KR101726292B1 - 저-프로파일 스피커 - Google Patents

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KR101726292B1
KR101726292B1 KR1020137019293A KR20137019293A KR101726292B1 KR 101726292 B1 KR101726292 B1 KR 101726292B1 KR 1020137019293 A KR1020137019293 A KR 1020137019293A KR 20137019293 A KR20137019293 A KR 20137019293A KR 101726292 B1 KR101726292 B1 KR 101726292B1
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폴 니더만
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이글 어코스틱스 매뉴팩쳐링, 엘엘씨
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Abstract

로우-프로파일 스피커는 로우-프로파일 프레임 및 로우-프로파일 프레임의 내측 주연부 주위에 배열된 제1 자석 조립체를 포함한다. 로우-프로파일 스피커는 또한 원뿔 및 원뿔에 부착된 지지 링을 갖는 지지 조립체 및 지지 링에 부착된 보이스 코일을 포함한다. 지지 링과 보이스 코일은 지지 링과 보이스 코일이 보이스 코일 내의 전기 신호에 응답하여 진동하도록 자석 조립체에 근접하게 매달린다.

Description

저-프로파일 스피커{LOW-PROFILE SPEAKER}
이 발명은 일반적으로 다양한 소비자 전자기기 및 오디오 시스템에서 사용되는 것과 같은 스피커에 관한 것이다.
오디오 시스템은 전형적으로 가정, 회사, 자동차 및 다수의 휴대용 전자 장치에서 사용된다. 이들 오디오 시스템이 어떻게 배치되는지를 결정하는데 있어서의 하나의 고려 사항은 시스템에 대해 필요한 공간의 크기이다. 많은 경우에, 스피커는 오디오 시스템 중 가장 큰 구성요소이다. 전형적으로, 캐비닛 및 다양한 스피커 구성요소, 특히 예를 들어, 우퍼 또는 서브우퍼와 같은 적은 왜곡으로 저-주파수 음향을 제공하기 위한 이들 구성요소는 대형이고 부피가 커지는 경향이 있다. 전형적 서브우퍼의 크기는 종종 공간이 제약되는 가정용 오디오 시스템 또는 상용 응용에서 또는 사용자가 구성요소들을 청취자에게 보이지 않는 상태로 유지시키기를 원하는 시스템에서와 같이 자동차 내로 이들을 통합하기가 용이하지 않다. 따라서, 통상적인 스피커 구성요소보다 더 적은 부피이지만 깨끗한 저-주파수 음향을 제공하는 스피커 구성요소를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
서브우퍼 캐비닛의 크기를 줄이는 서브우퍼 설계에 대한 특정 해결방법은 카버(Carver)의 미국 특허 제6,130,954호에 개시되며, 이의 교시 및 개시는 그 전체가 본 명세서에 참조로 인용된다.
본 발명의 실시 형태는 왜곡이 없고 깨끗한 저-주파수 음향을 제공하는 이러한 스피커 구성요소를 제공하는 데 있다. 본 발명의 이들 및 그 외의 다른 이점뿐만 아니라 추가 본 발명의 특징이 본 명세서에 제공된 본 발명의 기술내용으로부터 명확해질 것이다.
일 양태에서, 본 발명의 실시 형태는 로우-프로파일 스피커를 제공하며 상기 스피커는 로우-프로파일 프레임 및 로우-프로파일 프레임 내에 배열된 제1 자석 조립체를 포함한다. 제1 자석 조립체는 제1 케이지 및 제1 케이지 내에 배열된 복수의 자석을 갖는다. 로우-프로파일 스피커는 또한 원뿔 및 원뿔에 부착된 지지 링을 갖는 지지 조립체 및 지지 링에 부착된 보이스 코일을 포함한다. 지지 링과 보이스 코일은 지지 링과 보이스 코일이 보이스 코일 내의 전기 신호에 응답하여 진동하도록 자석 조립체에 근접하게 매달린다.
특정 실시 형태에서, 복수의 자석은 케이지의 주변 주위의 개별 포켓 내에 배여열된다. 제1 자석 조립체, 제2 자석 조립체 및 하부 플레이트는 환형 또는 직사각형일 수 있다. 추가 실시 형태에서, 보이스 코일은 지지 링 주위에 감긴 금속 와이어이고, 제1 자석 조립체와 보이스 코일은 프레임의 중심 축 주위에서 동심을 이룬다. 자석 조립체는 프레임의 내부 주연부 표면을 따라 배열된다. 보이스 코일은 특정 실시 형태에서 자석 조립체보다 큰 직경을 가질 수 있으며, 대안의 실시 형태에서 자석 조립체보다 작은 직경을 가질 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명의 실시 형태는 로우-프로파일 프레임 및 로우-프로파일 프레임의 내측 주연부 주위에 배열된 제1 자석 조립체를 갖는 로우-프로파일 스피커를 제공한다. 제1 자석 조립체는 제1 케이지 및 제1 케이지 내에 배열된 복합 자성 재료의 제1 중실 링을 갖는다. 로우-프로파일 스피커는 또한 원뿔 및 원뿔에 부착된 지지 링을 갖는 지지 조립체 및 지지 링 상에 감긴 보이스 코일을 포함한다. 지지 링과 보이스 코일은 지지 링과 보이스 코일이 보이스 코일 내의 전기 신호에 응답하여 진동하도록 자석 조립체에 근접하게 매달린다.
본 발명의 실시 형태에서, 복합 자성 재료의 제1 중실 링은 에폭시 내에 부유하는 자성 재료의 복수의 파편을 포함한다. 복수의 파편의 극은 에폭시의 경화에 앞서 정렬된다. 특정 실시 형태에서, 자성 재료의 파편은 네오디뮴의 파편을 포함한다.
로우-프로파일 스피커는 지지 조립체 및 로우-프로파일 프레임에 부착된 서라운드를 추가로 포함할 수 있다. 서라운드는 탄성 재료로 제조되며 외부 주연부 부분, 내부 주연부 부분 및 외부 및 내부 주연부 부분들을 접합하는 아치형 부분을 갖는다. 외부 주연부 부분은 로우-프로파일 프레임에 부착되고, 내부 주연부 부분은 원뿔에 부착된다. 원뿔은 로우-프로파일 프레임에 대해 평평하거나 또는 이에 대해 오목하게 형성된다. 특정 실시 형태에서, 서라운드는 부틸 고무로 제조된다.
로우-프로파일 스피커의 특정 실시 형태에서, 제1 자석 조립체는 복합 자성 재료의 제1 중실 링의 하부 표면에 부착된 극 단편을 갖는다. 극 단편은 수평 부분과 수직 부분을 갖는다. 상부 플레이트는 복합 자성 재료의 제1 중실 링의 상부 표면에 부착된다. 상부 플레이트와 수직 부분 사이의 간격에는 지지 링 및 보이스 코일이 수용된다.
추가로, 로우-프로파일 스피커는 로우-프로파일 프레임 내에 배열된 제2 자석 조립체를 추가로 포함할 수 있다. 제2 자석 조립체는 제2 케이지 및 제2 케이지 내에 배열된 복합 자성 재료의 제2 중실 링을 갖는다. 제2 자석 조립체는 제1 자석 조립체와 동심을 이루고 이의 폭 또는 직경보다 좁은 폭 또는 작은 직경을 갖는다. 제1 자석 조립체와 제2 자석 조립체는 제1 및 제2 자석 조립체 내의 복합 자성 재료의 제1 및 제2 중실 링의 하부 표면에 부착된 하부 플레이트에 의해 연결된다. 실시 형태에서, 제1 상부 플레이트는 복합 자성 재료의 제1 중실 링의 상부 표면에 부착되고, 제2 상부 플레이트는 복합 자성 재료의 제2 중실 링 각각의 상부 표면에 부착된다. 상부 플레이트와 제2 상부 플레이트 사이의 간격에는 지지 링 및 보이스 코일이 수용된다.
특정 실시 형태에서, 복합 자성 재료의 제1 중실 링은 자석 파편을 포함하고 자석 파편의 개개의 자성 극은 복합 자성 재료의 제1 중실 링이 단일의 N 극과 단일의 S 극을 효과적으로 갖도록 정렬된다.추가로 제2 보이스 코일은 지지 링 상에 감겨지고, 보이스 코일 및 제2 보이스 코일은 복합 자성 재료의 제1 중실 링의 마주보는 극에 대해 근접하게 배열된다.
특정 실시 형태에서, 스피커의 폭에 대한 로우-프로파일 스피커의 폭 또는 직경의 비율은 10을 초과하고, 더 구체적인 실시 형태에서 20을 초과한다.
또 다른 양태에서, 본 발명의 실시 형태는 스텝형 부분을 갖는 프레임을 포함하는 로우-프로파일 스피커를 제공한다. 스텝형 부분은 이 내에 복수의 개구를 가지며, 스텝형 부분은 프레임의 내부 주연부를 따라 배치된다. 또한 로우-프로파일 스피커는 복수의 개구 내에 배열된 복수의 자석 및 스텝형 프레임 내에 끼워맞춤된 원뿔 디스크에 의해 지지된 보이스 코일을 포함하고, 보이스 코일은 복수의 자석에 대해 근접하게 매달린다. 또한 이는 프레임 내에 복수의 자석을 함께 보유하는 상부 플레이트 및 극 단편을 포함하고, 상부 플레이트 및 극 단편은 보이스 코일이 상부 플레이트와 극 단편 사이의 간격 내에서 진동할 수 있도록 조립된다.
특정 로우-프로파일 스피커는 탄성 재료로 제조된 서라운드를 추가로 포함하고, 서라운드는 외부 주연부 부분 및 내부 주연부 부분을 가지며, 외부 주연부 부분은 프레임에 부착되고, 내부 주연부 부분은 원뿔 디스크와 보이스 코일이 상부 플레이트와 극 단편 사이의 간격 사이에서 매달리도록 원뿔 디스크에 부착된다.
실시 형태에서, 원뿔 디스크는 알루미늄 및 투명 재료로 제조된다. 프레임의 주연부 부분은 복수의 개구를 포함할 수 있다. 추가 실시 형태에서, 각각의 프레임, 상부 플레이트, 극 단편, 원뿔 디스크, 및 보이스 코일은 환형 또는 직사각형이며, 극 단편은 수평 부분과 수직 부분을 가지며, 간격은 상부 플레이트의 내부 주연부 표면과 수직 부분 사이에 형성된다.
본 발명의 다른 양태, 목적 및 이점은 첨부된 도면을 고려하여 하기 상세한 설명으로부터 더 명확해질 것이다.
명세서의 일부를 형성하고 이 내에 일체로 구성된 첨부 도면은 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 제공되고 본 발명의 몇몇 양태를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따라 구성된 로우-프로파일 스피커의 사시도.
도 2는 본 발명의 특정 실시 형태에 따라 구성된 로우-프로파일 스피커의 단면도.
도 3은 로우-프로파일 스피커의 사시도를 제공하고, 상이한 각도로 도시된 도 2의 로우-프로파일 스피커의 단면도.
도 4는 본 발명의 대안의 실시 형태에 따라 구성된 로우-프로파일 스피커의 단면도.
도 5는 로우-프로파일 스피커의 사시도를 제공하고, 상이한 각도로 도시된 도 4의 로우-프로파일 스피커의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따르는, 후방 배플 및 제2 서라운드를 포함한 로우-프로파일 스피커의 단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 특정 실시 형태에 따라 구성된 직사각형 로우-프로파일 스피커의 사시도.
도 9는 정사각형 하우징 내에 조립된 도 1의 로우-프로파일 스피커의 사시도.
도 10은 본 발명의 대안의 실시 형태에 따라 구성된 로우-프로파일 스피커의 단면도.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따라 구성된 로우-프로파일 스피커의 분해도.
도 12는 복수의 개구를 갖는 프레임을 포함한, 청구항 제11항의 로우-프로파일 스피커의 등축도.
도 1에는 본 발명의 실시 형태에 따라 구성된 로우-프로파일 스피커(low-profile speaker, 100)의 사사도가 도시된다. 특정 실시 형태에서, 도 1의 로우-프로파일 스피커(100)는 저-주파수 음을 제공하도록 구성된 서브-우퍼이다. 많은 종래의 스피커 시스템에서, 우퍼(또는 단순하게 "서브")는 전형적으로 저-피치 오디오 주파수(즉, "저음")의 재생에 대해 전용인 8 인치 내지 21 인치 직경을 갖는다. 서브우퍼를 위한 전형적인 주파수 범위는 소비자 제품의 경우 약 20-200 Hz, 전문적 라이브 음향의 경우 100 Hz 미만, 및 종종 대분의 개선된 서브우퍼의 경우 80 Hz 미만이다.
도 1의 실시 형태에서, 저-프로파일 스피커(100)는 디스크-형태의 내부에 컵-형 부분(104) 및 컵-형 부분(104)의 상부 림에 부착된 디스크-형태의 프레임(102)의 주연부에 플랜지형 부분(flanged portion, 106)을 포함하는 실질적으로 디스크-형태의 저-프로파일 프레임(102)을 포함한다. 적어도 하나의 실시 형태에서, 프레임(102)은 단일의 가단성이고 충분한 강성의 재료로 성형 및 형성되거나 또는 적절히 강성의 재료로 몰딩된다. 그러나, 대안의 실시 형태에서 프레임(102)은 개별 구성요소로 조립된다.
플랜지형 부분(106)의 표면 상에서, 서라운드(surround, 108)가 부착된다. 서라운드(108)는 탄성 재료, 예를 들어, 부틸 고우와 같은 탄성 중합체로 제조된 환형 구성요소이다. 특정 실시 형태에서, 서라운드(108)의 환형 표면은 아치형이고, 아치(112)의 제1 평평한 부분(110) 또는 외부 평평한 부분과 아치(112)의 제2 평평한 부분(114) 또는 내부 평평한 부분을 포함하고, 이에 따라 아치(112)의 선단이 환형 서라운드(108)의 내부 직경과 외부 직경 사이의 중간 지점에 대략 원을 형성한다. 서라운드(108)의 제1 평평한 부분(110)은 프레임(102)의 플랜지형 부분(106)의 표면에 부착된다. 서라운드(108)의 제2 평평한 부분(114)은 컵-형 부분(104) 내로 반경방향으로 연장되고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 원뿔(118) 및 지지 링(120)을 포함하는 지지 조립체(116)에 부착된다. 본 발명의 실시 형태에 관하여, "원뿔"은 필수적으로 원뿔형일 필요가 없으며, 평평한 형태, 볼록한 형태, 오목한 형태 및 원뿔형 형태를 포함하는 다양한 형상을 가질 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 통상적인 스피커에서, 지지 링(120)은 보다 전형적으로 포머(former) 또는 보이스 코일 포머(voice coil former)로 지칭된다.
도 2 및 도 3에는 저-프로파일 스피커(100)의 단면도가 도시된다. 서라운드(108)의 제2 평평한 부분(114)은 평평하고 원형의 원뿔(118)에 부착된다. 원형 원뿔(118)은 차례로 보이스 코일(122)을 지지하는 지지 링(120)에 부착된다. 본 발명의 실시 형태에서, 보이스 코일(122)은 알루미늄, 구리, 이들 금속들의 합금 또는 일부 다른 적합한 재료로부터 제조된 와이어를 포함한다. 와이어는 지지 링(120) 주위에 권취된다. 지지 링(120)은 플라스틱, 또는 보이스 코일(122)을 지지하기에 적합한 경량이지만 강성의 재료로 제조될 수 있다.
하나 이상의 실시 형태에서, 각각의 자석 조립체(124, 126)는 복수의 자석(128)을 보유하기 위한 환형 케이지를 포함한다. 전형적으로 환형 케이지는 프레임(102)의 주변 주위에서 복수의 자석(128)들을 균등히 이격시키도록 구성된다. 도시된 제1 및 제2 자석 조립체(124, 126)는 환형이고, 제1 자석 조립체(124)는 제2 자석 조립체(126)보다 큰 직경을 갖는다. 프레임(102)은 적절한 위치에서 환형 케이지를 보유하도록 구성될 수 있다. 특정 실시 형태에서, 자석(128)은 환형 케이지의 전체 주변 주위에서 포켓 내에 나란히 배치된다.
제1 자석 조립체(124), 또는 외부 자석 조립체는 지지 링(120) 및 보이스 코일(122)의 외부 직경 표면에 대해 이격된 상태로 프레임(102)의 컵-형 부분(104)의 내부 벽을 따라 실질적으로 배치된다. 제2 자석 조립체(126), 또는 내부 자석 조립체는 지지 링(120) 및 보이스 코일(122)의 내부 직경 표면에 대해 이격된 상태로 배치된다. 적어도 하나의 실시 형태에서, 자석 조립체(124, 126) 각각은 네오디뮴 또는 사마륨 코발트와 같은 희토류 금속으로 제조된 자석(128)을 각각 포함한다. 이들 자석(128)의 강도에 따라 통상적인 스피커에서 전형적으로 발견되는 것보다 더 작고 더 경량의 자석 조립체의 구성이 가능하다. 특정 실시 형태에서, 각각의 자석(128)은 직사각형이고, 대략 1 인치의 높이 X 0.5 인치의 폭 X 8 인치의 깊이로 측정된다. 그러나, 대안의 실시 형태는 이보다 더 크거나 또는 작은 자석(128)을 포함할 수 있다. 게다가, 대안의 실시 형태에서, 자석(128)은 평평하기보다는 만곡될 수 있거나, 또는 직사각형 이외의 형상을 가질 수 있다.
환형 하부 플레이트(130)는 외부 자석 조립체(124) 내의 자석(128)의 하부 표면을 내부 자석 조립체(126) 내의 자석(128)의 하부 표면에 연결한다. 종래의 스피커에서, 이 하부 플레이트(130)는 종종 극 단편(pole piece)으로 불린다. 하나 이상의 실시 형태에서, 환형 하부 플레이트(130)는 자석(128)으로부터 아치형이고, 이에 따라 자석 조립체(124, 126)들 사이에서 보이스 코일(122)이 이동하는 더 큰 공간이 형성된다. 2개의 환형 상부 플레이트가 제공된다. 제1 상부 플레이트(132) 또는 외부 상부 플레이트는 외부 자석 조립체(124) 내에서 자석(128)의 상부 표면에 부착된다. 제2 상부 플레이트(134), 또는 내부 상부 플레이트는 내부 자석 조립체(126) 내의 자석(128)의 상부 표면에 부착된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 자석 조립체(124, 126)는 하부 및 상부 플레이트(130, 132, 134)와 함께 보이스 코일(122)을 위한 개구를 갖는 직사각형 또는 박스형 단면을 형성한다. 개구는 외부 제1 상부 플레이트(132)와 내부 제2 상부 플레이트(134) 사이에 환형 간격(136)으로서 더 정확히 설명된다. 이 환형 간격은 전형적으로 자석 간격(136)으로 지칭되고 환형 보이스 코일(122) 및 부착된 지지 링(120)이 상부 플레이트(132, 134)를 접촉시키지 않고 자석 간격(136) 내에서 전후로 이동되기에 충분히 넓게 이격된다. 따라서, 저-프로파일 스피커(100)가 작동되지 않을 때, 보이스 코일(122)과 지지 링(120)은 2개의 자석 조립체(124, 126) 사이에서 보이스 코일(122)의 적어도 일부와 함께 2개의 환형 상부 플레이트(132, 134) 사이에서 자석 간격(136) 내에서 원뿔(118)과 서라운드(108)에 대한 이의 연결부를 통해 매달린다(suspend). 실시 형태에서, 하부 플레이트와 2개의 상부 플레이트는 강자성 재료로 제조된다.
자석 조립체(124, 126)를 환형으로 만들고, 자석 조립체(124, 126)에 대해 보이스 코일(122)을 이격시킴에 따라서 통상적인 서브우퍼에 비해 상당히 좁은 깊이를 갖는 서브우퍼를 구성할 수 있다. 환형 내부 및 외부 자석 조립체(124, 126)는 실질적으로 동심을 이룬다. 작업 중에, 내부 및 외부 자석 조립체(124, 126)는 상부 플레이트(132, 134)와 하부 플레이트(130)를 따라 심지어 저-프로파일 스피커(100)의 얕은 깊이에서도 저-주파수 음향의 적은 왜곡에 따라 보이스 코일(122)과 부착된 지지 링(120)을 구동하기에 충분한 자기장을 생성한다. 저-프로파일 스피커(100)(예를 들어, 가정용 오디오 시스템용)의 전형적인 실시 형태는 대략 1 인치 높이의 자석(128)을 사용할 때 최대 20 인치 이상의 직경의 경우에도 대략 2 내지 3 인치의 깊이 또는 두께를 가질 것이다. 그러나, 또한 이 3 인치의 깊이는 예를 들어, 자석(128)의 높이 및 보이스 코일(122)의 해당 높이를 감소시킴으로써 2 인치 미만 또는 1 인치 미만으로 추가로 감소될 수 있다. 따라서, 저-프로파일 스피커(100)의 실시 형태에서, 프레임(102)의 두께 또는 깊이에 대한 저-프로파일 프레임(102)의 직경 또는 폭의 비율은 대략 7 내지 25의 범위일 수 있고, 일부 실시 형태에서 25를 초과할 수 있다. 이 출원의 문헌에서, 용어 "저-프로파일"은 전술된 범위의 깊이에 대한 폭의 비율을 갖는 스피커 및 스피커 구성요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에 개시된 설계는 확장가능하며 이에 따라 저-프로파일 스피커(100)가 헤드폰, 휴대폰 및 MP3 플레이어와 같은 응용에서 사용하기 위해 소형화될 수 있다. 그러나, 스펙트럼의 다른 단부에서, 저-프로파일 스피커(100)는 가정 또는 자동차용 스피커 시스템에서 사용하기에 적합한 보다 큰 크기 또는 스타디움 또는 여가 장소에서 사용하기 위한 스피커 시스템과 같이 상용 응용에서 사용하기에 적합한 크기로 제조될 수 있다. 따라서, 이 설계는 직경이 0.5 인치 내지 30 인치 초과의 스피커에서 사용될 것이다. 추가로, 저-프로파일 설계의 확장성에 따라 모든 크기의 스피커가 상기 특정된 범위에 따라 깊이에 대한 폭의 비율을 가질 수 있다.
또한 도 2 및 도 3에 의해 도시된 본 발명의 대안의 실시 형태에서, 복합 자성 재료의 중실 링을 포함하는 자석 조립체가 이용된다. 이 실시 형태에서, 자성 재료, 예를 들어, 네오디뮴의 다수의 파편이 액체 에폭시 내에서 부유한다. 액체 에폭시는 링으로 형성되고, 자성 파편의 극이 정렬되어 링이 실질적으로 단일의 N 극과 단일의 S 극을 갖는다. 그 뒤, 에폭시는 경화되어 강성의 자석 링을 형성한다. 자석 링은 강자성 재료의 상부 플레이트(132) 및 하부 플레이트(130)에 부착될 수 있으며, 후술된 도 4 및 도 6의 실시 형태에 도시된 바와 같이 스피커 프레임(102) 내로 조립된다. 추가 실시 형태에서, 다소 상이한 직경의 2개의 중실 자석 링(124, 126)이 도 2 및 도 3의 실시 형태에 도시된 바와 같이 보이스 코일(122)의 각각의 측면 상에 자석(128)을 나타내기 위해 사용된다. 전형적으로, 중실 자석 링(124, 126)은 동심을 이루어 배열되고, 강자성 재료의 하부 플레이트(130)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 하부 변부에서 링(124, 126)을 결합하는 양 자석 링(124, 126) 모두에 조립된다. 실시 형태에서, 각각의 자석 링(124, 126)은 자석 간격(136)이 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 내부에 매달린 보이스 코일(122)의 움직임이 가능하게 형성되도록 배열된 강자성 재료의 자체 상부 플레이트(132, 134)를 갖는다.
도 4 및 도 5에는 저-프로파일 스피커(200)의 대안의 실시 형태의 단면도가 도시된다. 이 대안의 실시 형태에서, 프레임(102), 서라운드(108), 보이스 코일(122) 및 지지 링(122)은 도 2 및 도 3의 실시 형태에서의 구성요소와 유사하거나 또는 동일하다. 그러나, 대안의 실시 형태는 복수의 직사각형 자석(128) 및 케이지(225)를 갖는 단지 하나의 자석 조립체(224)를 갖는다. 추가로, 이 실시 형태에서 원뿔(218)은 도 1 내지 도 3의 평평한 형태의 원뿔(118) 대신에 오목하고 프레임(102)의 컵-형 부분(104)으로 만곡된다. 도 4 및 도 5의 실시 형태에서, 자석 조립체(224)는 지지 링(120)과 보이스 코일(122)의 외부 직경 표면을 대향하는 프레임(102)의 컵-형 부분(104)의 내부 벽을 따라 배치된다. 일부 실시 형태에서, 스냅 링(203) 또는 유사 장치가 프레임(102) 내의 제 위치에 자석 조립체(224)를 고정하기 위하여 사용된다. 상부 플레이트(232)는 자석 조립체(224) 내에서 자석(128)의 상부 표면에 부착되고, 자석(128)의 상부로부터 짧은 거리만큼 수평방향으로 연장된다. 하부 플레이트 또는 극 단편(230)은 자석 조립체(224) 내에서 자석(128)의 하부 표면에 부착된다. 극 단편(230)은 환형 보이스 코일(122) 하에서 자석(128)으로부터 수평 방향으로 연장되고, 수직 부분(231)은 링(120)을 지지하며 보이스 코일(122)의 내부 직경 표면에 대해 이격된 상태로 연장된다.
이 배열에서, 극 단편(230)의 수직 부분(231)과 상부 플레이트(232) 사이에 자석 간격(236)이 제공된다. 적어도 하나의 실시 형태에서, 상부 플레이트(232)와 극 단편(230)은 강자성 재료로부터 제조된다. 이 방식으로, 보이스 코일(122)과 지지 링(120)은 극 단편(230)의 수직 부분(231)과 상부 플레이트(232) 사이의 자석 간격(236) 내에 매달리고, 또한 극 단편(230)의 수직 부분(231)과 자석 조립체(224) 사이에 매달린다.
작업 중에, 자석 조립체(224)와 극 단편(230)은 저-주파수 음의 적은 왜곡에 따라 저-프로파일 스피커(200)의 얕은 깊이에서도 부착된 지지 링(120)과 보이스 코일(122)을 구동하기에 충분한 자기장을 생성한다. 서라운드(108)에 대한 부착에 의해 서스펜션 내에서 지지되는 지지 조립체(116)는 진동하거나 또는 극 단편(230)의 수직 부분(231)과 자석 조립체(224) 사이의 공간 내에서 전후로 이동한다. 본 발명의 특정 실시 형태에서, 보이스 코일(122)에 대한 움직임의 범위는 대략 0.5 인치 내지 3/4 인치이다. 그러나, 보이스 코일(122)의 두께 및 자석(128)의 크기에 따라, 보이스 코일(122)에 대한 움직임의 범위는 0.5 인치 내지 3/4 인치보다 크거나 또는 작을 수 있다.
도 4 및 도 5의 발명의 대안의 실시 형태에서, 자석 조립체(224)는 자석(128)이 지지 링(120)과 보이스 코일(122)의 내부 직경 면을 대향하도록 지지 링(120)과 보이스 코일(122)의 내측에 배치된다. 이 실시 형태에서, 극 단편(230)은 전술된 실시 형태에서와 같이 자석(128)의 하부 표면에 부착된다. 수직 부분(231)은 환형 보이스 코일(122) 아래에서 연장되고 지지 링(120)과 보이스 코일(122)의 외부 직경 표면에 대해 이격된 상태로 연장된다. 상기 예시에서와 같이, 극 단편(230)은 강자성 재료로 제조된다. 또한, 상기 예시에서와 같이, 보이스 코일(122) 및 지지 링(120)은 극 단편(230)의 수직 부분(231)과 자석 조립체(224) 사이에 매달린다. 추가로, 이 추가 실시 형태에서 보이스 코일은 진동하거나 또는 극 단편(230)의 수직 부분(231)과 자석 조립체(224) 사이의 자석 간격(236) 내에서 전후로 이동한다.
도 6에는 서라운드(108), 오목한 원뿔(218) 및 프레임(102)에 부착된 후방 배플(rear baffle, 308)을 포함하는 저-프로파일 스피커(300)의 실시 형태가 도시된다. 후방 배플(308)은 특히 부틸 고무와 같은 탄성 중합체 재료로 제조된 서라운드(108)와 구조적으로 유사하다. 후방 배플(108)은 프레임(102)의 후방 부분(310)의 일부 움직임을 허용한다. 이 구성에서, 저-프로파일 스피커(300)는 주파수 응답이 낮은 아이소배릭 스피커(isobaric speaker)와 유사하게 작동한다. 전형적으로, 용어 "아이소배릭 스피커"는 라우드스피커 유닛 내에서 베이스 드라이버 또는 적어도 2개의 우퍼의 사용의 작동상 특징을 지칭한다. 실제적으로 스피커 시스템 내에서 아이소배릭 로딩(isobaric loading)의 사용은 베이스 주파수 응답을 낮춘다.
도 7 및 도 8에는 본 발명의 실시 형태에 따라 구성된 직사각형 저-프로파일 스피커(300)의 사시도가 도시된다. 직사각형 스피커(400)의 구성요소 및 내부 작동은 프레임, 서라운드, 자석 조립체, 보이스 코일 및 지지 링과 원뿔이 원형이기보다는 직사각형인 것을 제외하고 전술된 실시 형태에서의 것들과 유사하거나 또는 동일하다. 물론, 본 발명의 대안의 실시 형태에서, 저-프로파일 스피커는 타원형, 육각형, 팔각형, 삼각형, 또는 임의의 다양한 형상과 같은 다른 형상으로 구성될 수 있다. 도 7에 도시된 직사각형 스피커(400)의 일 이점은 도 8에 도시된 바와 같이 인접한 스터드들 사이에 끼워맞춤되는 가정 또는 빌딩의 벽에 용이하게 설치될 수 있는 것이다. 그러나, 이는 또한 도 9에 도시된 바와 같이 직사각형 박스(402) 내에 설치된 둥근 저-프로파일 스피커(100)를 사용하여 달성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 듀얼-코일 구성을 갖는 로우-프로파일 스피커(500)의 평면도이다. 이 실시 형태에서, 자석 조립체는 전술된 바와 같이 자석 조립체(526) 내에 복합 자성 재료의 중실 링 또는 자석 조립체(526) 내에 복수의 상대적으로 작은 자석(128)을 보유하도록 구성된 환형 케이지(524)를 포함한다. 특정 실시 형태에서, 자석 조립체(526)는 프레임(102)과 접촉하거나 또는 이에 근접하다. 대략 동일한 크기의 상부 플레이트(532) 및 하부 플레이트(530)는 각각 자석(128)의 상부 변부와 하부 변부에 부착된다.
상부 및 하부 플레이트(532, 530)는 프레임(102)의 주연부 및 자석(128)으로부터 내측을 향하여 반경방향으로 돌출되고, 강자성 재료로 제조된다. 제1 보이스 코일(522)은 상부 플레이트(532)에 더 근접하게 배치되고, 반면 제2 보이스 코일(523)은 하부 플레이트(530)에 비교적 근접하게 배치된다. 적어도 하나의 실시 형태에서, 2개의 보이스 코일(522, 523)이 지지 링(520) 주위에서 상반된 방향으로 감긴다. 대안의 실시 형태에서, 2개의 보이스 코일(522, 523)은 동일한 방향으로 감기지만 제1 보이스 코일(522)의 터미널 단부는 극성들이 제2 보이스 코일(523)의 터미널 단부와 상반되도록 파워 서플라이(도시되지 않음)에 연결된다. 이 방식으로, 자석(128)의 마주보는 극에 인접하게 배치된 보이스 코일(522, 523)은 스피커(500)를 구동하는 전기 신호에 응답하여 동일한 방향으로 이동한다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따라 구성된 로우-프로파일 스피커(600)의 분해도이다. 로우-프로파일 스피커(600)는 내부 스텝(605) 및 플랜지(603)를 갖는 환형 계단형 프레임(602)을 갖는다. 내부 스텝(605)의 주변 주위에는 복수의 자석(604)을 보유하는 복수의 직사각형 개구(607)가 있다. 직사각형 개구(607)에 의해 제 위치에 보유될지라도, 각각의 복수의 자석(604)은 상부 플레이트(608)에 의해 상부에서 지지되고 극 단편(606)에 의해 하부에서 지지된다. 극 단편(606)은 환형 수평 부분(609)과 환형 수직 부분(615)을 포함한다. 도시된 실시 형태에서, 자석(604)은 입방체 형태이고, 대안의 실시 형태에서 자석은 입방체 형태 이외의 형태를 가질 수 있으며, 직사각형 개구(607)는 직사각형 이외의 형태일 수 있다., 추가 실시 형태에서, 복수의 자석(604)은 전술된 바와 같이 복합 자성 재료의 중실 링으로 대체될 수 있다.
극 단편과 상부 플레이트(606, 608)는 강자성 재료로 제조된다. 부틸 고무와 같은 탄성 재료로 제조된 환형 서라운드(610)는 외부 주변 부분(611)과 내부 주변 부분(513)을 갖는다. 외부 주변 부분(611)은 환형 계단형 프레임(602)의 플랜지(603)에 부착되고, 내부 주변 부분(613)은 전술된 실시 형태의 원뿔 및 지지 링을 통합하는 원뿔 디스크(612)에 부착된다. 특정 실시 형태에서, 원뿔 디스크(612)는 스피커가 작동 중에 자성 와전류를 감소시키는 효과를 갖는 알루미늄으로 제조된다. 그 결과, 저-프로파일 스피커(600)는 보다 효율적으로 작동하고, 즉 비-금속 원뿔 디스크(612)를 사용하여 저-프로파일 스피커(600)에 비교할 때 균등 출력을 위해 더 적은 파워가 필요하다. 대안의 실시 형태에서, 원뿔 디스크(612)는 스피커의 내부 구성요소를 명확히 볼 수 있는 투명 재료로 제조된다. 이 경우에, 광은 저-프로파일 스피커(600)의 외관을 개선하기 위해 원뿔 디스크의 투명 표면 뒤에 배치될 수 있다. 디지털 포토그래프 또는 비디오가 원뿔 디스크(612)의 표면에 도시될 수 있도록 추가로 투명 재료가 코팅될 수 있다.
보이스 코일(614)은 원뿔 디스크(612)의 주연부 부분 주위에 감긴다. 보이스 코일(614)이 원뿔 디스크와 통합될 수 있어서 단일의 구성요소가 예를 들어 도 2의 실시 형태에 도시된 원뿔, 지지 링 및 보이스 코일을 포함할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
로우-프로파일 스피커(600)는 전술된 실시 형태와 상당히 유사하게 작동한다. 완전히 조립 시에, 극 단편(606)의 수직 부분(615)과 상부 플레이트(608) 사이에는 간격(도시되지 않음)이 있다. 보이스 코일(614) 및 원뿔 디스크(612)의 주연부 부분은 서라운드(610)에 의해 제 위치에 보유된 간격 내에 매달린다. 도 11에 도시된 바와 같이 서라운드(610)는 도 2의 서라운드(108) 내에 도시된 하나의 아치형 부분 이외에 2개의 아치형 부분을 갖는다. 도 11의 더 큰 서라운드(608)에 따라 원뿔 디스크(612)와 서라운드(608) 사이에 더 큰 실질적 부착이 있다. 이는 원뿔 디스크(612)와 보이스 코일(614)에 대한 더 큰 지지 및 안정성을 제공한다.
도 12에는 조립된 로우-프로파일 스피커(600)의 등축도가 도시된다. 도 12의 실시 형태에서, 로우-프로파일 스피커(600)는 프레임(622)의 주연부 부분에 복수의 슬롯(624)을 갖는 프레임(622)을 포함한다. 도시된 실시 형태에서, 슬롯은 수직 방향으로 배향된다. 슬롯에 따라 냉각 공기 흐름이 로우-프로파일 스피커(600) 내외로 유동할 수 있다. 대안의 실시 형태에서, 슬롯(624)은 둥근 홀 또는 이와는 달리 스피커(600)를 통한 공기의 유동을 허용하기 위한 적절히 성형된 개구일 수 있다. 추가 실시 형태에서, 극 단편(606)은 프레임(622)에서의 것과 유사하거나 또는 동일한 복수의 개구를 가질 수 있다. 냉각 기능에 추가로, 복수의 슬롯(624)은 또한 스피커 작동 중에 원뿔 디스크(612)의 움직임에 의해 야기된 로우-프로파일 스피커(600) 내에서 배압(back pressure)을 감소시킨다. 이는 로우-프로파일 스피커(600) 구성요소 상에서의 응력을 감소시킨다. 통상적인 밀봉식 스피커 내에서, 이는 스피커가 작동 중에 배압이 증가하는 것은 통상적이다. 도 12의 실시 형태에는 로우-프로파일 스피커(600) 및 대부분의 구성 요소가 둥글지만, 직사각형, 육각형, 팔각형, 타원형 및 삼각형을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다른 형상이 본 발명의 범위 내에서 고찰될 수 있다.
본 명세서에서 언급된 공보, 특허 출원 및 특허를 포함한 모든 참조가 그 전체가 본 명세서에 참조되고 구체적으로 및 개별적으로 참조로 인용되는 것을 각각의 참조가 지시되는 경우와 동일한 정도로 참조로 인용된다.
용어 "단수" 및 본 발명을 설명하는 기재(구체적으로 하기 청구항에서)에서의 유사한 참조의 사용은 본 명세서에서 달리 명시적으로 지시되지 않는 한 단수형 및 복수형 모두를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "포함하다", "갖는다", "구성되다" 및 "함유하다"는 달리 언급되지 않는 한 개방형 용어로 해석되어야 한다(즉, 이에 한정되지 않지만 "포함하는"을 의미함). 본 명세서에서의 수치 범위는 본 명세서에서 달리 언급되지 않는 한 범위 내에 있는 각각의 개별 값을 개별적으로 지칭하는 속기법으로서 제공되며, 각각의 개별 값은 본 명세서에서 개별적으로 언급되는 경우와 같이 명세서에 포함된다. 본 명세서에서 기재된 모든 방법은 본 명세서에서 달리 지시되거나 또는 달리 명시적으로 모순되지 않는 한 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에 제공된 임의의 및 모든 예시, 또는 예시적인 용어(예를 들어, "~와 같은")의 사용은 단지 본 발명을 보다 잘 나타내기 위함이고, 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범위를 제한하는 의도는 아니다. 명세서에서의 언어는 본 발명의 실시로서 임의의 청구되지 않은 요소를 나타내는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 발명을 실시하기 위하여 발명자에게 알려진 최선의 모드를 포함하는 본 발명의 선호되는 실시 형태가 본 명세서에 기재되다. 이들 선호되는 실시 형태의 변형은 전술된 기술 내용을 읽을 때 당업자에게 자명할 수 있다. 발명자는 당업자가 적절히 이러한 변형을 이용하는 것을 예상할 수 있으며 발명자는 본 명세서에 명시적으로 기재된 것 이외에 발명을 실시할 수 있다. 따라서, 이 발명은 허용가능한 법에 의해 허여된 바와 같이 본 명세서에 첨부된 청구항에 언급된 주안점의 모든 변형 및 균등물을 포함한다. 게다가, 이의 가능한 모든 변형예에서 전술된 요소의 임의의 조합은 본 명세서에 달리 지시되거나 또는 명시적으로 모순되지 않는 한 본 발명에 의해 포함된다.

Claims (35)

  1. 로우-프로파일 스피커로서,
    로우-프로파일 프레임,
    로우-프로파일 프레임의 내부 주연부에 배열된 하나 이상의 자석 - 상기 내부 주연부는 주연부 내로 이어지는 간격을 제공하도록 구성됨 - ,
    외부 주연부 및 중심 축을 갖는 원뿔을 포함한 지지 조립체,
    원뿔의 외부 주연부에 인접하고 원뿔에 부착된 지지 링,
    지지 링 상에 감긴 보이스 코일 - 상기 지지 링과 보이스 코일은 내부 주연부 내로 간격을 통하여 연장되고 내부 주연부 내에 있는 하나 이상의 자석에 근접하게 매달리고 상기 지지 링과 보이스 코일은 보이스 코일 내의 전기 신호에 응답하여 진동함 - , 및
    원뿔에 부착되고 로우-프로파일 프레임에 부착된 서라운드 - 상기 서라운드는 지지 링이 원뿔에 부착되는 지점보다 원뿔의 중심 축에 더 근접한 지점에서 원뿔에 부착되고 상기 서라운드는 지지 링이 원뿔에 부착되는 지점보다 원뿔의 중심 축으로부터 더 떨어진 지점에서 프레임에 부착되며 상기 지지 링은 보이스 코일이 로프-프로파일 스피커의 중심 축에 수직인 평면 내에서 하나 이상의 자석과 정렬되도록 구성 및 배열됨 - 를 포함하는 로우-프로파일 스피커.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내부 주연부는 하부 플레이트를 포함하고, 상기 보이스 코일은 상기 내부 주연부의 하부 플레이트와 서라운드 사이에 배열되는 로우-프로파일 스피커.
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 자석은 로우-프로파일 프레임과 접촉하는 로우-프로파일 스피커.
  4. 제1항에 있어서, 내부 주연부는 로우-프로파일 프레임과 접촉하는 상부 플레이트 및 로우-프로파일 프레임과 접촉하는 하부 플레이트를 포함하고, 상기 하나 이상의 자석은 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 배열되는 로우-프로파일 스피커.
  5. 제4항에 있어서, 하부 플레이트는 극 단편을 포함하고 상기 간격은 극 단편과 상부 플레이트 사이에 제공되는 로우-프로파일 스피커.
  6. 제4항에 있어서, 내부 주연부는 제2 상부 플레이트를 추가로 포함하고, 상기 간격은 제2 상부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 제공되는 로우-프로파일 스피커.
  7. 제1항에 있어서, 하나 이상의 자석은 복수의 자석을 포함하는 로우-프로파일 스피커.
  8. 제1항에 있어서, 하나 이상의 자석은 복합 자성 재료의 하나 이상의 중실 링을 포함하는 로우-프로파일 스피커.
  9. 제1항에 있어서, 케이지를 포함하는 하나 이상의 자석 조립체를 추가로 포함하고, 하나 이상의 자석은 내부 주연부 내의 케이지 내에 배열되는 로우-프로파일 스피커.
  10. 제1항에 있어서, 로우-프로파일 프레임은 하나 이상의 자석이 배열되는 하나 이상의 포켓을 포함하는 로우-프로파일 스피커.
  11. 제1항에 있어서, 로우-프로파일 프레임은 복수의 포켓을 포함하고, 하나 이상의 자석은 복수의 자석을 포함하며 복수의 자석은 로우-프로파일 프레임 내의 포켓 내에 배열되는 로우-프로파일 스피커.
  12. 제1항에 있어서, 서라운드는 외부 주연부 부분, 내부 주연부 부분 및 내부 주연부 부분과 외부 주연부 부분을 결합하는 아치형 부분을 포함하는 로우-프로파일 스피커.
  13. 제1항에 있어서, 외부 주연부 부분은 로우-프로파일 프레임에 부착되고 내부 주연부 부분은 원뿔에 부착되는 로우-프로파일 스피커.
  14. 제1항에 있어서, 서라운드는 탄성 재료를 포함하는 로우-프로파일 스피커.
  15. 제1항에 있어서, 서라운드는 부틸 고무를 포함하는 로우-프로파일 스피커.
  16. 제1항에 있어서, 내부 스텝은 서로 이격된 복수의 포켓을 형성하고, 하나 이상의 자석은 각각의 포켓 내에 하나의 자석을 포함하는 복수의 자석을 포함하고, 자석은 서로 이격되는 로우-프로파일 스피커.
  17. 로우-프로파일 스피커로서,
    로우-프로파일 프레임,
    로우-프로파일 프레임의 내부 주연부에 배열된 하나 이상의 자석 - 상기 내부 주연부는 주연부 내로 이어지는 간격을 제공하도록 구성됨 - ,
    외부 주연부 및 중심 축을 갖는 원뿔을 포함한 지지 조립체,
    원뿔의 외부 주연부에 인접하고 원뿔에 부착된 지지 링,
    지지 링 상에 감긴 보이스 코일 - 상기 지지 링과 보이스 코일은 내부 주연부 내로 간격을 통하여 연장되고 내부 주연부 내에 있는 하나 이상의 자석에 근접하게 매달리고 상기 지지 링과 보이스 코일은 보이스 코일 내의 전기 신호에 응답하여 진동함 - , 및
    원뿔에 부착되고 로우-프로파일 프레임에 부착된 서라운드 - 상기 서라운드는 지지 링이 원뿔에 부착되는 지점보다 원뿔의 중심 축에 더 근접한 지점에서 원뿔에 부착되고 상기 서라운드는 지지 링이 원뿔에 부착되는 지점보다 원뿔의 중심 축으로부터 더 떨어진 지점에서 프레임에 부착되며 상기 로우-프로파일 프레임은 복수의 이격된 포켓을 형성하고, 상기 하나 이상의 자석은 상기 포켓 내에 배열된 복수의 자석을 포함하고, 상기 지지 링은 보이스 코일이 로프-프로파일 스피커의 중심 축에 수직인 평면 내에서 하나 이상의 자석과 정렬되도록 구성 및 배열됨 - 를 포함하는 로우-프로파일 스피커.
  18. 로우-프로파일 스피커로서,
    로우-프로파일 프레임,
    로우-프로파일 프레임의 내부 주연부에 배열된 하나 이상의 자석 - 상기 내부 주연부는 주연부 내로 이어지는 간격을 제공하도록 구성됨 - ,
    외부 주연부 및 중심 축을 갖는 원뿔을 포함한 지지 조립체,
    원뿔의 외부 주연부에 인접하고 원뿔에 부착된 지지 링,
    지지 링 상에 감긴 보이스 코일 - 상기 지지 링과 보이스 코일은 내부 주연부 내로 간격을 통하여 연장되고 내부 주연부 내에 있는 하나 이상의 자석에 근접하게 매달리고 상기 지지 링과 보이스 코일은 보이스 코일 내의 전기 신호에 응답하여 진동함 - , 및
    원뿔에 부착되고 로우-프로파일 프레임에 부착된 서라운드 - 상기 서라운드는 지지 링이 원뿔에 부착되는 지점보다 원뿔의 중심 축에 더 근접한 지점에서 원뿔에 부착되고 상기 서라운드는 지지 링이 원뿔에 부착되는 지점보다 원뿔의 중심 축으로부터 더 떨어진 지점에서 프레임에 부착되며 하나 이상의 자석은 서로 이격되고 로우-프로파일 프레임에 의해 형성된 포켓 내에 배열되는 복수의 자석을 포함하고 지지 링은 보이스 코일이 로프-프로파일 스피커의 중심 축에 수직인 평면 내에서 복수의 자석과 정렬되도록 구성 및 배열됨 - 를 포함하는 로우-프로파일 스피커.
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